[科普中国]-专题地图学

简介

专题地图是突出而深入表示一种要素或现象的地图。19世纪，随自然科学的专题研究出现了专题地图，并不断分化和深入，有单要素的、多要素的，有小区域的、大范围的，且各种专题地图各有其独立的对象、研究方法及地图模式。各专题地图的内容，具有一定的主题和特点。如地质图反映地层岩石的分布、形成与发展，反映地壳远动的空间、时间和强度；地貌图反映地貌营力、物质基础和发育过程。专题地图因比例尺而异，随比例尺的增大或缩小，要改变其外在形式和内在结构，同时概念发生变化，结构亦会改变。专题地图应吸取现代科学中的新概念、新理论和新方法，消除单凭感性经验观察所产主的孤立认识，增强相互联系、相互制约的观念，实事求是地反映事物的客观规律。

专题地图符号的符号学分类研究地图是遵循一定的数学法则，将客体上的地理信息通过科学的概括并运用符号系统表示在一定载体上的图形，以传递它们的数量和质量在时间与空间上的分布规律和发展变化。地图概括是地图构成的重要法则之一，其方法包括分类、简化、夸张和符号化。地图的实质是一种用以满足视觉想象的符号形式，它将对于真实世界的体验转化为视觉符号记录下来。符号是一种事物的对象、属性或过程，用它来表示约定的抽象的概念。符号学是研究有关符号、符号现象和符号体系的一般理论，它以符号为研究对象，研究符号的性质、符号的发展变化规律、符号的意义，以及符号与符号、符号与人类活动、符号与思维反映、符号与客体之间的关系。地图符号学的相关前期工作包括：对图形的视觉特征进行研究并归纳出图形视觉变量构成地图符号的基本要素；地图符号描述模型的研究；研究关于视觉符号视觉感受与认知的格式塔心理学；对地理信息技术发展下的地图学理论研究。地图符号学探讨地图符号的构图规律，视地图符号为一种特殊的制图语言。地图符号学作为理论地图学中的应用理论，是基础理论在地理信息工程学中应用的桥梁，将直接指导地理信息工程学的过程2。

专题地图符号分类运用符号学理论将专题地图符号分为三种类型：图像性符号、指示性符号和象征性符号。

图像性符号是通过形象相似的模仿或图似存在的事实，借用已具有意义的事物来表达意义。这是一种原始的意义表达方式，直接明了、易读性高。图像性符号与其对象具有共同性质，二者在某方面有相似性。图像性符号包含三种方式：完全模仿现实对象表达意义的再现图像性符号，其基本包含纯心理的再现和以某种媒介进行再现两种方式；参照现实对象虚拟出对象表达意义的类比图像性符号；以及由几何或非几何的视觉图形要素按照一定的几何或非几何关系所构成的图似对象表达意义的几何图像性符号。图像性符号是在公路交通地图和旅游景点地图等专题地图中常见的一种符号形式，如在某些城市交通旅游地图中，绘制主要的建筑物和旅游景点时，会在这些地点周围附上实景照片，这些附属的照片作为一种图像性地图符号，使阅读者能够生动直观地感知到制图者所要表达的制图思想和内容2。

指示性符号是利用符号形式与所要表达意义之间存在的必然性、实质性关联或逻辑关系，基于由因到果的逻辑关系或时间、空间上相接近的认知而构成指涉作用，让人了解其意义。指示性符号与指涉对象之间的关系一般有因果性的、在时间和空间上临近性的以及制度性的。制度指示性符号在地图符号中也十分常见，在中国政区图中，行政中心一般采用五角星、圆圈等地图符号标记位置信息，它们属于指示性符号，在标记具体城市时，根据各行政中心的等级不同，会采用不同的地图符号2。

象征性符号与其代表对象之间没有相似性或存在性的关联，而具有任意性，或两者的关系只由人们或社会的共同意向决定，即“能指”和“所指”之间的关系是人为规定的，大家公认它具有某种意义，并相沿使用从而形成。象征性符号作为一种符号类型，其重要性在于它与传统和文化之间的密切关联。象征性符号与形象间接表达约定的意义，显示出心理性、社会性和文化性的象征价值。象征性符号一般包括单一象征性符号和综合象征性符号。通常象征性符号的原始符号本身已包含原始意义和象征意义，在使用过程中，由于时代、环境和条件的变化，其原始意义逐渐弱化，而象征意义得到强化而约定俗成，成为符号习惯使用的意义主体2。

专题地图符号类型的基本特性**相对性：**图像性符号、指示性符号和象征性符号的界定不是明确不变的，符号类型的区分具有一定的相对性，从不同角度度可以把同一符号纳入不同的类型。三种符号类型间存在一种递进的发展关系。图像性符号与对象之间存在相似关系，指示性符号与对象间存在时空接触或因果的联系，而象征性符号与对象间存在预定关系，在符号演化过程中，经历了媒介物与指涉对象的逐步分离，使符号的组合日益复杂化。此外 ，同一符号也可以通过图像性、指示性和象征性手法传达不同的意义2。

**抽象性：**图像性符号、指示性符号和象征性符号这三种地图符号形式，其抽象性依次递增，而具象性是依次递减的。图像性符号的抽象性最弱而具象性最强，例如实景照片形式的图像性符号则不具备抽象性,而极强的具象性使得这类符号生动形象、直接明了。指示性符号则抽象性与具象性并存，例如箭头作为一种指示性符号，既具备形象地指示功能又具备抽象性。而象征性符号则抽象性最强具象性最弱2。

**实用性：**实用性是指地图符号的设计与运用从专题地图实用的角度出发，考虑的因素有专题要素的特点，地图要素的特点，地图的使用环境、用户需求、用户类型等，试图满足不同用图情况的需求。 地图本身就是一种实用性工具，通过对专题地图符号的分类及符号类型基本特征的研究，其最终目的就是深化地图符号实用性研究，从而使地图的实用功能也因此得到更有效的发挥2。

地图概括制约因素影响下符号的使用原则地图表现的客体主要是地球。地球上具有数量极其庞大的，包括自然和社会经济现象的地理信息，必须通过完整的符号系统和才能准确表达这些信息，把制图对象的地理位置及范围，质量和数量特征，时空分布规律及相互关系准确恰当的用抽象化的地理符号加以表示。

在地图概括的过程中，根据其性质，对地图概括产生影响和制约的因素主要有：地图的用途和主题、比例尺、地理区域特征、数据质量和图解限制等。

地图的用途和主题决定某个要素在图中的重要程度。在城市交通旅游图中，制图者根据地图使用者的需求，着重提高或强调街道主要建筑物和城市旅游景点的地理符号特征，而适当忽略或简化其余不重要的细部，这种情况下，选择包括实景照片在内的图像性符号进行夸张处理比较恰当。至于对卫生间等公共设施的描述，则一般采用简单明快、节省幅面且易辨识的象征性地图符号标识。

地图比例尺决定了地图概括数量特征的主要因素，限定了制图区域的幅面和图上能表示要素的总量，因而决定了地图符号等要素数量和指标的选取。例如在小比例尺的中国政区图中，无法使用一些诸如实景照片等的图像性地图符号，应采用指示性和象征性的地图符号绘制。

各区域的自然和经济条件不同，导致同样的地理事物在不同的区域具有不同的意义，因而影响地图对不同区域的表达，也就影响对地图符号的选择和使用。地图概括的过程是以空间数据为基础的，因而空间数据的质量也直接影响着地图概括的质量，完备而准确的数据收集，有利于地图概括方法和地图符号的使用。此外，空间数据的形式也会对地图概括的过程和方法以及地图符号的运用产生影响。

地图的内容受符号的形状、尺寸、颜色和结构的直接影响，并制约着概括程度和概括方法。

借助符号学分类理论对专题地图符号进行分类这一手段，其研究目的在于指导地图制图人员在绘制地图的过程中恰当地设计和使用地图符号，使地图信息能够被准确有效地被传达2。

我国专题地图编制研究发展从19世纪初开始，由于自然科学的进一步分工与深化，表示地表概貌的普通地图已不能满足需要，专题地图随之产生。20世纪初，飞机问世与航空摄影测量方法的研究成功，不仅改变了地形图测绘方法，而且航空相片逐渐成为专题制图的重要资料来源。加之经济迅速发展，促使各学科和各部门的专题制图迅速发展。

20世纪40年代中国开始出现地质、土壤、气候、土地利用等专题地图，而且仅限于较小范围，或者只个别部门编制过比例尺较小、内容非常简单的概图。40年代中期黄汲清主编了中国第一代小比例尺地质图，包括1：300万《中国地质挂图》和14幅1：100万地质图，马溶之、朱莲青主编了1：1000万《中国土壤概图》，1946年重庆中央气象局编制出版了：《中国气候图集》，1937年金陵大学编制出版了《中国土地利用图集》，1946年北碚中国地理研究所出版了《四川经济地图集》等。

1949年之后，中国专题制图进入了一个崭新的发展时期。成果包括：

(1)各专业部门对全国自然资源与自然条件全面勘测与调查，完成一批大、中、小比例尺专题制图。其中地质部门先后完成全国1：20万和1：100万以及重要地区1：5万地质图和矿产图，编制出版了多种小比例尺地质图与地质图集。林业部门先后完成全国和各省区森林分布图，各林业局和林场的大、中比例尺森林分布图、林相图等。农业部门完成了各省区、地、县农业土壤图及全国农业土壤图。气象和水利部门编制了各种气象要素图、天气预报图、气候图与水文图。

(2)在科学考察、自然区划、农业区划和流域规划中完成一批成果地图。中国科学院先后组织了多次综合科学考察，在完成总结报告的同时，都编制各种要素专题地图。1959年编制了1：400万地貌、气候、水文、潜水、植被、土壤、动物与昆虫等部门区划图和综合自然区划图。这是我国第一次比较系统的按自然要素编制的专题地图。1964年中国第一次开展全国和各省区农业区划与农业区划制图。以江苏省、广东省为代表，编制了省级农业区划系列地图。同时为了配合全国稳产高产基本农田建设，开展了北京、辽河流域等20多个地区农田样板地图的编制。1978年，国家布置了全国农业自然资源调查和农业区划工作，要求全国各省、县完成农业资源与农业区划地图的编制。至80年代中期已有几十个县完成了农业区划地图集的编制出版。中国科学院和国家农业委员会共同组织编制1：100万全国基本自然条件与土地资源地图。其中1：100万《中国土地利用图》(中国科学院地理研究所主编)1：100万《中国土地资源图》(中国科学院自然资源综合考察委员会主编)已正式出版。而1：100万地貌图、土地类型图、土壤图则仅编制出版了其中的部分图幅。此外，全国开展的人口普查、工业普查、国土资源调查、海岸带调查等也都编制了相应的地图。

(3)开展了国家地图集、省区地图集和全国性各种专题地图集的编制。国家大地图集的编制列入《1956～1967年中国十二年科学技术发展规划纲要》。1958年中国科学院和国家测绘总局发起组织国家大地图集编纂委员会，竺可桢任主任委员，并确定国家大地图集由普通地图集、自然地图集、经济地图集、历史地图集4部分组成。其中自然地图集由中国科学院地理研究所主编，于1965年完成编绘，1967年内部出版。它较全面系统地反映了中国复杂的自然条件和较丰富的自然资源，阐明了中国自然地理环境的特点。到现在，该图集在经济建设、科研教育、国防军事等方面一直发挥着重要作用。1982年国务院批准重新建立了国家大地图集总编纂委员会及其办公室，负责组织指导与协调国家地图集的编纂出版工作。其中《中华人民共和国农业地图集》(中国科学院南京地理与湖泊研究所主编)于1990年出版；国家普通地图集(中国地图出版社、陕西测绘局和中国测绘科学研究院)于1995年出版；《中华人民共和国经济地图集》和《中华人民共和国自然地图集》(中国科学院地理研究所主编)分别于1993、1998年出版。中国国家地图集编制出版在国内外均产生了重大影响。

在编制国家地图集的推动下，60年代初和80年代以后中国两次掀起编制出版省区地图集和全国性专题地图集的热潮。除综合性省(区)地图集外，许多省(区)还编制出版了经济地图集、农业地图集、国土资源地图集。全国性地图集中，除地质、气候、土壤、农业、林业等传统专题地图集外，还编制出版了环境生态、自然保护、疾病地理、城市规划等新兴领域的地图集。这些专题地图集的设计与编制贯穿了综合观点与系统观点，注意了科学性与实用性的结合。在截至1997年底已编制出版的近百部大、中型专题地图集中，至少有50部达到国际先进水平。如《中国水文地质图集》、《中国土壤地图集》、《中国自然保护地图集》、《中华人民共和国地方病与环境图集》、《中国恶性肿瘤地图集》、《中国古地理地图集》、《中国岩石圈动力学地图集》、《中国林业地图集》、《中国自然灾害地图集》、《中国人口地图集》、《中华人民共和国经济地图集》、《中华人民共和国自然地图集》、《黄河流域地图集》、《青藏高原地图集》、《京津及邻区生态环境地图集》、《长江三峡生态环境地图集》、《云南腾冲航空遥感地图集》、《中国陆地卫星地学分析图集》、《山西省自然地图集》、《江苏省地图集》、《福建省自然地图集》、《湖南省经济地图集》、《四川省国土资源地图集》、《吉林省国土资源地图集》、《江西省国土资源地图集》、《北京市地图集》、《上海市地图集》等。

70年代以后，中国专题制图同国际上的发展一样，具有两个明显特点与发展趋势：一是专题制图向纵深发展，进一步提高了专题地图的科学意义与实用价值；二是遥感技术与计算机制图技术的广泛应用，从根本上改变了专题制图的方法。我国从70年代初期开展自动化制图研究工作，经历了设备研制、软件设计、应用实验和建立系统等阶段，至80年代。全国已建立30多个计算机制图实验室，积累了相当数量的软件和一定的工作经验。计算机专题制图的各种软件已经建立并运用于制图生产。近年还利用计算机出版系统完成了《中华人民共和国自然地图集》的设计编辑与自动制版，从根本上改变了专题地图生产的传统方法。同时还编制出版了国家经济地图集电子版。

在大量专题制图实践的基础上，进行过一定的理论总结。例如从研究自然和社会经济现象的分布特征、形成机制、形态结构入手，再进一步研究如何以地图形式反映各类制图对象的分布规律、质量与数量特征及动态变化；提出了各类专题地图指标的选择、科学分类与图例设计原则，各类数据特征与轮廓界线特点及其绘制方法，专题地图内容取舍与概括，地图表示方法的运用与图型设计的原则方法；还提出专题地图基本分类单位与比例尺相对应，渐变与突变界线的机制与地图表示特征，自然现象图形结构基本类型及其不同层次的成因、特征与地图表示，轮廓界线的从属关系、层次关系和时间关系的处理等。对提高专题地图的科学性具有普遍指导作用。在一些综合性大学地理系和测绘科技大学地图制图系以及中国科技大学研究生院开设了专题地图学课程，并相应出版了有关专题地图编制的教科书与参考书。

综上所述，中国在专题制图研究与实践方面已跨入世界先进国家的行列。中国在专题地图学理论方法研究方面也取得一定进展，但对理论的系统研究，仍需深入3。