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地图的概念与功能

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  地图与人类认识客观世界的行为有密切联系,是一种反映自然的特殊形式,有文献典籍可考的地图历史可追溯到数千年前,其发展和人类的文化史或环境的认识史是同步的,为什么能存如此之久,而且从未被其它方式所代替,并在可预见的前景中也看不出有任何消退的可能.这是一个很值得寻味的问题,两千多年前,在缺少精确测量技术的情况下所绘制的地图能如此之成熟,它的符号系统和表示方法能如此之严密,说明地图制作绝非单纯的技术问题,而是人类认识客观的能力和水平的反映,特别是说明地图在性质上有其内在的特点。

  地图是地理信息可视化的重要方式,具有信息载负、模拟、信息传输和认知等多种功能,使其在空间认知中成为不可替代的工具。当“3S”技术(RS、GIS、GPS)支撑的测绘科学技术在信息采集、数据处理和成果应用等方面正步入数字化、网络化、智能化、实时化和可视化的今天,利用地图人们可更准确、快速地获取空间信息,从而实现对动态世界认知的目的。当前,地图应用几乎遍及自然科学和社会科学的每一个领域。

  地图的最重要的性质是:地图是客观世界的模型; 地图适应人的图形感能力;地图是信息的载体。这三点实际上是地图制图学的理论核心,是地图制作和使用系统的三个相互联系的基本特征。

  一、地图概念

  地图表示的对象是地球表层上的事物。所谓地球表层,是指上至对流层,下至岩石圈的广大空间。在地球表层上的事物和现象,如可见的居民地、道路、水系、植被,还有深埋地下的矿藏、地质构造,可测不可见的气温、气压等气候现象,或明或隐的行政界线,以及人口、工农业产值等人文要素,已消逝的历史事件等均可用地图表示。地图一般具有下列性质:

  (一) 具有严密的数学基础而有可量测性

  由于地球是一个不能展开的曲面,当地球按一定比率缩小后,大地测量的过程中,要将投影到地球椭球面上的点,按一定的数学法则地面上地控制点投影到平面上,建立平面坐标和球面坐标之间的函数关系,这种函数关系就是地地图投影,它是地图的数学基础。由于点间距离、方向和符号的面积易于度量,使用使我们可以通过量值反算出空间实体的相关数值,这是地图的第一个性质。

  (二) 使用符号和注记表示内容而产生直观性;

  地图使用符号表示地面的地物地貌和各种自然现象与社会现象,是通过特有的符号系统—包括点、线、面状符号、色彩以及文字所构成的地图语言来实现的。这种符号系统不仅能表示制图对象的地理位置、范围、质量特征、数量指标和动态变化,而且能够直观地显示各制图对象的空间分布规律及其相互联系。这是地图的第二个性质。

  (三) 地图的内容是经过选择和概括的而对客观世界的一览性;

  地图必须按比例缩小测制。比例尺越小,越不可能把地面的一切地物、地貌或自然和社会现象表示于地图上。编图时只能根据地图的不同用途,可以按不同的概括程度将制图物体进行分类,可以根据用图者的要求和认识水平在图上表示大的重要的物体,舍去小的、次要的物体,使地图的内容主次分明,清晰醒目,而且又能满足用图的需要,这是通过地图的第三个性质—地图概括(制图综合)来实现的.

  地图同文字比较又具有如下特点:

  形象直观性:地图上所表示的内容形象直观,一目了然。尤其还能表示很大范围甚至全球性的规律;

  地理方位性:由于地图具有严格的地理坐标系统和测绘控制基础,因此可以根据地图确定任何地物的位置,并判断其方位;

  几何精确性:地图不仅建立在严格的数学基础上,而且在地图编绘与制印过程中采取了一系列技术措施,保证其应有的精度。

  综上所述,可以给地图下个定义:地图是将地球表面的自然和社会现象根据一定的数学基础,运用地图符号系统和注记经过选择和概括缩绘于平面上的图像。

  从上述的地图性质、特点可以看出地图同遥感影像(航空影像与卫星影像)和风景绘画作品的区别。航空像片或卫星图像是详细记录地面所有信息的缩小影像,同地图比较,它既没有地图符号系统,也没有内容的取舍和概括。风景绘画作品虽然对绘画对象作了艺术的概括,但它没有严格的数学基础和特有的地图符号。

  二、地图的功能

  地图的基本功能相对比较稳定,但也不是永远一成不变的,随着科学技术的发展,地图的内容、形式、成图方法不段进步,地图的功能也不断扩展。电子计算机、遥感技术、自动化技术的引进,信息论、模型论、认知论等的应用及各门学科的相互渗透,地图的功能也有了新的进展。在当前状况下,地图主要具有以下基本功能。

  (一) 地图信息载负功能

  地图作为空间信息的图形语言,不仅是空间信息的传输工具,而且还是空间信息的载体。地图信息量由直接信息和间接信息两部分组成。直接信息是地图上图形符号所直接表示的信息,间接信息是读图者经过分析解译而获得的信息,后者与解译者的知识经验密切相关,善于思考的读者可从地图直接信息中获取更多的间接信息。

  (二) 地图的模拟功能

  地图是一种经过简化和抽象了的空间模型,它以符号和文字描述地理环境的某些特征和内在联系,使之成为一种制图区域某一时刻(制图时刻)的模拟模型,例如,用等高线表示地貌形态,等高线不是地面存在的客观实体,而是实际地形的模拟,这种模拟由于有严密的数学基础,保证了球面点与平面点的对应关系,又在此基础上填绘的经过抽象概括的地图符号,所以不但能反映相应制图物体的位置特征和属性特征,而且能表达物体和现象的空间分布、组合和联系。另外比较不同时间同一地区同一比例尺的专题地图,还能反映地物在时间进程中的发展和变化。模拟性质的地图模型,在表达空间信息方面,比之数学模型、物理模型、表格图表、统计资料、文字描述、航空与卫星图像等更具优越性。地图模型的直观性、一览性、抽象性、合成性、几何相似性、地理对应性、比例尺的可量性和分析应用的多种方法,都是其他形式的模型所不完全具备的,正因如此,地图在自然科学和人文科学的各个领域,得到了广泛的应用。

  (三) 地图的信息传输功能

  地图信息的传输过程可以理解为:编图者把对客观世界的认识加以选择、分类、简化等信息加工并经过符号化,通过地图传递给用图者,用图者经过符号识别,同时通过对地图的分析和理解形成对客观世界的认识。读图者通过分析理解获得的信息可以超过地图制图人员在编制地图时所利用的信息;而且由于用图者所受的训练、读图经验和水平的不同,从地图上获得的信息的多少也是不同的。

  地图信息传输是从编图到用图、从编图者到用图者之间信息传递的全过程。为了发挥地图信息传输功能,编图者需要深刻认识制图对象,充分利用原始信息,考虑用图者的需求,将信息加工处理,运用地图语言,通过地图通道,把信息准确地传递给用图者。而用图者必须熟悉地图语言,运用自己的知识和读图经验,深入阅读分析地图信息,正确接受编图者通过地图传递的信息,并进一步分析、解译,形成对制图对象的更完整而深刻的认识,甚至发现新的知识和新的规律。

  (四) 地图的认知功能

  地图是地学及其相关信息的图示,具有极高的信息密度,采用平行传输的方式,其传输通道宽、速率高,对人的传输和接收具有层次是表达大系统的产品,认识大系统的工具。地图还是图形符号的空间集合,具有全部图示的一般规律:即由数学基础所决定的可量测性,严密的分级符号系统,符号的清晰可读及意义的唯一性和艺术性。正因如此,使地图具有了认知功能。地图的认知功能包括空间认知和图形认知两个方面。空间认识是帮助读者建立对事物和现象的空间概念,即空间的位置、范围、格局、相互关系、时间变化等;图形认知是帮助运用图形思维和地图语言,形成对事物和现象质量与数量特征的直观形象及分布规律与区域差异的认识,地图的认知功能使我们只需阅读地图,便可获取反映和表示的广域空间中宏大物体的属性特征、形状特征、空间分布及其与其他事物的关系等地理信息,达到空间认知的目的。

  


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