地图学论文

数字地图制图的理论基础与技术体系

张培，渠俊峰，史赛赛

中国矿业大学环测学院，江苏徐州（221008）

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摘 要：随着科学技术的发展，地图开始由传统纸质地图向现代电子地图的方向转变，数字地图成为时代发展的焦点。在现代各项理论和技术的支撑下，数字地图制图的快速发展促使了地图在表达方式、阅读、使用等方面更加灵活方便。本文探讨了数字地图制图的理论基础，其中包括信息理论、认知理论、传输理论、制图综合理论、感知理论和符号理论等，在这些理论的基础上介绍了数字地图制图的技术体系，即数据库技术、图形图像技术、网络技术和3S（地理信息系统GIS,全球定位系统GPS,遥感RS）技术。最后，本文阐述了数字地图的发展趋势，它将向着服务型、个性化的方向发展。

关键词：数字地图制图；理论基础；技术体系

中图分类号：P28 文献标识码：A

随着科学技术的发展，计算机科学、信息处理、数学、逻辑学等学科的引入，地图开始由传统形式向现代地图制图技术方向发展，数字地图成为了时代发展的焦点。数字地图是指用数字形式描述地图要素的属性、定位和关系信息的数据集合【1】。数字地图便于存储、传输和更新，又可经分析处理后在计算机屏幕上显示或打印输出，有助于领导层的决策，因此，地图开始由模拟地图发展到数字地图，从平面地图扩展为三维地图，从静态地图发展为动态地图【2】，从实地图扩展为虚地图，地图学的研究也开始向更新的方向发展。

1. 数字地图制图的理论基础

数字地图的理论基础很多，主要有数字地图的认知理论、传输理论、感知理论等几个方面，具体的如图1所示。

图1、数字地图的理论基础

Fig.1 The theoretical basis of digital map

1.1 信息理论

地图信息论是专门研究地图信息的交换、表达和利用的理论，它着重研究地图图形的显示、转化、传递、存储、处理和利用等方面的技术与理论问题。地图信息包括地图符号和地图图形所表示的具体的地理含义，它不仅包括符号所代表的内容，还包括这些符号所构成的

空间实体在时空中的变化规律。地图信息是制图对象和时间、空间的组合信息，具有定量、定位和可测度。

1.2 传输理论

地图传输理论是研究地图信息传递的过程与方法的理论。地图信息的传输贯穿于地图制图到用图的整个流程中。地图信息传递的过程是：地理实体（制图对象）通过制图者的认识，形成概念，使用地图符号（地图语言）变成地图，地图的使用者通过对地图符号和图形的解析和分析，形成对地理实体认识的概念。这样，地图作为传递通道，将地图制作者和用图者联系到一起，同时与地理环境结合在一起组成一个相互联系的完整系统【3】。

1.3 认知理论

地图认知理论是研究人类如何通过地图对客观环境进行认知和信息加工，并弄清地图设计制作的思维过程及描述的理论【4】。它涵盖计算机科学、哲学、心理学、语言学、人类学及神经科学等方面的内容，通过一定的认知模型来反映人类对客观环境的认识。在地图的设计和编绘的过程中，人们通过感知来获取空间环境信息，在头脑中经过抽象思维和加工处理后形成关于客观环境的概念，根据地图的用途和要求来构思表达形式、表达内容及表达方法，运用一定的地图符号来表达客观事物，从而形成地图。地图的使用者通过地图来解析客观事物，形成对事物的认识和了解。

1.4 感知理论

地图感知理论是研究地图视觉感受的基本过程和特点，分析用图者对图形感受的心理、物理因素和地图感受效果的理论。它涉及到生理学和心理学方面的理论和方法。地图不仅可以通过眼睛这个视觉系统感受到，同时可以通过触觉和嗅觉等感官器官来将图形信息传达到大脑中，更加详尽地了解客观事物。通过运用多种感官，在心理因素的作用下，形成图形的整体感、数量感、质量感、动态感和立体感，更有效地达到传递信息的目的。

1.5 符号理论

地图符号理论是研究地图语言所使用的符号系统及其特征的理论，来探讨地图符号和图形的构图规律、地图符号及其系统结构。在多媒体技术的支持下，地图符号得到了很大的扩充。动画、视频、声音等媒体的制作、转换、组合、演播、编辑及多种媒体的协作开始引入到地图制图中，地图由传统的静态地图开始向动态方向发展，形式表达多样化。

1.6 制图综合理论

地图制图综合理论是研究编制地图的过程中对地图内容进行概括和取舍的原理和方法，最终目的是合理地反映制图区域的地理特征。现阶段，多媒体地图是地图输出的重要形式，在GIS的环境下进行制图综合需要解决的问题有：地图综合的智能化、地理特征和空间关系的自动识别和获取、地图制图综合算法研究、地图自动综合策略研究及地图制图综合质量评价等问题。

2. 数字地图制图的技术体系

20世纪80年代以来，由于微电子技术、光电子技术、计算机技术、光纤和卫星通信及全球网络技术、多媒体技术和虚拟现实技术【5】以及现阶段飞速发展的知识工程、地图数据

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