地圖製圖

地圖製圖是一個可以用數據處理地圖的可視化和表達，無論是以模擬的2D紙質地圖、數字3D模型或動畫的製圖繪製。

地圖製圖同許多學科都有聯繫，尤其同測量學、地理學和數學的聯繫更為密切。測量學給地圖製圖提供地面控制成果和實測地形原圖。地理學為地圖製圖提供認識和反映地理環境及其空間分布規律的基礎。地圖製圖學的地圖投影就是以數學為工具闡明其原理和方法的；地圖內容各要素選取指標已運用了數理統計和機率論的概念；計算機輔助地圖製圖更需要各種套用數學。此外，地圖製圖學還同GIS技術、遙感技術、物理學、化學、色彩學、美學、計算機科學等息息相關。

基本介紹

• 中文名：地圖製圖
• 外文名：cartography
• 實質：用數據處理地圖的可視化和表達
• 製圖資料：地圖資料、統計資料、遙感圖像等
• 地圖類型：數字地圖、電子地圖、紙基地圖等
• 理論：地圖製圖學

簡介

傳統地圖製圖

編繪地圖、實測地圖是地圖製作成圖的兩種途徑；航測法成圖和野外實測地圖是實測地圖的兩種類型。航測法成圖是利用航空影像來測制地圖。野外實測地圖是採用測量儀器測定地球表面的局部區域地物、地貌的空間位置和幾何形狀，並按照一定的比例尺繪製成地圖。

傳統編繪地圖是用根據多種製圖資料，如實測地形圖、統計資料、遙感影像等編製成為用戶所需的各類型的地圖。傳統的方法是地圖內容通過光學轉繪技術轉繪到由地圖投影構成的經緯線或直接坐標格線中，處理和描繪圖形時再採用手工的方法。

地圖編制的四個階段中的地圖設計和原圖編繪階段，製圖工作者都付出了大量的心血，得到的地圖具有特定的科學屬性。

現代地圖製圖

計算機製圖已經取代傳統的地圖製圖，成為現代地圖製圖的主要方式。以計算機及由計算機控制的輸入、輸出設備為主要工具，計算機製圖是通過資料庫技術和數字處理方法來製圖的。在製圖的過程中，以數字形式在系統內部傳遞地理信息，通過數據的處理對圖形進行轉換，因此計算機製圖又被稱為全數字製圖。製圖技術的變革就是計算機地圖製圖，也改變了製圖工藝的流程，不過在確定地圖投影和比例尺、地圖表示方法、製圖綜合原則等製圖理論方面，和傳統的製圖並沒有實質性的區別。

有了計算機製圖以來，地圖製圖的技術有了突飛猛進的發展，產品也越來越多元化。數字地圖易於存貯，複製和遠程傳輸；而計算機地圖製圖成圖周期短，地圖數據的編輯、更新更方便，精度更高，提高了地圖產品的適應性、現勢性和用戶的廣泛。

地圖製圖技術及發展

製圖過程的變革

1.資料準備

這一階段主要是根據製圖要求，蒐集資料。傳統的製圖資料包括地圖資料、控制測量成果、文字和統計資料。新技術條件下新增加的製圖資料包括地圖資料庫和遙感圖像等。地圖資料庫是以數字地圖的形式存儲各種來源的數據，地圖資料庫一旦建立，長久受益，可以發揮我們測繪專業優勢，廣泛地為社會各行各業服務，提供豐富多彩的數據產品，避免重複勞動，節約社會勞動力，創造更多的社會財富。同時可長期保留數據，動態更新，充分提高數據的利用率，創造更大的社會效益和經濟效益。攝影測量學已有一二百年的歷史，遙感學科是本世紀60年代提出並發展起來的，隨著新型感測器的不斷研製、影像處理技術的進步，製圖工作者不僅可以從低空、中空、高空飛機上，而且可以從人造地球衛星、載人宇宙飛船、太空梭等空間飛行器上取得各種圖像作為地圖製圖的數據源，這些圖像的覆蓋範圍可以小至幾百米，大到覆蓋1/3的地球，圖像類型不僅有黑白、彩色、彩紅外片，而且有可見光、紅外、微波雷達圖像等，這些圖像和探測數據經過處理後可以為製圖工作者提取大量有用的信息。

2.製圖編輯

計算機製圖技術的套用，使得製圖設計工作進入了一個嶄新的境界，它給地圖製圖及設計人員提供了強大的支持與保障，它可以使設計的意圖充分表現出來，設計者不必畏手畏腳，擔心設計思想實現不了。地圖資料信息源的擴大和數據採集技術的發展，蒐集資料不再是難事，龐大的地圖資料庫可以讓人們開拓視野、放寬思路，使地圖製圖的目的和地圖的用途隨設計者的願望而實現，計算機軟硬體強大的功能及其附屬的輸入輸出設備的高度精確性、穩定性使得諸如地圖投影的選擇、符號的配置、線劃的質量、比例尺的改變、地圖的整飾等等傳統作業方式下比較繁鎖的工作都已不在有任何困難，計算機可以給設計工作提供一個互動的、所見即所得的工作界面，不但可以提高設計工作的效率，而且可以保證設計方案的質量，避免重複返工現象，縮短成圖周期。計算機3維技術、動畫技術、多媒體技術、圖形圖像技術的發展，實現各種功能的軟體浩如煙海，各種硬體設備的成熟，這些條件可以讓我們充分利用計算機進行創意設計，新技術條件下的創意設計不僅使得傳統地圖的設計錦上添花，而且使電子地圖、3維立體地圖等新的地圖產品把地圖的藝術表現手法提高到一個新的層次，另人耳目一新，使地圖除了最基本的實用功能外，有了更多的科技含量和更高的藝術魅力。

資料庫的建立與地圖成果輸出

製圖數據經過人機互動或計算機自動處理以後在輸出設備上輸出，形成紙基地圖或電子地圖成果，可充分滿足各行業用戶的現勢需求。並且地圖資料庫中的地圖數據經過一定時期的生產積累在不斷擴大採集存儲數據量的同時，利用資料庫中的這些數據定期對已存儲數據進行動態更新，經過較少的處理就可以輸出新成果，那么在相關製圖區域地圖的出版工作中，尤其是已有圖的再版或系列地圖的出版工作，優勢更加明顯，這樣可以充分提高數據的利用率，極大地縮短成圖周期、降低製圖成本。

地圖產品的多樣性

地圖學所以充滿生機和活力，重要的原因是地圖是社會發展需求中不可替代的產品。計算機及相關學科的發展，使地圖的表示形式突破了紙基地圖的局面，帶來了地圖產品的多樣化。在數字製圖環境下，有了數字地圖，既能生成電子地圖又可生成紙基地圖。數字地圖、電子地圖、紙基地圖各有不同特點和作用，任何時候都是不可能互相取代的。

紙基地圖亦稱傳統地圖，是空間地理環境的抽象化、概念化和可視化的圖形符號模型，它是按照嚴格的數學法則和科學的製圖法則，利用符號系統記錄空間地理環境信息，能反映自然和社會現象的空間分布、組合、聯繫與制約關係。它具有靜態的局部性，不能有效反映具有時間特性的連續變化的地理環境，無法進行動態分析。儘管如此，它在國民經濟和國防建設中仍有不可取代的作用。因為它適合人們較傳統的習慣的視覺讀圖效果，不需專門硬體設備即可攜帶使用。但攜帶大批量的圖紙資料，即不方便又不符合地圖保密安全的要求。

電子地圖是在計算機技術支持下發展起來的一種新型地圖，又稱螢幕地圖和瞬間地圖。它一經問世，就因其獨特的動態性、互動性和探索性、多媒體結構等性能而倍受關注。電子地圖與紙基地圖相比其最大特點是，數據存儲與顯示是分開的，地圖內容通過數位化形式存儲在相關介質中，套用時，由讀圖系統界面提供符號化圖形。電子地圖具有多媒體等技術優勢，充分地體現了地圖絢麗多彩、形式多樣化的現代藝術設計手段，如圖形圖像學支持下的3維立體地圖、虛擬現實技術支持下的現代化的地圖產品。

數字地圖具有信息載負量大、傳輸迅速方便等特點。地圖製圖可以憑藉在圖上的強大專業優勢，向其他行業提供數字地圖，節約社會必要勞動時間，創造更大的社會效益與經濟效益。光碟、磁帶等存儲介質容量大，穩定性、安全性高，可以用於裝載傳送數字地圖；計算機網路技術空前發展，數字地圖可以形成標準格式，通過Internet 的 E-mail 等形式直接傳遞給用戶。這也是地圖的新技術產品以新技術方式為社會服務的關鍵所在。家庭計算機的擁有量正迅速增加，廣泛開發套用的地理信息系統產品與傳統地圖相比，GIS數據源在增多，數據量在增大；在遙感等技術的支持下，可保證數據的現勢性；數據查詢、檢索方式靈活多樣，信息傳輸的可選性增強；通過數據分析和計算，可以為用戶提供大量的派生信息；計算機圖形技術提供了多種多樣的地理信息產品及傳輸方式。因此大力發展桌面GIS，並使之進入千家萬戶，使我們的地圖產品和服務方向產生一個新的質的飛躍。

地理信息系統的建立與套用

計算機技術的飛速發展帶動了整個測繪行業向地理信息產業轉變，其表現是GIS與GPS、RS技術的篷勃發展。受到世界各國、各行各業廣泛關注的GIS，是由地圖脫胎而來，是機助製圖的發展，是地圖資料庫的延伸。GIS和地圖有著很深的淵源關係，可以說傳統的紙基地圖是一種靜態的GIS，GIS是地圖學在資訊時代的發展。在科學技術是第一生產力的當今，我們必須發展GIS產業。

地圖製圖新技術面臨的問題

1)技術發展滯後。地圖學在先進技術套用飛速發展的時代，其先進的理論及其對實踐的指導必須跟上時代的步伐。

2)除個別地圖產品、個別生產過程適於手工作業外，應徹底改變傳統的作業生產方式，適應新技術工作流程。

3)地形圖像模式識別和專家系統等智慧型化研究工作還須日新月異發展，這是數據採集和資料庫更新的瓶頸。

4)製圖綜合技術是個普遍性的難題。已重新引起了重視，不斷取得進展，但沒有重大突破。

5)人才問題。科學技術的競爭歸根結底是人才的競爭，硬體設備只要有足夠的資金很容易配備，但人才問題不是一朝一夕所能解決的，應加強對專業人才的培養。

6)數據管理問題。數據的管理要嚴格規範，要注意維護數據並動態更新。

7)數據格式問題。由於生產紙介質地圖、電子地圖、GIS產品所用的軟體不同，數據格式也不盡一致，數據格式的不兼容防礙了數據利用率的提高。

8)組織管理問題。由於數位化生產技術的發展很快，各企事業及科研單位大量精力幾乎全用於應付生產，對新技術配套的生產作業方式的管理還遠不能跟上新技術發展步伐。

現代地圖製圖理論

在地圖製圖發展方面，與地圖製圖學有著關聯和交叉關係的社會科學、系統科學、自然科學等的研究成果為製圖學提供了理論基礎以及技術支持，井進一步研究和發展了地圖符號、地圖理論、地圖信息等地圖製圖理論。

地圖資訊理論

多種色彩的總和及其相互聯繫的差別、圖形幾何特徵是地圖信息的具體表現，地圖信息是通過圖解來對製圖個體以反其性質構成的信息進行表達的。對以地圖圖形表達、傳遞、轉換、貯存、處理和利用空間信息進行研究的理論，被稱為地圖資訊理論。其發展對認識地圖的實質有利，井使得對地圖製圖信息的計量方法的研究更加深入。

地圖傳輸論

對地圖信息傳輸的原理、過程及方法進行研究的理論，叫地圖傳輸論。

製圖者認知客觀環境，並形成知識概念，將符號轉化成地圖，用圖者再識別符號，對客觀環境有了一定的認知。該過程就是傳輸地圖信息的過程，這個傳輸過程包括了地圖的製作和使用，地理信息通過地圖符號得到了有效的傳輸，不過噪聲也會干擾到信息的傳輸。在地圖最佳製作和有效使用方面，地圖傳輸理論起到了有效的作用。

地圖符號學

作為研究地圖符號系統的構圖基礎，地圖符號是一門地圖表現方式及其設計使用的科學。形狀、色彩、方向、亮度等是地圖符號學提出的視覺變缺，同時還提出了組合感受、等級感受和數量感受等感受方式。地圖製圖和地圖符號的設計也受到地圖符號學理論很大的影響。

地圖模型論

對建立怎樣的地圖模型來再現客觀環境進行研究，井用數學模型來表示的理論成為地圖模型理論。模型理論認為，地圖就是客觀地摸擬事件，是製圖者的概念模型，可用數學方法表達把對象在空間分布的情況進行抽象的概括。該理論有助護深入地認識地圖的實質，和促進數學製圖的發展。

地圖認知論

研究人類認知地圖井獲取信息的手段、原理和過程的理論就叫地圖認知論。有兩項認知論的研究成果，一是認為圖像地圖客體首先被用圖者所接受，再在腦中進行信自、處理，然後根據已有信自、加工所獲信息，在頭腦中形成信息圖，進而進一步研究實地地理現象，最終獲得認知的地理實體；二是“多模式感知和認知理論”。該理論是指通過虛擬地圖環境，用多種認知方式分別對信息進行獲取，並加工比較處理，進而形成相應的知識庫，再融合各自的知識庫，這樣綜合認知庫就生成了。地圖認知論對於地圖製圖手段、多媒體技術的結合起到了重要的作用。

地圖感受論

研究地圖視覺感受過程的生理、心理以及物理學方法，討論用圖者是如何被有效感受地圖的理論即感受論。包括分級符號、灰度、色彩設計的客觀性，以及視覺感受與圖形構成的規律和特點等研究內容，對地圖的設計意義重大。

相關名詞

地圖製圖學

地圖製圖學亦稱製圖學、地圖學。研究編繪和複製各種地圖的理論、技術和方法的學科。主要包括地圖編制學、數學製圖學(地圖投影)、地圖整飾和地圖制印諸分支學科。隨著宇航遙感和自動化新技術的發展，現代地圖學還研究套用遙感資料製圖和計算機輔助製圖的理論和方法。地方志中的地圖要符合製圖學的要求，並從中吸收有用的資料用於修志工作。

地圖製圖學是測繪學的一個分支學科。是以地圖信息傳輸為中心，研究地圖的理論實質、製作技術和使用方法的綜合性學科。按技術特點，地圖製圖學一般包括地圖投影、地圖編制、地圖整飾、地圖複製(制印)、地圖套用等。現代地圖製圖技術能利用空間遙感技術獲取地球和其他星體的信息來編制各種地圖和天體圖，並能以圖解、數字或觸覺形式組織、表達、傳輸和套用地理信息或空間信息，它與測量學、地理學、數學、印刷技術、電子技術、空間遙感技術、計算機技術、美學等有著密切聯繫。

機助地圖製圖

機助地圖製圖是“電子計算機輔助地圖製圖”的簡稱。用計算機和圖形輸入、輸出等設備進行地圖製作的理論和技術。它是在傳統地圖製圖基礎上引用現代技術而發展起來的一種製圖方法。1964年，國際地圖製圖協會改“地圖製圖自動化委員會”為“計算機輔助地圖製圖委員會”，隨後一些國家在地圖製圖中先後套用了機助地圖製圖系統，並陸續建立起地圖製圖資料庫並制出了數字地圖製圖產品。

地圖製圖綜合

地圖製作過程中處理地圖內容的原則和方法。其實質就是突出製圖對象的主要方面而略去次要方面，在有限的圖面上表示出製圖對象的主要特點和製圖區域的基本特徵。地圖用途、比例尺和製圖區域的地理特點是影響製圖綜合的主要因素。製圖綜合方法有選取、化簡、合併和移位等。

1.比例綜合。選取和概括的程度主要取決於地圖比例尺。

2.目的綜合。選取和概括不完全取決於比例尺，還要根據製圖對象的重要性來確定。

3.感受綜合。從讀者的實際感受效果出發進行選取和概括。

實際套用中，上述三種手段是配合運用的。製圖綜合不是對圖形的簡單縮繪或取捨，而是一個創造性過程。它表現為：對製圖對象科學抽象及主次分明地反映內在聯繫和規律性，對不能以比例尺表示的重要物體採取誇張表示，正確處理地圖內容的詳細性與易讀性及地圖幾何精確性與地理適應性的矛盾(通常採取變換表示方法、運用色彩效果、適當縮小或移位等措施)。