專題地圖學

專題地圖學是研究專題地圖的理論、設計編制、技術工藝及其套用原理方法。

專題地圖學是地圖製圖學的一個分支。它研究專題地圖的理論、編制技術與套用。其中主要有專題地圖的內容實質、表示對象的分類分級和指標選取、專題內容的表示方法、主題要素與一般要素間的統一性與協調性、專題製圖數學模型(區域群組和綜合體的空間分布、以數量尺度反映的抽象分類、時間和空間信息的組合、要素間的相互分析、現象發展的動態分析與預測等)、專題地圖符號系統與彩色設計、遙感資料在編圖中的套用、專題地圖分析與套用等。

基本介紹

• 中文名：專題地圖學
• 外文名：thematic cartography 
• 開始時間：19世紀
• 屬於：地圖製圖學
• 類型：分支學科
• 研究內容：專題地圖理論、設計編制、技術等

簡介

專題地圖是突出而深入表示一種要素或現象的地圖。19世紀，隨自然科學的專題研究出現了專題地圖，並不斷分化和深入，有單要素的、多要素的，有小區域的、大範圍的，且各種專題地圖各有其獨立的對象、研究方法及地圖模式。各專題地圖的內容，具有一定的主題和特點。如地質圖反映地層岩石的分布、形成與發展，反映地殼遠動的空間、時間和強度；地貌圖反映地貌營力、物質基礎和發育過程。專題地圖因比例尺而異，隨比例尺的增大或縮小，要改變其外在形式和內在結構，同時概念發生變化，結構亦會改變。專題地圖應吸取現代科學中的新概念、新理論和新方法，消除單憑感性經驗觀察所產主的孤立認識，增強相互聯繫、相互制約的觀念，實事求是地反映事物的客觀規律。

專題地圖符號的符號學分類研究

地圖是遵循一定的數學法則，將客體上的地理信息通過科學的概括並運用符號系統表示在一定載體上的圖形，以傳遞它們的數量和質量在時間與空間上的分布規律和發展變化。地圖概括是地圖構成的重要法則之一，其方法包括分類、簡化、誇張和符號化。地圖的實質是一種用以滿足視覺想像的符號形式，它將對於真實世界的體驗轉化為視覺符號記錄下來。符號是一種事物的對象、屬性或過程，用它來表示約定的抽象的概念。符號學是研究有關符號、符號現象和符號體系的一般理論，它以符號為研究對象，研究符號的性質、符號的發展變化規律、符號的意義，以及符號與符號、符號與人類活動、符號與思維反映、符號與客體之間的關係。地圖符號學的相關前期工作包括：對圖形的視覺特徵進行研究並歸納出圖形視覺變數構成地圖符號的基本要素；地圖符號描述模型的研究；研究關於視覺符號視覺感受與認知的格式塔心理學；對地理信息技術發展下的地圖學理論研究。地圖符號學探討地圖符號的構圖規律，視地圖符號為一種特殊的製圖語言。地圖符號學作為理論地圖學中的套用理論，是基礎理論在地理信息工程學中套用的橋樑，將直接指導地理信息工程學的過程。

專題地圖符號分類

運用符號學理論將專題地圖符號分為三種類型：圖像性符號、指示性符號和象徵性符號。

圖像性符號是通過形象相似的模仿或圖似存在的事實，借用已具有意義的事物來表達意義。這是一種原始的意義表達方式，直接明了、易讀性高。圖像性符號與其對象具有共同性質，二者在某方面有相似性。圖像性符號包含三種方式：完全模仿現實對象表達意義的再現圖像性符號，其基本包含純心理的再現和以某種媒介進行再現兩種方式；參照現實對象虛擬出對象表達意義的類比圖像性符號；以及由幾何或非幾何的視覺圖形要素按照一定的幾何或非幾何關係所構成的圖似對象表達意義的幾何圖像性符號。圖像性符號是在公路交通地圖和旅遊景點地圖等專題地圖中常見的一種符號形式，如在某些城市交通旅遊地圖中，繪製主要的建築物和旅遊景點時，會在這些地點周圍附上實景照片，這些附屬的照片作為一種圖像性地圖符號，使閱讀者能夠生動直觀地感知到製圖者所要表達的製圖思想和內容。

指示性符號是利用符號形式與所要表達意義之間存在的必然性、實質性關聯或邏輯關係，基於由因到果的邏輯關係或時間、空間上相接近的認知而構成指涉作用，讓人了解其意義。指示性符號與指涉對象之間的關係一般有因果性的、在時間和空間上臨近性的以及制度性的。制度指示性符號在地圖符號中也十分常見，在中國政區圖中，行政中心一般採用五角星、圓圈等地圖符號標記位置信息，它們屬於指示性符號，在標記具體城市時，根據各行政中心的等級不同，會採用不同的地圖符號。

象徵性符號與其代表對象之間沒有相似性或存在性的關聯，而具有任意性，或兩者的關係只由人們或社會的共同意向決定，即“能指”和“所指”之間的關係是人為規定的，大家公認它具有某種意義，並相沿使用從而形成。象徵性符號作為一種符號類型，其重要性在於它與傳統和文化之間的密切關聯。象徵性符號與形象間接表達約定的意義，顯示出心理性、社會性和文化性的象徵價值。象徵性符號一般包括單一象徵性符號和綜合象徵性符號。通常象徵性符號的原始符號本身已包含原始意義和象徵意義，在使用過程中，由於時代、環境和條件的變化，其原始意義逐漸弱化，而象徵意義得到強化而約定俗成，成為符號習慣使用的意義主體。

專題地圖符號類型的基本特性

相對性：圖像性符號、指示性符號和象徵性符號的界定不是明確不變的，符號類型的區分具有一定的相對性，從不同角度度可以把同一符號納入不同的類型。三種符號類型間存在一種遞進的發展關係。圖像性符號與對象之間存在相似關係，指示性符號與對象間存在時空接觸或因果的聯繫，而象徵性符號與對象間存在預定關係，在符號演化過程中，經歷了媒介物與指涉對象的逐步分離，使符號的組合日益複雜化。此外 ，同一符號也可以通過圖像性、指示性和象徵性手法傳達不同的意義。

抽象性：圖像性符號、指示性符號和象徵性符號這三種地圖符號形式，其抽象性依次遞增，而具象性是依次遞減的。圖像性符號的抽象性最弱而具象性最強，例如實景照片形式的圖像性符號則不具備抽象性,而極強的具象性使得這類符號生動形象、直接明了。指示性符號則抽象性與具象性並存，例如箭頭作為一種指示性符號，既具備形象地指示功能又具備抽象性。而象徵性符號則抽象性最強具象性最弱。

實用性：實用性是指地圖符號的設計與運用從專題地圖實用的角度出發，考慮的因素有專題要素的特點，地圖要素的特點，地圖的使用環境、用戶需求、用戶類型等，試圖滿足不同用圖情況的需求。 地圖本身就是一種實用性工具，通過對專題地圖符號的分類及符號類型基本特徵的研究，其最終目的就是深化地圖符號實用性研究，從而使地圖的實用功能也因此得到更有效的發揮。

地圖概括制約因素影響下符號的使用原則

地圖表現的客體主要是地球。地球上具有數量極其龐大的，包括自然和社會經濟現象的地理信息，必須通過完整的符號系統和才能準確表達這些信息，把製圖對象的地理位置及範圍，質量和數量特徵，時空分布規律及相互關係準確恰當的用抽象化的地理符號加以表示。

在地圖概括的過程中，根據其性質，對地圖概括產生影響和制約的因素主要有：地圖的用途和主題、比例尺、地理區域特徵、數據質量和圖解限制等。

地圖的用途和主題決定某個要素在圖中的重要程度。在城市交通旅遊圖中，製圖者根據地圖使用者的需求，著重提高或強調街道主要建築物和城市旅遊景點的地理符號特徵，而適當忽略或簡化其餘不重要的細部，這種情況下，選擇包括實景照片在內的圖像性符號進行誇張處理比較恰當。至於對衛生間等公共設施的描述，則一般採用簡單明快、節省幅面且易辨識的象徵性地圖符號標識。

地圖比例尺決定了地圖概括數量特徵的主要因素，限定了製圖區域的幅面和圖上能表示要素的總量，因而決定了地圖符號等要素數量和指標的選取。例如在小比例尺的中國政區圖中，無法使用一些諸如實景照片等的圖像性地圖符號，應採用指示性和象徵性的地圖符號繪製。

各區域的自然和經濟條件不同，導致同樣的地理事物在不同的區域具有不同的意義，因而影響地圖對不同區域的表達，也就影響對地圖符號的選擇和使用。地圖概括的過程是以空間數據為基礎的，因而空間數據的質量也直接影響著地圖概括的質量，完備而準確的數據收集，有利於地圖概括方法和地圖符號的使用。此外，空間數據的形式也會對地圖概括的過程和方法以及地圖符號的運用產生影響。

地圖的內容受符號的形狀、尺寸、顏色和結構的直接影響，並制約著概括程度和概括方法。

藉助符號學分類理論對專題地圖符號進行分類這一手段，其研究目的在於指導地圖製圖人員在繪製地圖的過程中恰當地設計和使用地圖符號，使地圖信息能夠被準確有效地被傳達。

我國專題地圖編制研究發展

從19世紀初開始，由於自然科學的進一步分工與深化，表示地表概貌的普通地圖已不能滿足需要，專題地圖隨之產生。20世紀初，飛機問世與航空攝影測量方法的研究成功，不僅改變了地形圖測繪方法，而且航空相片逐漸成為專題製圖的重要資料來源。加之經濟迅速發展，促使各學科和各部門的專題製圖迅速發展。

20世紀40年代中國開始出現地質、土壤、氣候、土地利用等專題地圖，而且僅限於較小範圍，或者只個別部門編制過比例尺較小、內容非常簡單的概圖。40年代中期黃汲清主編了中國第一代小比例尺地質圖，包括1：300萬《中國地質掛圖》和14幅1：100萬地質圖，馬溶之、朱蓮青主編了1：1000萬《中國土壤概圖》，1946年重慶中央氣象局編制出版了：《中國氣候圖集》，1937年金陵大學編制出版了《中國土地利用圖集》，1946年北碚中國地理研究所出版了《四川經濟地圖集》等。

1949年之後，中國專題製圖進入了一個嶄新的發展時期。成果包括：

(1)各專業部門對全國自然資源與自然條件全面勘測與調查，完成一批大、中、小比例尺專題製圖。其中地質部門先後完成全國1：20萬和1：100萬以及重要地區1：5萬地質圖和礦產圖，編制出版了多種小比例尺地質圖與地質圖集。林業部門先後完成全國和各省區森林分布圖，各林業局和林場的大、中比例尺森林分布圖、林相圖等。農業部門完成了各省區、地、縣農業土壤圖及全國農業土壤圖。氣象和水利部門編制了各種氣象要素圖、天氣預報圖、氣候圖與水文圖。

(2)在科學考察、自然區劃、農業區劃和流域規劃中完成一批成果地圖。中國科學院先後組織了多次綜合科學考察，在完成總結報告的同時，都編制各種要素專題地圖。1959年編制了1：400萬地貌、氣候、水文、潛水、植被、土壤、動物與昆蟲等部門區劃圖和綜合自然區劃圖。這是我國第一次比較系統的按自然要素編制的專題地圖。1964年中國第一次開展全國和各省區農業區劃與農業區劃製圖。以江蘇省、廣東省為代表，編制了省級農業區劃系列地圖。同時為了配合全國穩產高產基本農田建設，開展了北京、遼河流域等20多個地區農田樣板地圖的編制。1978年，國家布置了全國農業自然資源調查和農業區劃工作，要求全國各省、縣完成農業資源與農業區劃地圖的編制。至80年代中期已有幾十個縣完成了農業區劃地圖集的編制出版。中國科學院和國家農業委員會共同組織編制1：100萬全國基本自然條件與土地資源地圖。其中1：100萬《中國土地利用圖》(中國科學院地理研究所主編)1：100萬《中國土地資源圖》(中國科學院自然資源綜合考察委員會主編)已正式出版。而1：100萬地貌圖、土地類型圖、土壤圖則僅編制出版了其中的部分圖幅。此外，全國開展的人口普查、工業普查、國土資源調查、海岸帶調查等也都編制了相應的地圖。

(3)開展了國家地圖集、省區地圖集和全國性各種專題地圖集的編制。國家大地圖集的編制列入《1956～1967年中國十二年科學技術發展規劃綱要》。1958年中國科學院和國家測繪總局發起組織國家大地圖集編纂委員會，竺可楨任主任委員，並確定國家大地圖集由普通地圖集、自然地圖集、經濟地圖集、歷史地圖集4部分組成。其中自然地圖集由中國科學院地理研究所主編，於1965年完成編繪，1967年內部出版。它較全面系統地反映了中國複雜的自然條件和較豐富的自然資源，闡明了中國自然地理環境的特點。到現在，該圖集在經濟建設、科研教育、國防軍事等方面一直發揮著重要作用。1982年國務院批准重新建立了國家大地圖集總編纂委員會及其辦公室，負責組織指導與協調國家地圖集的編纂出版工作。其中《中華人民共和國農業地圖集》(中國科學院南京地理與湖泊研究所主編)於1990年出版；國家普通地圖集(中國地圖出版社、陝西測繪局和中國測繪科學研究院)於1995年出版；《中華人民共和國經濟地圖集》和《中華人民共和國自然地圖集》(中國科學院地理研究所主編)分別於1993、1998年出版。中國國家地圖集編制出版在國內外均產生了重大影響。

在編制國家地圖集的推動下，60年代初和80年代以後中國兩次掀起編制出版省區地圖集和全國性專題地圖集的熱潮。除綜合性省(區)地圖集外，許多省(區)還編制出版了經濟地圖集、農業地圖集、國土資源地圖集。全國性地圖集中，除地質、氣候、土壤、農業、林業等傳統專題地圖集外，還編制出版了環境生態、自然保護、疾病地理、城市規劃等新興領域的地圖集。這些專題地圖集的設計與編制貫穿了綜合觀點與系統觀點，注意了科學性與實用性的結合。在截至1997年底已編制出版的近百部大、中型專題地圖集中，至少有50部達到國際先進水平。如《中國水文地質圖集》、《中國土壤地圖集》、《中國自然保護地圖集》、《中華人民共和國地方病與環境圖集》、《中國惡性腫瘤地圖集》、《中國古地理地圖集》、《中國岩石圈動力學地圖集》、《中國林業地圖集》、《中國自然災害地圖集》、《中國人口地圖集》、《中華人民共和國經濟地圖集》、《中華人民共和國自然地圖集》、《黃河流域地圖集》、《青藏高原地圖集》、《京津及鄰區生態環境地圖集》、《長江三峽生態環境地圖集》、《雲南騰衝航空遙感地圖集》、《中國陸地衛星地學分析圖集》、《山西省自然地圖集》、《江蘇省地圖集》、《福建省自然地圖集》、《湖南省經濟地圖集》、《四川省國土資源地圖集》、《吉林省國土資源地圖集》、《江西省國土資源地圖集》、《北京市地圖集》、《上海市地圖集》等。

70年代以後，中國專題製圖同國際上的發展一樣，具有兩個明顯特點與發展趨勢：一是專題製圖向縱深發展，進一步提高了專題地圖的科學意義與實用價值；二是遙感技術與計算機製圖技術的廣泛套用，從根本上改變了專題製圖的方法。我國從70年代初期開展自動化製圖研究工作，經歷了設備研製、軟體設計、套用實驗和建立系統等階段，至80年代。全國已建立30多個計算機製圖實驗室，積累了相當數量的軟體和一定的工作經驗。計算機專題製圖的各種軟體已經建立並運用於製圖生產。近年還利用計算機出版系統完成了《中華人民共和國自然地圖集》的設計編輯與自動製版，從根本上改變了專題地圖生產的傳統方法。同時還編制出版了國家經濟地圖集電子版。

在大量專題製圖實踐的基礎上，進行過一定的理論總結。例如從研究自然和社會經濟現象的分布特徵、形成機制、形態結構入手，再進一步研究如何以地圖形式反映各類製圖對象的分布規律、質量與數量特徵及動態變化；提出了各類專題地圖指標的選擇、科學分類與圖例設計原則，各類數據特徵與輪廓界線特點及其繪製方法，專題地圖內容取捨與概括，地圖表示方法的運用與圖型設計的原則方法；還提出專題地圖基本分類單位與比例尺相對應，漸變與突變界線的機制與地圖表示特徵，自然現象圖形結構基本類型及其不同層次的成因、特徵與地圖表示，輪廓界線的從屬關係、層次關係和時間關係的處理等。對提高專題地圖的科學性具有普遍指導作用。在一些綜合性大學地理系和測繪科技大學地圖製圖系以及中國科技大學研究生院開設了專題地圖學課程，並相應出版了有關專題地圖編制的教科書與參考書。

綜上所述，中國在專題製圖研究與實踐方面已跨入世界先進國家的行列。中國在專題地圖學理論方法研究方面也取得一定進展，但對理論的系統研究，仍需深入。