王家耀，成 毅

信息工程大學(xué)地理信息工程學(xué)院，河南 鄭州450052

關(guān)于地圖與地圖學(xué)的討論是一個永恒的主題。這不僅是因?yàn)榈貓D學(xué)有著十分悠久的歷史，是一門古老的科學(xué)，而且是因?yàn)樵缙诘牡貓D就是源于人類的生產(chǎn)活動，與人類的生產(chǎn)、生活息息相關(guān)［1－2］?，F(xiàn)在地圖與地圖學(xué)已經(jīng)成為人類工作、學(xué)習(xí)和生活不可缺少的科學(xué)語言和工具。

關(guān)于地圖與地圖學(xué)的基本概念，特別是地圖的功能和應(yīng)用，幾乎在所有地圖學(xué)教材和相關(guān)著作中都會涉及［3－5］，還有專門討論該問題的論文［6－10］和著作［11－12］。這里對于地圖學(xué)的屬性和地圖的價值進(jìn)行一個分析，以期對深刻認(rèn)識地圖學(xué)和地圖會有所啟發(fā)。

1 地圖學(xué)的屬性

關(guān)于地圖學(xué)的屬性或本質(zhì)問題，不同時期有不同的認(rèn)識。1934年出版的張資平撰寫的《地圖學(xué)》認(rèn)為“簡言之，（地圖學(xué)）是以地圖為對象之學(xué)問題。若詳言之，則為研究地圖、綜合地圖及記載地圖之學(xué)問”。這是從形式特征出發(fā)的認(rèn)識。1934年出版的B·B·卡夫拉依斯基撰寫的《數(shù)學(xué)制圖學(xué)》、1937年出版的M·索洛維耶夫撰寫的《地圖投影》、1938年出版H·A·烏爾馬耶夫撰寫的《數(shù)學(xué)制圖學(xué)原理》、1944年出版的K·A·薩里謝夫撰寫的《制圖原理》等，都是從地圖生產(chǎn)的技術(shù)過程認(rèn)識地圖學(xué)，突出地圖學(xué)的技術(shù)特征，這種情況一直持P續(xù)到20世紀(jì)的六七十年代，最有代表性的是英國皇家學(xué)會的《地圖學(xué)技術(shù)術(shù)語詞匯表》（1966）和國際地圖學(xué)協(xié)會（ICA）《關(guān)于地圖學(xué)的定義》（1973）中的描述，都認(rèn)為地圖學(xué)是“制作地圖的藝術(shù)、科學(xué)和技術(shù)”。國際地圖學(xué)協(xié)會第一任主席，瑞士地圖學(xué)家英霍夫更是強(qiáng)調(diào)“地圖學(xué)是一門帶有強(qiáng)烈藝術(shù)傾向的技術(shù)科學(xué)”。這確實(shí)反映了傳統(tǒng)（手工）地圖學(xué)時代的地圖生產(chǎn)的特點(diǎn)：工藝性強(qiáng)，制圖工作的重點(diǎn)在于如何提高地圖的表現(xiàn)力；制圖者的個人技巧對地圖質(zhì)量影響很大；制圖者必須有豐富的制圖經(jīng)歷，經(jīng)過長期的實(shí)踐才能積累起足夠的經(jīng)驗(yàn)，形成經(jīng)驗(yàn)性知識，這種知識具有很強(qiáng)的主觀性，甚至是“只能意會，不能言傳”。但是到了信息時代，天空地一體化的對地觀測技術(shù)、數(shù)字地圖制圖與地圖電子編輯出版技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)等的快速發(fā)展，使地圖制圖技術(shù)發(fā)生了根本變革，對地圖學(xué)的屬性或本質(zhì)的研究必然得出新的認(rèn)識。

1.1 地圖學(xué)的科學(xué)屬性

所謂科學(xué)，指為對各類事物及其運(yùn)動的本質(zhì)、構(gòu)成、運(yùn)動規(guī)律的特點(diǎn)、發(fā)現(xiàn)并追求和真理的統(tǒng)一。地圖的科學(xué)屬性，指地圖學(xué)是描述和表達(dá)地（星）球空間數(shù)據(jù)場和信息流的科學(xué)，是地球空間信息的抽象、概括、表達(dá)和傳輸?shù)目茖W(xué)，具有認(rèn)識論和方法論特色。地圖作為地圖學(xué)的主題，“地圖構(gòu)建世界，而非復(fù)制世界”［13］。

地圖學(xué)之所以成為一門科學(xué)，首先是因?yàn)樗捎脟?yán)密的數(shù)學(xué)方法，不僅采用了地圖投影方法［14］，還能在采用邏輯數(shù)學(xué)描述地圖模型的基礎(chǔ)上，采用數(shù)學(xué)方法表征地理要素、現(xiàn)象的分布特征和相互關(guān)系，以及地理目標(biāo)的空間關(guān)系（拓?fù)淇臻g關(guān)系、方位空間關(guān)系和度量空間關(guān)系），使地圖學(xué)具有了科學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；第二，地圖學(xué)采用了獨(dú)特的科學(xué)語言——地圖語言，即地圖符號系統(tǒng)，具有語法、語義和語用法則［15］，而且成為國際上公認(rèn)的三大通用語言（音樂、繪畫、地圖）之一，使地圖學(xué)具有了科學(xué)的語言學(xué)基礎(chǔ)；第三，地圖學(xué)采用了科學(xué)的空間尺度變換方法，用模型、算法、知識及基于工作流思想的“綜合鏈”過程控制［16］，實(shí)現(xiàn)地理要素（現(xiàn)象）的空間尺度變換，并能進(jìn)行多尺度空間圖形的相似性測度，使地圖學(xué)具有了科學(xué)的方法論基礎(chǔ)。

地圖學(xué)之所以成為一門科學(xué)，很重要的是它有自己的理論體系。在地圖投影、地圖符號（語言）和地圖綜合三大理論基礎(chǔ)上，進(jìn)入信息時代，地圖學(xué)形成了以地圖信息傳輸為理論框架，以貫穿地圖信息傳輸全過程的地圖空間認(rèn)知作為核心理論，集地圖信息論（信息傳輸理論）、地圖模型論（信息傳輸理論）、地圖符號學(xué)（信息表達(dá)理論）于一體，構(gòu)成了信息時代地圖學(xué)的理論體系［17］。這說明地圖學(xué)已經(jīng)具備作為一門科學(xué)的充要條件。

1.2 地圖學(xué)的技術(shù)屬性

所謂技術(shù)，泛指根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和自然科學(xué)原理而發(fā)展形成的各種工藝操作方法與技能，其本質(zhì)可以理解為對客觀事物運(yùn)動機(jī)理的理解和經(jīng)過巧妙構(gòu)思再加工，從而獲得的“工具性”手段。地圖學(xué)的技術(shù)屬性是十分明顯的，也是最易為大家所接受的。無論過去、現(xiàn)在和未來，都是以地圖學(xué)的科學(xué)理論為指導(dǎo)，采用某種技術(shù)工藝流程和與之相適應(yīng)的制圖設(shè)備或儀器，進(jìn)行地圖設(shè)計(jì)、地圖編繪、地圖印刷，并提供應(yīng)用服務(wù)。

在傳統(tǒng)地圖學(xué)時代，地圖學(xué)先后采用“繪圖法”和“刻圖法”為主導(dǎo)的技術(shù)工藝流程，以及與兩種技術(shù)流程相適應(yīng)的繪圖或刻圖工具以及坐標(biāo)展點(diǎn)儀、復(fù)照儀、翻曬版機(jī)、印刷機(jī)等設(shè)備和儀器，完成地圖設(shè)計(jì)、地圖編繪和地圖印刷作業(yè)，雖然相比較而言，“刻圖法”較之“繪圖法”省去了復(fù)照和某些分涂作業(yè)，線劃質(zhì)量也相對較高，但總體而言仍然是技術(shù)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期過長、勞動強(qiáng)度大，基本上還是處于勞動密集型的手工作業(yè)形態(tài)。

進(jìn)入信息時代以來，電子計(jì)算機(jī)的誕生導(dǎo)致了地圖學(xué)技術(shù)上的革命，數(shù)字地圖制圖技術(shù)取代了傳統(tǒng)手工地圖制圖技術(shù)，數(shù)字地圖制圖與出版一體化的技術(shù)工藝流程代替了傳統(tǒng)地圖制圖與出版相分離的工藝流程，相應(yīng)地采用計(jì)算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)、地圖電子編輯系統(tǒng)、分色膠片輸出機(jī)、數(shù)字直接制版機(jī)和全色地圖印刷機(jī)等軟硬件集成系統(tǒng)，地圖制圖和印刷采用的設(shè)備和儀器發(fā)生了根本性的變革，技術(shù)上可以說是一個里程碑式的進(jìn)步。但是，由于地圖制圖特別是制圖綜合長期以來都是與人的思維（抽象思維、形象思維與靈感思維）密切相關(guān)的創(chuàng)造性勞動，加之地圖類型多種多樣，完全靠計(jì)算機(jī)地圖制圖軟件（模型、算法、知識）來自動完成確實(shí)有很大難度［18］，但這是一個發(fā)展方向，這也正說明地圖學(xué)，包括作為其功能延伸和拓展的地理信息系統(tǒng)和虛擬地理環(huán)境，仍然具有很大的創(chuàng)新空間。

1.3 地圖學(xué)的工程屬性

所謂工程，是通過將自然科學(xué)原理應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中所積累的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)而發(fā)展起來的，其本質(zhì)可以理解為對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行選擇、整合、協(xié)同而集成的相關(guān)技術(shù)群，并通過與相關(guān)基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)要素的優(yōu)化配置而構(gòu)建的有結(jié)構(gòu)、有功能、有效率地體現(xiàn)價值取向的技術(shù)集成系統(tǒng)。技術(shù)是工程的基本要素，工程是技術(shù)模塊的優(yōu)化集成。工程是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)、運(yùn)行是標(biāo)準(zhǔn)化、可重復(fù)運(yùn)作的工程活動［19］。

作為地圖學(xué)技術(shù)屬性的地圖制圖系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)，作為地圖學(xué)功能的拓展和延伸的地理信息系統(tǒng)以及作為地圖學(xué)的新的增長點(diǎn)的虛擬地理環(huán)境等，都可視為地理信息工程。地理信息工程是地理信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，地理信息產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)、運(yùn)行是標(biāo)準(zhǔn)化、可重復(fù)運(yùn)作的地理信息工程。

正因?yàn)榈貓D學(xué)具有工程屬性，所以無論是地理信息數(shù)據(jù)工程、軟件工程還是地理信息獲取、處理（生產(chǎn)）、應(yīng)用服務(wù)工程，在工程活動中都必須高度重視標(biāo)準(zhǔn)化和工程設(shè)計(jì)的規(guī)范化，這是地理信息產(chǎn)業(yè)健康、持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。

地圖學(xué)的科學(xué)屬性、技術(shù)屬性和工程屬性，既有區(qū)別又密切相關(guān)。地圖學(xué)的科學(xué)理論對地圖學(xué)（包括地圖制圖與地理信息）技術(shù)起指導(dǎo)作用；地圖學(xué)技術(shù)支撐地圖學(xué)科學(xué)理論；地圖學(xué)科學(xué)理論和技術(shù)不斷推動地圖學(xué)工程的發(fā)展，地圖學(xué)工程又反復(fù)為地圖學(xué)理論和技術(shù)提供新的發(fā)展需求。地圖學(xué)的科學(xué)屬性、技術(shù)屬性、工程屬性為地圖學(xué)和地理信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起著理論指導(dǎo)、技術(shù)支撐和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的作用。

2 地圖的價值

地圖對人類社會文明進(jìn)步的價值，怎么評價都不為過。地圖被譽(yù)為改變世界的十大地理學(xué)思想之一，是表達(dá)復(fù)雜地理世界最偉大的創(chuàng)新思維。地圖作為一門科學(xué)語言，能跨越自然語言和文化而被廣泛接受；地圖的統(tǒng)一比例尺保證地理空間可以被同等對待，即空間客觀性；地圖采用經(jīng)過抽象的符號系統(tǒng)和簡化形式，保證重構(gòu)復(fù)雜的地理世界；地圖采用數(shù)學(xué)映射（地圖投影）方法，保證了可量測性。正因?yàn)槿绱?，地圖才具備了表達(dá)地理世界的空間結(jié)構(gòu)和空間關(guān)系的本質(zhì)功能，與線性的文字表達(dá)方式相比，具有無法比擬的優(yōu)越性和價值，于是有人說“地圖的最初使用必然會在思想領(lǐng)域引起一場革命”［20］。

2.1 地圖的科學(xué)價值

地圖的科學(xué)價值是不言而喻的，也是多方面的。

2.1.1 揭示科學(xué)規(guī)律

這方面的例子很多，其中最典型的是著名的德國氣象和天文學(xué)家魏格納（Alfred Wegner）根據(jù)世界地圖中各大洲的形狀特征將其拼合起來，從而發(fā)現(xiàn)和提出了著名的大陸漂移學(xué)說。此外，利用地圖研究各種地理要素和現(xiàn)象的空間分布規(guī)律、相互關(guān)系、時空動態(tài)變化以及對自然、土地資源和環(huán)境進(jìn)行綜合評價和預(yù)測預(yù)報(bào)等。

2.1.2 反映科技進(jìn)步

地圖學(xué)具有科學(xué)、技術(shù)和工程的屬性，而且不同時期的地圖學(xué)的科學(xué)、技術(shù)、工程的特點(diǎn)是不斷演化的，因此作為地圖學(xué)主題的地圖是能反映當(dāng)時的科技進(jìn)步水平的。古希臘在自然科學(xué)方面的進(jìn)步和發(fā)展推動了古代地圖演化的進(jìn)程，出現(xiàn)了把地球視為圓球，測量地面的經(jīng)緯度、采用地圖投影經(jīng)緯線網(wǎng)制圖法繪制“世界地圖”（如托勒密《地理學(xué)指南》中的世界地圖）；15世紀(jì)中葉以后，出現(xiàn)了至今仍廣泛應(yīng)用于航海圖的墨卡托投影海圖，反映了當(dāng)時航?？茖W(xué)和航海事業(yè)的發(fā)展；17世紀(jì)開始的基于大規(guī)模三角測量的實(shí)測地形圖，反映了工業(yè)革命后科技水平的提高和新的、高精度測繪儀器相繼發(fā)明；19世紀(jì)地質(zhì)、氣象、水文、地貌、土壤、植被等各種專題圖的出現(xiàn)，反映了當(dāng)時自然科學(xué)的進(jìn)步與深化；20世紀(jì)50年代以來地圖制圖技術(shù)的變革，是伴隨著信息革命的浪潮出現(xiàn)的，數(shù)字地圖、電子地圖、網(wǎng)絡(luò)地圖、新媒體地圖等，反映了當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)、空間信息可視化技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)等的快速發(fā)展。這些都充分說明，地圖的演化與社會科學(xué)技術(shù)進(jìn)步密切相關(guān)。

2.2 地圖的社會價值

地圖對人類社會的重要性，正如有人所說的“一個時代和一種文化沒有任何形式的地圖是難以想象的”，有人甚至質(zhì)疑的問到“我們能夠想象到一個沒有地圖的世界嗎？”［10］。可以說，今天地圖已經(jīng)成為人們工作、學(xué)習(xí)、生活不可缺少的科學(xué)工具。格林斯潘在他的新書《地圖與疆域》中都談到他要“通過地圖來認(rèn)知他不熟悉的世界”。從工作的角度講，需要利用地圖進(jìn)行自然和社會經(jīng)濟(jì)區(qū)劃，進(jìn)行全國性或區(qū)域性經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)劃，進(jìn)行資源的勘察、設(shè)計(jì)和開發(fā)，進(jìn)行工程建設(shè)的勘察、設(shè)計(jì)和施工，進(jìn)行農(nóng)業(yè)地籍管理、土地利用和土壤改良，應(yīng)對各種突發(fā)事件；電子商務(wù)與現(xiàn)代物流需要利用基于電子地圖的地理空間信息平臺規(guī)劃生產(chǎn)基地、倉儲中心、營銷網(wǎng)點(diǎn)并進(jìn)行物流過程監(jiān)控；等等。就學(xué)習(xí)而言，地圖是學(xué)習(xí)地理學(xué)的最佳工具，如要獲取全球氣候類型及其分布知識，就要閱讀世界氣候地圖；若要認(rèn)知世界人口分布，就要閱讀世界人口地圖……這樣的例子不勝枚舉。之所以如此，最根本的原因是因?yàn)榈貓D能為人們提供正確的空間概念。就人類生活而言，更是離不開地圖，特別是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，“潛伏”在個人電腦、平板電腦、手機(jī)等終端中的地圖已經(jīng)成為人們必不可少的隨身工具。這正如《地圖的力量》一書的作者丹尼斯·伍德所說：“一種地圖用途，多種生活方式”，地圖能讓人“慢搖在地圖的世界里”。

2.3 地圖的法理價值

溯往知今，以圖為鑒。地圖具有明疆示界的作用，過去的地圖成為現(xiàn)在解決領(lǐng)土爭端問題的法理依據(jù)。典型的如釣魚島及其附屬島嶼、南海諸島自古以來就是中國固有領(lǐng)土，是中國最早發(fā)現(xiàn)、最早命名和最早行使主權(quán)的，自西漢至今的大量關(guān)于南海諸島區(qū)域的地圖都對該地區(qū)的范圍和權(quán)屬做了詳細(xì)而明確的說明。同時，地圖也是歷史事件的鐵證，如日本為侵華所做的蓄謀已久的戰(zhàn)爭準(zhǔn)備，以及在中國犯下的戰(zhàn)爭罪行，可以由日本自己編制和出版的《支那現(xiàn)勢要覽地圖》《新選詳圖——帝國之部》等一系列地圖和地圖集為證。因此，地圖的法理價值是人們還原歷史事實(shí)的重要依據(jù)。

2.4 地圖的文化價值

文化是一種歷史現(xiàn)象，每一個社會都有與其相適應(yīng)的文化，并隨著社會物質(zhì)生產(chǎn)的發(fā)展而發(fā)展。地圖是記載和傳承人類文明的工具，不同地域地圖文化的交融和不同時期地圖文化的發(fā)展演變是需要研究的問題。從空間上看，古希臘的荷馬地圖映射著地中海上的克里特文明；埃及尼羅河的季節(jié)性泛濫誕生的原始地圖映射著尼羅河流域文明；古巴比倫人在陶片上繪制的美索不達(dá)米亞地區(qū)的巴比倫地圖映射著兩河流域文明或美索不達(dá)米亞文明；印度河流域沖積平原古代測量的原始地圖映射著原住居民達(dá)羅毗等創(chuàng)造的哈拉巴文明；我國黃河流域堤防和灌溉圖的出現(xiàn)以及漢代黃河水道圖映射著黃河流域文明或遠(yuǎn)古中國文明。從時間上看，有古代地圖文化、近代地圖文化和現(xiàn)代地圖文化，反映不同時代人類社會物質(zhì)和精神文明進(jìn)步的狀態(tài)。值得注意的是，在地圖演化的歷史長河中，地圖文明同人類文明一樣，正是通過“時間效應(yīng)”和“空間效應(yīng)”的雙重作用在不斷發(fā)展和演化，并滲透到人類社會的方方面面，成為一種特殊的文化現(xiàn)象即地圖文化。

2.5 地圖的軍事價值

地圖的軍事價值自古以來都是軍事家們十分重視的，軍事家們在籌劃和指揮作戰(zhàn)時無不關(guān)注空間、時間的制勝價值。正如《管子·地圖篇》所指出的“凡兵主者，必先審之地圖”，只有這樣才能“行軍襲邑，舉措知先后，不失地利”。拿破侖也說過“戰(zhàn)略是時間和空間的使用藝術(shù)”。約米尼認(rèn)為“戰(zhàn)略即地圖上進(jìn)行戰(zhàn)爭的藝術(shù)”?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭更是如此。國防建設(shè)部署、規(guī)劃離不開地圖，戰(zhàn)略謀劃和計(jì)劃需要利用地圖，作戰(zhàn)指揮特別是一體化聯(lián)合作戰(zhàn)需要反映戰(zhàn)場地理空間結(jié)構(gòu)和空間關(guān)系的“一張圖”作支撐，作戰(zhàn)行動要有地圖來引導(dǎo)，武器平臺乃至遠(yuǎn)程武器的精確打擊需要精確數(shù)字地圖。因此，即使是現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭，紙質(zhì)地圖、數(shù)字地圖、電子地圖、導(dǎo)航電子地圖、移動電子地圖等，仍是軍事上不可缺少的，具有十分重要的軍事價值。

3 總結(jié)和討論

（1）地圖學(xué)具有科學(xué)、技術(shù)和工程屬性，地圖的科學(xué)理論指導(dǎo)地圖制圖與地理信息工程的技術(shù)與工程活動，而技術(shù)和工程活動又支持和促進(jìn)理論的發(fā)展與深化；地圖學(xué)的工程活動是地圖學(xué)技術(shù)的集成，地圖學(xué)工程活動中的新問題又促進(jìn)地圖學(xué)的進(jìn)一步研究，二者的關(guān)系更加密切。地圖學(xué)的科學(xué)屬性、技術(shù)屬性和工程屬性共同支撐地理信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對于增強(qiáng)地圖學(xué)的創(chuàng)新思維意識具有積極意義。

（2）地圖作為地圖學(xué)的主題或主陣地，具有科學(xué)價值、社會價值、法理價值、文化價值和軍事價值，地圖對于人類社會的重要性怎么評價也不為過。隨著地圖產(chǎn)品更加多樣化，地圖對人類社會的作用也更加突出。只有深刻理解了地圖的價值，才能有效推動地圖應(yīng)用的研究。

（3）地圖學(xué)的屬性和地圖的價值是一個值得進(jìn)一步研究的問題，因?yàn)檫@個問題具有基礎(chǔ)性。深刻理解地圖學(xué)的屬性和地圖的價值，能與時俱進(jìn)地創(chuàng)新地圖學(xué)與地圖的發(fā)展，讓古老的地圖學(xué)永遠(yuǎn)充滿生機(jī)活力，讓地圖這一國際通用的科學(xué)語言永遠(yuǎn)得到發(fā)展和傳承。

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