王家耀，武 芳，閆浩文

1.河南省時(shí)空大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，河南 鄭州 450046; 2.信息工程大學(xué)地理空間信息學(xué)院，河南 鄭州 450001; 3.蘭州交通大學(xué)測繪與地理信息學(xué)院，甘肅 蘭州 730070

地圖學(xué)是研究重構(gòu)而非復(fù)制非線性復(fù)雜地理世界的科學(xué)抽象理論和方法，有著幾乎和世界最早的文化同樣悠久的歷史。地圖學(xué)又是一門充滿生機(jī)與活力的科學(xué)，在長期演進(jìn)發(fā)展中不斷充實(shí)和完善，如今已成為一門具有完整的理論體系、現(xiàn)代化技術(shù)體系、應(yīng)用服務(wù)體系和跨越時(shí)間與空間、自然與人文、技術(shù)與工程的科學(xué)?？梢哉f，任何時(shí)期、任何社會都不可能沒有地圖和地圖學(xué)，因?yàn)榈貓D和地圖學(xué)是在數(shù)千年的人類社會實(shí)踐、生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上形成和發(fā)展起來的。

20世紀(jì)50年代信息論、系統(tǒng)論和控制論三大科學(xué)理論的提出，以及計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的興起與發(fā)展及其在地圖制圖中的應(yīng)用，把地圖學(xué)帶進(jìn)了信息時(shí)代，從此地圖學(xué)進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期。

隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能感知智能互聯(lián)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)和計(jì)算機(jī)超強(qiáng)計(jì)算能力的快速發(fā)展，地圖學(xué)也進(jìn)入了一個(gè)大變化時(shí)代。一方面，這為地圖學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展提供了新的機(jī)遇；另一方面，學(xué)界和業(yè)界也出現(xiàn)了一些疑惑或疑問，如“遙感影像分辨率這么高還需要地圖嗎”“遙感影像豐富的信息都被地圖制圖搞沒了”“實(shí)景街景是否可以取代地圖了”等，甚至懷疑“地圖學(xué)是否被邊緣化了”。與此同時(shí)，又提出了不少“新名詞”。正是在這樣的背景下，許多長期從事地圖學(xué)研究、教育和產(chǎn)業(yè)的學(xué)者和工程技術(shù)界的朋友都在問：地圖學(xué)到底向何處去？本文試圖就此進(jìn)行一些探索和分析。

1 不忘以往才能繼往開來——地圖學(xué)歷史上的三次崛起

在地圖學(xué)發(fā)展的歷史長河中，地圖文明同人類文明一樣，正是在“變”與“不變”的對立統(tǒng)一中不斷前進(jìn)的。地圖學(xué)通過“時(shí)間效應(yīng)”和“空間效應(yīng)”的雙重作用，在時(shí)間的坐標(biāo)上，一次又一次地發(fā)生形態(tài)嬗變；在空間的坐標(biāo)上，一次又一次地?cái)U(kuò)展地域的范圍，由局部到全球[1]。筆者將地圖學(xué)數(shù)千年的發(fā)展歷史總結(jié)為“三次崛起”。

1.1 古代地圖學(xué)的形成

古代地圖學(xué)的形成，以中國裴秀的《禹貢地域圖十八篇·序》和古希臘托勒密的《地理學(xué)指南》為標(biāo)志性成果。

古希臘的托勒密(公元前90—168)和中國的裴秀(224—273)好似兩顆東西輝映的燦爛明星。托勒密的《地理學(xué)指南》和裴秀的《禹貢地域圖十八篇·序》標(biāo)志著古代地圖學(xué)的總結(jié)性成就，反映了東方和西方兩條不同的認(rèn)知路線和發(fā)展特點(diǎn)。在東方(中國)，古代地圖學(xué)經(jīng)歷了春秋戰(zhàn)國時(shí)期的禹貢地圖、秦漢輿地圖、南北朝裴秀地圖，是一條半封閉陸地局部地區(qū)大比例尺地圖應(yīng)用到制圖經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的認(rèn)知路線；在西方(歐洲)，古代地圖學(xué)經(jīng)歷了荷馬地圖、愛奧尼亞地圖、埃拉托色尼地圖、托勒密地圖，這是一條開放型從想象到實(shí)證的大區(qū)域小比例尺海洋圖的認(rèn)知路線。毋庸置疑，托勒密的《地理學(xué)指南》和裴秀的《禹貢地域圖十八篇·序》奠定了古代地圖學(xué)的基石，對后來地圖學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生過長期而深遠(yuǎn)的影響。從中國著名航海家鄭和(1371—1435)揭開15世紀(jì)海上探險(xiǎn)的序幕，到17世紀(jì)中葉意大利人哥倫布(1451—1506)、葡萄牙人達(dá)·伽馬(1469—1524)和麥哲倫(1480—1521)等的地理大發(fā)現(xiàn)，基本上奠定了世界地圖的輪廓；意大利傳教士利瑪竇1582年來到中國，溝通、總結(jié)了地圖學(xué)和地理學(xué)知識，在中國學(xué)者的支持與合作下，于1602年采用等積投影和經(jīng)緯線網(wǎng)制圖法編繪了《坤輿萬國全圖》。這兩件事標(biāo)志著東(中國)、西(歐洲)方古代地圖學(xué)的交叉融合，推動了地圖學(xué)的發(fā)展。

1.2 近代地圖學(xué)的形成

近代地圖學(xué)的形成，以大規(guī)模三角測量和地形圖測繪、航空攝影測量、地圖編繪和照相制版印刷技術(shù)為標(biāo)志性成果。

隨著資本主義的發(fā)展，航海、貿(mào)易、軍事及工程建設(shè)越來越需要精確詳細(xì)的更大比例尺地圖，加之工業(yè)革命后科學(xué)技術(shù)水平得到了提高，新的高精度測繪儀器相繼發(fā)明，許多國家進(jìn)行了大規(guī)模全國性三角測量，為大比例尺地形測圖奠定了基礎(chǔ)；采用平板儀測繪地形圖使地圖內(nèi)容更加豐富，表示地面物體的方法由原來的透視寫景符號改為平面圖形，地貌由原來的透視寫景表示改為等高線法，使地圖具有了可量測性；地圖編繪方法與技術(shù)不斷進(jìn)步，地圖印刷由原來的銅版雕刻發(fā)展到平版印刷。

西方科學(xué)制圖方法在我國引起重視，是從清初康熙年間測繪《皇輿全覽圖》開始的，后來乾隆在此基礎(chǔ)上編制成地圖集《乾隆十三排地圖》(也稱《乾隆內(nèi)府地圖》)，最終完成我國實(shí)測地圖，并推動了各省區(qū)地圖集的編制，成為我國古代制圖法向近代制圖法轉(zhuǎn)變的標(biāo)志。其中，清末地理學(xué)家魏源編制的《海國圖志》是我國采用新法編制的第一部世界地圖集，其特點(diǎn)是完全脫離了中國傳統(tǒng)的計(jì)里畫方法而采用經(jīng)緯度制圖法，統(tǒng)一起始經(jīng)緯度，根據(jù)制圖區(qū)域面積大小和所處地理位置選用相應(yīng)的地圖投影和地圖比例尺。盡管還存在不少缺點(diǎn)，但其仍不愧為中國地圖學(xué)史上一部關(guān)于世界地圖集方面的開創(chuàng)性著作。隨著19世紀(jì)自然科學(xué)的進(jìn)步與深化，出現(xiàn)了編制專題地圖(集)的熱潮，其中，楊守敬集他人之大成編制的《歷代輿地沿革險(xiǎn)要圖》，是中國歷史沿革地圖史上曠世絕學(xué)的一部歷史沿革地圖集，為我國歷史地理學(xué)和歷代沿革地圖的發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。

20世紀(jì)初航空技術(shù)的發(fā)展，很快研制出航空攝影機(jī)和立體測圖儀，從此地圖測繪開始采用航空攝影測量方法；照相和平版彩色膠印技術(shù)的應(yīng)用，使地圖特別是專題地圖的科學(xué)內(nèi)容、表現(xiàn)形式和印刷質(zhì)量提高到了一個(gè)新的水平。至此，大約在20世紀(jì)50年代末和60年代初，地圖學(xué)已經(jīng)形成具有地圖投影、地圖編制、地圖整飾和地圖印刷等分支學(xué)科的一門獨(dú)立的學(xué)科。

近代地圖學(xué)的形成給我們兩點(diǎn)啟示：一是與地圖學(xué)直接相關(guān)的地理學(xué)、測量學(xué)、印刷學(xué)為近代地圖學(xué)的形成與發(fā)展提供了外部條件，這是外因；二是地圖學(xué)本身在漫長的地圖生產(chǎn)過程中積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不同歷史時(shí)期地圖學(xué)家們發(fā)展和豐富了地圖學(xué)的理論、方法和技術(shù)，這是內(nèi)因。內(nèi)因和外因共同推進(jìn)了近代地圖學(xué)的形成和發(fā)展。

1.3 現(xiàn)代地圖學(xué)的形成

現(xiàn)代地圖學(xué)的形成以計(jì)算機(jī)地圖制圖技術(shù)的里程碑式變革為標(biāo)志。

近代地圖學(xué)是地圖生產(chǎn)之本，長期指導(dǎo)著地圖的生產(chǎn)，但是它存在3個(gè)明顯的缺陷：一是以經(jīng)驗(yàn)總結(jié)為主，忽視基本理論研究和建設(shè)；二是以聯(lián)系測繪學(xué)科為主，忽視與更廣泛學(xué)科之間的聯(lián)系；三是以地圖制作為主，忽視地圖應(yīng)用特別是忽視制圖者自身的認(rèn)識活動和地圖使用者的認(rèn)識活動的規(guī)律研究[2]。這種情況下，地圖學(xué)要獲得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展是很困難的，這就迫使地圖學(xué)家們不得不思考如何走出地圖學(xué)的這種“封閉體系”而向系統(tǒng)外部尋求地圖學(xué)進(jìn)一步發(fā)展的源泉。信息論、控制論、系統(tǒng)論三大科學(xué)理論問世和電子計(jì)算機(jī)的誕生，為地圖學(xué)的發(fā)展帶來了新的活力。從此，地圖學(xué)進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期[3]。

當(dāng)?shù)貓D學(xué)家們在思想上認(rèn)識到近代地圖學(xué)的缺陷并走出其“封閉體系”后，伴隨而來的是地圖制圖技術(shù)上的革命和地圖學(xué)理論上的創(chuàng)新。地圖制圖技術(shù)革命的主要標(biāo)志性事件是：計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了自動化制圖技術(shù)的發(fā)展，空天地海一體的對地觀測數(shù)據(jù)成為地圖學(xué)的主要信息源之一，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為大中小比例尺地圖制圖和更新提供精確的位置數(shù)據(jù)，特別是地圖電子編輯出版系統(tǒng)的相繼問世，逐步形成了一體化的數(shù)字地圖制圖與出版系統(tǒng)，推動了地圖制圖技術(shù)的根本性變革。數(shù)據(jù)處理成為地圖制圖的核心。

技術(shù)的變革必然對地圖學(xué)理論提出新的要求，同時(shí)也支撐了地理學(xué)理論的研究。正是在此背景下，有學(xué)者提出“理論地圖學(xué)”，隨后相繼提出了“地圖模型論”“地圖信息傳輸論”“地圖視覺感受論”“地圖空間認(rèn)知”等一系列新理論，將地圖學(xué)探索的廣度和深度向前推進(jìn)了一大步[4]。地圖制圖技術(shù)和地圖學(xué)理論是推動地圖科學(xué)不斷前進(jìn)的兩個(gè)“輪子”。在這兩個(gè)“輪子”的推動下，地圖學(xué)融入了信息社會。

歷史是一面鏡子，歷史是最好的老師。回顧地圖學(xué)史上的三次崛起，可以堅(jiān)定地圖學(xué)的自信。這就是為什么最近幾年來國內(nèi)外十分重視研究出版古代地圖(集)[5-11]和地圖學(xué)史著作的緣故[12-21]。不忘以往，才能繼往開來。

2 認(rèn)識現(xiàn)在才能開創(chuàng)未來——現(xiàn)代地圖學(xué)的發(fā)展與成就

當(dāng)代地圖學(xué)發(fā)展形勢如何？這是學(xué)界和業(yè)界都十分關(guān)心和正在認(rèn)真思考的問題。

2.1 地圖學(xué)跨學(xué)科特色開始凸顯

關(guān)于地圖學(xué)的學(xué)科體系，近半個(gè)世紀(jì)以來有許多學(xué)者提出過自己的主張：奧地利的克雷奇默爾(I.Kretschmer)把地圖學(xué)分為理論地圖學(xué)和實(shí)用地圖學(xué)，前者屬于研究工作的領(lǐng)域，后者又分為描述地圖學(xué)和分析地圖學(xué)，界定為產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域[22]；德國的費(fèi)賴塔格(U.Freitag)將地圖學(xué)分為地圖學(xué)理論、地圖學(xué)方法論和地圖學(xué)實(shí)踐[23]；高俊把地圖學(xué)分為3個(gè)層次，即基礎(chǔ)理論、應(yīng)用基礎(chǔ)和技術(shù)方法[24]；廖克把地圖學(xué)分為理論地圖學(xué)、地圖制圖學(xué)和應(yīng)用地圖學(xué)[25]；王家耀把地圖學(xué)分為理論地圖學(xué)、地圖工程學(xué)和地圖應(yīng)用學(xué)[4]。

作為一門研究地理信息表達(dá)、處理和傳輸理論與方法的學(xué)科，地圖學(xué)與測繪學(xué)(測繪科學(xué)與技術(shù))內(nèi)部的地理信息系統(tǒng)、攝影測量學(xué)、遙感和大地測量學(xué)以及地理學(xué)等相鄰學(xué)科有著許多天然的重疊[26]。除地圖學(xué)自身的體系外，王家耀還提出了與地圖學(xué)相關(guān)的兩個(gè)“外層”學(xué)科體系：作為第一外層的認(rèn)知科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、信息科學(xué)、心理科學(xué)、語言學(xué)、數(shù)學(xué)、地球與環(huán)境科學(xué)；第二外層的自然科學(xué)、社會與人文科學(xué)、技術(shù)與工程科學(xué)[4]。反映了地圖學(xué)正向廣度和深度發(fā)展。

上述地圖學(xué)同其所屬測繪學(xué)和地理學(xué)的關(guān)系、地圖學(xué)同所屬學(xué)科體系之外的更深層次學(xué)科之間關(guān)系的分析研究，表明了現(xiàn)代地圖學(xué)的跨學(xué)科特色。正因?yàn)檫@種跨學(xué)科特性，才使地圖學(xué)這個(gè)“百花園”里出現(xiàn)了一系列有代表性的、跨學(xué)科特色的地圖學(xué)著作[27-34]。這些都正是當(dāng)今跨學(xué)科和學(xué)科交叉融合的結(jié)果，當(dāng)代地圖學(xué)家們要主動參與到跨界融合的“洪流”中來。

2.2 地圖學(xué)社會影響力更加強(qiáng)大

地圖學(xué)是人們在長期社會實(shí)踐中創(chuàng)造的認(rèn)知非線性復(fù)雜地理世界和在指導(dǎo)自己行動的過程中形成的一門科學(xué)[35]，且任何時(shí)期、任何社會都不可或缺。

地圖學(xué)的這種社會影響力的源泉在哪里？從根本上講，因?yàn)榈貓D作為地圖學(xué)的研究“對象”，它不僅通過科學(xué)抽象(地圖投影、地圖符號、地圖綜合)完成由“地理世界”到“地圖世界”的轉(zhuǎn)變，而且能通過地圖空間認(rèn)知實(shí)現(xiàn)由“地圖世界”到“地理世界”的轉(zhuǎn)變，使之成為人們認(rèn)識世界和改造世界的一種科學(xué)工具[35]。

任何地圖都經(jīng)過科學(xué)抽象，一切正確的科學(xué)抽象，都更深刻、更正確、更完全地反映著自然[36]。而地圖正是從地理世界中抽象、概括出各種要素(現(xiàn)象)的數(shù)/質(zhì)量特征、空間分布、空間結(jié)構(gòu)和空間關(guān)系及其在時(shí)空域的變化的科學(xué)方法[35]。其中，地圖投影決定了地圖的可精確量測性，地圖符號決定了地圖具有跨越語言和文化且最易于為社會所接受的地圖語言學(xué)特性，制圖綜合決定了地圖與實(shí)地及多比例尺地圖之間具有可度量的相似性和客觀性。所以，地圖是傳遞地理空間信息的最佳方式。“地圖的最初使用必然會在思想領(lǐng)域引起一場革命”“一個(gè)時(shí)代和一種文化沒有任何形式的地圖是難以想象的”[37]，這就是地圖的力量。

當(dāng)代地圖學(xué)的社會影響力比以往任何時(shí)期都更加強(qiáng)大，因?yàn)樽鳛榈貓D學(xué)研究對象的地圖，比以往任何時(shí)期都更加廣泛、更加深入地扎根于社會的土壤之中。在科學(xué)研究方面，通過地圖揭示科學(xué)規(guī)律(如大陸漂移和大陸板塊學(xué)說)，利用地圖研究各種地理要素或現(xiàn)象的空間分布規(guī)律、相互聯(lián)系和制約關(guān)系以及動態(tài)變化等，也可以利用地圖對自然條件、土地資源和環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行綜合評價(jià)。在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)方面，利用地圖進(jìn)行區(qū)劃并制作區(qū)劃地圖，進(jìn)行規(guī)劃并制作規(guī)劃地圖，進(jìn)行資源勘察、設(shè)計(jì)和開發(fā)，進(jìn)行各種工程建設(shè)的勘察、設(shè)計(jì)和施工，進(jìn)行農(nóng)業(yè)土地管理、土地利用和土壤改良等。在國防建設(shè)和作戰(zhàn)指揮方面，地圖為各級指揮機(jī)關(guān)和指揮員提供作戰(zhàn)部署和作戰(zhàn)指揮的基本用圖，為指揮員認(rèn)知戰(zhàn)場環(huán)境和實(shí)施圖上作業(yè)提供共同的地理和地形基礎(chǔ)，為數(shù)字化戰(zhàn)場建設(shè)、現(xiàn)代化武器系統(tǒng)和無人作戰(zhàn)平臺提供數(shù)字地圖，為國防工程的規(guī)劃、勘測、設(shè)計(jì)和施工提供地形基礎(chǔ)等。

這里要特別指出的是，當(dāng)前地圖已經(jīng)成為人們學(xué)習(xí)、工作和生活最基本的工具和不可或缺的得力“幫手”，尤其是地圖集，更被譽(yù)為是“重構(gòu)非線性復(fù)雜地理世界”的“百科全書”[35]。例如，天氣圖是現(xiàn)代地圖學(xué)與地理學(xué)最重大的發(fā)明之一。天氣，日日相接、懸念叢生，既直接影響人們工作、學(xué)習(xí)和生活，也是親密朋友之間進(jìn)行交談的話題，至于這個(gè)故事是通過什么途徑告訴我們的，人們卻很少談?wù)?。可是，設(shè)計(jì)制作天氣圖的思想改變了世界。再比如，導(dǎo)航電子地圖既可用于車輛導(dǎo)航定位，也可以用于人們旅游逛街行走的導(dǎo)航定位，是人們生活不可缺少的工具，使人們的出行方式發(fā)生了革命性變化[38]。

當(dāng)代地圖科學(xué)的社會影響力如此之強(qiáng)大，直接導(dǎo)致了地圖品種和形式的多樣化、參與地圖設(shè)計(jì)制作活動的人的多元化和地圖制圖人才培養(yǎng)的多元化。實(shí)際上，不用說國家、省(自治區(qū)、直轄市)級測繪地理信息事業(yè)部門，就是一些大型企業(yè)的地圖制圖人員，大部分或相當(dāng)一部分來自于測繪地理學(xué)科專業(yè)培養(yǎng)的人才，也有些來自于計(jì)算機(jī)專業(yè)，還有從事地圖藝術(shù)設(shè)計(jì)的人才，應(yīng)該說這是一件好事。正是這種參與地圖設(shè)計(jì)制作活動的人才的多元化，才使得最近一些年出版了一大批令國際學(xué)術(shù)界贊嘆的高水平地圖集，形成了地圖(集)設(shè)計(jì)的新理念、新思維和新方法，推動了當(dāng)代地圖科學(xué)的發(fā)展。

2.3 智能化地圖綜合取得突破

地圖上的地理要素的制圖綜合有其必然性和必要性。一方面，因?yàn)槿藗兝玫貓D認(rèn)知“地理世界”要解決的問題是多層次的，有宏觀(戰(zhàn)略)層面問題(利用小比例尺地圖)、也有中觀(戰(zhàn)役)層面問題(利用中比例尺地圖)，還有微觀(戰(zhàn)術(shù))層面問題(利用大比例尺地圖)，不同比例尺地圖的內(nèi)容的詳細(xì)程度是不同的、有差別的；另一方面，地圖是縮小了的“地理世界”的表象，即使是使用了地圖符號系統(tǒng)(地圖語言)，也不可能將“地理世界”的所有事物及細(xì)節(jié)都表示到縮小了的有限幅面的“地圖”上，而且在“地圖重構(gòu)地理世界”的過程中，還要求保持縮小了的“地理世界”的表象同現(xiàn)實(shí)“地理世界”之間具有某種相似性(地理適應(yīng)性)，不同比例尺地圖之間也要保持某種可度量的相似性[35]。這個(gè)問題的解決有其本身的認(rèn)識論(思維科學(xué))和方法論(科學(xué)抽象)，前者包括抽象思維、形象思維和靈感思維；后者表現(xiàn)為地圖作為縮小了的“地理世界”的模型的轉(zhuǎn)換[30]。重要的是，制圖綜合中的認(rèn)識論與方法論要求是統(tǒng)一的，這就是制圖綜合的難點(diǎn)所在。

人們對制圖綜合的認(rèn)識和研究之路是漫長的，其演進(jìn)大體可以概括為4個(gè)階段：由“主觀過程”到“客觀的科學(xué)抽象”的演變；由定性描述到定量描述的演變；由地圖模型到基于模型、算法和規(guī)則、知識的數(shù)字制圖綜合的演變，以及由單要素研究到把制圖綜合作為一個(gè)全要素、全過程的過程控制和質(zhì)量控制的演變[35-43]。這個(gè)演進(jìn)過程至今已達(dá)百年之久。

地圖制圖綜合難題突破的瓶頸是智能化。主要表現(xiàn)在4個(gè)方面：①空間目標(biāo)及其空間結(jié)構(gòu)、空間分布的智能識別；②智能化地圖制圖綜合算法設(shè)計(jì)；③自動制圖綜合過程的智能化控制；④制圖綜合結(jié)果的智能化和自動化評價(jià)。我國相關(guān)高等院校的自動制圖綜合研究團(tuán)隊(duì)，在智能地圖綜合與多尺度級聯(lián)更新關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用方面取得了一系列創(chuàng)新性成果：創(chuàng)建了多尺度地圖目標(biāo)空間關(guān)系定量計(jì)算的基礎(chǔ)理論和描述模型，解決了地圖目標(biāo)相互關(guān)系的定量描述和表達(dá)難題；創(chuàng)建了地圖信息度量準(zhǔn)則，發(fā)展了空間分布模式識別方法，提出了地理信息變化發(fā)現(xiàn)的系列方法，確保地圖載負(fù)盡量豐富的有用信息；創(chuàng)建了地圖自動“綜合鏈”理論、質(zhì)量評價(jià)體系和可視化編輯的過程控制模型，解決了地圖綜合過程控制和綜合結(jié)果評價(jià)難題；研發(fā)了自主可控的全要素、全過程、多尺度地圖自動綜合級聯(lián)更新軟件平臺與應(yīng)用系統(tǒng)，顯著提高了制圖綜合的自動化程度和智能化水平，縮短了多尺度數(shù)據(jù)庫生成與更新周期[39-48]。

2.4 大數(shù)據(jù)增添地圖學(xué)發(fā)展新活力

地圖學(xué)在其長期發(fā)展過程中要解決的第一個(gè)難題就是地圖制圖的信息源問題[49]。經(jīng)歷了地圖制圖資料(紙基地圖資料、文獻(xiàn)資料)到數(shù)據(jù)(數(shù)字化)再到大數(shù)據(jù)(社會數(shù)字地圖)和時(shí)空大數(shù)據(jù)(基礎(chǔ)地理時(shí)空數(shù)據(jù)與部門行業(yè)專題數(shù)據(jù)的融合)，沒有數(shù)據(jù)、大數(shù)據(jù)、時(shí)空大數(shù)據(jù)，地圖制圖就成了“無米之炊”，地圖學(xué)就成了“無源之水”。

數(shù)據(jù)，改變了地圖學(xué)家們的思維。在長期手工地圖制圖時(shí)代，地圖制圖面對的是圖形符號的紙基地圖資料和相關(guān)文獻(xiàn)與統(tǒng)計(jì)資料。在這種情況下，對于普通地圖制圖，實(shí)際上是通過對編圖資料的加工處理和圖形制圖綜合，完成地圖編繪作業(yè)；對于專題地圖制圖，則是對相關(guān)文獻(xiàn)資料描述的專題內(nèi)容經(jīng)過處理后以相應(yīng)的符號表示，或?qū)ο嚓P(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(級)處理并選用相應(yīng)的表示方法。而到了以數(shù)值數(shù)據(jù)為地圖學(xué)信息源的時(shí)代，數(shù)據(jù)處理就成了地圖制圖的核心，地圖制圖學(xué)進(jìn)入了更加嚴(yán)密的理論研究和模型應(yīng)用階段。道理很簡單，要利用計(jì)算機(jī)對制圖數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，就必須應(yīng)用數(shù)學(xué)方法；在計(jì)算機(jī)地圖制圖的情況下，制圖數(shù)據(jù)處理的結(jié)果也需要用相應(yīng)的制圖模型來表達(dá)。即制圖數(shù)據(jù)處理與制圖表示都由計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，這就形成了“原始數(shù)據(jù)的特征分析與預(yù)處理→數(shù)學(xué)模型的設(shè)計(jì)與建立→數(shù)據(jù)處理→制圖模型的設(shè)計(jì)、建立及其解釋”的新體系[31]。不過，這個(gè)時(shí)期的地圖制圖數(shù)據(jù)是以“樣本”數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的。

大數(shù)據(jù)，為地圖學(xué)的發(fā)展增添了新活力。因大數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)體量大、數(shù)據(jù)類型多、處理速度快、價(jià)值密度低等特點(diǎn)[50]，于是，就出現(xiàn)了以空間數(shù)據(jù)模型、空間數(shù)據(jù)索引、空間數(shù)據(jù)操作及其查詢語言為內(nèi)容的空間數(shù)據(jù)庫理論、方法與技術(shù)的研究，奠定我國數(shù)字地圖制圖發(fā)展的基礎(chǔ)[51-70]；設(shè)計(jì)建設(shè)一批空間數(shù)據(jù)庫工程，開展空間數(shù)據(jù)庫功能擴(kuò)展和空間數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)據(jù)安全方面的研究，奠定了國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施基礎(chǔ)[71-82]；針對多源異構(gòu)空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用，開展空間數(shù)據(jù)集成、融合與同化理論及空間數(shù)據(jù)共享關(guān)鍵技術(shù)和共享機(jī)制的研究，為提供一致性時(shí)空數(shù)據(jù)服務(wù)奠定了基礎(chǔ)[83-92]；空間數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域的研究有了良好的開端，在基于時(shí)空統(tǒng)計(jì)分析，基于空間關(guān)聯(lián)規(guī)則，基于求解問題不確定性，基于形、數(shù)、理統(tǒng)一的可視化，基于人工智能和各種方法聯(lián)合運(yùn)用等的空間數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)等方面取得一系列成果[93-97]。大數(shù)據(jù)推動了地圖學(xué)理論、工程技術(shù)和應(yīng)用研究的深化和系統(tǒng)化。

時(shí)空大數(shù)據(jù)成為地圖學(xué)發(fā)展的核心驅(qū)動力[50]，主要表現(xiàn)在：一是為地圖學(xué)的發(fā)展提供了時(shí)空觀和方法論支撐。地圖從一開始就是人類活動在一定空間和時(shí)間認(rèn)知世界和改造世界的產(chǎn)物，地圖學(xué)是跨越時(shí)間和空間的科學(xué)，可以稱之為“時(shí)空地圖學(xué)”。從空間范圍來講，地圖學(xué)可以用地圖表達(dá)月球表面、地球表層、海洋、網(wǎng)絡(luò)空間態(tài)勢，即深空、深地、深海、深藍(lán)(網(wǎng)絡(luò)空間)等，都成了地圖學(xué)研究和表達(dá)的對象；從時(shí)間序列來講，地圖學(xué)可以用地圖表達(dá)過去、現(xiàn)在和未來[98]；從表達(dá)的地理內(nèi)容來講，地圖學(xué)是跨越自然與人文的科學(xué)。所以說，地圖是詮釋世界的杰作，是濃縮歷史的經(jīng)典[16]。二是推動地圖學(xué)進(jìn)入“數(shù)據(jù)密集型計(jì)算”為特征的第四科學(xué)范式新時(shí)代。人工智能“三要素”的時(shí)空大數(shù)據(jù)、算法和計(jì)算能力，特別是自主算法尤其是智能算法的研究，必將快速推進(jìn)多源異構(gòu)時(shí)空大數(shù)據(jù)集成融合同化處理、全要素全過程智能化多尺度時(shí)空數(shù)據(jù)庫的自動生成、時(shí)空大數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)等的深入研究，全面推進(jìn)當(dāng)代地圖學(xué)向更高水平發(fā)展。

由數(shù)據(jù)到大數(shù)據(jù)再到時(shí)空大數(shù)據(jù)，既是人類社會生產(chǎn)活動、科學(xué)實(shí)踐活動、軍事作戰(zhàn)活動等發(fā)展的結(jié)果，也是人類認(rèn)識思維活動深化的結(jié)果，作為地圖學(xué)發(fā)展的不竭動力，其影響十分深遠(yuǎn)，同時(shí)也成了地圖學(xué)與其他科學(xué)技術(shù)交叉融合的催化劑。

3 學(xué)科交叉推進(jìn)智能制圖——地圖學(xué)發(fā)展進(jìn)入新時(shí)代

地圖學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，需要地圖辯證思維的引領(lǐng)，需要人工智能技術(shù)的推動，需要多學(xué)科交叉融合的智能制圖關(guān)鍵問題的解決，更需要服務(wù)國家發(fā)展戰(zhàn)略。

地圖辯證思維，是地圖學(xué)與哲學(xué)的匯合，有著嚴(yán)密邏輯系統(tǒng)的地圖學(xué)時(shí)空觀，是關(guān)于地圖同其表達(dá)對象、地圖同制圖者、地圖同用圖者、制圖者同用圖者、地圖同地圖之間的關(guān)系的總體思考，是關(guān)于地圖設(shè)計(jì)生產(chǎn)與應(yīng)用、地圖學(xué)理論技術(shù)與工程、地圖(學(xué))的過去現(xiàn)在與未來的基本規(guī)律[99]，也是地圖學(xué)的最高總結(jié)。地圖學(xué)的持續(xù)發(fā)展，需要運(yùn)用哲學(xué)辯證思維后思地圖學(xué)的過去、分析認(rèn)識地圖學(xué)的現(xiàn)在和前思地圖學(xué)的未來，才能更好把握地圖學(xué)的“變”與“不變”的辯證法，以及在“變”與“不變”的對立統(tǒng)一中不斷發(fā)展的基本規(guī)律，并站在地圖學(xué)發(fā)展的前沿引領(lǐng)地圖學(xué)的發(fā)展。

3.1 人工智能時(shí)代催生地圖學(xué)發(fā)展新機(jī)遇

人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支。自從大衛(wèi)·希爾伯特1900年宣布與人工智能有關(guān)的兩個(gè)世界性難題以來已經(jīng)過去了一百年，經(jīng)歷過夢想期(夢想探索，1900年)、推理期(人工智能元年，1956年)、知識期(專家系統(tǒng)，1960年)和學(xué)習(xí)期(自下而上的啟發(fā)式，1980年至今)，特別是近10年來腦科學(xué)、智能感知技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，人工智能正在催生新的產(chǎn)業(yè)，“智能+”正在快速跨界發(fā)展[100]。但是不能忘記，20世紀(jì)60至90年代，國內(nèi)外都曾出現(xiàn)過“專家系統(tǒng)”研究的熱潮，可是后來熱潮不在了，這是因?yàn)楫?dāng)時(shí)“人工智能工作似乎急于求成，而基礎(chǔ)理論工作不扎實(shí)”[101]?！叭斯ぶ悄苎芯吭?0世紀(jì)60至70年代取得了很大進(jìn)步，但隨后走上了錯誤道路”，“過去20年中AI本來是應(yīng)該取得更大進(jìn)展的，問題發(fā)生在20世紀(jì)80年代，AI研究的資金開始枯竭，研究人員開始嘗試探索商業(yè)化AI，由此產(chǎn)生的最大問題是AI研究的狹窄和專業(yè)化，而基礎(chǔ)問題研究無人問津，沒有進(jìn)展。因此主張回歸早期的研究模式，讓狹窄的應(yīng)用驅(qū)動研究回歸到好奇心驅(qū)動研究。沒有理論指導(dǎo)，研究工作就不可能持久”[102]。后來的事實(shí)證明，人工智能“回歸基礎(chǔ)研究”后確實(shí)出現(xiàn)了好的轉(zhuǎn)機(jī)，基礎(chǔ)研究取得一大批理論成果[103]。近年來，人工智能發(fā)展迅猛，已在模式識別、自動駕駛、機(jī)器翻譯、遙感影像分類識別等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在地圖學(xué)領(lǐng)域，智能化地圖制圖特別是制圖綜合也取得許多新進(jìn)展[104-110]。這些，都標(biāo)志著人工智能時(shí)代的到來已是時(shí)代之大勢。

人工智能時(shí)代的到來給地圖學(xué)的下一個(gè)輝煌提供了難得的歷史轉(zhuǎn)機(jī)，同時(shí)也提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。就人工智能推動地圖學(xué)新時(shí)代的到來而言，當(dāng)前及今后相當(dāng)長的一個(gè)時(shí)期內(nèi)，應(yīng)著重研究3個(gè)方面的問題。

一是抓住大數(shù)據(jù)時(shí)代機(jī)器學(xué)習(xí)的新浪潮，開展地圖學(xué)領(lǐng)域深度學(xué)習(xí)等算法的研究和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)“由基于統(tǒng)計(jì)方法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)到基于時(shí)空大數(shù)據(jù)方法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”的轉(zhuǎn)變，充分利用時(shí)空大數(shù)據(jù)教會計(jì)算機(jī)自己學(xué)習(xí)，解決地圖學(xué)特別是地圖設(shè)計(jì)、制圖綜合方面的“知識工程”瓶頸問題，其中特征提取和表示是關(guān)鍵。

二是抓住類腦智能研究這個(gè)人工智能領(lǐng)域的新方向，開展面向智能地圖制圖的基礎(chǔ)研究，涉及“人腦地圖”與人類大腦皮層成像和重組的機(jī)理、地圖學(xué)專家基于腦機(jī)理研究的制圖信息處理的途徑、類腦計(jì)算模型和算法及計(jì)算架構(gòu)，需要地圖學(xué)家和類腦智能專家的結(jié)合。近年來腦科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)和人工智能技術(shù)取得可喜的進(jìn)展，有望為面向地圖學(xué)領(lǐng)域的類腦和類腦智能研究提供借鑒，要堅(jiān)持跨界學(xué)習(xí)與合作，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)人工智能與人類智能的深度融合[38]。

三是抓住人工智能“三要素”，使之成為大規(guī)模智能化地圖制圖生產(chǎn)的核心驅(qū)動力。其中，算法是機(jī)器學(xué)習(xí)的核心和引擎；時(shí)空大數(shù)據(jù)是人工智能的動力，沒有時(shí)空大數(shù)據(jù)，算法就不起作用；云計(jì)算支撐的計(jì)算能力是一種新的計(jì)算模式，具有時(shí)間彈性和空間彈性，支撐“地圖制圖綜合”處理的分布式、協(xié)同化和智能化，采用分布(任務(wù)分解)、并行(多個(gè)節(jié)點(diǎn)按工作流并行處理)、協(xié)同(算法調(diào)度、各要素相互關(guān)系和各個(gè)任務(wù)“分塊”協(xié)同處理)模式[38]，最終給出“地圖制圖綜合”的解，以此來取代目前的“以圖幅為單元的單人、單機(jī)、單系統(tǒng)模式”，以提高地圖生產(chǎn)的智能化水平和自動化程度，進(jìn)一步縮短地圖生產(chǎn)與更新的周期，服務(wù)國家和軍隊(duì)需求。

3.2 時(shí)空大數(shù)據(jù)可視化增顯地圖學(xué)功能與價(jià)值

時(shí)空大數(shù)據(jù)可視化及可視化設(shè)計(jì)的過程是一個(gè)以“數(shù)據(jù)密集型計(jì)算”為特征的過程，超越一般的地圖可視化和空間信息可視化，面對的是大規(guī)模海量數(shù)據(jù)流及不同類型不同層次用戶要解決的問題的差異，需要解決可視化主題多變、形式多樣、快速、直觀易理解以及強(qiáng)交互等一系列難題。主題多變指決策問題的多變性；形式多樣指可視化形式的多樣化；快速不僅指數(shù)據(jù)變化快，而且處理速度要快，做到事先而非事后；直觀易理解指用戶很容易發(fā)現(xiàn)和理解隱藏在數(shù)據(jù)中的知識；強(qiáng)交互指用人機(jī)協(xié)同的智能化方法完成時(shí)空大數(shù)據(jù)可視化過程。

因此，時(shí)空大數(shù)據(jù)可視化設(shè)計(jì)是十分重要的，而且人們追求的是相對最好的時(shí)空大數(shù)據(jù)可視化設(shè)計(jì)[111-112]。所謂“最好的時(shí)空大數(shù)據(jù)可視化設(shè)計(jì)”：一是總體上必須是形(圖形、圖像)、數(shù)(廣義的數(shù)據(jù))、理(規(guī)律)相統(tǒng)一的可視化，形表達(dá)數(shù)據(jù)，數(shù)理蘊(yùn)含規(guī)律；二是必須知道數(shù)據(jù)表達(dá)或蘊(yùn)含了什么，數(shù)據(jù)和它所表達(dá)的事物(現(xiàn)象)之間的關(guān)系是什么，這是時(shí)空大數(shù)據(jù)可視化的關(guān)鍵、全面分析數(shù)據(jù)的關(guān)鍵和深層次理解數(shù)據(jù)的關(guān)鍵，因?yàn)闀r(shí)空大數(shù)據(jù)可視化本身就是一種數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)方法；三是必須遵循空間認(rèn)知科學(xué)和視覺規(guī)律，人們對“可視化”的感知、表象、記憶和思維，是一個(gè)完整的空間認(rèn)知過程，這個(gè)過程的快速實(shí)施有賴于符合視覺感受規(guī)律的時(shí)空大數(shù)據(jù)可視化設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)可以洞察統(tǒng)計(jì)分析很難甚至無法發(fā)現(xiàn)的新模式、新知識和新規(guī)律，知識水平較低的用戶也易于對可視化結(jié)果進(jìn)行解讀；四是應(yīng)該針對不同類型不同層次用戶的差異性，用戶不同，可視化產(chǎn)品或方式也應(yīng)不同，但目前應(yīng)用最多的還是各種多樣化、個(gè)性化的地圖，因?yàn)榈貓D本質(zhì)上是通過反映事物(現(xiàn)象)的空間結(jié)構(gòu)和空間關(guān)系及其隨時(shí)間變化來揭示事物的規(guī)律的。文獻(xiàn)[113]通過地圖上居民地的空間分布規(guī)律揭示霍亂病根源就是一個(gè)典型例子，在數(shù)據(jù)可視化領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。

3.3 多學(xué)科交叉融合加快地圖學(xué)創(chuàng)新與發(fā)展

高度分化與高度綜合是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要趨勢，地圖學(xué)也不例外。其主要原因在于當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和科技創(chuàng)新步伐的加快。按照計(jì)算機(jī)圖靈獎得主Jim Grey的4個(gè)科學(xué)范式，從幾千年前的第一范式，幾百年前的第二范式，幾十年前的第三范式，到今天正在出現(xiàn)的第四范式即數(shù)據(jù)密集型計(jì)算范式，科學(xué)范式的演進(jìn)周期越來越短，地球空間信息科學(xué)及其所屬的地圖學(xué)的科學(xué)范式演進(jìn)周期也是如此。正是在這種情況下，地圖學(xué)領(lǐng)域的各種新思想、新概念、新名詞、新方法、新技術(shù)和新成果“潮水般”奔騰而來，地圖學(xué)正呈現(xiàn)高度分化的趨勢，似乎不知道地圖學(xué)的主題和本質(zhì)是什么。但是，高度分化最終必然導(dǎo)致高度綜合。

站在21世紀(jì)20年代的新起點(diǎn)上，按照系統(tǒng)科學(xué)和系統(tǒng)工程理論[114-115]，地圖學(xué)正呈現(xiàn)出同其所屬的測繪科學(xué)與技術(shù)和地理科學(xué)各分支學(xué)科的交叉融合，與其所屬學(xué)科以外高層次的認(rèn)知科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、信息科學(xué)、神經(jīng)心理科學(xué)、語言學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能的交叉融合，與其所屬學(xué)科以外更高層次的自然科學(xué)、社會與人文科學(xué)、技術(shù)與工程科學(xué)、數(shù)學(xué)、哲學(xué)的交叉融合(圖1)。這種多層次的學(xué)科之間的交叉融合，必然會衍生出各種新的研究領(lǐng)域，甚至?xí)纬尚碌姆种W(xué)科。例如：地圖學(xué)與認(rèn)知科學(xué)和神經(jīng)心理學(xué)交叉融合，產(chǎn)生地圖空間認(rèn)知新領(lǐng)域，形成地圖空間認(rèn)知科學(xué)、腦地圖學(xué)[116]等；地圖學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)的匯合，產(chǎn)生地圖系統(tǒng)工程新領(lǐng)域，形成地圖系統(tǒng)工程學(xué)；地圖學(xué)與信息科學(xué)的交叉融合，產(chǎn)生地圖信息新領(lǐng)域，形成地圖信息科學(xué)；地圖學(xué)與語言學(xué)的交叉融合，產(chǎn)生地圖語言學(xué)新領(lǐng)域，形成地圖語言科學(xué)；地圖學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)交叉融合，產(chǎn)生數(shù)字地圖和電子地圖新領(lǐng)域，形成數(shù)字地圖學(xué)和電子地圖學(xué)；地圖學(xué)與人工智能交叉融合，產(chǎn)生智能地圖制圖新領(lǐng)域，形成智能地圖制圖學(xué)，等等。就地圖學(xué)與其所屬學(xué)科以外更高層次的科學(xué)技術(shù)而言，地圖科學(xué)與自然科學(xué)的交叉融合，產(chǎn)生一系列自然地圖新領(lǐng)域，形成自然地圖制圖學(xué)，可細(xì)分為水文地圖制圖學(xué)、地質(zhì)地圖制圖學(xué)、地貌地圖制圖學(xué)、土質(zhì)與植被地圖制圖學(xué)，等等；地圖學(xué)與人文社會科學(xué)交叉融合，產(chǎn)生一系列人文地圖、社會地圖、經(jīng)濟(jì)地圖和歷史地圖等新領(lǐng)域，形成人口地圖制圖學(xué)、文化地圖制圖學(xué)、社會地圖制圖學(xué)、經(jīng)濟(jì)地圖制圖學(xué)和歷史地圖制圖學(xué)，等等；地圖學(xué)與技術(shù)工程科學(xué)交叉融合，產(chǎn)生地圖技術(shù)、地圖工程等新領(lǐng)域，形成地圖技術(shù)科學(xué)和地圖工程科學(xué)；地圖學(xué)與數(shù)學(xué)的交叉融合，產(chǎn)生地圖數(shù)學(xué)新領(lǐng)域，形成數(shù)學(xué)地圖學(xué)；地圖學(xué)與哲學(xué)匯合，產(chǎn)生地圖哲學(xué)新領(lǐng)域，形成地圖科學(xué)哲學(xué)、技術(shù)哲學(xué)和工程哲學(xué)，等等。

圖1 地圖學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系

多學(xué)科交叉融合必須服務(wù)于國家需求[117]。地圖科學(xué)的高度分化必然導(dǎo)致高度綜合，地圖的類型和品種除定制化和精準(zhǔn)化的國家、軍隊(duì)基本地圖及各部門專業(yè)用地圖外，滿足社會需求的內(nèi)容個(gè)性化、形式多樣化地圖也越來越成為一種趨勢，與之相應(yīng)的地圖學(xué)的內(nèi)涵、外延也在不斷深化和拓展。但是“萬變不離其宗”，這里的“宗”主要表現(xiàn)在：地圖是詮釋世界的杰作，是濃縮歷史的經(jīng)典[16]，是任何時(shí)代任何社會都不可或缺的科學(xué)工具，地圖的科學(xué)價(jià)值、社會價(jià)值、權(quán)屬法理價(jià)值、文化價(jià)值和軍事價(jià)值是不變的；地圖學(xué)是用科學(xué)抽象方法重構(gòu)而非復(fù)制非線性復(fù)雜地理世界的科學(xué)，是跨越時(shí)間和空間、跨越自然和人文、跨越技術(shù)和工程的科學(xué)，地圖學(xué)的科學(xué)屬性、技術(shù)屬性和工程屬性是不變的[35,118]。

4 總 結(jié)

地圖學(xué)是一門科學(xué)，它來源于社會實(shí)踐、服務(wù)于社會實(shí)踐。在現(xiàn)代，科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，創(chuàng)新是第一動力，地圖學(xué)也如此。按照科學(xué)的動態(tài)觀點(diǎn)，科學(xué)活動由主體要素、客體要素和工具要素等三個(gè)要素組成。主體要素指科學(xué)家，他們在現(xiàn)代社會中構(gòu)成了多層次的、具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的體系，在探索自然、認(rèn)識自然、把握自然規(guī)律的過程中始終發(fā)揮主導(dǎo)作用；客體要素指科學(xué)活動的對象，由于人類認(rèn)識能力的局限性，認(rèn)識科學(xué)活動的對象具有階段性和選擇性；工具要素指科學(xué)活動的手段，是科學(xué)認(rèn)識的實(shí)驗(yàn)方法和手段的綜合體，在人與自然界的關(guān)系中起橋梁作用。科學(xué)活動三要素同生并存、互相依傍、相互作用，構(gòu)成了科學(xué)認(rèn)識活動動態(tài)發(fā)展的相互作用系統(tǒng)。按照這樣的科學(xué)活動三要素的相互依存和相互作用的科學(xué)觀，就不難理解地圖學(xué)發(fā)展史的三次崛起，也就不難理解現(xiàn)代地圖學(xué)的成就和發(fā)展了。也只有按照這樣的科學(xué)觀，才能回答“地圖學(xué)的創(chuàng)新向何處去？”和“下一個(gè)輝煌在哪里？”這就是“地圖辯證思維引領(lǐng)和人工智能推動并服務(wù)國家需求的地圖學(xué)發(fā)展的新時(shí)代”。只有這樣，才能“登高望遠(yuǎn)、腳踏實(shí)地”，統(tǒng)領(lǐng)理論地圖學(xué)、地圖制圖學(xué)和地圖應(yīng)用學(xué)的整體化發(fā)展，把握地圖學(xué)沿著高度分化和高度綜合的整體化發(fā)展的大方向，克服當(dāng)前存在的浮躁之風(fēng)和求“全”之風(fēng)，構(gòu)建良好的學(xué)術(shù)生態(tài)環(huán)境，這是作為科學(xué)活動三要素中主體要素的科學(xué)家要特別注意的。

人工智能推動地圖學(xué)發(fā)展進(jìn)入新時(shí)代是時(shí)代之大勢，這既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。當(dāng)前地圖學(xué)進(jìn)一步發(fā)展中的很多問題都需要利用人工智能技術(shù)，需要開展面向地圖學(xué)實(shí)際問題的人工智能基礎(chǔ)研究，需要地圖學(xué)與人工智能的交叉融合，從而提高地圖設(shè)計(jì)、制圖數(shù)據(jù)處理、制圖綜合等的智能化水平和地圖生產(chǎn)的自動化程度，從深層次講，要特別重視人腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)與“人腦地圖”生成機(jī)理及其與空間認(rèn)知的關(guān)系，以及“類腦智能”、空間認(rèn)知如何指導(dǎo)制圖者設(shè)計(jì)制作地圖和用圖者通過地圖認(rèn)知非線性復(fù)雜地理世界等問題的研究。

把握地圖學(xué)的高度分化與高度綜合的整體化發(fā)展大方向至關(guān)重要。只有這樣，才能以問題為導(dǎo)向、以需求為牽引，打破學(xué)科壁壘，推進(jìn)地圖學(xué)同其他學(xué)科的融合研究，實(shí)現(xiàn)地圖學(xué)的高度分化與高度綜合的整體化發(fā)展，更好地服務(wù)國家和國防建設(shè)需求。