地圖學(xué)的歷史與發(fā)展

1、地圖學(xué)的歷史與發(fā)展馬京振 29020142001人類生活在地球上，人類的一切活動都是在一定的地區(qū)或者地理環(huán)境中進(jìn)行的，人們要使自己的活動獲得成功，就必須認(rèn)識和利用周圍的地理環(huán)境。從遠(yuǎn)古時(shí)代起，我們的祖先就一直在尋找這種能描述和分析自己賴以生存的環(huán)境的工具，而地圖便是這樣一種最普通最常用的工具。從古代地圖的起源與萌芽到近代地圖的發(fā)展與傳統(tǒng)地圖學(xué)的形成，再到現(xiàn)代地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)，地圖經(jīng)過幾千年的發(fā)展而長盛不衰，并且在可以預(yù)見的未來仍然不可取代。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會需求的不斷增加，地圖學(xué)一直處在不斷的發(fā)展中并且充滿著生機(jī)和活力。一、 地圖學(xué)的歷史軌跡1. 地圖學(xué)史1.1古代地圖大約在距今1萬

2、至4萬年之間的原始社會，出現(xiàn)了用小塊石頭、樹枝在地上擺成的縮小模型，用來表示居住的位置及周圍的通行路線?，F(xiàn)在所能見到的最古老的地圖是公元前 27 世紀(jì)梁流域的蘇美爾人的地圖，這幅古老的地圖是雕刻在陶片上的。在我國，地圖的萌芽可追溯到4000年前的夏代或者更早，在左傳中記載的關(guān)于鼎地圖的傳說，后人稱之為九鼎圖；山海經(jīng)也繪有山水動植物及礦物的原始地圖。3000年前，西周為修建洛邑時(shí)繪制的洛邑城址地圖，是我國歷史上第一幅具有實(shí)際用途的城市建設(shè)地圖。管子地圖篇對當(dāng)時(shí)的地圖內(nèi)容和地圖在戰(zhàn)爭中的重要作用進(jìn)行了詳細(xì)的敘述，并指出“凡兵主者，必先審之地圖”，可見在當(dāng)時(shí)地圖在戰(zhàn)爭的作用已經(jīng)很受關(guān)注。古代地圖從原

3、始地圖逐漸發(fā)展到具有相當(dāng)繪制水平的地圖，無論就地圖的種類，地圖的內(nèi)容要素、地圖測繪技術(shù)等方面來看，都反映了當(dāng)時(shí)我國地圖科學(xué)的蓬勃發(fā)展，但這時(shí)在制圖的理論上還沒有系統(tǒng)的闡述。從西晉到明末，這時(shí)期，裴秀創(chuàng)“制圖六體”，奠定了制圖的理論基礎(chǔ)，中經(jīng)賈耽、沈括、朱思本一直到羅洪先，終于形成在我國古地圖中最有影響的廣輿圖體系。1.2近代地圖的發(fā)展公元 14 世紀(jì)后，由于歐洲資本主義的興起和中國的羅盤、造紙、印刷等技術(shù)的西傳，推進(jìn)了當(dāng)時(shí)歐洲探險(xiǎn)的地理發(fā)現(xiàn)，也推動了地圖的發(fā)展。從 16 世紀(jì)開始，出現(xiàn)了社會對新地圖的需要，當(dāng)時(shí)最具代表性的地圖學(xué)家，在東方是我國的羅洪先，西方就是佛蘭德Flanders的墨卡托(

4、Gerhardus，1512-1594)。墨卡托的世界地圖集和我國羅洪先的廣輿圖總結(jié)了16世紀(jì)以前東西方地圖學(xué)發(fā)展的歷史成就。十六世紀(jì)七十年代，在西歐各國出現(xiàn)了大規(guī)模的國家三角測量和地形測繪，并先后測制和出版了大比例尺地圖和中比例尺地圖。我國是亞洲最早以政府名義統(tǒng)一進(jìn)行地圖測繪的國家，清朝乾隆皇帝期間就開始了全國規(guī)模的測繪工作，主要是測定全國的三角網(wǎng)，歷經(jīng)十年的艱辛，終于在1718年完成了皇輿全覽圖，后來又編成中國分省圖。這些大規(guī)模的三角測量和地形測繪，奠定了近代地圖測繪的基礎(chǔ)。1.3傳統(tǒng)地圖學(xué)的形成大約在20世紀(jì)五六十年代，地圖學(xué)作為一個獨(dú)立的科學(xué)形成。一方面，由于地理學(xué)、測量學(xué)、印刷學(xué)相繼

5、成為比較完整的學(xué)科，為地圖學(xué)的形成與發(fā)展提供了外部條件；另一方面，由于地圖學(xué)本身在漫長的生產(chǎn)實(shí)踐中積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過不斷的概括總結(jié)形成了一套系統(tǒng)而完整的關(guān)于地圖制作的技術(shù)、方法、工藝和理論，我們把這之前的地圖學(xué)稱為傳統(tǒng)的地圖學(xué)。傳統(tǒng)地圖學(xué)的研究對象是地圖制作的理論、技術(shù)和工藝，傳統(tǒng)地圖學(xué)是以地圖制作和地圖產(chǎn)品的輸出作為自己的目標(biāo)的，因此，英國地圖制圖協(xié)會把傳統(tǒng)地圖學(xué)定義為“制作地圖的藝術(shù)、科學(xué)和技術(shù)”。傳統(tǒng)地圖學(xué)是20世紀(jì)50年代以前地圖學(xué)成果的積累和科學(xué)的總結(jié)，又是現(xiàn)代地圖學(xué)形成與發(fā)展的基石與起點(diǎn)。2. 中國地圖學(xué)史的研究地圖學(xué)和文化發(fā)展的史是是研究地圖的基本概念、制圖技術(shù)以及地圖對人類社

6、會和文化發(fā)展的長期影響，地圖學(xué)史也是從人的角度研究地圖作為人腦內(nèi)部世界與外部自然界相互關(guān)系的媒介。新中國成立以來，地圖學(xué)史作為一門融考古學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)、地理學(xué)和目錄學(xué)為一體的學(xué)科，在我國取得了很大的成績。尤其是考古學(xué)在20世紀(jì)70年代后不斷爆出驚人發(fā)現(xiàn)，如1973年在湖南長沙馬王堆漢墓出土了“西漢帛地圖”，1978年在河北省平山縣出土了戰(zhàn)國時(shí)期中山王墓中的“兆域圖”，1986年在甘肅天水放馬灘秦墓中出土了四塊七幅木板地圖，以及大量史前先民生活遺跡的發(fā)現(xiàn)，豐富了地圖學(xué)史研究的內(nèi)容，在時(shí)間維上將地圖學(xué)史研究的實(shí)物地圖向前推進(jìn)了很多。在中國，地圖學(xué)史的研究主要經(jīng)了四個階段：古地圖的收集整理階段；古

7、地圖內(nèi)容和表示方法分析階段；古地圖的新發(fā)掘與研究階段；地圖學(xué)史系統(tǒng)研究階段。2.1古地圖的收集整理階段王庸先生利用他在南京圖書館和北京圖書館工作的機(jī)會，閱讀了大量館藏的書籍，于1958年寫成了中國地圖學(xué)史綱，這是一本資料翔實(shí)并繪有大量古地圖的書，它是中國專門研究地圖史以及古地圖的第一本書，為后人研究中國地圖史奠定了一定的基礎(chǔ)。1983年以后，由中國科學(xué)院自然科學(xué)研究史研究所曹婉如牽頭開始了中國古地圖正式收集與整理工作，歷經(jīng)14年，終于完成中國古代地圖集，這是一項(xiàng)重大工程，是我國古代地圖收集、整理和研究的重大成就，也是我國科技史研究的重大成果。2.2古地圖內(nèi)容和表示方法分析階段在20世紀(jì)70年代

8、以前，除宋代石刻禹跡圖和華夷圖之外，基本沒有其他時(shí)間更早的古代實(shí)物地圖，因此，地圖學(xué)家根據(jù)禹跡圖和華夷圖以及裴秀的“制圖六體”的文字記載，對古地圖的表示內(nèi)容和方法進(jìn)行了分析。1973年長沙馬王堆漢墓出土了三幅漢代帛地圖，它開啟了中國古地圖研究的新階段。20世紀(jì)70年代到90年代，有大量學(xué)者針對馬王堆漢墓出土的駐軍圖和地形圖進(jìn)行了比例尺、地名、地圖繪制內(nèi)容和繪制方法的研究。1986年在甘肅天水放馬灘考古發(fā)現(xiàn)了秦地圖以后，又有大量學(xué)者開始研究秦地圖。20世紀(jì)80年代以后，地圖內(nèi)容和表示方法的研究視野進(jìn)一步拓寬，開始研究古代地圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)?？傊?0多年來，根據(jù)已出土的實(shí)物地圖，中國的地圖學(xué)家們已經(jīng)

9、能夠確定中國古代地圖的制作理論和制作技術(shù)，即：在中國古代地圖中，以水系控制要素為主，以計(jì)里畫方為主要數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，并輔以圖例和象形兩種符號表示方法，根據(jù)實(shí)際情況，制作各種需要的地圖。2.3地圖學(xué)史系統(tǒng)研究階段20世紀(jì)80年代以后，隨著地圖史料的公開和收集整理工作結(jié)束，對對地圖學(xué)史進(jìn)入系統(tǒng)研究階段。其主要表現(xiàn)不僅研究陸地地圖，而且研究海圖；不僅注重國內(nèi)學(xué)者的研究，也把眼光放在國外。在研究領(lǐng)域上，不僅研究地圖本身的制作技術(shù)，而且拓展為研究地圖與文化的關(guān)系，研究中西方地圖學(xué)的比較。在這期間出現(xiàn)了地圖學(xué)研究的書籍，如中國地圖學(xué)史、中國地圖史話、中國近現(xiàn)代地圖學(xué)史等。2009年出版的中國地圖學(xué)史更是從古代地

10、圖開始，一直寫到現(xiàn)在中國地圖的發(fā)展歷程，是對中國地圖學(xué)史發(fā)展的一個全面總結(jié)。二、 現(xiàn)代地圖學(xué)的進(jìn)展1. 地圖學(xué)的現(xiàn)代革命1.1傳統(tǒng)地圖學(xué)的揚(yáng)棄傳統(tǒng)地圖學(xué)是地圖生產(chǎn)之本，長期以來它成功地指導(dǎo)著地圖的生產(chǎn)。但是它確實(shí)存在著明顯缺陷：其一，以經(jīng)驗(yàn)總結(jié)為主，忽視基本理論的建設(shè)與研究；其二，以聯(lián)系對本學(xué)科有直接關(guān)系的學(xué)科為主，忽視同更高層次學(xué)科之間的關(guān)系；其三，以地圖制作為主，忽視地圖應(yīng)用的研究，尤其忽視地圖制圖者自身認(rèn)識活動和地圖使用者認(rèn)識活動規(guī)律的研究。50年代信息論、控制論、系統(tǒng)論三大科學(xué)理論和電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，不僅對現(xiàn)代工程技術(shù)的發(fā)展有著決定性的意義，而 且是繼相對論和量子力學(xué)之后，又一次徹底改

11、變了世界科學(xué)圖景和當(dāng)代科學(xué)家 的思維方式，它無疑也為地圖學(xué)的發(fā)展指明了方向。從此，地圖學(xué)進(jìn)入了新的由“封閉”到“開放”的發(fā)展時(shí)期，即現(xiàn)代地圖學(xué)時(shí)期。1.2地圖制圖技術(shù)上的革命理論是技術(shù)的先導(dǎo)，當(dāng)?shù)貓D學(xué)家們認(rèn)識到傳統(tǒng)地圖學(xué)的缺陷，并走出傳統(tǒng)地圖學(xué)的封閉體系后，伴隨而來的是地圖制圖技術(shù)上的革命，主要表現(xiàn)在：電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動化技術(shù)為地圖學(xué)的發(fā)展開辟了新的道路，遙感圖像制圖的興起為地理信息的獲取和處理提供了新的方法和手段，地圖印刷新材料、新技術(shù)、新工藝為提高地圖質(zhì)量創(chuàng)造了有利條件。因此，地圖制圖技術(shù)產(chǎn)生了根本性的變革，地圖生產(chǎn)已開始由傳統(tǒng)手工方式向數(shù)字化方式改變。1.3地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)“脫

12、胎于地圖”，“脫胎于60年代的機(jī)助地圖制圖系統(tǒng)”，“從地圖數(shù)據(jù)庫脫胎出來”，由地圖學(xué)到地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)，這是科學(xué)的發(fā)展規(guī)律。相比較而言，GIS的數(shù)據(jù)源多，數(shù)據(jù)量大；在遙感技術(shù)的支持下，能保證信息傳輸?shù)默F(xiàn)勢性；數(shù)據(jù)查詢、檢索方式靈活多樣，信息傳輸?shù)目蛇x擇性極強(qiáng)；通過數(shù)據(jù)分析和計(jì)算，可為用戶提供大量派生信息；計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)提供了多種多樣的地理信息傳輸方式。把地圖學(xué)和GIS加以比較可以看出，GIS是地圖學(xué)理論、 方法與功能的延伸。 地圖學(xué)與GIS是一脈相承的，它們都是空間信息處理的科學(xué)，只不過地圖學(xué)強(qiáng)調(diào)圖形信息傳輸，而GIS則強(qiáng)調(diào)空間數(shù)據(jù)處理與分析，可以說GIS是地圖學(xué)在信息時(shí)代的發(fā)展。2. 理

13、論地圖學(xué)的認(rèn)識與探討2.1理論地圖學(xué)的提出20 世紀(jì)60年代以前，對地圖及其生產(chǎn)過程的研究都是從生產(chǎn)和技術(shù)的觀點(diǎn)出發(fā)，因而把地圖學(xué)稱作研究地圖編制的技術(shù)和方法的科學(xué)，60年代之后有的學(xué)者開始把地圖學(xué)分成“理論地圖學(xué)”和“實(shí)用地圖學(xué)”。把地圖學(xué)分成“理論地圖學(xué)”和“實(shí)用地圖學(xué)”使得地圖學(xué)探索的范圍向前推進(jìn)了一步。盡管學(xué)術(shù)界對理論地圖學(xué)的含義仍存在著分歧，但有一點(diǎn)得到公認(rèn)，那便是必須引進(jìn)和應(yīng)用橫斷學(xué)科一些理論和概念與地圖學(xué)嫁接，發(fā)展和建立理論地圖學(xué)。因?yàn)槊恳婚T學(xué)科都需要有自己的理論體系，沒有先進(jìn)理論指導(dǎo)的技術(shù)是盲目的技術(shù)，沒有先進(jìn)技術(shù)支持的理論是落后的理論，地圖學(xué)也不例外。理論地圖學(xué)的提出擴(kuò)展了地

14、圖學(xué)探索的范圍，促進(jìn)了地圖學(xué)的發(fā)展，使地圖學(xué)的研究不致局限于技術(shù)的范疇，對進(jìn)一步闡述，地圖學(xué)的研究對象和理論建設(shè)，認(rèn)識地圖學(xué)與遙感、地理信息系統(tǒng)的共性與個性，理解信息時(shí)代的地圖制作與應(yīng)用特點(diǎn)，都具有重要作用。自理論地圖學(xué)提出以來，已經(jīng)經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，目前為止，比較成形的理論有地圖信息論、地圖信息傳輸論、地圖模型理論、地圖認(rèn)知理論、地圖可視化、綜合制圖理論、地圖感受論、地圖符號理論等。2.2數(shù)字時(shí)代地圖學(xué)理論的發(fā)展與突破隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，地圖學(xué)理論也在不斷地發(fā)展、完善，特別是地理信息系統(tǒng)和數(shù)字制圖學(xué)的發(fā)展，許多過去傳統(tǒng)地圖學(xué)中不曾有過的問題被發(fā)現(xiàn)或許多過去傳統(tǒng)地圖學(xué)未重視的問題提上研究日程

15、，主要有以下幾點(diǎn)：（1） GIS的認(rèn)知局限性（2） 地理信息本體論（3） 地理信息可視化（4） 3D認(rèn)知（5） 地圖語言學(xué)理論2.3數(shù)字時(shí)代理論地圖學(xué)的應(yīng)用隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，理論地圖學(xué)的應(yīng)用也相應(yīng)發(fā)生了深刻的變化，其影響最主要表現(xiàn)為地圖生產(chǎn)過程的全數(shù)字化、地圖產(chǎn)品形式的多樣化以及產(chǎn)品分發(fā)方式的多樣化等幾個方面。（1） 地圖生產(chǎn)過程的全數(shù)字化 數(shù)字技術(shù)的發(fā)展對地圖的生產(chǎn)技術(shù)支撐起到了非常大的推動作用。它使傳統(tǒng)意義上的地圖制作過程的全數(shù)字化成為可能。近幾年來使用新的全數(shù)字化制圖技術(shù)從事地圖生產(chǎn)迅速得以普及。數(shù)字地圖制圖技術(shù)大大縮短了地圖生產(chǎn)周期、降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)在計(jì)算機(jī)軟件的支持下還豐富了表

16、現(xiàn)手段、提高了成圖質(zhì)量。（2） 地圖產(chǎn)品形式的多樣化隨著地理信息的產(chǎn)業(yè)化，地圖設(shè)計(jì)與制作環(huán)境發(fā)生了變化，地圖的形式更是多樣化。數(shù)字地圖的出現(xiàn)打破了模擬地圖一統(tǒng)天下的局面，數(shù)字地圖通過數(shù)字表示傳統(tǒng)在紙質(zhì)地圖上用圖形、符號、顏色、注記等表示的空間信息，以計(jì)算機(jī)外存設(shè)備存貯管理。在地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)管理與處理軟件的支持下可完成傳統(tǒng)人們通過使用和閱讀地圖完成的一些空間信息加工活動。三、 地圖學(xué)的發(fā)展趨勢中國的地圖制圖學(xué)科已發(fā)展到地圖制圖學(xué)與地理信息工程學(xué)科，經(jīng)歷了傳統(tǒng)地圖學(xué)到數(shù)字化地圖學(xué)并進(jìn)一步向信息化地圖學(xué)發(fā)展的過程，取得了令世人矚目的成績。近幾年來，關(guān)于信息化地圖學(xué)的討論不斷深入，對地觀測技術(shù)

17、和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)快速發(fā)展，國家和軍隊(duì)信息化建設(shè)對地理空間信息的需求日益增長?？梢灶A(yù)見，今后十年，地圖制圖學(xué)與地理信息工程學(xué)科將在以下六個熱點(diǎn)問題上取得突破性進(jìn)展。（1） 異構(gòu)地理空間數(shù)據(jù)同化問題越來越受到關(guān)注并將成為研究的熱點(diǎn)（2） 由著重地理信息源獲取一端向面向用戶的地理信息深加工一端漂移已成為必然趨勢（3） 地理信息服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)格化將成為主流模式（4） 空間數(shù)據(jù)綜合的智能化研究將從根本上實(shí)現(xiàn)地圖生產(chǎn)的自動化（5） 地理信息系統(tǒng)與虛擬地理環(huán)境的集成與一體化既是必要的也是可行的（6） 以多模式時(shí)空綜合認(rèn)知模型為核心的地圖制圖與地理信息工程學(xué)科理論體系將進(jìn)一步完善（引自王院士地圖制圖學(xué)與地理信息工程學(xué)科發(fā)展趨勢）從傳統(tǒng)地圖學(xué)到現(xiàn)代地圖學(xué)的歷史轉(zhuǎn)變，由地圖學(xué)到地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)，說明地圖學(xué)是一個充滿生機(jī)與活力的科學(xué)，在新的世紀(jì)里，地圖以怎樣的面貌和方式展現(xiàn)出新的生機(jī)應(yīng)引起我們的思考和關(guān)注。參考文獻(xiàn)：1. 婁倩，郭建忠.地圖的發(fā)展與地圖學(xué)史2. 王家耀.地圖學(xué)的回顧與展望3. 王家耀.地圖制圖學(xué)與地理信息工程學(xué)科進(jìn)展與成就4. 中國測繪學(xué)