王家耀，成 毅

信息工程大學地理信息工程學院，河南 鄭州450052

關于地圖與地圖學的討論是一個永恒的主題。這不僅是因為地圖學有著十分悠久的歷史，是一門古老的科學，而且是因為早期的地圖就是源于人類的生產活動，與人類的生產、生活息息相關［1－2］?，F(xiàn)在地圖與地圖學已經成為人類工作、學習和生活不可缺少的科學語言和工具。

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

1 地圖學的屬性

關于地圖學的屬性或本質問題，不同時期有不同的認識。1934年出版的張資平撰寫的《地圖學》認為“簡言之，（地圖學）是以地圖為對象之學問題。若詳言之，則為研究地圖、綜合地圖及記載地圖之學問”。這是從形式特征出發(fā)的認識。1934年出版的B·B·卡夫拉依斯基撰寫的《數(shù)學制圖學》、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)學制圖學原理》、1944年出版的K·A·薩里謝夫撰寫的《制圖原理》等，都是從地圖生產的技術過程認識地圖學，突出地圖學的技術特征，這種情況一直持P續(xù)到20世紀的六七十年代，最有代表性的是英國皇家學會的《地圖學技術術語詞匯表》（1966）和國際地圖學協(xié)會（ICA）《關于地圖學的定義》（1973）中的描述，都認為地圖學是“制作地圖的藝術、科學和技術”。國際地圖學協(xié)會第一任主席，瑞士地圖學家英霍夫更是強調“地圖學是一門帶有強烈藝術傾向的技術科學”。這確實反映了傳統(tǒng)（手工）地圖學時代的地圖生產的特點：工藝性強，制圖工作的重點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量影響很大；制圖者必須有豐富的制圖經歷，經過長期的實踐才能積累起足夠的經驗，形成經驗性知識，這種知識具有很強的主觀性，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、數(shù)字地圖制圖與地圖電子編輯出版技術、地理信息系統(tǒng)技術等的快速發(fā)展，使地圖制圖技術發(fā)生了根本變革，對地圖學的屬性或本質的研究必然得出新的認識。

1.1 地圖學的科學屬性

所謂科學，指為對各類事物及其運動的本質、構成、運動規(guī)律的特點、發(fā)現(xiàn)并追求和真理的統(tǒng)一。地圖的科學屬性，指地圖學是描述和表達地（星）球空間數(shù)據場和信息流的科學，是地球空間信息的抽象、概括、表達和傳輸?shù)目茖W，具有認識論和方法論特色。地圖作為地圖學的主題，“地圖構建世界，而非復制世界”［13］。

地圖學之所以成為一門科學，首先是因為它采用嚴密的數(shù)學方法，不僅采用了地圖投影方法［14］，還能在采用邏輯數(shù)學描述地圖模型的基礎上，采用數(shù)學方法表征地理要素、現(xiàn)象的分布特征和相互關系，以及地理目標的空間關系（拓撲空間關系、方位空間關系和度量空間關系），使地圖學具有了科學的數(shù)學基礎；第二，地圖學采用了獨特的科學語言——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的三大通用語言（音樂、繪畫、地圖）之一，使地圖學具有了科學的語言學基礎；第三，地圖學采用了科學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］，實現(xiàn)地理要素（現(xiàn)象）的空間尺度變換，并能進行多尺度空間圖形的相似性測度，使地圖學具有了科學的方法論基礎。

地圖學之所以成為一門科學，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上，進入信息時代，地圖學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（信息表達理論）于一體，構成了信息時代地圖學的理論體系［17］。這說明地圖學已經具備作為一門科學的充要條件。

1.2 地圖學的技術屬性

所謂技術，泛指根據生產實踐經驗和自然科學原理而發(fā)展形成的各種工藝操作方法與技能，其本質可以理解為對客觀事物運動機理的理解和經過巧妙構思再加工，從而獲得的“工具性”手段。地圖學的技術屬性是十分明顯的，也是最易為大家所接受的。無論過去、現(xiàn)在和未來，都是以地圖學的科學理論為指導，采用某種技術工藝流程和與之相適應的制圖設備或儀器，進行地圖設計、地圖編繪、地圖印刷，并提供應用服務。

在傳統(tǒng)地圖學時代，地圖學先后采用“繪圖法”和“刻圖法”為主導的技術工藝流程，以及與兩種技術流程相適應的繪圖或刻圖工具以及坐標展點儀、復照儀、翻曬版機、印刷機等設備和儀器，完成地圖設計、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”省去了復照和某些分涂作業(yè)，線劃質量也相對較高，但總體而言仍然是技術工藝復雜，生產周期過長、勞動強度大，基本上還是處于勞動密集型的手工作業(yè)形態(tài)。

進入信息時代以來，電子計算機的誕生導致了地圖學技術上的革命，數(shù)字地圖制圖技術取代了傳統(tǒng)手工地圖制圖技術，數(shù)字地圖制圖與出版一體化的技術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，相應地采用計算機地圖制圖系統(tǒng)、地圖電子編輯系統(tǒng)、分色膠片輸出機、數(shù)字直接制版機和全色地圖印刷機等軟硬件集成系統(tǒng)，地圖制圖和印刷采用的設備和儀器發(fā)生了根本性的變革，技術上可以說是一個里程碑式的進步。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）密切相關的創(chuàng)造性勞動，加之地圖類型多種多樣，完全靠計算機地圖制圖軟件（模型、算法、知識）來自動完成確實有很大難度［18］，但這是一個發(fā)展方向，這也正說明地圖學，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 地圖學的工程屬性

所謂工程，是通過將自然科學原理應用到生產實踐中所積累的技術經驗而發(fā)展起來的，其本質可以理解為對相關技術進行選擇、整合、協(xié)同而集成的相關技術群，并通過與相關基礎經濟要素的優(yōu)化配置而構建的有結構、有功能、有效率地體現(xiàn)價值取向的技術集成系統(tǒng)。技術是工程的基本要素，工程是技術模塊的優(yōu)化集成。工程是產業(yè)發(fā)展的基礎，產業(yè)生產、運行是標準化、可重復運作的工程活動［19］。

作為地圖學技術屬性的地圖制圖系統(tǒng)、生產系統(tǒng)，作為地圖學功能的拓展和延伸的地理信息系統(tǒng)以及作為地圖學的新的增長點的虛擬地理環(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業(yè)的基礎，地理信息產業(yè)的生產、運行是標準化、可重復運作的地理信息工程。

正因為地圖學具有工程屬性，所以無論是地理信息數(shù)據工程、軟件工程還是地理信息獲取、處理（生產）、應用服務工程，在工程活動中都必須高度重視標準化和工程設計的規(guī)范化，這是地理信息產業(yè)健康、持續(xù)發(fā)展的基礎。

地圖學的科學屬性、技術屬性和工程屬性，既有區(qū)別又密切相關。地圖學的科學理論對地圖學（包括地圖制圖與地理信息）技術起指導作用；地圖學技術支撐地圖學科學理論；地圖學科學理論和技術不斷推動地圖學工程的發(fā)展，地圖學工程又反復為地圖學理論和技術提供新的發(fā)展需求。地圖學的科學屬性、技術屬性、工程屬性為地圖學和地理信息產業(yè)的發(fā)展起著理論指導、技術支撐和標準規(guī)范的作用。

2 地圖的價值

地圖對人類社會文明進步的價值，怎么評價都不為過。地圖被譽為改變世界的十大地理學思想之一，是表達復雜地理世界最偉大的創(chuàng)新思維。地圖作為一門科學語言，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；地圖采用經過抽象的符號系統(tǒng)和簡化形式，保證重構復雜的地理世界；地圖采用數(shù)學映射（地圖投影）方法，保證了可量測性。正因為如此，地圖才具備了表達地理世界的空間結構和空間關系的本質功能，與線性的文字表達方式相比，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域引起一場革命”［20］。

2.1 地圖的科學價值

地圖的科學價值是不言而喻的，也是多方面的。

2.1.1 揭示科學規(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家魏格納（Alfred Wegner）根據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、相互關系、時空動態(tài)變化以及對自然、土地資源和環(huán)境進行綜合評價和預測預報等。

2.1.2 反映科技進步

地圖學具有科學、技術和工程的屬性，而且不同時期的地圖學的科學、技術、工程的特點是不斷演化的，因此作為地圖學主題的地圖是能反映當時的科技進步水平的。古希臘在自然科學方面的進步和發(fā)展推動了古代地圖演化的進程，出現(xiàn)了把地球視為圓球，測量地面的經緯度、采用地圖投影經緯線網制圖法繪制“世界地圖”（如托勒密《地理學指南》中的世界地圖）；15世紀中葉以后，出現(xiàn)了至今仍廣泛應用于航海圖的墨卡托投影海圖，反映了當時航?？茖W和航海事業(yè)的發(fā)展；17世紀開始的基于大規(guī)模三角測量的實測地形圖，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世紀地質、氣象、水文、地貌、土壤、植被等各種專題圖的出現(xiàn)，反映了當時自然科學的進步與深化；20世紀50年代以來地圖制圖技術的變革，是伴隨著信息革命的浪潮出現(xiàn)的，數(shù)字地圖、電子地圖、網絡地圖、新媒體地圖等，反映了當今計算機技術、空間信息可視化技術、互聯(lián)網技術、多媒體技術、人工智能技術等的快速發(fā)展。這些都充分說明，地圖的演化與社會科學技術進步密切相關。

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，今天地圖已經成為人們工作、學習、生活不可缺少的科學工具。格林斯潘在他的新書《地圖與疆域》中都談到他要“通過地圖來認知他不熟悉的世界”。從工作的角度講，需要利用地圖進行自然和社會經濟區(qū)劃，進行全國性或區(qū)域性經濟建設規(guī)劃，進行資源的勘察、設計和開發(fā)，進行工程建設的勘察、設計和施工，進行農業(yè)地籍管理、土地利用和土壤改良，應對各種突發(fā)事件；電子商務與現(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)劃生產基地、倉儲中心、營銷網點并進行物流過程監(jiān)控；等等。就學習而言，地圖是學習地理學的最佳工具，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，最根本的原因是因為地圖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，特別是在網絡環(huán)境下，“潛伏”在個人電腦、平板電腦、手機等終端中的地圖已經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)在解決領土爭端問題的法理依據。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土，是中國最早發(fā)現(xiàn)、最早命名和最早行使主權的，自西漢至今的大量關于南海諸島區(qū)域的地圖都對該地區(qū)的范圍和權屬做了詳細而明確的說明。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的重要依據。

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的文化，并隨著社會物質生產的發(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和精神文明進步的狀態(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”和“空間效應”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”。約米尼認為“戰(zhàn)略即地圖上進行戰(zhàn)爭的藝術”?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭更是如此。國防建設部署、規(guī)劃離不開地圖，戰(zhàn)略謀劃和計劃需要利用地圖，作戰(zhàn)指揮特別是一體化聯(lián)合作戰(zhàn)需要反映戰(zhàn)場地理空間結構和空間關系的“一張圖”作支撐，作戰(zhàn)行動要有地圖來引導，武器平臺乃至遠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，紙質地圖、數(shù)字地圖、電子地圖、導航電子地圖、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 總結和討論

（1）地圖學具有科學、技術和工程屬性，地圖的科學理論指導地圖制圖與地理信息工程的技術與工程活動，而技術和工程活動又支持和促進理論的發(fā)展與深化；地圖學的工程活動是地圖學技術的集成，地圖學工程活動中的新問題又促進地圖學的進一步研究，二者的關系更加密切。地圖學的科學屬性、技術屬性和工程屬性共同支撐地理信息產業(yè)的發(fā)展，對于增強地圖學的創(chuàng)新思維意識具有積極意義。

（2）地圖作為地圖學的主題或主陣地，具有科學價值、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用的研究。

（3）地圖學的屬性和地圖的價值是一個值得進一步研究的問題，因為這個問題具有基礎性。深刻理解地圖學的屬性和地圖的價值，能與時俱進地創(chuàng)新地圖學與地圖的發(fā)展，讓古老的地圖學永遠充滿生機活力，讓地圖這一國際通用的科學語言永遠得到發(fā)展和傳承。

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