地图学发展简史及现代地图学进展的基本情况

一、原始地图

地图的产生和发展是人类生产和生活的需要。今天保存下来最古老的地图是距今约4700年左右的苏美尔人绘制的地图。距今约4500年左右的古代巴比伦地图(图1-6)，是制作在粘土陶片上的，绘有山脉，四个城镇和流入海洋的河道。代表着人们对自然环境的认识。

从近代发现的太平洋海岛原始部落用木柱制作的海岛图，用柳条、贝壳编缀的海道图等，证明原始地图仅起确定位置，辨别方向的作用，可能都是些示意性的模型地图。

在中国，据《世本八种》记载，黄帝同蚩尤打仗，曾使用了表示“地形物象”的地图。有记载的最古老的地图是夏朝的九鼎。九鼎是当时统治权利的象征。在九鼎上除了铸有各种图画外，还有表示山川的原始地图。后来在《山海经》中，也有绘着山水、动植物及矿物的原始地图。在周代的《周礼》一书中，至少有15处提到有关的图籍，其中13处较明确地记述了地图。专题图中有全国交通图(“司险掌九洲之图，以周知其川林山泽之阻，而达其道路”)，这是世界上记述最早的交通图。1954年江苏出土西周初期青铜器上的铸刻铭文，记载周分封诸候时使用到地图，谈及《成王、武王伐商图》与《东国图》。这是迄今所知最早明确记载地图的可靠文字史料。据史学家考证时间约在公元前1027年，河北平山和天水放马滩出土的文物，确凿的证明了我国记载古地图的历史事实。在平山县发掘出公元前299年左右的战国时期中山国墓葬铜版《兆域图》，图上标明宫垣、坟墓所在地点、建筑物各部名称、大小、位置和诏书。这是世界上现存发现最早的平面地图。放马滩古墓群出土的公元前239年7幅秦王政八年木板图，反映战国晚期秦国属地邦县(天水到宝鸡一带)的政区、地形和经济，是世界上最早的实测木板图。

这些地图已有了比例尺和抽象符号的概念，说明了这些时期我国地图发展已开始从模型地图向平面地图过渡。

二、古代地图

春秋战国时期战争频繁，地图成为军事活动不可缺少的工具。《管子.地图篇》

指出“凡宾主者，要先审之地图”，精辟阐述了地图的重要性。《战国策·赵策》中记有“臣窃以天下地图案之，诸候之地，五倍于秦”，表明当时的地图已具有按比例缩小的概念。《战国策·燕策》中关于荆轲刺秦王，献督亢地图，“图穷而匕首见”的记述，说明秦代地图在政治上象征着国家领土及主权。《史记》记载，萧何先入咸阳“收秦丞相御史律令图书藏之”，反映汉代很重视地图。

我国发现最早以实测为基础的古地图，是1973年在湖南长沙马王堆汉墓中挖掘出的公元前168年的三幅帛地图：地形图、驻军图和城邑图。地形图内容包括自然要素(河流、山脉)和社会经济要素(居民地、道路)，这和现代地图四大基本要素相似。山体范围、谷地、山脉走向用合曲线表示，并以俯视和侧视相结合的方法表示峰丛，近似于现在的等高线法(图1—7)。驻军图用黑、红、蓝三色彩绘，是目前我国发现最早的彩色地图。城邑图上标绘了城垣范围、城门堡、城墙上的楼阁、城区街道、宫殿建筑等。用蓝色绘画城墙上的亭阁，红色双线表示街坊庭院，院内红色普染。城区街道分出主要街道和次要街道两级，宽窄不同。宫殿、城堡等建筑物均绘以象形符号，同现代城市图比较，在形式上几乎是一样的。该图是迄今我国现存最早的以实测为基础的城市地图。马王堆汉墓地图充分反映了我国彩墨绘制地图的工艺水平，是世界史上罕见的一大发现。

对古代地图产生重大影响的是希腊著名数学、天文、地图学家托勒密(公元87～150年)和中国晋代杰出地图学家裴秀。他们的作品反映了西方、东方不同的发展特点和古代地图科学的重大成就，对后来的地图产生了长期深远的影响。托勒密写的《地理学指南》，实际上是一部地图学论著。附带的27幅地图，是世界上最早的地图集雏形。他提出了编制地图的方法，采用了新的经纬线网，创造了两种新的世界地图投影；并绘制了新世界地图。该图在西方古代地图史上具有划时代意义，一直被使用到16世纪。中国西晋地图学家裴秀绘制了18幅《禹贡地域图》及《地形方丈图》；总结前人和自己的经验，提出了六项制图原则即“制图六体”：分率、准望、道里、高下、方邪、迂直。前三个即今天的比例尺、方位和距离，后三个即比较和校正不同地形引起的距离偏差。制图六体概况了古代地图制作的数学基础，其倡导的计里画方的方法，长期为中国古代编制地图所遵循，对我国古代地图的发展产生了极其深远的影响，当今的计算机栅格地图暗合了我国古代的计里画方的制图方法。

从公元4世纪到公元13世纪左右，在西方地图历史上是一个漫长的黑暗时期，神学代替了科学，地图成为宗教思想的俘虏，严重阻碍了地图学的发展。地图成为宗教思想的俘虏，当时的地图是辗转抄袭、粗略荒谬的作品。

盛唐杰出地图学家、地理学家贾耽，用了17年时间编制了表示全国的《海内华夷图》。这是继裴秀之后我国又一伟大地图作品，在中国和世界地图史上具有重要意义。

唐代诗人王维，于天宝年间在帛、壁上绘制5幅《辋川图》，宋代刻石，明代郭漱六于公元1617年重摹刻制，表示蓝田辋川王维隐居处沿途风光20景，这是现存最长的早期导游图，现藏于陕西蓝田县文化馆。唐代曾组织人力绘制京都《长安图》。现存最大的古代城市图，是藏于西安碑林的《长安图》。宋元丰3年由吕大防题词主办，采用唐代《长安图》、《西京新记》资料。街区用平面图形表示，围墙等主要建筑用侧视象形符号表示，和现代城市图趋于一致。

宋代地理学家、地图学家沈括，查阅资料、去伪存真、实地考查，以亲身经历编制了《天下州县图》。宋代郑樵在《通志》一书中记有《诸路至京驿程图》，这是我国记述最早的交通图。

元代的朱思本经10年游历考证，汇编了大幅面的《舆地图》，成为明、清两代地图的范本；明代的罗洪先又对《舆地图》增补修改，编成《广舆图》。该图曾刊印8次，影响时间较长，范围较大。

公元16世纪，地图集的出现标志着地图学进入一个新的发展阶段。中国明代杰出地图学家罗洪先(公元1504～1564年)和荷兰著名地图学家墨卡托(公元1512～1594年)，继裴秀、托勒密之后，用地图集的形式，分别总结了16世纪以前东、西方地图发展成就。罗洪先在总结前人地图的基础上，采用画方分幅法，以图集形式，编制了《广舆图》。墨卡托用等角圆柱投影编制世界图。在航海方面起到了巨大作用，一直沿用至今。他所编的地图集。是当时欧洲地图集发展的里程碑。

罗洪先和墨长托所编地图集，承前启后，对后代的地图发展产生巨大影响，延续数百年之久。

三、近代地图

17世纪末，欧洲资本主义到了成年期，地图科学也在迅速发展，由于对内开发，对外掠夺的需要，测量学首先发展起来。18世纪，欧洲开始大规模地实测地形图，出现了大量精度高，内容丰富的实测地图。19世纪初，缩编地图、专题地图出现。20世纪初利用飞机进行航空摄影测量成图得到发展。地图的精确性、内容的丰富性、地图的品种，成图手段都达到了一定的水平。

17世纪以来，各国纷纷成立测绘机构，主管国家基本地形图的测绘。测绘地形图，以西欧为最早。公元1730—1780年，法国的卡西尼父子测绘的法国地形图颇负盛誉。1891年在瑞士伯尔尼召开的第五届国际地理会议上，讨论并通过了由彭克提议的，合作编制国际百万分之一地图的提案，并形成决议，对以后各国国际百万分之一地图的编制起到了积极的推动作用。

19世纪以来，各种专题地图出现。其中，德国伯尔和斯编制出版的自然地图集等，对当时专题地图的发展起到了一定的推动作用。

虽然我国古代历史上出过一些著名的地图学家和一批有很高水平的地图作品，但是到了近代，由于外来的侵略，内部的腐败，国势日衰，我国地图制图水平比西方落后。尽管如此，我国地图制作也取得一定进步。

我国是亚洲最早进行地图测绘的国家。清康熙年间，开展全国大规模测量。后编成《皇舆全图》。该图在绘制的方法、精度、范围和内容上，在当时都有较高水平。

明末，正是欧洲各国进入资本主义原始积累时期。西方为开拓世界市场，掠夺财富，开辟了欧亚之间的海上交通并开展传教活动。意大利传教士利玛窦介绍的西方世界地图和地图制作技术得到中国统治者的重视，从此新制图方法开始在中国传播。利玛窦对中国科技文化影响最大的是绘制世界地图和测量经纬度。公元1684—1719年清康熙年间，中国大陆测算经纬度630个点，奠定了中国近代地图测绘的基础。

公元1708～1718年清康熙年间，《皇舆全览图》测绘完成。该图是我国首次全国性的实测地图，开创了我国实测经纬度地图的先河，对近代中国地图的发展有重要的意义。

公元1886年即清光绪十二年，开始了全国规模的《大清会典舆图》省图集编制工作，各省用了3～5年时间分别完成省域地图集的编纂。这次图集编绘在中国地图发展史上有极为重要的意义，它是中国传统古老的计里画方制图法向现代的经纬网制图法转变的标志。

清末地理学家魏源(公元1794～1859年)编制的《海国图志》，完全摆脱了传统的计里画方制图法，采用了经纬度控制等与现今世界地图集相类似的地图投影、比例尺选择等，是中国地图制图史上一部世界地图集编制开创性的工作。新中国建立后，地图学发生了很大变化。首先成立了国家测绘局；在50年代开展大规模的测绘工作；编制并不断更新全国各省区不同比例尺系列地图；70年代完成了全国1:5万或1:10万地形图测绘任务；出版了国家及各省区地图集；各种不同专业、不同用途的专题地图迅猛发展；各种新技术、新理论受到重视和研究。我国地图制图水平和世界发达国家的差距正在缩小。

四、现代地图学进展

1.现代地图制图技术及现代地图

航空摄影测量制图技术的出现改变了古老的地面测图技术的传统方法，使得航空摄影测量地图能够代替普通测量制图。1903年飞机问世，1910年莱特从飞机上拍摄了第一张照片，此后，德国和法国都进行了航空摄影测量的试验和研究。不到半个世纪，航空摄影测量从根本上改变了300多年发展起来的地图测制过程，标志着人类从高空进行测绘的新历史阶段。世界上的主要国家都进行了航空摄影测量制图，我国1934年开始了水利工程、地籍和铁路选线的测量制图。新中国成立后，经20多年努力，已完成覆盖全国的航空摄影测量和地形图制图工作。上世纪70年代末，进行了《山西太原幅农业自然条件系列图》和《航空遥感腾冲试验区地图集》的航空遥感及系列制图试验。

航天遥感制图技术开创了人类从地球外空间进行全球性遥感制图的新纪元，使得遥感地图成为一种新的地图品种。1957年，前苏联发射了第一颗人造地球卫星，20世纪70年代以后，美国发射了5颗陆地卫星，提供地表陆、海的遥感图像和数据。遥感制图不仅开拓了动态制图的新领域；而且可超越自然障碍和国界限制，广泛用于直接编制或更新普通地图和专题地图，从而改变了从大比例尺地图逐级缩小编图的工艺程序。1984年出版的《日本列岛地图帖》和《中国地学分析图集》，具体反映了这种发展趋势。20世纪80年代以来，遥感技术又取得明显进展，遥感图像的地面分辨率进一步提高，具有立体图像，并朝着高分辨率、多波段、全天候和遥感信息国际共享以及商品化方向发展。遥感图像处理由光学处理向数字处理方向转变。我国1987年研究成功用于遥感图像制图的图像处理系统，把我国的遥感应用提高到一个新水平，广泛应用于国民经济建设的各个领域。

1967年，美国编绘了月球影像地形图和地质图，标志着人类编制星球地图的开始。

电子计算机技术应用制图开创了手工制图向自动制图转变的新开端，使得数字地图成为最新、最现代化的地图品种。20世纪50年代以后，计算机技术开始应用于地图测绘。经过英国、美国、瑞典、日本、瑞士等国家，不断在原理、设备软件等方面的研发，到70年代已由实验阶段发展到比较广泛的应用。加拿大、法国、日本和澳大利亚均以地形图为基础，建成地理信息系统，使地形图、专题地图和遥感信息汇集、存贮于统一的地理坐标之上，明显提高了地图更新、传输、编辑和应用领域。80年代以来，随着计算机不断更新换代及制图软件的不断发展，使数字制图展现出广阔和潜力巨大的发展前景。我国60年代开始自动制图试验；70年代研制了数字化仪和自动绘图机；80年代在城市、人口、农业、石油、地质等领域进行应用；90年代自动制图应用领域扩大。我国计算机地图制图开发应用取得了明显成效。目前出现了数字地图、激光地图、多媒体地图、网络地图、全息地图、声像地图、光盘地图等地图新品种，充分反映了数字地图制图发展的日新月异。

2.现代地图学理论

由于地图学与自然科学、社会科学、系统科学、信息科学、思维科学、人体科学、行为科学、艺术科学等有着交叉及关联关系，它们的研究成果为地图学的发展提供了理论基础和技术支持，并促进了地图学理论研究的进展。

地图信息论 地图信息表现为图形几何特征、多种彩色的总和及其相互联系的差别，可以说地图信息是以图解形式表达制图客体和其性质构成的信息。地图信息论就是研究以地图图形表达、传递、贮存、转换、处理和利用空间信息的理论。该理论有助于认识地图的实质，并深化了对地图信息的计量方法的研究。

地图传输论 是研究地图信息传输的原理，过程和方法的理论。该理论认为：客观环境——制图者——地图——用图者——再认识的客观环境构成了一个统一的整体。客观环境被制图者认知，形成知识概念，通过符号化变为地图，用图者通过符号识别，在头脑中形成对客观环境的认识。这个过程是一个地图信息流传输的过程，地图制作和使用都包括在这个传输过程中；地图符号能有效传输地理信息，但传输过程中会受到“噪声”干扰。该理论对于地图最佳制作和地图有效使用具有积极作用。

地图符号学 是研究地图符号系统的构图基础，感受方式及其设计使用的科学。提出了六种视觉变量：形状、亮度、色彩、尺寸、密度和方向是地图符号系统的构图基础；四种感受方式：组合感受、选择感受、等级感受和数量感受是制图过程中的视觉特点，该理论对于地图符号设计和地图生产有较大影响。

地图模型论 是研究如何建立再现的客观环境的地图模型，并以地图数学模型来表达的理论。该理论认为地图是客观世界的模拟横型。此模型是制图者的概念模型，并可用数学方法表达，经过抽象概括的制图对象的空间分布结构。该理论对于深入认识地图的实质，并对推动数字制图的发展有重要作用。

地图认知论 是研究人类认知地图获取信息的手段，原理和过程的理论。该研究有两项成果。一是“地图认知环”学说，认为用图者首先接受到图像地图客体，进而在头脑中进行信息处理， 获取，然后据已有知识对所获信息进行加工，从而产生头脑信息图；再进一步通过对实地地理现象进行研究，最后得到所认知的地理实体，完成一轮认知环。二是“多模式感知和认知理论”，是指在虚拟地图环境下，用多种认知手段(如视觉、听觉)分别获取知识，并将其加以比较和想象处理，进而形成各自的知识库(如视觉、听觉知识库)，最后将各知识库融合，产生综合知识库。该理论对制图手段、多媒体技术、虚拟现实技术的结合使用有重要意义。

地图感受论 是研究地图视觉感受过程的物理学、生理学和心理学方法，探讨地图是如何被用图者有效感受的理论。研究内容有分级符号、网纹和等值灰度梯尺的视觉效果，色彩设计客观性、视觉感受与 图形构成的规律、特点等。该理论对于地图设计有重要意义。

3.新世纪地图学发展趋势

智能化 包括地图信息源信息获取，地图制作过程和地理信息表达的智能化等。

虚似化 地图学将来表达的制图对象不一定都是实体的客观存在，很多内容将是虚拟的、模拟的、多维仿真式的。

功能多极化 地图功能从表达地理客体规律特征，扩展到知识发现、空间分析、动态显示监测、综合评价、预警预报等。

主客体同一化 随着科技发展，促进地图制作技术的不断改进和创新，地图制作将越来越简单，故既是地图制作者又是地图使用者将渐趋普遍，使主客体同一化。

全球一体化 随着数字地球战略的实施和推进，将实现全球化的地图无缝拼接和万维网联通，使地图在表达地球和研究地球方面，都可以整体化，全球 一体化形式出现。

地图、RS、GIS和GPS 一体化 数据库是链接数字地图、RS、GIS、GPS技术的共有基础，随着这些科技手段的不断发展，将使其在信息科学的范畴内不断融合并趋向一体化，为地球信息科学、数字地球的成熟发挥作用