地图基本知识:地图的定义和基本特性

地图是人们认知客观世界的工具，是地理学的第二语言。地图的定义随着时代的前进而不断发展变化。开始人们把地图说成是“地球表面在平面上的缩写”。该定义简单明了但不确切、全面。后有些学者提出：“地图是周围环境的图形表达”，“地图是空间信息的图形表达”。该定义强调了地图的符号图形抽象功能，但没有重视地图的传输信息等功能。有学者认为，“地图是反映自然和社会现象的形象符号模型”，该定义重视了地图的符号模拟客观世界功能，但却忽略了地图的传输信息等功能。还有人提出，“地图是传输信息的通道”。该定义强调了地图的传播信息的功能，但未重视地图的模拟客观世界等功能。

国际地图制图协会（ICA）提出“地图是地理现实世界的表现或抽象，以视觉的、数字的或触觉的方式表现地理信息的工具”。该定义重视了地图的符号模拟、抽象功能和地图的多元表达形式，但从地图的基本特性和功能方面来审视，仍显不够全面、系统。

1. 地图的定义

在当今科技进步，地理信息系统（GIS.  Geographical  Information  System）、全球定位系统（GPS.Global Positioning  System）、遥感(RS.  Remote  Sensing ) 和数字地球（Digital  Earth）迅猛发展的今天，地图日显重要并不可替代。著名学者陈述彭院士认为，地图是永生的。

通过以上分析可以定义地图为：地图是按照一定的数学法则，将地球（或星体）表面上的空间信息，经概括综合，以可视化、数字或触摸的符号形式，缩小表达在一定载体上的图形模型，用以传输，模拟和感知客观世界的时空信息。

2. 地图的基本特性

地图和素描画、写景图、航空像片和卫星像片比较，有四大基本特性。

（1）特殊的数学法则

地表(地球表面，下同)的素描画和写景图是透视投影，即随着观测者的位置不同，地物的形状和大小也不相同，近大远小。航空像片和卫星像片则是中心投影。物体的形状和大小随着在像片上位置的变化而变化。等大的同一物体在像片中心和边缘的形状、大小是不同的。这些投影和地图的投影相比有很多缺点。

地球椭球体表面是一个不可展平的曲面，而地图是一个平面，解决曲面和平面这一对矛盾的方法就是采用地图投影。首先将地球自然表面上的点沿铅垂线方向垂直投影到地球椭球体面上；然后并将地球椭球体面上的点按地图投影的数学方法表示到平面上；最后按比例缩小到可见程度。地图投影方法、比例尺和控制定向构成了地图的数学法则。它是地图制图的基础。这一法则使地图具有足够的数学精度，具有可量测性和可比性。

地图投影的实质是建立了地球椭球体面上点的经纬度和其在平面上的直角坐标之间的对应数学关系，投影的结果使曲面上的点变成了平面上的点，虽不能作到制图区内的点无任何误差和处处比例尺严格一致，但可精确计算并控制投影后的误差大小，和其他表现形式相比，大大提高了地图的科学性。地图作为一种具有数学基础的实体缩小模型，不仅有几何概念，而且有拓扑比例的性质；既可用具体的图形形式表达，又可以数字形式显示。

（2） 特定的符号系统

地表的事物现象复杂多样，如何在地图上再现客观世界?地图符号系统就是解决地表实际和表现形式这一对矛盾的。

即采用线划符号、颜色注记反映地表。符号系统是地图的语言。运用符号系统表示地表内容，不仅可以表示地面上的可见事物，而且还可以表示没有外形的自然现象和人文现象；不仅能表示地理事物的外部轮廓，而且能表示事物的位置、范围、质量特征和数量差异；运用符号还能把地表的主要内容和次要内容区别开，达到主次分明的效果。符号系统这一特殊语言使地图具有直观性和易读性。

由于采用特定的符号系统，和航空像片、卫星像片相比地图符号具有许多优越性（图1-1）：

经过太大的缩小后航空像片一般已不能清楚显示地表的映像，但地图采用简化、抽象手段、仍可具有清晰的图像。

地面上形体较小但较重要的物体如三角点、水准点、泉水等，像片上不易发现但地图上则可根据需要清楚表示。

事物的性质在像片上不易识别，如湖水的咸淡，土壤类型、路面性质、坡度陡缓等，在地图上则可一目了然。

地面上一些受遮挡的地物，在像片上无法显示，但在地图上则可一览无余。如植被覆盖下的地形、道路隧道、地下建筑物等。

许多人文要素像片上根本无法显示，但在地图上则可清楚表达。如行政区划界线、居民地人口数、工厂性质、劳动生产率等。

（3） 特异的地图概括

地表的事物现象非常繁多，而地图的图面却极为有限，地图概括就是解决繁多的事物现象和有限的图面这一对矛盾而采用的手段。它是科学的综合选取和舍弃概括问题，反映地表重要的、基本的、本质性的事物，舍去次要的、个别的、非本质性的事物，表示制图区域的基本特征。所以地图是地表实际的缩小和概括。经过地图概括，使地图的内容和载负量达到统一，具有清晰性和一览性。

地图概括的过程，是制图者进行科学的图形思维、加工，抽象事物内在本质及其联系的过程。随着制图区比例尺地缩小，图面面积随之缩小，有效表达在地图上的内容也要相应减少，故应舍次保主，减缩数量、删繁就简、概括内容。航空像片随比例尺缩小也会机械去掉一些碎部细小的物体，但和制图者有目的地地图概括截然不同，地图概括能使用图者清楚地感知事物的空间分布，相互联系和其本质特征。

（4） 独特的传输信息的通道

地图是传输信息的通道或载体，地图所包容的来自客观世界的信息是地理信息，地理信息是空间信息，其和一般意义上的信息的本质区别是，它不但具有属性概念，而且还具有空间概念。

航空像片、卫星像片和地图一样，都是传输信息的载体，但地图却有其独特性，即地图是经制图者符号化、进行地图概括、建立在严密数学基础之上的，利用图形语言来传输信息的工具，而航空像片、卫星像片是利用空间实体的影像来传输信息的载体。地图上渗透着制图者的图形思维能力，而像片上却没有。

地图作为传输信息的通道或载体，其类型有传统意义上的地图、实体模型，新技术地图有各种电子地图（屏幕地图或数字地图）、多媒体地图、声像地图、触觉地图、微缩地图等。