中国地图学发展的回顾与展望

2017-11-27 15:46:45    来源:《测绘学报》2017年46卷10期

摘要:未来大数据、互联网和人工智能时代新的地图学理论体系一定会建立起来,虚拟地图学、自适应地图学、智慧地图学、全息地图学、互联网地图学等也许将会成为地图学的新分支。

  作者简介:廖克, 男, 教授, 博士生导师, 研究方向为地图学、遥感制图及地理信息系统应用

        摘要:本文分3部分:第1部分是中国古代和近代地图学发展历史的简要回顾,阐明中国是世界上地图出现最早的国家之一,在世界地图学发展史上占有重要地位,对世界地图学的发展作出过重要贡献,直至15世纪的中国明代,中国地图和地图学始终领先于西方国家,只是清代以后,才落后于西方发达国家;第2部分阐述新中国成立后中国地图事业和地图学飞速发展,在全国地形图的测绘与编制、专题地图与地图集编制、遥感制图、计算机制图、多媒体电子地图、移动通信地图、互联网地图、地图学理论研究等方面取得了巨大成就,赶上了世界先进水平;第3部分提出新世纪中国地图与地图学方向与任务的调整,分析了大数据、互联网和人工智能时代地图学的机遇、挑战与展望。大数据通过三维动态地图可视化,能够显示事物和现象的空间格局与区域分异及时空动态变化,进而作出分析评价、预测预报、区划布局、规划设计、管理调控。因此地图学在大数据时代能够发挥重要作用。今后互联网将成为地图编制与应用的主要平台,地图会更加大众化、个性化、智能化与实用化。

  关键词:地图学 历史 回顾 展望 大数据 互联网

中国地图学发展的回顾与展望

  1 中国古代和近代地图学发展简要回顾

  中国是世界文明古国之一,中国的指南针、火药、造纸、印刷术以及其他许多发明传入欧洲,推动了西方文明的发展,尤其是宋代指南针的发明,大大推进了中世纪以后近代航海事业和世界测绘的发展。中国是世界上地图出现最早的国家之一,在世界地图学发展史上占有重要地位,对世界地图学的发展做出过重要贡献。直至15世纪的中国明代,中国地图和地图学始终领先于西方国家,只是清代以后,才落后于西方发达国家。

  1.1 《马王堆西汉帛地图》和裴秀“制图六体”表明中国古代地图学达到较高水平

  1974年出土的公元前310年前的《战国中山王陵铜版兆域图》,1986年出土的公元前239年前的《放马滩战国秦墓木板地图》,表明2300多年前春秋战国时期的地图已经发展到一定水平。1973年长沙马王堆三号西汉墓出土公元前168年以前的帛地图,包括地形图、驻军图和城邑图。地形图上河流采用粗细均匀变化的线划,其平面图形、流向和弯曲与现今地形图比较大体相似。居民地用矩形和圈形符号表示,位置相当准确,重要居民地之间有道路相连。地形主要采用闭合的山形线表示山脉的范围、轮廓走向,用柱状符号表示从侧面见到的主要山峰。同样驻军图和城邑图内容也都相当丰富并各具特色。可见2180多年前中国测绘与制图已达到相当高的技术水平。这3幅地图是世界上已发现最早且水平最高的地图。表明中国古代地图测绘技术处于世界领先地位。马王堆地形图是现代国际上权威地图学史的经典插图。晋代出现杰出的地图学家裴秀(公元223—271年)。裴秀不仅绘制了18幅《禹贡地域图》与《地形方丈图》,更重要的是他总结了前人和自己的经验,提出了6项制图原则,即有名的“制图六体”:分率、准望、道里、高下、方邪、迂直。裴秀的“制图六体”,系统总结概括了我国古代地图制图经验,加上“计里画方”,形成了我国古代传统地图学的数学基础与制图原理,对我国古代地图和地图学的发展,产生了极其深远的影响[1-2]。

  1.2 中世纪西方地图学停滞与倒退,而中国地图学则不断发展,始终领先于西方国家

  古代希腊著名数学家、天文学家和地图学家托勒密(公元87—150年)所写的由8部地理学著作组成的《地理学指南》,对当时已知的地球各部分作了较详细叙述,其中包括对8000个点的经纬度说明。他创造了球面投影和普通圆锥投影,并以普通圆锥投影绘制了世界地图。该图在西方古代地图学史上具有重要意义。托勒密对西方地图学发展产生了深远的影响。但是,西方在中世纪(公元5—14世纪)漫长时期,由于宗教占统治地位,导致经济、文化、艺术、科学、技术完全停滞,当时地球球形的概念受到排斥,地图也不再是地理知识的表达形式,仅成为神学著作中的插图。这类地图几乎千篇一律,把世界绘成一个圆盘,把耶路撒冷画在圆的中心,圆的南端画一横、两半分别为尼罗河和顿河,中间一竖为地中海,构成丁字形水体,分隔为欧、亚、非3个大陆。这种T-O形地图既无经纬网格,又无比例尺,完全失去了科学和实用价值,所以中世纪是西方地图和地图学大倒退的时期[3]。

  相反,这一时期正是中国地图与地图学不断发展的时期。因为中国历代统治者都非常重视地图的测制和管理,不仅把地图视为权力的象征,而且也是作为军事作战、行政与土地管理、水利工程、都城规划不可缺少的工具。从公元前221年的秦代开始,就设有管理测绘和地图的机构。中国地图与地图学具有继承前朝和前人成果推陈出新的优良传统。从隋代开始修测图经、图志,而且不断修编,中国几乎每个朝代都有代表性地图和著名的地图学家。例如唐代的《海内华夷图》、《禹迹图》和著名地图学家贾耽;宋代的《守令图》和著名地图学家沈括;元代的《舆地图》和著名地图学家朱思本;明代的《广舆图》和著名地图学家罗洪先,著名的航海家郑和及其《郑和航海图》等。此外,唐代僧一行进行了大规模纬度测量,元代郭守敬又研制多种天文观测仪器、提高了测量与制图精度。上述事实表明,直至15世纪的中国明代,中国地图和地图学始终领先于西方国家[1]。

  1.3 15世纪后西方测绘与地图迅速发展,传教士把西方投影方法与测绘技术传入中国,又将中国的地图带回欧洲,修正了当时欧洲各国的世界地图

  15世纪初,欧洲的手工业和商业日益发达,资本主义开始萌芽,进入了文艺复兴时期,加上各国通商贸易和航海事业的发展,出现一个地理大发现时代,这为地图制图的大发展奠定了新的基础。后来航海地图的发展和新大陆的发现,对地球各大陆和海洋又有了新的认识,成为新的世界地图的基础。公元15—16世纪欧洲一些国家编绘出了多种世界地图版本。16世纪荷兰出现了伟大的地图学家墨卡托(公元1512—1594年),他所编制的世界地图采用他自己创造的等角正轴圆柱投影,等角航线表示成直线,对航海最为合适。后人称该投影为墨卡托投影。直到现在各国都采用墨卡托投影编制航海图、航空图和宇航图。墨卡托对西方地图学发展产生了巨大影响,对世界地图学的发展做出了重要贡献[3]。

  16世纪意大利传教士利玛窦(1552—1610年)首先来到中国,后来又有一些西方国家传教士到中国来。他们一方面将西方地图投影的概念和经纬度测制方法技术,以及当时欧洲绘制的世界地图传到中国,另一方面他们又到处搜集中国的地图并带回本国[3]。笔者曾在西班牙巴塞罗纳的西班牙地图研究所见到收藏于该所的明代永乐年手绘《中国舆图集》。传教士卫匡国来华9年(1643—1651年),搜集了大量中国地图资料,返回欧洲后翻译和编绘了《中国新地图集》,于1655年在荷兰阿姆斯特丹出版。该图集包括中国总图与各省地图 17幅及各省地理介绍。这些传入西方的近代中国地图,大大补充了当时西方对中国的认识,修改了当时各国的世界地图,中国对世界地图学发展作出了重要贡献。

  1.4 17世纪以后西方科学技术迅速发展,中国的地图制图技术落后于欧美国家

  16世纪以后,随着资本主义的发展,航海、贸易、军事、殖民掠夺以及工程建设,增加了对地图的需求,特别是17世纪工业革命以后,英国、法国、德国的科学技术迅速发展,为测绘与地图制图技术的发展创造了条件。例如当时高精度的罗盘、象限仪、水银气压计、经纬仪、平板仪等仪器的发明,使角度、距离、高差的测绘的精度大为提高,加上三角测量方法的应用,使大范围、高精度大比例尺地形测图成为可能。而长期处于闭关自守的中国清代,后又陷入半殖民地半封建社会,科学技术未能很好发展。同样中国的测绘与地图制图技术也落后于西方资本主义国家[3]。不过从清康熙二十三年(公元1684年)开始,在传教士的帮助下,进行了全国性较大规模的经纬度三角测绘和全国舆图的编制,历时35年,编绘成的《皇舆全览图》在中国测绘史上具有重要意义[1]。

  20世纪上半叶的旧中国,从30年代开始学习和引进德国的航空摄影测量方法测制地形图,但测图进展缓慢,直到1949年才完成全国面积的三分之一。1934年编制出版了由丁文江、翁文灏、曾世英主编的《中华民国新地图》,该图集采用圆锥投影和1000多个实测天文点控制,并首次用等高线分层设色表示地貌,是中国早期现代地图集的优秀代表作品,在当时国内外都产生了较大影响。但整体而言,20世纪上半叶以前,中国的地图与地图学远远落后于欧美发达国家[2]。

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