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。


  2 新中国地图事业和地图学取得巨大成就,经过60多年飞速发展,赶上了世界先进水平

  1949年新中国成立以后,中国政府非常重视测绘和地图事业的发展,全国地形图的测绘与编制,各种类型的普通地图、专题地图与地图集等编制与出版,遥感制图、计算机制图、多媒体电子地图、移动通信地图与互联网地图等方面取得巨大成就,满足了国家经济建设、社会发展、国防军事与科研教育等各方面的需要。

  2.1 完成了国家基本地形图的测制和普通地理图的编制

  从20世纪50年代起,中国开始按统一的大地坐标网与制图规范测制国家基本地形图。至20世纪90年代,1:10万比例尺~1:100万比例尺地形图已覆盖全国。2005年在完成中国西部1:5万地形图测制后,1:5万地形图也覆盖全国。这是新中国测绘与地图事业的重大成就。从20世纪90年代开始采用数字测绘与制图技术先后完成全国1:100万、1:25万和1:5万数字地图与数字地形模型,这标志中国国家基本地形图的测制技术赶上国际先进水平。同时编制出版了各种比例尺全国、各省区及市县普通地图,满足了各级政府部门与社会各界对普通地图的广泛需求[1]。

  2.2 专题地图迅速发展,取得举世瞩目的成就

  (1) 各专业部门对全国自然资源与自然条件全面勘测与调查,完成一大批各类专题地图。从50年代开始,地质部门组织全国大规模地质勘测与制图,先后完成全国1:20万和1:100万及重点地区1:5万地质图与矿产图、水文地质图及煤炭、油气分布图的编制,出版了全国地质图、矿产图、多种观点的大地构造图等。地震部门和地球物理工作者根据3000多年的历史记载、近代仪器记录和区域调查等资料,先后编制出版了1:400万和1:300万全国地震区划图、历史地震烈度图、地震震中分布图、主要活动断裂分布图等。全国林业部门完成了林业勘测调查与制图,完成了各林场、林业局的森林分布图、林相图,并在此基础上编制出版了各省区森林分布图和全国森林分布图。农业部门先后两次开展全国农业土壤普查,完成了各县、地、省和全国农业土壤图的编制。气象和水文、水利部门在全国各地观测台站系统积累资料的基础上,编制了各种气象要素图、天气预报图、气候图与水文图[2]。

  (2) 在全国科学考察、自然区划、农业区划和流域规划中完成一大批成果地图。其中包括新疆、黑龙江流域、蒙宁、海南、川西滇北、珠穆朗玛峰地区、青藏高原、横断山区、黄土高原等综合科学考察的成果地图;1:400万中国地貌、气候、水文、潜水、植被、土壤、动物与昆虫等区划图和综合自然区划图;全国各省、县农业资源与农业区划地图;1:100万全国基本自然条件与土地资源地图,其中1:100万《中国土地利用图》、《中国土地资源图》、《中国植被图》、《中国草场资源图》先后正式出版[1-2]。

  2.3 编制出版了国家大地图集和一大批全国性专题地图集与区域性地图集

  2.3.1 《中国国家大地图集》

  1956年《中国国家大地图集》列为《中国十二年科学技术发展规划》项目。1958年,中国科学院和国家测绘总局组织了国家大地图集编纂委员会,由中国科学院竺可桢副院长任主任委员,并确定中国国家大地图集由普通地图集、自然地图集、经济地图集、历史地图集四卷组成。其中国家自然地图集由中国科学院地理研究所主编,在陈述彭主持下于1965年率先完成,1967年内部出版。该图集较全面系统地反映了中国复杂的自然条件和丰富的自然资源,阐明了中国自然地理环境的特点。在出版后的30多年中,在各方面发挥了重要作用。国家普通地图集由国家测绘总局测绘研究所等主编,仅完成了省区地图部分,遂于1969年以《中华人民共和国分省地图集》出版。其他各卷因“文化大革命”完全停顿。1982年国务院批准了国家科委、中国科学院、中国社会科学院、国家测绘总局“关于继续编纂出版国家大地图集的报告”,重新组织国家大地图集的编制。经过20多年200多个部门和单位的1700多位专家学者的共同努力,先后编制出版了《国家农业地图集》、《国家普通地图集》、《国家经济地图集》、《国家自然地图集》(重编)、《国家历史地图集》(第一卷)。中国国家大地图集是自然、人口、经济、社会与历史地图的完整汇编,是中国地学、生物学、环境科学、经济学与历史学研究成果的系统概括与总结。图集的编制坚持了为经济建设与社会发展服务的指导方针,坚持科学性与实用性相结合,全面采用遥感制图、计算机制图与自动制版最新技术,出版以后获得国内外权威专家的高度评价,认为是“中国现代地图学发展的里程碑”。中国国家大地图集不仅具有重大的科学意义、应用价值和社会效益,而且它推动了中国现代地图学的发展,促进了地图学人才的培养,提高了中国地图学在国际地图学界的地位和声望[1-2]。

  2.3.2 区域性地图集与全国性专题地图集

  在国家地图集的带动下,编制出版了一大批省、市地图集和全国性专题地图集,如广东、湖南、山西、四川、北京、上海、江苏、江西、浙江、福建、辽宁、吉林、贵州、新疆、陕西等省、直辖市、自治区及深圳、珠海、青岛、宁波、绍兴等地级市综合性地图集。有的省市地图集已是二、三代重编。除省市地图集外,还编制出版了《黄河流域地图集》、《长江流域地图集》、《青藏高原地图集》。特别是出版了一批国土资源、环境生态、自然灾害、疾病医疗、城市规划、人口经济等新兴领域的全国或区域专题地图集,如《中国人口地图集》、《中国行政区划地图集》、《中国人口与环境地图集》、《中国古地理图集》、《中国古地图集》(战国—元代、明代、清代三卷)、《中国军官地图集》、《中国岩石圈动力学地图集》、《中国水文地质图集》、《中国地质地图集》、《中国金属矿产地图集》、《中国非金属矿产地图集》、《中国自然保护地图集》、《中国饮用水地图集》、《中国药材资源地图集》、《中国自然灾害地图集》、《中国灾害系统地图集》、《中国重大自然灾害与社会地图集》、《中国地方病与环境地图集》、《中国鼠疫与环境地图集》、《中国土壤地图集》、《中国林业地图集》、《京津地区生态环境地图集》、《长江三峡生态环境地图集》、《长江经济带可持续发展地图集》、《长江防洪地图集》、《长江三峡库区地图集》、《中国古地图集—城市地图》、《中国西部生态环境图集》、《中巴卫星遥感影像图集》等,以及许多省市区国土资源地图集、农业区划地图集、经济地图集,共有200多部。这些地图集题材广泛、类型繁多、内容丰富、资料翔实、图型设计多样、制印水平较高,不仅充分反映了中国地学、生物学、环境科学、空间科学、社会科学等方面最新调查研究成果,而且充分反映了改革开放以来在经济建设与社会发展及科研教育等各领域所取得的巨大成就。区域地图集显示了区域特点,专题地图集则突出了主题,其中大部分地图集应用了遥感制图与计算机制图技术,多数地图集达到了国际先进水平,多次在国际地图展览中展出,受到广大读者的欢迎,并得到国际地图学界权威们的高度评价,认为中国在地图集编制方面已跃居世界前列。《北京市地图集》、《深圳市地图集》、《中华人民共和国国家自然地图集》、《长江经济带可持续发展地图集》还先后在国际地图学会议和国际地图展览会中,荣获“国际优秀地图奖”[1-2]。

  2.4 遥感技术广泛应用于专题制图取得明显成效

  从20世纪70年代后期以来,我国遥感技术应用试验研究已在全国范围迅速展开。80年代后期,遥感制图从假彩色合成与目视判读,发展到了计算机图像数字处理与自动分类制图。遥感技术已在地质、地貌、土壤、林业、土地利用、土地资源、气象、海洋、农业、水利等各项专题制图以及区域综合系列制图中广泛应用。例如,山西省与陕西省遥感农业资源调查与制图、内蒙古自治区遥感草场资源调查与制图、云南丽江地区遥感农业综合系列制图、黄河三角洲遥感动态制图、京津国土资源与环境系列制图、黄土高原遥感系列制图等。中国科学院遥感应用研究所还利用美国陆地卫星TM遥感影像,完成了全国1:10万土地利用图并建立土地资源数据库。我国自行研制与发射的资源卫星和风云气象卫星已分别在我国资源调查与生态环境动态监测、气象预测预报及其专题制图中发挥了重要作用[1-2]。

  2.5 普遍采用计算机制图与出版系统,实现了从传统手工制图与制版到数字化、自动化的根本变革

  中国计算机制图从20世纪70年代中期组织设备研制与软件设计,到80年代后期建立计算机专题制图软件系统,采用计算机制图完成了《中国人口地图集》、《天津市环境质量地图集》、《中华人民共和国国家经济地图集》等一大批地图集编制,同时自行研制出统计制图专家系统、地图设计专家系统。《中华人民共和国国家自然地图集》、《上海市地图集》、《深圳市地图集》、《长江流域地图集》、《长江经济带可持续发展地图集》等一大批地图集采用了计算机设计、编辑与自动出版系统完成,实现了从传统制图工艺向数字化、自动化的根本变革,达到了90年代末的国际先进水平[3]。

  2.6 地理信息系统为地图编制与应用创造了良好条件

  地理信息系统作为获取、存储、模拟、处理、检索、分析与显示地理空间信息的综合技术系统,已广泛应用于国民经济各部门和各领域,在资源调查与管理、国土规划与整治、环境监测与评价、灾害预警与评估、城市规划与管理、政务信息管理与咨询决策等方面发挥了重要作用。随着我国信息技术和产业的飞速发展,我国地理信息系统技术不仅在数据库结构与数据管理、用户使用界面与服务功能、数据集成与数据更新、空间信息分析模型与专业软件开发、人工智能与专家系统等方面不断提高和完善,而且已形成包括硬件设施、软件开发与信息服务在内的、具有相当规模的地理信息产业。尤其是国产地理信息系统软件有了较大发展,涌现了以SuperMap、MapGIS为代表的国产软件。这些软件已达到国际同类产品的先进水平,占领了较大比例的国内市场并开始推向国际市场。20世纪90年代形成由全球定位系统、遥感、地理信息系统(“3S”)和地图相结合的空间信息完整技术支撑体系,在经济建设与社会发展和地球科学各领域研究中发挥了重要作用[4]。

  2.7 多媒体电子地图、移动通信地图与互联网地图迅速发展

  (1) 多媒体电子地图。从1989年我国出版第1部《京津地区生态环境电子地图集》以来,我国电子地图集的研制得到了迅速发展。《中华人民共和国国家经济地图集》电子版、《中华人民共和国人口环境与可持续发展地图集》电子版、《香港电子地图集》、《北京电子地图集》、《中国国家自然地图集—中国自然资源与环境的形象显示与虚拟》等一大批电子地图集相继问世,并且在阅读、检索与地图分析方面具有自己的特色。

  (2) 移动通信地图。电子地图与GPS相结合建立的车载导航系统,给驾车出行带来很大方便,目前中国大中城市的智能化车载导航系统已经建立并装备较高档次的车辆。移动手机地图与位置服务也发展很快,2005年底,中国联通和中国移动、高德、四维图新、凯立德等公司及百度地图、天地图网站都推出了各自的车载和手机地图及位置服务。现在车载与手机地图已先后开通了所有省、市、县的各级公路及乡镇道路,并配有语音导航及路况提示。我国独立自主研发的“北斗”全球定位系统(BDS)已初步建成,目前已覆盖亚太地区。BDS具有成本低、精度高、功能更强等优点,能很好地满足军事和民用的需要。同时测绘地理信息主管部门已建立统一的卫星导航定位基准服务系统,能够向公众提供实时亚米级的导航定位服务,并向专业用户提供厘米级乃至毫米级的定位服务。

  (3) 互联网地图。随着20世纪90年代互联网(Internet)的迅速发展,已经成为快速传播各种信息和知识的重要渠道。互联网地图具有远程地图信息传输、广泛便捷传播、适时动态更新、人机交互性等优点,越来越受到各网站的重视和广大用户的欢迎。因此近20年来,中国互联网地图得到快速发展。截至2012年12月底全国已有279个单位获得互联网地图甲级或乙级服务资质证书,其中专业的地图网站100多个。在专业的地图网站中,影响面较大的全国性地图网站30多个。例如百度地图、天地图、图吧地图、搜狗地图、搜搜地图、E都市地图、城市巴地图、图盟地图、神州龙地图、我要地图、丁丁地图、51地图、地理国情监测云平台、地图慧等地图网站。其中天地图网提供1:25万公众版地图数据、导航电子地图数据、15 m分辨率卫星遥感影像、300个地级以上城市0.6 m分辨率卫星遥感影像。E都市网展示全国大、中城市的三维城市地图。这些地图网站除提供地图放大浏览,道路、医院、学校、商店、餐馆、影剧院、旅游景点等的检索,以及位置查询、距离量算外,多数网站还提供实时交通信息查询、出行换乘导航查询等服务。

  2.8 初步建立现代地图学理论体系

  (1) 地图投影和制图综合的理论和方法研究。20世纪50—70年代以方俊、吴忠性、胡毓矩、杨启和、方炳炎等为代表的研究地图投影的专家,系统研究了地图投影的原理、投影选择、投影計算、投影变形、投影转换等。分别撰写出版了《地图投影》、《地图投影学》、《数学制图学原理》等专著,提出了我国地形图采用高斯-克吕格投影,全国性地图分别采用等角或等积正割圆锥投影,双标准纬线为北纬25°和47°。还提出了世界地图、包括南海的中国全图、各省区地图的投影方案,建立了我国地图投影的理论方法。20世纪50—60年代,中国科学院地理研究所陈述彭、郑威、吕人伟对小比例尺普通地图的地图概括(制图综合)进行了系统深入研究,提出在深入分析研究制图区域特点的基础上,先编制制图综合指标图(包括各要素成因类型的分区和形态量测的数量指标分区)的方法,不仅较好地表示每一要素的区域特点与分布规律,而且能较好地处理数量与质量、一般与特殊的关系。与此同时,解放军测绘学院、武汉测绘学院、国家测绘总局测绘研究所和总参测绘研究所,对大、中比例尺地形图的制图综合进行了系统研究,对6大要素的形态结构特点、区域分布规律、制图综合指标、综合原则和地图载负量等问题分别进行了研究,其研究结果为编写1:10万、1:20万(1:25万)、1:100万地形图制图规范提供了科学依据,对大、中比例尺地形图制综合的实际作业起了重要指导作用[2]。

  (2) 专题与综合制图理论与方法的研究。从20世纪60年代开始,各科研单位和专业部门的地图研究人员与高等院校地图学教师,结合各部门专题制图和国家与区域地图集的编制,对专题制图与综合制图原理与方法进行了较多研究,包括专题地图的分类与分级,轮廓界线取舍与概括,地理底图选择与编绘,地图符号色彩与图型设计,综合地图集统一协调等问题,发表了很多论文与专著,如张克权、黄仁涛等的《专题地图编制》、李海晨的《专题地图与地图集编制》、温长恩的《专题地图制图》、廖克主编的《专题地图丛书》、廖克的《现代地图学》、陈昱的《现代地图集设计与研究》等,对专题地图和综合地图集的编制起到了重要的指导作用[2]。

  (3) 现代地图学新概念与新理论的探讨。20世纪60年代后期国际上出现地图学新概念与新理论的大讨论,提出了地图信息论、地图传输论、地图模式论、地图认知论、地图感受论、地图符号学、地图语言学等新概念与新理论,以及理论地图学与实用地图学的划分。20世纪70年代以后我国地图学界廖克、陆权、高俊、王家耀、田德森等也对上述地图学的新概念与新理论进行了研究与探讨,提出许多关于地图传输论与地图认知论及现代地图学的体系与结构等方面的新见解。发表了一系列论文和专著,如廖克的《现代地图学体系》和高俊《地图制图学的理论特征与科学结构》、田德森的《现代地图学理论》、王家耀、陈毓芬的《理论地图学》等。特别值得指出的是20世纪80年代以后我国地图学界对地图学的研究与教学非常重视,陆续出版了一大批地图学方面的专著和教科书[2]。除上面提到的著作外,具有代表性的著作还有:祝国瑞、尹贡白的《普通地图编制》(上、下册)、高俊的《地图概论》、王家耀的《普通地图制图综合原理》、段体学、王涛等的《地图整饰》、刘岳、梁启章的《地图制图自动化》、胡友元、黄杏元的《计算机地图制图》、张力果、赵淑梅的《地图学》、廖克、刘岳、傅肃性的《地图概论》、陆漱芬等的《地图学基础》、陈述彭的《地学的探索—地图学》、施祖辉的《地貌晕渲法》、褚广荣、王乃斌等的《遥感系列成图方法研究》、李满春、徐雪仁的《应用地图学纲要—地图分析、解译与应用》、陈逢珍的《实用地图学》、黄万华等的《地图应用学原理研究》、毛赞猷等的《新编地图学教程》、傅肃性的《遥感专题分析与地学图谱》、喻沧、廖克的《中国地图学史》等。

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