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信息化时代的地图学(转自中国测绘报)
2001年4月10日  中国测绘报
    
    计算机是本世纪内最有影响的发明，计算机技术是本世纪内发展最迅速的技术
。信息化的进程依赖计算机技术的发展与进步。在计算机出现之前，人们主要是利用传
统地图获得自己对空间地理环境的认识，在地图上进行各种量算和规划设计。传统地图
一旦制成，它所表示的内容就被“固化”了，它只是连续变化着的实在（Reality）的瞬
时记录，很难甚至不可能进行动态分析。计算机出现后，人们就试图构造一种工具来采
集、存储、管理、分析和利用空间地理环境信息。1956年奥地利首先利用计算机建立地
籍数据库，并发展为土地信息系统（LIS）。1965年加拿大建成世界上第一个地理信息系
统（CGIS）。进入70年代后，计算机硬软件水平的提高，促进GIS向实用化方向迅速发展
，在自然资源管理和利用方面发挥了重要作用。80年代兴起的计算机网络技术，使GIS的
传输时效得到了极大的提高，它的应用从基础信息管理与规划转向更复杂的区域开发、
预测预报，并与卫星遥感技术相结合用于全球监测，为宏观决策提供信息服务，极大地
促进了地理信息产业的形成，使之成为信息产业的重要组成部分。
    
    科技进步与学科发展历来是互相促进的，几乎是在地理信息产业形成与发展的同时，特
别是进入90年代以后，地理信息系统作为科学在许多国家和地区迅速发展起来，一些国
家的大学开始设置相关科系，建立博士、硕士学科点。我国地理信息系统与地图学也作
为一个独立的学科专业，在全国本科生招生专业目录中得到了确认，在国务院学位委员
会1997年颁布的《授予博士、硕士学位和培养研究生的学科、专业目录》中设置了地图
制图学与地理信息工程和地图学与地理信息系统两个二级学科。这标志着信息时代的地
图学已经进入信息科学领域。
    
    事实上，地理信息系统就是地图学的延续，即用地理信息系统扩展地图学工作
的内容和功能。有人说，地理信息系统“脱胎于地图”“是从地图数字化开始的”“脱
胎于60年代兴起的机助地图制图系统”“从地图数据库脱胎出来”。我完全赞同这样的
认识。只要我们把地图学与地理信息系统加以比较就可以看出，地理信息系统是地图学
功能在信息化时代的扩展与延伸，二者是一脉相承的，都是空间信息处理的科学，只不
过地图学强调的是图形信息的传输，地理信息系统则强调空间数据处理与分析。

    地理信息系统作为地图学功能在信息时代的扩展与延伸，在传输空间地理环境信
息方面，具有许多新特点：数据源多元化，空间数据存储容量大，为向用户传输大量信
息奠定了基础；地理信息以地理数据库形式管理，具有很强的增、删、改和更新功能，
特别是利用遥感图像数据更新地学空间数据，能保证信息传输的现势性；信息查询、检
索方式灵活多样，信息传输的可选择性极强，信息获取速度快，万维网地理信息系统We
bGIS的成功，使GIS的功能通过WWW得到了扩展；GIS是一种十分有效的数据分析和计算工
具，传统地图上很难甚至不可能实现的分析和计算功能，利用GIS就变得非常容易了，可
以为用户提供大量经过深加工的派生信息，有利于实现地图功能向用户一端的转移等等
。可见GIS完整地体现了包括空间地理环境信息的快速获取、存储、转换、分析和利用的
信息传输和信息反馈的过程，是人们进行空间认知的最有效的方法，它的最大特点是摆
脱了现象描述和静态分析的困境，获得了模拟与预测的自由。

    地图生产的手工方式经历了漫长的历史时期。50年代信息论、控制论、系统论
三大科学理论和电子计算机的诞生，不仅对现代工程技术的发展有着决定性意义，而且
是继相对论和量子力学之后又一次彻底改变了包括地图学在内的世界科学前景和包括地
图学家在内的当代科学家的思维方式，伴随而来的是地图制图技术上革命。

    50年代开始的计算机辅助地图制图的研究，经历了原理探讨、设备研制、软件
设计，到70年代已经由实验试用发展到比较广泛的应用，并在地质、石油、水文、气象
、环境监测、测绘等许多部门建立了计算机辅助地图制图系统。进入80年代后，在计算
机不断更新换代的同时，开始利用一些高速度、高精度新型机助制图设备，对机助制图
软件的研究也越来越重视，纷纷建立地图数据库，在地图数据库基础上，由单一的或部
门的机助地图制图系统发展为多功能、多用途的综合性地图制图信息系统。特别值得提
出的是，进入90年代以来，地图电子编辑出版系统相继问世，全数字式地图生产有了可
能，打破了长期以来传统地图制图与出版相分离的界线，出现了以全数字地图制图与出
版的方式代替传统手工生产方式的新转机，并着手研究数字环境下“地图设计——地图
编辑——制版用分色挂网胶片输出”的一体化数字地图制图与出版系统，生产了一大批
地图与地图集。这必将导致地图制图技术的根本性变革，地图生产正在由传统的手工等
模拟方式向自动化方式转变。

    地图生产的自动化，要求地图制图生产过程的数字化、计量化和智能化。数字
化、计量化所涉及的是数学建模问题，这已经不是传统的工科数学所能胜任的了，必须
引入许多现代数学方法，如图论、模糊数学、灰色系统理论、数学形态学、小波理论等
。可以这样说，如同数学是自然科学、社会与人文科学、技术与工程科学的方法和基础
那样，数学已经成为地图学的方法和基础，这标志着地图学的理论化。智能化所涉及的
是知识工程与人工智能问题，这对地图学来说有更大的难度，尽管地图制图专家系统的
研究取得了不少可喜的成果，但是影响研究工作进一步深化的问题还有许多，其中的关
键是地图制图生产自动化过程中的人机协同问题，这就要弄清自动制图中人机协同存在
的问题、人在自动制图中的思维方式、计算机能在多大程度上模拟人的思维、自动制图
中人和计算机的工作特点和怎样构成自动制图中最佳的人机协同等问题。  

    计算机技术引入地图学以来，对地图学的建设和发展起了巨大作用，从最初的
计算机辅助地图绘制，发展到现在的基于地图数据库的全数字式“地图设计——地图编
绘——制版分色挂网胶片输出”的一体化。其结果是：减轻了制图的劳动强度，增强了
地图生产过程的科学性；缩短了地图生产周期，加快了地图生产速度；丰富和科学化了
地图的内容，增加了地图的品种；扩展了地图的功能，特别是地图信息的实时显示、对
比和预测等方面有特别的收效；改变了传统的地图生产体制、分工和作业人员的结构等
等。

    21世纪将是人类更多地依靠知识创新、知识创造性应用的可持续发展的世纪。
信息化时代的地图学必将有一个飞跃的发展，以地图学数据源的多元化及模式识别与地
图数据库、地理信息系统、虚拟现实与地形仿真、数字化地图生产与出版为主体的现代
化体系必将使地图学更加充满生机与活力，为国民经济和国防现代化作出更大贡献。