地图学

地图学（Cartography），又称地图制图学^[1]，是一门研究利用地图图形或数字化方式科学地、抽象概括地反映自然界和人类社会各种现象的空间分布、相互联系、空间关系及其动态变化，并对地理环境空间信息进行数据获取、智能抽象、存储、管理、分析、处理和可视化，以图形或数字化方式传输地理空间环境信息的科学与技术（中国·王家耀）。^[3]地图学的研究对象是地图，主要探讨地球表层各种自然地理要素和与社会经济要素等空间信息的符号化和可视化表达，包括宏观与微观、具体与抽象、现实与历史的所有空间信息。随着人类认识范围的扩大，地图学的研究对象也不断向外层空间和地壳深部拓展。^[4]

地图起源于上古时代，它的产生和发展源于人类活动的实际需要。^[2]公元2世纪，古希腊地图学的发展达到了顶峰。克罗狄斯·托勒密（Claudius·Ptolemy，公元90—168年）的《地理学指南》在西方古代地图史上具有划时代的意义，一直被使用到16世纪。^[2]在春秋早期，管子著有《管子·地图篇》，其是最早论述地图地理内容的专篇^[5]；从长沙马王堆三号汉墓中发现的地图和驻军图，是中国至今发现的最早地图。^[6]晋代的裴秀绘制的《禹贡地域图》与《地形方丈图》，形成了中国古代传统地图学的数学基础与制图原理，对中国古代地图和地图学的发展，产生了极其深远的影响。^[7]中世纪的欧洲受到神学的影响，地图学发展缓慢，同时期的中国地图学快速发展，郑和绘制了中国第一部航海图集《郑和航海图》。15世纪末至17世纪中叶的地理大发现，奠定了世界地图的地理轮廓。18世纪后专题地图的萌芽和发展、照相制版方法的出现和航空摄影测量技术的发明，导致了地图生产技术工艺的变革；19世纪末和20世纪初，形成了系统而完整的关于地图制作的技术、方法、工艺和理论。^[2]20世纪后期，科学技术的进步推动了地图学的快速发展，形成了地图学新的理论。^[8]

现代地图学主要理论包括地图信息论、地图信息传递论、地图感受论、地图模型论、地图空间认知理论、地图信息可视化理论、地图符号论、制图综合理论等。^[4]同时，地图学是诸学科门类知识之间的交叉所形成的学科，它的各分支或研究方向几乎与各个学科门类都有着密切关系^[3]，作为理学一级学科地理学下的二级学科，其下分为理论地图学、地图制图学和应用地图学三大分支。^[9][8][4]现代地图学打破了学科的界线，学科之间的界线变得越来越模糊，学科前沿不断向前推进。^[3]

关于地图学的定义，有各种各样的说法。^[3]

瑞土地图学家英霍夫（E. Imhof）在他的《理论地图学的任务和方法》中提出——地图制图学是一门带有强烈艺术倾向的技术科学。^[3]

美国地图学家莫里逊（J.L.Morrison）提出——地图学是空间信息图形传递的科学。^[3]

前苏联地图学家萨里谢夫（К.А. Saryshev）提出——地图学是用特殊的形象符号模型来表示和研究自然及社会现象空间分布、组合、相互联系及其在时间中变化的科学。^[3]

加拿大地图学家泰勒（D.R.F.Taylor）提出——地图学是建立在实际被认为是地理现实多要素模型这样一个空间数据库基础上的信息转换过程。在他的定义中数据库成为接收输入数据和分配各种信息产品这一完整制图系列过程的核心。^[3]

中国地图学家高俊提出——地图学是以地理信息传输为中心的，探讨地图的理论实质、制作技术和使用方法的综合性科学。^[3]

中国地图学家祝国瑞提出——地图学是研究地理信息的表达、处理和传输的理论和方法，以地理信息可视化为核心，探讨地图的制作技术和使用方法。^[3]

中国地图学家廖克提出——地图学是研究地图理论、编制技术与应用方法的科学，是一门研究以地图图形反映与揭示各种自然和社会现象空间分布、相互联系及动态变化的科学技术与艺术相结合的科学。^[3]

中国地图学家王家耀提出——地图学是一门研究利用地图图形或数字化方式科学地、抽象概括地反映自然界和人类社会各种现象的空间分布、相互联系、空间关系及其动态变化，并对地理环境空间信息进行数据获取、智能抽象、存储、管理、分析、处理和可视化，以图形或数字化方式传输地理空间环境信息的科学与技术。这也是现今为止概括相对较全面的定义^[3]

地图学的现代特征也有各种各样的看法，其共同特征表现为跨学科特征、信息传输特征、计量化特征和高技术特征等。^[2][3]

跨学科特征

跨学科特征是指现代地图学打破了原有学科的界线，致使学科之间的界线变得越来越模糊的一种特性。现代科学有自然科学、社会科学、数学科学、系统科学、思维科学和人体科学这六大部门，地图学同它们都有密切的联系。例如，地图设计、制作与生产，是技术与工程科学的一部分，而地图集的编制又与系统科学密切相关；专题地图制图以自然现象作为地图的主题内容时，涉及的是自然科学的问题，而当它的主题是社会经济现象时，则遇到地图制图的问题又属于社会与人文科学的范畴；地图投影与数学密切相关，在某种意义上可以说就是应用数学的一个分支；地图制图综合，涉及脑科学、数学；地图信息传输理论，涉及系统科学、信息科学与数学；地图视觉感受理论，包含着生理因素、心理因素和心理物理学因素，这些都属于不同科学领域的问题；地图空间认知理论同认知科学、脑科学、心理科学的关系尤为密切。^[3]

信息传输特征

信息传输特征是指现代地图学在电子技术和信息时代，把作为“制作地图的艺术、科学和技术的地图学"转变为地图信息传输过程的一种特征。信息论、系统论和控制论的诞生，作为科学研究的工具在许多学科中都得到了广泛应用。信息科学影响到几乎所有科学技术领域的观察手段和研究方式，地图学也不例外。信息是符号化的知识。信息化以知识为内涵，又成为知识创新、知识传播和知识的创造性多样化应用的基础。基于这样一个特征，地图学是一门传输地理空间信息的地理信息科学技术，从地图设计、生产到地图使用，构成了地理空间信息传输的完整过程。^[3]

计量化特征

计量化特征是指现代地图学引入现代数学方法的一种特征。在采集、整理数据时，研究制图综合指标和方法时，用地图分析某种自然、社会现象，探讨它们的规律时，用检测视觉感受效果的方法来提高地图的设计水平时，对专题数据进行分类、分级和趋势预测时，都需要使用数学方法进行数据处理。在计算机地图制图，地图数据库和GIS建立和应用中，数学建模更是一切工作的前提。在地图学的领域中需要有一个新的环节或层次，这就是“地图制图数据处理”，或称“地图数学制图模型”。地图学领域须引入许多现代数学方法，如拓扑学、图论、模糊数学，灰色系统理论、多元统计分析、数学形态学、分形与分维、小波理论和方法等。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。^[2]

高技术特征

高技术特征是指现代地图学在网络环境下，政府、企业、志愿者三种主流制图并存，形成多源制图数据获取、处理（生产）、应用的一体化以及物联网、云计算、网格计算等新技术的支撑与推动，形成智能化地图制图技术的一种特征。计算机技术被引进地图学以后，促进了学科建设和发展，使地图生产发生了革命性变化。从最初的计算机辅助地图绘制，发展到现在的全数字地图制图，地图生产方式由手工方式向数字化式方式转变。用数字地图制图技术制作地图，增加了地图的科学技术含量，缩短了地图生产周期，提高了地图质量，丰富了地图设计者的创作手法，增加了地图品种；扩展了地图的功能，尤其是在地图信息的计算机实时显示、对比和预测等方面成效显著。^[2]

地图学的属性包括科学属性、技术属性和工程属性。^[10]

科学属性

地图学的科学属性是指地图学是描述和表达地（星）球空间数据场和信息流的科学，是地球空间信息的抽象、概括、表达和传输的科学，具有认识论和方法论特色。地图作为地图学的主题其核心在于“构建世界，而非复制世界。”^[10]

技术属性

地图学的技术属性是指以地图学的科学理论为指导，采用某种技术工艺流程和与之相适应的制图设备或仪器，进行地图设计，地图编绘、地图印刷，并提供应用服务。^[10]

在传统地图学时代，地图学先后采用“绘图法”和“刻图法”为主导的技术工艺流程，以及与两种技术流程相适应的绘图或刻图工具以及坐标展点仪、复照仪、翻晒版机、印刷机等设备和仪器，完成地图设计、地图编绘和地图印刷作业。进入信息时代后，电子计算机的诞生导致了地图学技术上的革命，数字地图制图技术取代了传统手工地图制图技术，数字地图制图与出版一体化的技术工艺流程代替了传统地图制图与出版相分离的工艺流程，相应地采用计算机地图制图系统、地图电子编辑系统、分色胶片输出机、数字直接制版机和全色地图印刷机等软硬件集成系统，地图制图和印刷采用的设备和仪器发生了根本性的变革。^[10]

工程属性

地图学的工程属性是指将地图学的科学原理应用到地图的生产实践中，对相关技术进行选择、整合、协同而集成的相关技术群，例如：地图制图系统、地图生产系统、地理信息系统和虚拟地理环境等。^[10]这些工程活动包括：地理信息数据工程、软件工程以及地理信息获取、处理（生产）、应用服务工程等。^[10]

地图起源于上古时代，它的产生和发展是人类活动的实际需要。埃及尼罗河的季节性泛滥，促进了农田水利测量即原始地图的测绘的诞生。^[2]公元前6—前4世纪，古希腊人埃拉托色尼（Eratosthenes，前276—前195年）在他的地理学著作内所附的世界地图，不仅包括的地域范围大，而且最早测量了地球的曲率、周长，并在地图上绘制了经纬线，还以“毛毛虫”来表示山脉。^[8]

现存最古老的世界地图来自公元前9世纪的巴比伦。^[11]其中一幅描绘了幼发拉底河上的巴比伦，周围环绕着亚述、乌拉尔图和几座城市，而这些城市又被一条“苦河”（Oceanus）所包围。另一幅画则将巴比伦描述为世界中心的北部。^{[11][12][13][14]}

公元2世纪，古希腊地图学的发展达到了顶峰。著名数学家、天文学家、地理学家和地图制图学家托勒密（Ptolemy，公元90年至168年）对地图学的发展做出的巨大贡献，他的《地理学指南》是古代地图学的一部巨著，在这部著作中，他阐述了应如何编制地图，并对将地球曲面表示为平面的问题提出了一些处理方法。书中有26幅分区图和1幅世界图，这是世界上最早的地图集雏形，其中世界图采用圆锥投影，包括经度180°、纬度80°的地域。该世界图在西方古代地图史上具有划时代的意义，一直被使用到16世纪。^[2]

中世纪是指从希腊、罗马古文化衰落至文艺复兴前这一段时期，这是地图学史上的一个漫长而黑暗的年代。中世纪初期在西方世界叫作“蒙昧时代”，由于宗教占支配地位，地球是球形的概念遭到排斥，地图不再是反映地理知识的表现形式，而成为神学著作中的插图。这类地图几乎千篇一律地把世界画成一个圆盘，既无经纬网格，又无比例尺，完全失去了科学和实用价值。这个时代一直持续到公元1000年，启蒙思想才开始在地图学和地理学领域表现出来。^[2]

阿拉伯地理学家穆罕默德·伊德里西（Muhammad al-Idrisi）于1154年制作了他的中世纪地图集《罗杰之书》（Tabula Rogeriana）。通过将非洲、印度洋、欧洲和远东的知识（他从阿拉伯商人和探险家那里学到的当代知识）与他从古典地理学家那里继承的信息相结合，他能够写出对众多国家的详细描述。除了他撰写的大量文字外，他还绘制了一幅世界地图，主要受托勒密世界观的影响，但受到多位阿拉伯地理学家的重大影响。在接下来的三个世纪里，它仍然是最精确的世界地图。^[13][15]该地图分为七个气候带，每个气候带都有详细的描述。作为这项工作的一部分，制作了一张较小的圆形地图，描绘了顶部的南方和中心的阿拉伯。伊德里西（Al-Idrisi，1100年—1166年）还估计了世界的周长，精确到10%以内。^[16]

近代地图学的发展是14世纪以后欧洲新兴资本主义时代的产物。15世纪末至17世纪中叶的地理大发现，奠定了世界地图的地理轮廓。^[2]16世纪荷兰地图学家墨卡托（Mercator，1512—1594年）绘制了第一张世界地图，创造了等角正轴圆柱投影，这是从北极的角度俯视绘制而成。这对当时的航海帮助很大，其投影至今仍为航海图和航空图所采用。^[8]

16世纪地图集的盛行，总结了16世纪以前东方和西方地图学的历史性成就；17世纪后的大规模三角测量和地形图测绘，奠定了近代地图测绘的基础。^[2]当时罗盘、望远镜、象限仪、水银气压计、平板仪等仪器的发明，使测绘精度大为提高，特别是三角测量成为大地测量的基本方法，为大比例尺地形图奠定了基础。后来，又出现了晕渲表示地形的方法，尤其是发明了等高线表示地形的方法，从此许多国家开始系统测制主要以军事为目的的大比例尺地形图。^[8]

18世纪后专题地图的萌芽和发展、照相制版方法的出现和航空摄影测量技术的发明，导致了地图生产技术工艺的变革。^[2]从19世纪开始，由于自然科学的进一步分工与深化，普通地图已不能满足有关学科发展的需要，从而产生了表示有关专门要素和现象的专题地图。特别是随着地学和生物学等学科的发展，地理、地质、生物、海洋考察的加强和气象、水文定位观测资料的积累，陆续产生了地质、气候、水文、地貌、土壤、植被等专题地图。例如，德国伯格豪斯（Berghaus）编制出版的《自然地图集》，包括气象、水文、地质、地磁、植物、动物、人种、民族等8个部分共90幅专题地图；巴康和海尔巴特森根据世界29000个气象台站长期观测记录资料编制了巴特罗姆气候地图集；俄国道库恰耶夫编制了北半球土壤图与俄国欧洲部分土壤图等，这都对当时专题地图的发展起了很大的推动作用。^[8]

19世纪末和20世纪初，形成了系统而完整的关于地图制作的技术、方法、工艺和理论。^[2]1891年在瑞士伯尔尼召开的第五届国际地理学大会上，讨论和通过了编制国际百万分之一地图的决议，并在1909年11月在伦敦召开了百万分之一地图国际会议上，通过了百万分之一地图的基本章程。1913年又在巴黎召开了第二次讨论百万分之一地图编制方法和基本规格的专门会议，进一步确定了该地图的投影、分幅、统一编号以及地图整饰要求等具体规范，这对后来各国百万分之一地图的编制起到了积极的推动作用。^[8]

中国黄河流域堤防和灌溉工程的兴建，促进了原始地图测绘的诞生。^[2]

在春秋早期，管子著有《管子·地图篇》，是中国现存最早论述地图地理内容的专篇，论述了“审知地图”的具体项目、方法以及在战争中的作用。^[17][6][5]从长沙马王堆三号汉墓中发现的地图和驻军图，即绘有山脉、河流、城镇、道路等，是中国至今发现的最早地图。^[6]

晋代杰出的地图学家裴秀（公元223—271年）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”，系统总结概括了中国古代地图制图经验，加上“计里画方”，形成了中国古代传统地图学的数学基础与制图原理，对中国古代地图和地图学的发展，产生了极其深远的影响。^[7]

唐代贾耽（公元730年至805年）通过对古今地图的对比分析和调查访问，编制了《关中陇右及山南九州等图》和《海内华夷图》。^[2]

北宋统一不久便编绘出第一幅规模巨大的全国总舆图，即《淳化天下图》，该图系根据各地所贡地图400余幅编制而成。在著名的西安碑林中，保存有一块南宋绍兴七年（公元1137年）刻的石碑，碑的两面分别刻着《华夷图》和《禹迹图》。宋代有代表性的地图学家沈括（公元1031年至1095年），博学善文，精通天文、历法、数学、物理、医学、地理学等，晚年写成《梦溪笔谈》，在地图测绘方面也有很多贡献。例如，为疏通渠道作过约400千米的水准测量，发现地磁偏角的存在，改进了指南针的装置方法，使用二十四方位的划分等，他还编绘了《守令图》，即《天下州县图》。^[2]

元代的朱思本（公元1273年至1333年）在地理考察和研究历史沿革的基础上编制成《舆地图》两卷。^[2]中国著名的航海家郑和（公元1371年至1435年）先后七次航行在南洋（今南湾）和印度洋上，历时28年（公元1405年至1433年），经历了30多个国家，远到非洲东海岸的木骨都束（今索马里首都）和阿拉伯海、红海一带。郑和不仅揭开了15世纪海上探险的序幕，而且有许多不同于15世纪其他西方探险的特点。郑和的同行者们留下了四部重要的地理著作，产生了中国第一部航海图集《郑和航海图》，对中国地图学的发展做出了巨大的贡献。^[2]

清朝是中国历史上地图制图发展较快的时期，在康熙、乾隆两代，中国的地图测绘进入了一个新的阶段。康熙聘请了一批西方传教士，进行了全国性的大规模的地理经纬度和全国舆图的测绘，采用天文测量和三角测量相结合的形式进行。从康熙二十三年（1684年）开始，到康熙五十八年（1719年）结束，历时35年。在测图的基础上编成著名的《皇舆全览图》，在中国测绘史上具有重要意义。清末地理学家魏源（1794—1859年）编制的《海图图志》，全图集共绘地图74幅，内容包括半球图、各大洲和各国地图，在绘制方法上，完全脱离了中国传统的计里画方法，采用经纬度控制法，统一起始经纬度，地物符号的设计与现今的世界地图有类似之处，是中国地图制图学史上一部关于世界地图集方面开创性的著作。^[8]在清同治年间刊行的《大清一统舆图》，图册区域范围为：北抵北冰洋，西及里海，东达日本，南至越南，远超出本国范围，故又名《皇朝中外一统舆图》。^[8]

1903年中国成立陆地测量局，继续进行天文及三角测绘。同时，民间开始成立地图编制出版机构，先后出版了《中外舆地全图》《中国分省新图》《邮政地图》以及《历代舆地沿革险要图）《中华民国地理新图》《中国历代疆域战争全图》《中华铁路现势图》等早期的普通地图、专题地图和地图集。^[8]

中国从20世纪30年代初才从德国引进航空摄影测量仪器设备，开始采用航测方法测制大比例尺地形图。唯一能代表中国早期地图制图水平的是20世纪30年代中期由丁文江、翁文濒、曾世英主编的“申报馆”地图，即《中华民国新地图》及其缩编本《中华民国分省新图》。^[8]

传统地图学的形成与建立在三角测量基础上的近代地图测绘是紧密联系的。经过两次世界大战，大约在20世纪50年代末至60年代初，地图学作为一门独立的科学已经形成。作为地图学分支学科的地图投影、地图编制、地图整饰和地图印刷等已趋于稳定。此时期的地图学称为传统地图学。^[2]

传统地图学研究的对象是地图制作的理论，技术和工艺。在地图制作的理论方面，地图投影（设计，选择和计算）制图综合（基本原则，各要素制图综合方法）地图内容表示法（符号系统和色彩运用）等是研究的核心；在地图制作的技术方面，主要围绕地图生产过程研究编绘原图制作技术，出版原图制作技术和地图制版印刷技术；在地图制作的工艺方面，主要研究地图生产特别是地图印刷工艺。传统地图学是以地图制作和地图产品的输出作为自己的目标。^[2]

20世纪初，飞机出现并很快成功研制出航空摄影机和立体测图仪，从此地图的测绘开始采用航空摄影测量方法。黑白航空相片成了专题地图制图的重要资料来源。照相平版彩色胶印技术的应用，使地图的科学内容、表现形式和印刷质量都提高到一个新的水平。^[8]由于普遍采用了航空摄影测量方法，许多国家都在20世纪40—50年代较短时期内完成了各种比例尺地形图的测绘或更新。1937年苏联编制出版的《苏联世界大地图集》第一卷系统地反映了世界自然、经济的全面概况和苏联的总貌，当时在国际上得到很高的评价，被誉为是一部“地理大百科全书”，荣获国际地理联合会的金质奖章。^[8]

第二次世界大战以后，各国为了迅速恢复和加快经济建设，都加强了地质与矿产、土地、森林、生物、气候与水资源，以及煤炭、石油等能源的勘探和调查，编制了相关的专题地图。^[8]

20世纪50—70年代，一些发达国家相继编制了世界地图集。在国际上产生影响较大的有英国的《泰晤士世界地图集》、德国的《施蒂勒地图集》、意大利的《旅行俱乐部国际大地图集》、美国的《古特世界地图集》，这些地图集反映了地图科学与技术的进步。与此同时，英国、法国、德国、瑞典、比利时、荷兰、匈牙利、波兰、瑞士、印度、日本、加拿大和美国等国家出版了一大批国家地图集，全面系统地反映了各个国家的自然、人口、经济、文化、历史等概况，对于促进国际地图学学术交流和促进地图学科技术的进步起到了重要作用。在此期间，新的制图支撑技术也在日新月异地发展，如20世纪50年代航空遥感方法推动了地质、林业、土壤、植被等各部门专题制图的发展，60年代开始地图制图自动化的研究实验，70年代初步实现地形图、地籍图的数字测图与专题地图自动化编绘，所有这些成果推动了地图制图技术的重大突破。^[8]

20世纪70年代以来，随着航天遥感技术的发展，大大推动了地学、生物学、环境科学和空间科学的发展，并为专题制图提供了全球范围的极其丰富的信息源；80年代计算机制图的全面发展，逐渐改变了传统的地图制作方法；90年代形成计算机制图与自动出版一体化的生产体系，电子地图集与地图集信息系统迅速在各国推广，从而实现了从传统的手工制图到计算机自动化制图与制版的根本转变。与此同时，一些国家推出了计算机出版生产出版系统软件，比较有名的如美国的“Intergraph地图出版生产系统”、比利时的“BARCO Graphics电子地图出版生产系统”等。在此期间，随着遥感技术的高速发展及图像处理技术的日臻完善，为各种专题地图提供了最有效的、最快速的获取信息手段，并形成了地图学—遥感—地理信息系统一体化的研究体系。^[8]

此外，还形成了地图学新的理论，主要有地图信息论、地图传输论、地图模式论、地图认知论、地图感受论等。近年来，国际上对科学计算可视化、地图自动综合、数字地图及应用、网络地图等前沿问题开展了深入的研究和讨论，并已经取得一定进展。^[8]

20世纪后期，科学技术的进步推动了地图学的快速发展。在这一时期，地图信息传输模式、地图符号论、地图信息论、地图感受论等地图核心理论相继产生并发展，地图学理论得到完善。进入21世纪以后，随着信息通信技术的发展，人类社会进入地理空间、人文社会空间和信息空间耦合而成的三元空间，以大数据、云计算、5G网络、虚拟现实、增强现实等为代表的新技术彻底改变了地图学发展的技术背景和条件，大大增强了用户对地图的参与性和交互性，地图制图的目的、主体、客体和应用环境等均发生了深刻变化，地图学开始从科学研究、行业应用等专业领域逐步走向大众化、社会化。新时代背景下，地图学领域的重要特征为：地图制作和应用的门槛大幅度降低，大量非专业的地图爱好者成为地图制作的主力；地图制作的方法也不再受限于经典的地图学理论（如地图投影、地图综合、符号系统），出现了各种有别于传统地图的新型地图创作方式，地图制作呈现出典型的泛化特征。^[8]

地图学最初包含地图投影、地图编制、地图制印三部分内容，而后逐步扩展成为地图概论、地图投影、地图编制、地图整饰、地图制印、地图分析与应用六个主要分支。1963年，瑞士地图学家英霍夫（E. Inhof）最先提出将地图学分为理论地图学与实用地图学两部分，而后苏联、捷克、美国、奥地利等多国的地图学家进一步提出关于地图学结构体系和理论地图学组成的各种看法。1980年，德国佛莱泰格（Freitage）用信息传输论和符号理论相结合的观点，将地图学体系分为地图学理论、地图学方法论和地图学实践；荷兰地图学家博斯（Bos）用一个类似于物质的分子和原子结构的功能模型来解释地图学各个领域与其他边缘学科的关系，提出了一个地图学体系的功能模型（见下图），该模型突出和强调地图设计的核心作用。^[4]

中国以廖克、王家耀为代表的专家各自提出了现代地图学的学科体系。廖克将地图学分为理论地图学、地图制图学和应用地图学三大分支学科。^[4]王家耀将地图学分为理论地图学、地图信息工程学、应用地图学三大构成部分，同时提出，地图学的科学体系与更高层次的科学之间有着密切的联系，它有两个外层：第一个外层是认知科学地球与环境科学、数学、语言学、心理科学、信息科学及系统科学；第二个外层是自然科学、技术与工程科学、社会与人文科学。^[3]

地图信息论

地图信息包括地图符号和地图图形所具有的地理含义，它们不仅仅是符号所代表的内容，还包含这些符号所构成的空间实体在时空中的演化规律。地图信息是制图对象和时间、空间的组合信息，它具有定量、定位和可测度的特性。^[18]地图信息是指地球和其他天体的空间信息，运用特定的符号、载体和技术方法，在按特殊的数学法则确定的平面上表示的可感知的时空化了的地域信息及其所蕴含的地理规律。^[18]

地图信息论研究环境地理信息的表达、变换、传递、存储和利用的理论问题。^[18]

地图信息传递论

地图信息传递论是研究地图信息传递过程和方法的理论。地图信息传递模型是从地图制图到用图过程的概括。^[18]

地图信息传递的过程是：客观事物（制图对象）通过制图者的认识，形成概念，使用地图符号（地图语言）变成地图，地图的使用者通过对地图符号和图形的解译和分析，形成对客观事物认识的概念。这同通讯中的编码和译码的模式是相同的。当编码信息得到辨认和解译时，地图信息的传递就完成了。地图作为传递通道，将地图作者和读者连接起来。制图者采用图形和文字相结合的方法将环境信息转换为地图信息，用图者又将地图信息转变为环境信息。正是这种转换，将地理环境、制图者、地图和用图者组成一个相互联系的完整系统。^[18]

地图感受论

地图感受是应用生理学和心理学的理论来探讨读图过程。视觉感受的研究对于设计最佳的地图图形和色彩提供了科学依据。^[18]对图形、符号的感受中，研究符号的图形特征上的各种变化，形成视觉变量。运用视觉变量引起的视觉感受上的变化，可以形成图形的整体感、数量感、质量感、动态感和立体感的效果，达到更有效地传递地图信息的目的。^[18]

地图模型论

地图模型论就是将地图作为客观世界的空间模型。^[18]地图既是客观世界的物质模型，又是概念模型。作为物质模型，人们可以在模型上进行地面的模拟实验工作，例如量测长度和面积、进行区域规划设计等。作为概念模型，它不仅仅是客观物体的描写，还包括对客观世界认识的结果。在概念（思想）模型中又可分为形象模型和符号模型，前者是运用思维能力对客观世界进行简化和概括，后者借助专门的符号和图形，按一定的形式组合起来去描述客观世界。地图具有这两方面的特点，所以是形象-符号模型。^[18]

地图空间认知理论

认知科学是由计算机科学、哲学、心理学、语言学、人类学、神经科学交叉于20世纪70年代末才形成的关于心智、智能、思维、知识的描述和应用的学科，研究智能和认知行为的原理和对认知的理解，探索心智的表达和计算能力及其在人脑中的结构、功能和表示。^[18]

认知地图也称心象地图，它是人们通过感知途径获取空间环境信息后，在头脑中经过抽象思维和加工处理所形成的关于认知环境的抽象替代物，是表征空间环境的一种心智形式。这种将空间环境现象的空间位置、相互关系和性质特征等方面的信息进行感知、记忆、抽象思维、符号化加工的一系列变换过程，被称为心象制图。^[18]

地图信息可视化理论

地图可视化理论是研究地图信息的符号化、图形化、形象化及直观性的处理、表达、传递及解译的理论。^[18]

可视化在西方多称为视觉化（Visualization），解释为“不可直接察觉的某种事物的直观表示"。这本是一个计算机科学中的概念（Visualization in Scientific Computing），它是将数据转化为图形，以便于研究人员观察计算过程。在数字地图条件下，地图信息的可视化已经成为当代地图学研究中的一个重要领域。^[18]

在地图和地理信息系统中，利用可视化技术可以直观显示物体的空间位置，可将地理环境现象空间分析（统计、关联、对比、运输、迁移、经济发展）的过程和结果直观、形象地描述出来并传递给用户。利用三维、动态可视化技术，既可以制作二维平面上的视觉三维图像，也可以制作随时间变化的三维动态地图。在制图过程中，则利用可视化技术对地图数据的存储、传递、处理过程进行监控。^[18]

地图符号论

地图符号论又称地图语言学，是20世纪末才提出的地图学新理论。它是在20世纪60年代提出的地图符号系统（前苏联）和视觉变量（法国）理论的基础上，结合形式语言学逐步形成的。^[18]

地图符号论作为研究地图符号系统及其视觉特征的理论，其核心任务在于探讨地图符号和图形的构图规律、地图符号及其系统结构。^[18]

制图综合理论

制图综合理论对传统地图学和现代地图学来说都是基本理论，它研究编制地图的过程中对地图内容进行概括和取舍处理的原理和方法，是对制图数据处理的根据，其最终目的是合理反映制图区域的地理特征。^[18]

在新技术条件下，GIS环境下的数字信息资料成为日趋重要的资料源，而多媒体地图成为GIS最重要的输出形式。GIS环境下的数字制图综合，除了综合的基本原理之外，从形式到技术方法，都同传统制图综合有很大的区别。^[18]

地图制图学是包含实际制作地图的理论和技术方法的学科。^[3]

地图投影

地图投影研究如何用数学方法将地球椭球面上的点投影到平面上的方法。主要内容包括：地图投影的一般原理，探求地图投影的各种方法，地图投影的变换，地图投影的设计，地图投影的选择，地图投影的判别，在地图数据处理中探求在不同的地图数据源之间地图投影变换方法。^[3]

普通地图制图学

普通地图制图学以普通地图制图为对象的学科，研究普通地图的内容和表示方法、地图符号设计、编图技术方法、各要素的制图综合（数据处理）、地图编辑和设计等。^[18]

专题地图制图学

专题地图制图学以专题地图制图为对象的学科，研究专题地图的内容和表示方法，专题地图上主题要素的资料收集和处理、各种类型专题地图的编制，专题地图的制图工艺和编辑、设计等问题。^[18]

遥感制图学

遥感制图学研究以遥感数据为数据源制作地图或修正地图的学科。主要内容包括遥感图像的成像原理、图像性质、图像判读、图像增强，数字图像特征及数字图像处理、增强、变换，遥感图像的制图应用、编图技术方法和遥感制图精度分析等。^[18]

计算机制图学

计算机制图学以计算机为主导的电子仪器为制图工具，研究地图制图方法的学科。它仅仅是制图方法的变化、地图本身并没有变化，严格说来并不是一个完整的学科。由于以计算机为工具是制图技术革命的重要标志，人们在一定阶段会特别强调它的地位，产生了这门以研究制图电于设备的性能、使用方法，地图数据获取、存储、传递，地图制图软件、地图数据库、地图数据处理方法为主要内容的特殊的学科。^[18]

地图制印学

地图制印学研究大量复制地图的学科。传统的地图制印学包括对复照、翻版、分涂、制版、打样、印刷等工序的研究。数字制图技术的发展使地图制印产生了根本的变化，编印一体化技术可在数据处理过程中区分不同颜色，并经打样检查后按预定比例输出四张（红、黄、蓝、黑）胶片，直接去印刷厂制版印刷。进一步的发展是省掉分色胶片，直接将数据输入印刷机进行印刷。^[18]

应用地图学研究地图应用的原理和方法。在应用地图学体系中，实际建立的学科有地图分析、地图解释和应用。

地图分析

以分析地图的方法为主体，包括分析目的、分析方法、分析结果和分析精度四个部分。分析目的是确定在地图上分析研究的方向和可能的用途，这包括根据地图获得数量特征，研究结构和差异，揭示联系和从属性，分析动态，预测预报和质量评价。分析方法包括描述法、图解法、图解解析法（地图量测和形态量测）和解析法（各种数学模型方法）。通过这些分析方法将获得不同形式的结果供实际应用。作为应用的依据，还要分析这些结果可能达到的精度。^[18]

地图解释和应用

地图解释和应用的主体是各行业的专家，他们根据使用地图的目的选择合适的方法，对分析结果加以应用，如城巿fú规划、地籍管理、道路设计和施工、地质调查等。^[18]

传统地图学的研究着重从技术上解决实地到地图过程中地图内容的抽象概括、地图投影、地图表示方法、地图制作工艺方法等表达和技术实现问题。现代地图学不仅关注实地到地图的关系，同时更加关注读者与地图之间的关系，即强调用户是地图的评判者和使用者，强调要把人和地图作为一体来研究。探索地图设计和制作当中的理论和实践问题，从而适应新的地图需求的变化。这种理念的变化，使得在地图设计和制作中更加注重人的认知能力、人的地图感受效果对地图编制的指导作用。^[19]

传统地图学研究的对象是地图制作的理论、技术和工艺。在地图制作的理论方面，地图投影（设计、选择和计算）、制图综合（基本原则、各要素制图综合方法）、地图内容表示法（符号系统和色彩运用）等是研究的核心；在地图制作的技术方面，主要围绕地图生产过程研究编绘原图制作技术、出版原图制作技术和地图制版印刷技术；在地图制作的工艺方面，主要研究地图生产特别是地图印刷工艺。可见，传统地图学是以地图制作和地图产品的输出作为自己的目标的。^[19]

传统的地图学研究内容可以概括为三个关系的研究：实地—地图的关系；读者—地图的关系；读者—实地的关系。^[19]

数字地图对地图学的影响不仅仅是地图生产过程的“全数字化”，它有超越技术概念的更为科学的意义，不仅丰富了地图学的内涵，而且为人类的空间认知提供了更为生动、更多功能的科学工具。数字地图出现后，地图学的研究领域发生了明显的变化，由“地图学三角形”变为“地图学四面体”。现代地图学要研究六个关系：实地—地图的关系；读者—地图的关系；读者—实地的关系；数字地图—地图的关系；数字地图—实地的关系；数字地图一读者的关系。这六个关系较为清楚地表述了现代地图学的科学结构，对理论框架的阐述较为完整。但它也包含了一些需要进一步解释的问题。例如，在“实地-地图”的关系链上，大地控制网的建立和地面初始信息的获取是由大地测量、地形测量和摄影测量来完成的，如此的概括就有扩大地图学专业领域的倾向。但从科学体系上看，测绘科学建立的主旨就是为了获得全球、全国的系列比例尺地形图，以至于随后很多国家（包括联合国）是把Cartograph当作“测绘”的同义语来理解的。在世界性的学科相互融合的新形势下，“地图学四面体”的提出有利于地图学作为一门独立学科的探索，也有助于改善当前测绘专业划分过细且学科之间相互重复与错位的状况。从这六个关系中，可以看到一个现代地图学概念的框架，将现有的地图学诸问题包含在内，而且“预留”一些将来有可能纳入地图学事业的界面。^[19]

地图学的研究方法主要有：地图目视分析法、地图量测分析法、地图图解分析法、地图数理统计和地图数学模式法等。^[20]

地图目视分析、量算分析、图解分析都是基本的分析方法。进一步还可运用数理统计方法、计算统计数列集中趋势的数字特征值、数列离散程度的特征值、数列分布密度函数和相关系数分析等方法，对图上表示的地理事物进行数量特征的分析，研究它们在空间分布或一定时间范围内存在的变异，透过众多偶然的次要的因素来阐明客观存在的规律性。由于地图上表示的许多自然（或社会）现象及其发展过程，往往存在着一定的函数关系，因此还可以采用数学表达方式来进行地图分析。如描述某一制图现象和其他一种或多种制图现象因果制约关系的回归模型，反映制图现象亲疏关系和分类分级的聚数模型等方法，称为数学模式法。^[20]

地图目视分析是最基本的地图分析法，是用图者的视觉感受与思维活动相结合的分析方法。它是在逐项阅读地图内容的基础上，对制图区域或制图区域内某一部分的有关地理事物的分布特点、相互联系等进行综合分析，从中获得对整个制图区域内地理事物空间结构特征和时间系列变化的较完整的认识。^[20]

地图量算是采用有关的工具直接在图上进行量测和计算，以获得地图上各要素的数量指标，包括点的坐标位置、长度、方向、距离、面积、体积、高度、坡度、密度等。用量算的数据，充实目视分析内容，如根据图上的坐标网可以确定点的坐标位置；根据等高线（或色层表）和高程注记，可以确定点的海拔高程；根据河流、道路和海岸线的曲线长度可以求算出其长度距离等。^[20]

地图图解分析是指根据有关地图，制作各种各样的图形、图表，以充实目视分析内容。如根据地形或地势图制作剖面图，可以直观地显示地表起伏的形态，确定地面点间的通视情况；根据地质图制作地质剖面图，可以显示地下一定深度的岩层或地层及地质构造展布的特征；根据等温线图和等雨量线图制作曲线图或柱状图，可以显示该制图区域内不同时期（月份或季节）降水和气温的变化过程、幅度及其相互关系。也可以将几种自然地理要素组合在一个剖面上，制成自然综合剖面图，这样既可清楚地显示各要素间的联系，又可以显示要素演变的规律性。^[20]

谷歌地图最初是由两个丹麦兄弟拉尔斯·拉斯穆森（Lars Rasmussen）和延斯·艾尔斯特鲁普·拉斯穆森（Jens Eilstrup Rasmussen）以及诺埃尔·戈登（Noel Gordon）和马文现（Stephen Ma）在悉尼公司Where 2 Technologies设计的C++桌面程序。^[21]2004年10月，该公司被谷歌公司收购，并将桌面程序转变为网络应用程序谷歌地图。^[22]

谷歌的倾斜地图可获得完美的3D景观，或深入探索街景以享受360度全方位体验，可将“Google 地球”当作一个网络地球仪。^[23]

谷歌在最新的产品中推出了一系列无障碍功能。其中，谷歌地图的“Lens in Maps”功能类似于诺基亚的“城市万花筒”，用户可以启用该功能，在相机App中查看附近的ATM、餐厅和车站等关键地点。同时，谷歌也更新了“Search with Live View”功能，现在相机App会直接帮助用户读出周围的这些关键地点。^[24]

NASA网站有大量的由美国航空航天局开发的卫星图，包括气旋、火山、河流、森林、海洋、人类景观等专题地图，甚至火星、太阳等高清图。^[25]

World Bank Group的专题地图是由世界银行开发，并于2015年上线的专题地图。^[26]可在交互式地图上探索和分析数据，浏览世界银行的项目和数据集，深入了解感兴趣的领域，包括地区、国家、自定义领域等。^[27]

易图pro是天际航为中海达深度定制的产品，于2022年3月升级上线。易图pro是一款集摄影测量、计算机视觉与云计算技术深度融合，实现实景三维时空数据底图高效构建的综合服务系统，广泛应用于城市管理、工程建设、国土测量、院校教育等领域。^[28]

国图信息在2017年成功研发“慧眼守土”视频监管平台，平台以“一张图”核心数据库为基础集成视频探头，直观、准确、动态地展示自然资源现状、分布和利用状况的同时，实现了区域内自然资源的实时视频监控，为业务审批、执法巡查等应用提供了良好支撑。2022年在原有基础上升级打造国图“慧眼守土2.0”，构建“发现自主化、识别智能化、预警实时化、处置网络化、监管常态化”的自然资源监管新模式，发挥了视频监控设备的应用潜力。其中，运用深度学习技术构建地理智能引擎，实现对地物的智能化高精度识别；运用空间定位、电子围栏技术，实现视频画面和地图的双向精准定位和异常用地行为的预警判别；运用AR实景融合技术，实现视频与三维虚拟场景的深度融合，提供沉浸式应用体验。^[28]

克罗狄斯·托勒密（Claudius Ptolemaeus，约90年—168年）的《地理学指南》是古代地图学的一部巨著。在这部著作中，他阐述了应如何编制地图，并对将地球曲面表示为平面的问题提出了一些处理方法。^[2]

赫拉尔杜斯·墨卡托（Gerardus Mercator，1512年—1594年）绘制了第一张世界地图，创造了等角正轴圆柱投影，其投影至今仍为航海图和航空图所采用。^[8]

迈克尔·弗兰克·古特柴尔德（Michael F. Goodchild，1944年—）被誉为地理信息科学之父，著名地理学家、艺术与科学院院士、美国科学院唯一的地理信息科学院士，加拿大皇家学会外籍院士，现任美国国家地理信息与分析中心执行委员会主席。主要研究领域是地理信息科学、空间数据不确定性、空间分析等。他最早提出“地理信息科学”的概念，是国际空间数据不确定性研究的先驱之一。他是麦克马斯特等多所大学的荣誉科学博士、荣誉教授。曾获得皇家地理学会奠基人勋章、美洲地理学家联合会卓越学术奖、加拿大地理学会卓越学术奖等奖项。^[29][30]

亚伯拉罕·奥特柳斯（Abraham Ortelius，1527年—1598年）制作出第一本现代世界地图集《寰宇大观》。^[31]

尼克劳斯·杰马努斯（Nicolaus Germanus，约1420年—约1490年）是促使托勒密的《地理学指南》现代化和普及的重要人物。至少有15本《地理学指南》手抄本是由杰马努斯撰写而成，或是直接从他的作品中复制而来。除了1482年的佛罗伦萨版本，所有15世纪印刷版本都是源于其手稿。^[32]他在1477年制造了地球仪和天球仪作为新建梵蒂冈宗座图书馆的列藏，此地球仪是记载中最早的现代地球仪，比现存的贝海姆地球仪早了15年。^[33]

裴秀（223年—271年）绘制了18幅《禹贡地域图》与《地形方丈图》，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。^[7]

贾耽（730年—805年）编制了《关中陇右及山南九州等图》和《海内华夷图》。^[2]

沈括（1031年—1095年）发现地磁偏角的存在，改进了指南针的装置方法，使用二十四方位的划分等，他还编绘了《守令图》，即《天下州县图》。^[2]

郑和（1371年—1435年）揭开了15世纪海上探险的序幕，产生了中国第一部航海图集《郑和航海图》。^[2]

罗洪先（1504年—1564年），明代地理学家、理学家、文学家。在元朝朱思本的《舆地图》基础上，绘制成《广舆图》两卷。《广舆图》是中国历史上最早，最准确的分省地图。罗洪先发明了比例尺，首创图例标志，对山川、湖泊、道路以及州、府、县、卫、所等分别用二十四种不同符号标明。这在地图学发展史上有极重要意义，不少方法和符号直至今天还在沿用。^[34]

魏源（1794年—1859年）编制的《海图图志》是中国地图制图学史上一部关于世界地图集方面开创性的著作。^[8]

地图学的任务是用图解语言表现客观世界，这就注定了它与有关描述对象、描述方法等众多学科有着密切的联系。在科学技术不断进步的过程中，这种联系在不断加强。在解决共同的复杂问题时，促进了学科之间的交叉渗透，产生了许多新的边缘学科。^[3]

现代地图学的重要特征之一，就是打破了学科的界线，学科之间的界线变得越来越模糊，学科前沿不断向前推进。地图学是诸学科门类知识之间的交叉和相互作用所形成的学科，它的各分支或研究方向几乎与各个学科门类都有着密切关系。^[3]

为了正确地研究和反映客观实际，用辩证唯物主义的思想方法去认识和揭示自然界、人类社会和思维的一般规律是十分重要的。离开了科学技术的哲学，就不可能正确解释地理事物的发展规律，不能理解制图综合中的诸多概念，不能对制图经验和地图学中的许多理论问题作出正确分析。地图符号数量的增加（细分）和减少（概括），地图表示方法的“立体—平面—立体”，地图的分析与综合，电子地图和网络地图的二维与三维、静态与动态等，都遵循着矛盾的运动、对立统一和否定之否定的规律。当今，要利用科学技术的哲学的理论和方法，来研究地图学的过去、现在和将来，只有这样，才能把握地图学未来的发展。^[3]

地图学是人文地理和自然地理的研究方法，地图是自然地理、人文地理研究结果的可视化表达。地理环境是地图表示的对象，一方面，地理学以自然和人文地理规律的知识武装制图人员头脑，另一方面，地理学又利用地图作为研究的工具。现代条件下随着计算机地图制图、卫星遥感制图技术的发展，专题地图的品种增多，时效性更高，可揭示的地学规律更丰富。地图学与地理学交叉形成许多新的边缘学科，如地貌制图学、土壤制图学等。^[3]

地理信息系统（GIS）脱胎于地图（陈述彭，1999），是地图（制图）学中一个重要部分在信息时代的新发展（王之卓，1999），地图和地理信息系统都是信息载体，都具有存储、分析、显示的功能。地图是GIS重要的数据源和输出形式。GIS是以地图数据库为基础，最重要产品之一是地图。但地图注重数据分布、符号化和可视化，GIS则侧重于地理空间分析。地图学强调图形信息传输，GIS强调空间数据处理与分析。^[3]

地图学与测量学的关系主要表现在：用现代大地测量方法确定地球的形状和大小、坐标系统、高程系统和大地控制网等，是地图学特别是地图制图学所必需的地图（空间）数据基础框架；测量学研究测制大比例尺地形图的方法，为制作地图提供精确的制图资料，制图中的许多数据处理模型和方法都来自测量学；反过来，合理布设大地控制网也需要借助于地图，大比例尺测图过程中又要使用地图的符号系统、综合原则和地图数据库技术等。数字地图（电子地图）与全球卫星定位系统（如GPS）集成，构成汽车、轮船、飞机等移动目标的导航定位系统，以及地图数据更新系统。^[3]

地图学和测量学是“测绘科学与技术”一级学科的重要组成部分。测量是地图制图的基础，没有精密的测量就没有精确的地图，测量为制作地图提供点位坐标及精确的制图资料，摄影测量也是现代地形图测绘的重要方法。测量成果的表达、内业数据处理和成图都需要地图学理论和技术方法的指导，如地图投影、坐标系、地图符号、地图综合和地图数据库技术等。^[4]

地图学和摄影测量与遥感的关系是非常密切的。地图学的第一个难题是数据源，遥感信息是地图制图的重要数据源之一；全数字摄影测量是获得大比例数字地图的主要方法，卫星遥感技术获得的遥感影像信息可满足各种比例尺地图制图和地图数据更新的需要，遥感影像制图是专题地图制图的主要方法。实际上从生产地图的角度讲，摄影测量与遥感也是一种地图制图方法，采用矢量数字地图数据与数字正射影像数据配准叠置的方法更新地图数据。网络地图采用部分矢量数字地图数据与遥感影像数据叠置来更加直观地显示地图信息。^[3]

欧洲长时间把地图制图看做“制图的艺术、科学和工艺”。著名地图学家英霍夫认为“地图制图学是带有强烈艺术倾向的技术科学”，他认为制作一幅艺术品肯定不是地图学家的任务，但要制作一幅优秀的地图，没有艺术素养是不行的。英国皇家学会在《地图学技术术语词汇表》（1966年）中称地图制图学是“制作地图的艺术、科学、技术”；国际地图学协会（ICA）1973年也指出，“地图学，制作地图的艺术、科学和技术，以及把地图作为科学文件和艺术作品的研究”。艺术是用艺术形象反映客观世界，地图制图则是在科学分类和概括的基础上借助被抽象的艺术手段反映客观世界，不能简单地认为地图就是艺术作品，但艺术对于提高地图（包括电子地图和网络地图）的可视化效果肯定是非常有效的。^[3]

地图学与数学科学的关系越来越密切。构成地图数学基础的数学法则——地图投影，就是数学科学在地图学中应用的范例，正是运用数学方法才解决了地球曲面与地图平面之间的转换以及不同地图投影之间的相互转换。地图制图数学模型涉及数学的许多分支学科，特别是应用数学，现在任何一门新兴的应用数学（灰色系统模型、数学形态学、分形分维理论、小波理论、神经网络理论）都会很快被引用来研究地图要素的规律、地图制图综合、地图分析应用等领域。地图分析需要利用数学方法来建立各种分析模型；用检测视觉感受效果的方法来提高地图的设计水平时，对专题制图数据进行分类、分析和趋势预测时，都需要使用数学方法；地图自动制图综合的实现要以人工智能为基础，但更多的还是采用现代数学方法建立各种模型和算法。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。^[3]

地图学属于信息科学的范畴，所以地图学与信息科学关系密切。作为信息科学两大支柱的计算机科学和通信网络技术，将使地图学更加快速发展。计算机科学与技术的应用，使地图制图实现了由手工方式向全数字化方式的跨越式发展。计算机的软件和硬件的快速发展，实现了全数字地图制图。速度更快、集成度更高、存储容量更大、体积更小、多功能的新一代计算机，使海量地图空间数据的存储、管理和处理成为可能。通信网络技术的发展，为网络地图制图的发展提供强有力的基础平台，使数字地图在网上分发成为可能，基于网格（grid）技术、物联网和云计算发展地图空间信息数据将在真正意义上实现信息共享和远程互操作，充分地发挥地图信息服务功能。^[3]

地图学与其他学科的联系的增强，是科学技术进步的必然结果。物理学、化学、电子学的新成就对于改善地图制作技术及地图复制都是非常重要的。信息论、系统论、控制论不但为地图制作提供认识事物的观点和思想方法，它们的许多原理和方法也在计算机地图制图中得到了直接应用。^[3]

随着地图制图技术的迅速发展，对地图学理论研究的要求将越来越高。20世纪80年代以来，地图制图技术的跨越式发展，首先是得益于20世纪50至60年代信息论、系统论和控制论三大理论及电子计算机技术及其同地图学的结合，为地图学的发展开拓了新的思路。在信息化时代，构建地图学的整体理论框架与体系趋势是：多模式时空认知贯穿地图信息传输的全过程，地图感受论是进行多模式时空综合认知的基础，地图模型论是进行多模式时空综合认知的方法论，地图符号学从地图语言学的角度，地图信息论从信息处理的角度支撑多模式时空综合认知。所以，地图学的进一步发展，依靠图学理论体系的创新研究，地图学的理论在新的条件下的深化和提升，以及信息科学技术背景阵的地图空间认知、地图信息传输、地图视觉感受、地图模型、空间信息语言学等新理论在地图学理论体系中的地位和作用、相互联系、内容的深层次研究，逐步形成以多模式时空综合认知为核心的地图学的理论体系。^[3]

地图制图技术已经实现了由手工地图制图到数字地图制图的跨越式发展，空间信息可视化作为地图学的一个新的生长点已取得明显进展。在这个基础上进行创新性研究，并建立起新的地图学技术体系是必然的趋势。新的地图学技术体系应包括以地图数据库、地图色彩库、地图符号库、自动制图综合模型和算法作支撑条件的全数字地图制图系统；以空间数据仓库和数据挖掘为支撑的地图空间决策支持系统；以模型库、数据库和纹理库为基础的地理环境仿真与虚拟现实系统；以网络环境下，政府部门、企业、志愿者多源地图数据共享、互操作和集成、融合与同化地图制图技术体系；基于传感网的网络地图制图机理，基础数字地图模型和各类专题地图模型通过网络传给无数个客户终端，网络地图、网络多媒体电子地图、移动导航电子地图、混搭地图、增量地图等地图制图技术体系；以物联网、云计算和网格计算等新兴信息技术为支撑，全面实现地图制图信息获取、处理与服务一体化信息流或流水线的智能优化，以提供基于网格的地图制图信息资源共享和协同地图制图为主要方式的地图制图技术体系，等等。^[3]

进入21世纪以后，随着信息通信技术（Information and Communication Technology，ICT）的发展，人类社会进入地理空间、人文社会空间和信息空间耦合而成的三元空间，以大数据、云计算、5G网络、虚拟现实、增强现实等为代表的新技术彻底改变了地图学发展的技术背景和条件，大大增强了用户对地图的参与性和交互性，地图制图的目的、主体、客体和应用环境等均发生了深刻变化，地图学开始从科学研究、行业应用等专业领域逐步走向大众化、社会化。新时代背景下地图学领域的重要特征为：地图制作和应用的门槛大幅度降低，大量非专业的地图爱好者成为地图制作的主力；地图制作的方法不再受限于经典的地图学理论（如地图投影、地图综合、符号系统），出现了各种有别于传统地图的新型地图创作方式，地图制作呈现出典型的泛化特征。泛化在很大程度上推动和促进了地图作品的繁荣。ICT技术推进了地图从纸质走向数字，开启了众多独特的可视化表达方式，更直观、快捷地观察、理解空间和世界中复杂、多元甚至难以理解的现象，或增强相应的空间认识。地图学向三维、实时、动态、虚实、多视角、新兴元素表达的方向发展，使地图语言真正体现人类普适语言的作用。^[8]

地图信息服务是地图学赖以生存的基础，在信息化时代，社会发展与人类生活都对地图信息服务提出了更新、更高的要求。^[3]

随着电子计算机技术、多媒体技术和网络技术的发展，地图信息服务已成为决策支持的重要基础，继续出现一些新的变化，服务的形式更加多样化，服务的技术手段更加现代化，服务的质量更加高效化。地图应用服务体系应包括常规地图应用服务、数字地图的分布式存储与网上分发、导航电子地图和网络电子地图服务等，地图品种将更加多样化，如三维、实时动态、地理环境仿真和虚拟现实，等等。地图学为智慧城市基础数据库建设提供理论和技术支撑，人口、土地、经济、社区、环境、文化、教育、医疗卫生、交通、灾害、安全等管理数据以地图空间数据库作为空间定位基础；为建立电子政务、电子商务与现代物流、数字企业、数字社区等各种应用系统提供数字地图数据和技术保障。智慧城市建设是一个长期的战略目标，地图学包括其创新的理论、技术和服务体系在智慧城市建设中也将长期发挥作用。通过智慧城市建设，地图信息服务将更加实时、快速和高效，也能推动地图学理论与技术的发展。^[3]

如今，地图流行的领跑者已经更替为以地图行业外的互联网巨头，和地图行业内企业相比，互联网地图在搜索上占有巨大的优势，突破了传统的地理信息系统提供几何和属性信息限制，将其他关联信息链接、压缩融入地理信息中。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。^[8]

封面期刊名称^[43]地球信息科学学报遥感学报测绘学报地理与地理信息科学武汉大学学报（信息科学版）测绘通报测绘科学遥感信息测绘科学技术学报