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第6章 地图及地图学(5)

(2)地理学。地图学作为地理学的一个二级学科,同地理学的联系是不言而喻的。地理环境是地图表示的对象,地理学以自然和人文地理规律的知识武装制图人员,另一方面,地理学又利用地图作为研究的工具。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)数学。地图学自古就与数学有着密切的联系。从地图学诞生那时起,数学就是它的基础。地图学的地图投影就是以数学为工具阐明其原理和方法的,运用数理统计和概率论知识确定地图内容的选取指标;定量分析处理制图资料和制图区域的研究,无不与数学发生关系;遥感制图与电子计算机地图制图更需要广泛应用数学知识。在地图的分析使用中,进行各种量算,运用数理统计分析法和数学模型分析法提取地图信息等,都显示出地图学与数学的密切关系。因此,数学分析、数理统计学、线性代数、图论、模糊数学、拓扑学等数学分支在地图学中的应用,将是地图学走向现代化的必要条件之一。

(4)地理信息系统。地理信息系统脱胎于地图,是地图(制图)学中一个重要部分在信息时代的新发展。地图和地理信息系统都是信息载体,都具有存储、分析、显示功能,地图是地理信息系统最重要的数据源和输出形式,地图数据库是地理信息系统数据库的核心。

但地图注重数据分布、符号化和显示,地理信息系统则注重地理分析。

(5)测量学。地图(制图)学和测量学同是测绘科学与技术的组成学科。测量学研究地面点定位及测制大比例尺地形图的方法,为制作地图提供点位坐标及精确的制图资料,摄影测量和遥感相片是地图的数据源,特别是地图更新的重要依据,制图中的许多数据处理模型和方法都来自测量学;反过来,大比例尺测图过程中又要使用制图的符号系统、综合原则和地图数据库技术等。全球定位系统同电子地图相结合,才能充分发挥其导航(汽车、飞机、舰艇)、移动定位、制导作用。

(6)计算机技术。计算机技术对地图学的深刻影响是不言而喻的。它空前扩大了可能制图的领域,增加了地图内容的深度,提高了制图生产的效率,计算机技术对地图的介入程度,甚至成了地图学现代化的一个重要标志。

(7)艺术。欧洲长时间把地图制图看做“制图的艺术、科学和工艺冶。着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冶,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,没有艺术才能是不能成功的。艺术是用艺术形象反映客观世界,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,但艺术装饰对于提高地图的可视化效果肯定是非常有效的。

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制图中得到了直接应用。

1.7地图学的历史与发展

地图学是一门古老的科学,有着几乎与世界最早的文化同样悠久的历史,在长期的历史发展中逐渐充实和完善起来,如今已成为一门拥有一定理论基础和现代化技术手段的科学。

研究地图学发展的历史轨迹,对于认识地图学发展的基本规律,理解当今地图学的发展趋势,把握地图科学前沿,具有现实而深远的意义。

1.7.1古代地图学的萌芽与发展

1.地图的起源和萌芽

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和我国黄河流域堤防和灌溉工程的兴建,诞生了农田水利测量即原始地图的测绘。

在国外,已经发现的最古老的原始地图是古巴比伦人在陶片上绘制的美索不达米亚地区的古巴比伦地图,见图1-5,迄今已有4500余年的历史;埃及东部沙漠地区的金矿图,是古埃及人在公元前1330-前1317年间绘制的,见图1-6。

图1-5陶片上的古巴比伦地图图1-6古埃及绘在苇草上的金矿图在中国,地图的传说可以追溯到4000年前的夏代或更早的时期。记载于《左传》中的《九鼎图》和后来在《山海经》中绘有山、水、动植物及矿物的原始地图等,是当时史料中众多关于地图的记述的代表。我们的祖先一直寻找描述和分析地球表面空间事物的工具,从交通运输、农田水利、市政建设管理、疆土区域的划分及行军打仗,都离不开空间信息,长期以来最普通的工具就是地图。

2.古代地图的发展

无论是在西方还是在东方,古代地图的发展都有光辉灿烂的一页。

在国外,公元前6世纪至公元前4世纪,古希腊在自然科学方面有很大发展,尤其在数学、天文学、地理学、大地测量学、地图制图学等领域,涌现出了一批卓越的学者,他们在许多方面都提出了新概念。例如,米勒人阿那克西曼德(公元前610-前547年)提出了地球形状的假说,认为地球是一个椭圆形;到了公元前2世纪,地球是球体的学说为更多的人所接受;埃拉托斯芬(公元前276-前195年)首先利用子午线弧长推算地球大小,从日影测算出地球的子午圈长为39700km,第一次编制了把地球当作球体的地图;天文学家吉帕尔赫(公元前160-前125年)创立了透视投影法,利用天文测量方法测定地面点的经度和纬度,提出将地球圆周划分为360。;等等。

在中国,地图经过春秋战国时期的广泛应用,在内容选取和表示方法上都积累了不少经验。秦始皇统一中国后,对地图的需求量进一步加大。从划分郡县,到实行行政和经济管理;从修筑长城,到兴建遍布全国的交通要道、兴修水利、开凿运河等大型工程,都离不开地图。所以,秦始皇很重视地图的制作和收藏。尽管秦王朝的统治只有20多年,但到汉灭秦时,秦地图的数量已相当可观了。汉代西域地图的制作,与两汉(东汉、西汉)通西域有直接关系。西域地图多用于军事,所以这些地图也可以称之为军事地图。但关于这些军事地图都只有一些零星的文字记载,而无实物地图保存。有幸的是,1973年湖南长沙马王堆三号汉墓出土的三幅地图。即地形图、驻军图和城邑图,均绘在帛上,是公元前168年以前的作品,为人们提供了研究汉代地图的珍贵实物史料。

3.古代地图学的基石

古希腊的托勒密(公元90-168年)和我国的裴秀(公元224-273年)好似两颗灿烂的明星,东西辉映。他们的着作(托勒密的《地理学指南》和裴秀的《禹贡地域图十八篇·序》)标志着上古时代地图学的总结性成就,反映了东方和西方研究地图的珍贵实物史料,对于后来的地图制图生产产生过长期而深远的影响。这两部不朽的着作奠定了古代地图学的基石,但是,公元300-1300年间,在地图学史上是一个漫长的黑暗年代,托勒密和裴秀培育起来的地图学幼苗,很长一段时间没有得到进一步发展的土壤。

4.中世纪西方地图学的倒退和我国唐、宋、元、明朝时期地图学的发展中世纪是指西方世界从古希腊、古罗马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做蒙昧时代,由于宗教占支配地位,地球是球形的概念遭到排斥,地图不再是反映地球的地理知识的表现形式,而成为神学着作中的插图。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。

唐代贾耽(公元730-805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》。

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。在着名的西安碑林中,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1031-1095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840里的水准测量,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;他编绘了《守令图》,即《天下州县图》。

中国着名的航海家郑和(公元1371-1435年)先后七次航行在南洋和印度洋上,历时20余年(公元1405-1431年),经历了30多个国家,远到非洲东海岸的木骨都束(今索马里共和国首都)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。郑和的同行者留下四部重要的地理着作,产生了我国第一部航海图集《郑和航海图集》,对我国地图学的发展做出了巨大的贡献。

1.7.2近代地图测绘与传统地图学的形成

近代地图学是14世纪以后欧洲新兴资本主义发展的产物。这个时期地图学发展的主要历史事件是: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;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;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。

1.地理大发现奠定了世界地图的地理轮廓

15世纪以后,欧洲各国的资本主义开始萌芽,哥伦布进行了三次航海探险,发现了通往亚洲和南美洲大陆的新航路和许多岛屿。麦哲伦第一次完成了环球航行,证实了地球是球体的学说,这些航海和探险使人们对地球各大陆与海洋有了新的认识,这些地理大发现为新的世界地图编制奠定了基础。

2.16世纪地图集的兴起和盛行,总结了之前东方和西方地图学的历史性成就荷兰墨卡托的《世界地图集》和中国罗洪先的《广舆图》作为地图集代表总结了16世纪以前东方和西方地图学的历史性成就。

墨卡托(GerhardusMercator,公元1512-1594年)是欧洲文艺复兴时期的地理学家和地图制图学家。他一生致力于地图制图工作。主要作品有:巴勒斯坦地图l幅(1537),世界地图1幅(1538),佛兰德地图1幅(1540),地球仪1个(1541),天球仪1个(1551),欧洲地图15幅(1554),不列颠群岛地图8幅(1564)。他创立了等角正轴圆柱投影,并于1568年用这种投影编制了着名的航海图——世界地图。由于他是把这种投影用于航海图编制的第一人,所以后人将其命名为墨卡托投影。在墨卡托投影的海图上,等角航线被表示成直线,航海作业十分方便,至今仍被各国广泛采用。1569年开始出版他的《欧洲国家地图集》的第一部分;第二部分分别于1585、1589年出版;第三部分在他逝世后于1595年出版。全图集共107幅图。在图集的封面上有古希腊半人半神阿特拉斯(Atlas)研究天地万物的标记,从此“Atlas冶一词便成为地图集的专称。

罗洪先(公元1504-1564年)是明代一位杰出的地图学家。在调查的过程中,他偶得元人朱思本地图,并把朱图与以前所见地图作比较,认为朱图坚持我国传统的计里画方制图法,有较好的精度,各地物要素丰富。于是,罗洪先决定把朱思本地图作为绘制新图的蓝本,扬长避短,并把收集到的地理资料补入新图,积十年之寒暑而后成,取名为《广舆图》,发展成为我国最早的综合性地图集。据考证,《广舆图》确实继承了《舆地图》的许多优点,克服了不足,从而把朱图发展到一个新的高度。这主要表现在,按照一定的分幅方法改制成地图集的形式;除16幅分省图、11幅九边图和5幅其他诸边图是根据朱图改绘的外,其余地图均为罗洪先所增;创立地图符号24种,很多符号已抽象化、近代化,它对增强地图的科学性、丰富地图的内容起了重要作用,在我国地图学史上是一个重要的进步。正因为如此,《广舆图》成为明代有较大影响的地图之一,前后约翻刻了六次,自明嘉靖直到清初的250多年间流传甚广,基本上支配了这一时期地图的发展。

3.17世纪后大规模三角测量与地形图测绘,奠定了近代地图测绘的基础随着资本主义的发展,航海、贸易、军事及工程建设越来越需要精确、详细的更大比例尺地图。加之工业革命后,科学技术水平得到了提高,新的、高精度的测绘仪器相继发明,如平板仪及其他测量仪器,使测绘精度大为提高,三角测量成为大地测量的基本方法,很多国家进行了大规模、全国性三角测量,为大比例尺地形测图奠定了基础。由于采用平板仪测绘地图,使地图内容更加丰富,表示地面物体的方法由原来的透视写景符号改为平面图形,地貌由原来用透视写景表示改为用晕翁法,进而改为用等高线法;编绘地图的方法得到了改进,地图印刷由原来的铜版雕刻改用平版印刷。到了18世纪,很多国家开始系统测制以军事为目的的大比例尺地形图。

西方科学制图方法在我国引起重视,是从清初康熙年间测绘《皇舆全览图》开始的。

康熙聘请了德国、比利时、法国、意大利、葡萄牙等国的一批传教士,采用天文测量和三角测量相结合的方法,进行了全国性的大规模的地理经纬度和全国舆图的测绘。

康熙、乾隆两朝实测地图的完成,把我国地图学的发展推到了一个新的水平,并影响了各省区地图集的编制,各种版本的省区地图集不断涌现。

辛亥革命后,南京临时政府于1912年设陆地测量总局,实施地形图测图和制图业务。

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