地圖信息

地圖信息是一種特殊的圖解信息，它是地圖上所表示地物或現象的時-空狀態和組合存在方式及關於這種狀態和方式的廣義知識，它的作用在於消除地圖用户在相應認識上的不可知性，它的數值等效地以所增加知識的多少來衡量 ^[2]  。

地圖信息是一種特殊的圖解信息，是因為地圖信息具有圖形特性和數學特性，圖解形式是地圖信息存在的形式。而地圖用户通過對地圖的閲讀和分析，就可以獲得這方面的知識，從而消除了地圖用户在相應認識上的不可知性，因此，其數量可以等效地以所增加知識的多少來衡量 ^[2]  。

地圖信息可以劃分為三個不同的層次，即語法地圖信息、語義地圖信息和語用地圖信息。

其中，語法地圖信息回答的是：地圖上地物或現象的時一空狀態和組合存在方式是什麼樣的？語義地圖信息回答的是：地物或現象的時一空狀態和組合存在方式的含義是什麼？語用地圖信息回答的問題是：具有這樣含義的時一空狀態和存在方式對地圖用户有什麼樣的價值或效用？顯然，語法地圖信息是最基本的層次，它具有客觀的本性。語義地圖信息既有客觀的一面（狀態和存在方式的實際含義本身是客觀的），又有主觀的一面（對於這個含義，不同的地圖用户可能有不同的理解，甚至可能有不同的理解能力），例如，蘇聯俄文版的非洲地圖集包含有一定的語義信息量，一個不懂俄文的人無法從中獲得這一定量的語義地圖信息量，因此，地圖用户能否獲得這個語義地圖信息，與他自己的主觀能力有關。至於語用地圖信息，則具有更明顯的主觀色彩，因為，對於地物或現象的同一時-空狀態和組合方式，不同的地圖用户可能具有不同的利害關係和價值觀點 ^[2]  。

根據地圖信息的表現形式，可以把地圖信息按隱蔽程度分為直接地圖信息和間接地圖信息。直接地圖信息是地圖用户在地圖上直接觀察到的地物或現象的直接知識；間接地圖信息是地圖用户通過研究各要素所處地理環境，利用分析、判斷的方法獲得的信息。

按地圖信息的主客觀性可分為客觀地圖信息和主觀地圖信息。只與地圖上地物或現象的狀態和方式有關、而與地圖用户的主觀因素無關的地圖信息被稱之為客觀地圖信息；反之，稱為主觀地圖信息 ^[2]  。

地圖信息具有以下3個特點：1）科學性。地圖信息主要是反映地球表面各種物體和現象的空間分佈及其規律，準確性和可靠性是它的特點。2）可視化和易讀性。用圖形和符號的方式將地圖信息表示出來並讓用户能夠讀懂是地圖產品可用性的一個重要指標。3）商品性。無論何種地圖，一經產生，都會進行交換 ^[3]  。

自有人類文明以來，就出現了地圖，地圖是人類對自身生存環境認知的圖形化表示。隨着人類生產生活範圍的擴大，以及社會秩序的複雜化，地圖所表示的信息越來越複雜，地圖信息服務的對象和範圍越來越大。

1.人類自身生活環境的認知結果：早期人類生活的範圍有限，他們對自己生活的環境十分熟悉，久而久之，在大腦中形成了這一地區與環境相關的“圖像”，將這些圖像繪製在固體媒介上，就構成了原始地圖。原始地圖具有指示方向、確定方位和警示作用。

2.自然地理知識的圖形顯示：中國的《山海經》和西方的《荷馬史詩》都包含了大量的地圖，它們分別對中西方地理知識進行了圖形表述。《山海經》對山、水、植被、礦物進行了科學的分析和論述，表達了中國古人對陸地地理空間的科學認識；而《荷馬史詩》則對海洋、海岸、風等進行了分析和描述，是古希臘人對海洋知識的總述。地圖是地理學的第二語言，這是不爭的事實。

3.占卜的工具：由於先人們自然生活條件十分惡劣，因此，在與自然的抗爭中，利用地圖進行地佔卜，在一定程度上使其進行的活動多少帶點科學性。

4.國家版圖的象徵：隨着國家意識的覺醒，地圖和國家領土範圍緊密地聯繫在一起。

5.軍事作戰的得力助手：地圖在軍事上的應用由來已久，只要行軍打仗都離不開地圖。

6.地籍信息管理服務：農耕時代，國家財政收入的大部分是農業税賦收入，因此地籍圖的製作和管理十分重要。

7.作為教育工具：中國最早的碑刻地圖《華夷圖》和《禹跡圖》都是宋代刻在石碑上的，那時只有重要經文和道德規範才會刻在石碑上，起到教育作用。而西方中世紀大量的T-O圖或Y-O圖也是作為宗教宣傳教育的工具。

8.作為探索世界的工具：在古代中國和古代希臘，人們都根據自己的生活經歷以及思維方式，對人類生存的世界進行了合理的想象 ^[3]  。

15世紀地理大發現後，地圖信息服務在西方發生了革命性變革，地圖製作逐漸被皇室授權的家族制所壟斷，如法國卡西尼家族等，他們的產品可以拿到市場上進行合法交易。後來隨着地圖教育的普及和地圖信息來源的專業性，地圖製作歸為專門團體 ^[3]  。

1.國家邊界的精確劃分：從15世紀開始，地圖逐漸被用於描繪歐洲的國境邊界，當時的地圖對國境線的解讀與其説是通過區域劃分來表現，倒不如説是用線條勾勒形狀來確定，儘管前者更容易被理解。地圖已經開始在國界的外交談判中發揮作用 ^[3]  。

2.新國土代言人：地理大發現時期，歐洲的各種勢力都使用地圖來宣告、劃分或開發他們在海外的利益，這大大激發了歐洲人對未曾涉足地區的地圖繪製。如英國和法國在美洲密西西比河流域的爭執，最終以法國先出版的地圖上標有密西西比河而告終，而美洲密西西比河流域也最終以法國國王路易九世的名字命名為聖路易斯市 ^[3]  。

3.不可視信息服務：人類生活的自然界和社會中不僅有山川、河流，而且還存在一些看不見但可感知的信息，如地磁線、風向、社會犯罪情況等。藉助於統計數學的發展，專題地圖應運而生。如1701年，哈雷編制了大西洋磁偏圖，1702年他又出版了全球風向圖。這些專題圖的出現，使那些不可視的地理信息能夠以圖表的形式可視化表示出來，成為一種新的解決問題的方法 ^[3]  。

4.地理信息的精確服務：18世紀，大規模三角測量和基本地形圖測繪逐漸成為地圖科學發展的主流。實測手段的進步如望遠鏡的發明改進了羅盤儀、平板儀和經緯儀；數學方法如微積分的成就，促進了地圖投影學的發展；具有計量概念的等高線成為壓倒優勢的地形表示方法，地圖要素和符號比例分級概念逐漸加強，此時測繪的地圖精度很高。世界零度經線的確定，標誌着全球地理空間的高度統一 ^[3]  。

5.地理信息綜合服務：1845年德國自然科學家洪堡創造了氣候等值線圖專題製圖方法；1881年俄國卡賓斯基提出了國際統一地質符號的建議；而德國伯爾和斯《自然地圖集》的問世，基本上形成了專題地圖集的雛形。由此人類對地理空間的認識從具體地理空間上升到抽象地理空間，並能將抽象地理空間可視化，實現了地理信息的綜合服務 ^[3]  。

據統計，人類生活中80%的信息是與位置相關的信息，而與位置相關的信息都可以用地圖信息來表示。信息時代，地圖信息服務內容呈現多層次性、多任務性以及智能性。

1.GIS中地圖信息服務：地理信息系統（GIS）儘管其具有強大的數據採集與輸入功能，並有強大的空間分析能力，但結果仍需以地圖的形式顯示出來。因此，GIS具有作為信息載體與傳播媒介的地圖功能，每個地理數據集都可以看成是一張地圖 ^[3]  。

2.靜態電子地圖信息服務：靜態電子地圖是數字化地圖，存儲於數字存儲介質上，以可視化地圖為背景，用文本、照片、圖表、聲音、動畫、視頻等為表現手段，展示製圖區域綜合面貌，是集多媒體數據庫、地理信息系統、空間信息多媒體可視化系統為一體的複雜信息巨系統。它具有動態性、多維化和超媒體集成性與交互性 ^[3]  。

3.移動電子地圖信息服務：移動電子地圖是 GIS、GPS、移動通信、互聯網服務、多媒體技術等的集成，即當用户與現實世界的一個模型（系統）交互時，在不同時間、不同地點，這個模型系統會動態地向用户提供不同的信息服務。它的特點是移動性、動態性，對位置信息的依賴性，移動終端的多樣性和強大的應用服務支持 ^[3]  。

4.虛擬現實中的地圖信息服務：虛擬現實是由交互式計算機仿真組成的一種媒體，能夠感知參與者的位置和動作，替代或增強一種或多種感官反饋，從而產生一種精神沉浸或船舷在仿真環境中的感覺。虛擬現實中的地圖實際上是一種地形仿真，具有沉浸感、交互性及想象性特點，主要用模擬訓練 ^[3]  。

5.網絡地圖信息服務：網絡地圖是以提供網絡搜索服務為主的新的地圖服務，它結合了本地搜索以及衞星圖片服務，並能夠提供建築物與地形的三維影像，具有各種查詢功能，主要城市的三維立體圖及詳細的公路圖，具有自動尋找路徑功能 ^[3]  。

6.基於Grid的地圖信息服務：基於Grid的地圖信息服務是將分佈在全球各地的地理信息系統，藉助網格技術，實現互聯互通互操作，此時地圖信息服務的提供者成為地圖信息的維護者和標準的制定者。隨着基於網格的信息共享和技術共享技術的商品化，以及衞星遙感技術、GPS技術在地圖信息更新方面的應用，勢必會減少地理信息系統維護的人力成本。而由於地圖信息的廣泛使用，出現了大量地圖信息服務對象是普通用户的局面，因此地圖信息服務將呈現更加多樣化和普適化 ^[3]  。

地圖傳輸是通過地圖形式傳遞空間信息的過程。地圖是空間信息的圖形傳遞形式。在信息論的基礎上形成地圖信息論，即研究以地圖圖形獲得、傳遞、轉換、貯存和分析利用空間信息的理論。將地圖製圖者同用圖者作為統一的過程進行研究，編圖者作為信息發送者，把製圖對象的認識加以選擇、分類、簡化等信息加工，並經過符號化的編碼過程，以地圖作為通道，傳遞給用圖者，即信息接收者，用圖者經過符號識別的譯碼過程，並通過對地圖的分析和解釋，形成對客觀事物的認識 ^[4]  。地圖是信息的載體和通道，用圖者形成對環境的認識，即環境信息的恢復。

地圖傳輸論是當代地圖製圖學的基本理論之一。是信息科學滲透到地圖製圖學領域的結果，也稱地圖信息理論。主要研究地圖製圖中專題信息的特徵及相互轉換的過程、方法等。地圖是信息的載體和通道，製圖者把專題信息進行符號化或運用地圖製圖語言的法則通過編碼製成地圖，用圖者則從地圖上譯出符號或編碼後恢復信息的原始形態，並形成對環境信息的深化（即用圖者讀圖分析所獲信息往往超過製圖者在編圖時所利用的信息） ^[5]  。

地圖傳輸是在地圖製圖過程中進行環境信息傳輸的理論。是地圖作者根據某一目的獲取的原始環境信息進行符號化或運用地圖語言的法則編碼製成地圖的過程。地圖傳輸是20世紀60年代後期發展起來的一門地圖製圖學理論。1972年，國際地圖製圖協會設立了地圖傳輸委員會，即第五委員會。1976年該委員會提出地圖傳輸的研究方向是：地圖傳輸的實質及理論基礎、地圖信息傳遞控制論模型、地圖製圖語言的實質及其語法和作為傳輸手段的地圖的特性、空間信息糾正及信息轉換的損失和增強、地圖信息的感受及思想和心理生理過程等 ^[6]  。

它們是互有聯繫的兩個概念，地圖信息是地圖內容的反映，它不能脱離地圖內容而獨立存在，地圖內容是地圖信息存在的形式。因此，可以説，地圖信息是地圖內容的內核，地圖內容是地圖信息的外殼，地圖信息比地圖內容的含義更豐富、更深一層。例如，在地形圖上表示的等高線，地圖用户通過對等高線的分析、量算，可以獲得關於地形的各種形態測量指標的信息，如切割密度、坡度等；進一步分析等高線圖形，還可以獲得有關新大地構造活性和某些礦產分佈的信息，甚至可以獲得關於地殼構造深度的信息，而這些信息並不屬於地圖內容。由此可見，地圖內容和地圖信息並不是一回事 ^[2]  。

圖形載負量有兩種，一種是面積載負量，它是指地圖內所有符號和註記所佔面積與圖幅總面積之比；另一種是視覺載負量，它是指在視覺上感受到的面積載負量的大小。這兩種載負量都與地圖符號和註記的面積大小有關，只要符號和註記在地圖上佔有一定的面積，那麼符號和註記就有載負量。事實上，地圖符號有載負量，不一定就有信息。例如，在專題地圖上，表示分佈範圍的布點範圍法中的點在地圖上佔有一定的面積，即這種點具有一定的圖形載負量，但這些點並沒有提供有關範圍內某種製圖物體分佈的數量特徵。因此，地圖信息量與圖形載負量之間並不能劃等號 ^[2]  。

地圖信息與地圖符號是兩個互有聯繫的不同概念。地圖符號是地圖信息的載體，地圖信息是地圖符號所載荷的內容。事實上，同樣一種信息可以用不同地圖符號來載荷。例如，在普通地圖上表示地貌高低起伏的形態信息，可以用等高線符號表示，也可以用分層設色法的色層符號表示。另外，這種觀點只考慮了地圖符號的多少，而忽視了地圖上符號和註記的含義。在地圖上表示的符號具有一定的語義內容，例如，居民地、河流、山峯的名稱等，它們都具有一定的語義信息，因而，地圖信息也不同於地圖符號的數量 ^[2]  。