地圖方法

地圖方法是利用地圖顯示、分析和研究空間信息的方法。

地圖具有直觀一覽性、地理方位性、抽象概括性、幾何精確性等特點，以及信息傳輸、信息載負、圖形模擬、圖形認識等基本功能。地圖不僅是地理學調查研究成果的很好表達形式，而且是地理學研究的重要手段。地圖是地理學的“第二語言”,利用地圖方法可以分析規律,進行綜合評價、預測預報、規劃設計、指揮管理。因此，地圖方法已成為地理學研究的主要方法之一。 ^[1] 

地圖的產生和發展自始至終與地理學緊密相聯。早期的地圖都是製圖者親自調查和利用地理學家、旅行家、探險家提供的路線圖繪製而成。由於中世紀後期開始的地理大發現，人們大大地加深了對地理環境的認識，擴大了製圖區域範圍，充實了地圖內容。同時，新編出來的地圖又為進一步瞭解和認識地理環境提供了條件，地理發現與地圖繪製互相促進。到17世紀，開始大規模三角測量與地形圖測繪。應用測繪方法編制的地圖為地理調查提供了更準確的地理基礎。從19世紀開始，隨着內陸腹地地理考察與地理研究的探入，一些地理學家還把地圖作為地理發現的一種手段。

從20世紀30年代起，地圖開始成為地理學調查研究、成果系統總結的主要形式。地理學的研究在很大程度上依靠系統考察獲取資料，所有的考察幾乎都是利用地形圖選擇路線、定位定向，考察中以地形圖作工作底圖，記載各種自然要素與現象的分佈，考察結束後編制各種專題地圖，作為成果的總結形式。

從70年代開始，隨着地圖的廣泛應用和地圖信息論、地圖模式論、地圖傳輸論等新理論的提出，以及理論地圖學與應用地圖學的出現，國際上對地圖的利用開始進行系統研究。美國出版的《地圖利用──閲讀、分析和判讀》（1978）和蘇聯出版的《地圖研究法》（1978），比較系統地論述了地圖作為一種研究方法和手段的基本原理。現代地理學所強調的定量分析、過程分析、綜合分析、系統分析對地圖方法也產生一定影響。例如：在反映製圖現象質量特徵的同時，加強了數量指標的反映；在反映分佈現狀的同時，加強了動態變化的表示。同時，綜合製圖、系統製圖已成為地圖學發展的方向之一。地圖的分析和利用已發展成為地圖學的一個分支。作為地理學主要研究方法之一的地圖方法從原理到方法逐步成熟。 ^[1] 

地圖評價是對地圖質量進行鑑別，確定地圖的適用程度。這是利用地圖的先行步驟。

地圖的評價標準包括4個方面：

（1）地圖的科學性。主要評價地圖的科學內容，具體標準包括指標的完整性、內容的可靠性、資料的現實性、製圖的精確性。

（2）地圖的藝術性。主要評價地圖的表現形式與整飾水平，包括表示方法和符號設計的直觀性、地圖內容的清晰易讀性、圖面配置的合理性、地圖圖形的表達力和視覺感受效果。

（3）地圖的政治思想性。主要評價地圖所反映的基本政治觀點，分析在疆域國界、國名地名、政區劃分等方面所反映的立場和傾向。

（4）地圖的實用性。主要評價地圖的使用效果和經濟效益，評價地圖的目的與用途是否明確、地圖在科學和實際應用方面的價值如何。對於系列地圖和地圖集還需評價內容與形式的統一協調性。通過地圖的評價最終確定地圖的適用程度、應用範圍與利用方法。 ^[1] 

地圖分析是根據地圖對各種製圖對象進行分析，為利用地圖提供各種科學依據。地圖分析的基本方法有地圖目視分析法、地圖圖解分析法、地圖量算法、地圖數理統計法和地圖數學模式法等。

地圖目視分析法是基本的地圖分析方法。地圖是空間信息的圖形表達形式，是一種視覺語言，製圖者通過形象直觀的圖形符號傳遞地理信息，用圖者也是通過讀圖和目視分析來認識製圖對象。目視分析是用圖者視覺感受與思維活動相結合的分析方法，可以獲得對製圖對象空間結構特徵和時間系列變化的認識，包括分佈範圍、分佈規律、區域差異、形狀結構、質量特徵和數量差異。利用同一地區相關地圖的對比分析，可以找出各要素或各現象之間的相互聯繫。利用同一地區不同時期地圖的對比分析，可以找出同一要素或同一現象在空間與時間中的動態變化。通過綜合系列地圖或綜合地圖集的分析，可以全面系統地瞭解和認識製圖區域的全貌和各項特徵。

地圖圖解分析法是利用地圖製作各種圖形、圖表來進行分析的方法，採用較多的有剖面圖、斷面圖、塊狀剖面圖、過程線、柱狀圖和玫瑰圖等。剖面圖以直觀圖形顯示各製圖對象的主體分佈與垂直結構，對認識製圖對象與地球表面起伏的關係很有幫助，如自然綜合剖面可以較好地反映各要素和現象的垂直變化及其相互聯繫。塊狀斷面圖不僅可以表示地下部位的地質構造與地層變化，而且能反映地貌的形成變化與地質構造及巖性的關係。過程線能較好地顯示各自然現象週期變化的過橙與幅度。玫瑰圖能較好地表示風向的或然率。

地圖量算法是通過地圖上的量測和計算，得到地圖上各要素數量特徵的方法，包括座標位置、長度、距離、面積、體積、高度、坡度、密度和梯度等。地圖的量算精度主要取決地圖的精確性和量測的技術精度。因此，需要採用最新的大中比例尺地圖（國家基本地形圖或專題地圖），並標定需量測的準確界線和輪廓。地圖比例尺的選擇取決於對量測的精度要求。一般講比例尺越大，量測精度越高，但比例尺越大,量測的工作量也越大,花費的時間也越多。因此，應根據量測的精度、適宜的工作量和工作時間確定量圖比例尺。在量測中還要考慮製圖綜合中圖形簡化和地物取捨的影響、地圖投影產生的變形，以及地圖紙張的伸縮。

地圖數理統計法是對地圖上表示的現象使用數理統計方法進行數量特徵的分析，主要是研究它們在空間分佈或一定時間範圍內存在的變異，從中找出事物內在的規律性。應用較多的是研究製圖對象的統計特徵、分佈密度函數的性質和各製圖對象之間的相關性。例如：統計數列集中趨勢的數字特徵值有算術平均值、加權平均值、中位數、百分位數、眾數值等；統計數列離散程度的數字特徵值有極差、四分位偏差、平均差、標準差、方差、變差係數等；統計數列分佈密度函數的直方圖分析；兩種以上製圖對象的相關係數、偏相關係數、複相關係數、相關比率等的計算與分析。

地圖數學模式法是運用數字表達式闡明製圖對象之間存在的空間或時間的函數關係。例如：描述某種製圖現象和其他製圖現象因果制約關係的迴歸模型；説明多種製圖現象中存在的主要要素及其組合的主因子模型；反映製圖現象親疏關係和分類分級的聚類模型；反映製圖現象空間分佈總體規律的趨勢面模型等。 　在地圖分析中，對系列地圖或地圖集的綜合分析或系統分析十分重要。綜合分析或系統分析是把製圖區域作為自然綜合體或經濟綜合體或整個地理環境來研究，先從各幅地圖分析各方面的特徵，然後再分析各要素和現象之間的相互聯繫，建立系統的完整的認識，也可先從整體入手，初步建立總的概念和認識，然後再仔細分析各幅地圖。前者稱為地圖歸納法，後者稱為地圖演繹法。地圖歸納法和地圖演繹法比數學歸納法和演繹法更為直觀，特別對製圖對象的空間分佈、內部結構、相互聯繫與動態變化的分析更為有效。 ^[1] 

包括一種要素或現象的分佈特點與區域差異，或同一要素中各種類型的交替與變化。首先分析地圖的分類、分級與圖例符號,瞭解製圖對象的內在聯繫和從屬關係,然後分析製圖現象的分佈範圍、質量特徵、數量差異和動態變化等方面的分佈特徵和規律。例如：分佈範圍分散或集中程度、固定範圍或遷移變動的特點；質量特徵的形態結構及其成因規律；數量差異的空間和時間上的差異與變化規律；動態變化的範圍、強度、趨勢及形成原因等。在分析中,對製圖現象輪廓界線的形狀結構應予以注意,因為輪廓界線是製圖對象及其不同類型不同區劃的分界，分析其形狀結構不僅能夠揭示製圖現象的分佈特徵和規律，而且在一定程度上反映同其他要素與現象之間的聯繫。各現象分佈的形狀結構是現象本身內在機制和外界條件綜合影響的結果，在一定程度上可以揭示製圖現象形成的原因與發展趨勢。

利用地圖的可比性，分析相關地圖，可以發現各要素和現象之間的內部聯繫。例如，把植被圖、土壤圖與氣候圖、地形圖作對比分析，可以瞭解到植被和土壤的水平地帶分佈與氣候的關係、垂直地帶變化與地形的關係，同時可瞭解植被與土壤之間的具體聯繫，並且通過圖解分析與相關係數的計算，可以確定各要素和現象之間相互聯繫的程度。

有兩種情況：一是利用地圖上所表示的同一現象不同時期的分佈範圍和界線，或對採用運動符號法、等變量線、等位移線所表示的製圖現象的動態變化進行分析研究，如利用運動符號法的地圖可直觀地分析颱風路徑、動物遷移、貨運流通、軍隊行動等動態變化；二是利用不同時期的地形圖可以確定居民點的變化、道路的改建和發展、水系的變遷、地貌的變動等。同時，通過地圖量算可以具體確定各現象的變化強度與速度。

綜合評價是根據一定的實用目的對各種因素綜合分析，按一定標準，對地圖上的一定單元劃分優劣等級，如土地質量評價、環境質量評價、農業自然條件綜合評價等。當需要評價的因素較多時，首先確定和考慮主導因素，但也要綜合考慮其他因素，最好是建立評價數學模式。評價單元可採取自然地理單元（自然景觀單元）、土地單元或一定大小的網格等。根據每個單元內各項指標綜合評價所得評價等級，編制綜合評價地圖。

地理預測預報主要是根據現象的發生發展規律，預測預報一些現象的空間分佈和未來的發展趨勢與變化，如中長期天氣預報、氣候預測、水文預報、環境污染預報，以及大規模改造自然工程對環境影響的預測等。這些預測預報都必須蒐集分析有關地圖和資料，依據一定的經驗和模式，或經過一定模擬實驗，編制預測預報地圖。利用地圖進行地理預報預測的準確程度取決於地圖原始資料的可靠性和完備性以及所要預測預報現象的穩定性，也取決於人們對所預測預報現象發展變化規律的認識程度。

區劃和規劃是地理研究的重要內容之一。在進行區劃時，首先要明確區劃的目的和範圍,在分析研究區域差異的基礎上,確定區劃的質量和數量指標以及等級系統，然後將有關要素的類型圖、等值線圖疊置比較，勾繪區劃界線。應使地圖上所表示的區劃界線儘量準確和儘可能符合客觀實際。在制定全國性和地區性單項或整體規劃中，可以編制各種近期規劃地圖或遠景規劃地圖。地圖在表示現狀的基礎上，應重點反映今後建設與發展的目標、項目及具體指標。

利用地圖編制地圖主要有下列幾種情況：同類地圖的縮編,主要通過地圖概括,進行地圖內容的取捨和簡化;由基礎地圖編制派生地圖,主要通過地圖量算獲取數據或由綜合性的地理單元圖、土地類型圖派生各要素地圖；由分析地圖編制綜合性地圖，主要採取疊置組合或數量指標合成。 ^[1] 

區域地理調查與製圖大體經過 3個階段。首先通過調查考察編制各要素和現象的分析地圖（基礎地圖），然後經過綜合評價，編制評價地圖,最後經過進一步研究概括,編制區劃圖或規劃圖；或者先通過調查考察編制各種要素和現象的現狀地圖（現狀分佈地圖），然後對各種要素和現象進行多次反覆觀測或調查，積累和掌握動態變化的資料，編制動態變化地圖，最後經過進一步研究其演變規律與發展趨勢，編制預測預報地圖。這三個不同層次製圖階段，反映了對區域自然認識的不斷深化過程。區域地理調查與製圖不應只把地圖作為區域調查成果的表達形式，侷限於編制一些分佈地圖、現狀地圖，還應把地圖作為地理研究的方法和手段，在深入研究的基礎上編制綜合評價地圖和區劃規劃地圖、動態變化地圖和預測預報地圖。 ^[2] 

20世紀70年代以來，在計算機製圖基礎上發展起來的地理信息系統，使數學、計算機技術與地圖方法相結合，可以更好地進行綜合評價、區劃規劃、動態分析和預測預報，從而使地圖方法提高到一個新的水平。同時，隨着地圖應用的範圍的擴大，在許多部門和領域有可能出現“地圖化”的趨勢，地圖方法將象數學方法一樣得到更廣泛的應用和更深入的發展。 ^[2]