虛地圖

自70年代以來，由於計算機地圖製圖技術的發展，許多地圖新產品(如CRT地圖圖像、數字地面模型等)不斷出現。這些新產品的出現迫使地圖工作者重新考慮地圖的定義及其分類。這裏有兩個關鍵的技術特徵可以把傳統的硬拷貝地圖與這些新產品地圖區別開來：第一，地圖可否直接地作為製圖圖像來觀看;；第二,，製圖產品是否具有永久的明確的現實。根據這兩個關鍵的技術特徵，我們可以把地圖分為實地圖(Real Map)與虛地圖(Virtual MaP)。其中，虛地圖又可按其是否具有兩個關鍵的技術特徵之一或根本不具有這兩個關鍵的技術特徵而被分為三種類型，即虛地圖I、虛地圖II和虛地圖III。

實地圖：具有直接可視製圖圖像和永久的明確的現實(硬拷貝)的任何製圖產品。這裏不考慮實地圖的生產方法，也就是説，不管是採用機械的還是採用電子的方法生產的製圖產品，只要具有上述的兩個基本特徵都稱為實地圖。例如，傳統的分幅地圖、地球儀、正射影像地圖、機械繪製的地圖、計算機輸出的縮微膠片、塑料立體模型等。

虛地圖I：具有直接可視製圖圖像，但只有暫時現實的製圖產品，例如，CRT地圖圖像、有認識能力地圖(二維圖像)等。

虛地圖II：具有永久的明確的現實，但不能作為製圖圖像直接可視的任何製圖產品。例如，傳統的野外測量的數據、地名辭典、立體影片(或立體照片)、動畫片、存儲的全息圖、存儲的傅立葉變換、光盤數據等。它們都有硬拷貝的介質、但在任何情況下這些產品必須要被進一步處理才能作為製圖圖像直接可視。有趣的是我們注意到，動畫片就是加上時間維的製圖信息。

虛地圖III：既不具有直接可視製圖圖像，也不具有永久的明確的現實的任何製圖產品。例如，數字存儲器內的數據、磁盤或磁帶上的數據、伴聲動畫片、數字地形模型(DTM)、數字高程模型(DEM)、有關地理信息的認知地圖等。這類虛地圖和其它兩類虛地圖一樣，它們都能被轉換為實地圖，因為基於計算機的信息通常是非常容易被處理的。

這裏可以看出，傳統的製圖產品，如分幅圖、地圖集、地球儀等，不僅有直接可視製圖圖像，也有永久的明確的現實，所以它們都稱為實地圖；其他三種缺少兩個技術特徵中的一個或全部，所以它們都稱為虛地圖。虛地圖的提出大大擴展了地圖的定義或者説地圖的範圍，同時也反映了當代製圖學發展的許多方面。 ^[2] 

實地圖和各種類型虛地圖本身可以從一種形式轉換成另一種形式，而它們之間也可互相轉換，如圖1所示。

它們之間的轉換在製圖學中可被用來定義所有的重要的數據處理。例如，“數字化”就是實地圖向虛地圖III的轉換；“CRT顯示”就是虛地圖III向虛地圖I的轉換；“產生CRT硬拷貝”就是虛地圖I向實地圖的轉換；“直接繪圖”就是虛地圖III向實地圖的轉換；“數據庫之間的轉換”就是虛地圖III向虛地圖III的轉換；等等。由圖可知，這四種類型的地圖一共可實現16種轉換操作，它們不僅可實施各種數據處理，而且也可用於設計製圖系統和製圖學本身的研究。 ^[2] 

隨着計算機技術的發展，為了能在計算機環境下識別和使用地圖，要求將地圖上的內容以數字的形式來組織、存儲和管理，這種形式的地圖就是數字地圖。因此，數字地圖是隨着計算機技術的應用而出現的一類不同於紙質地圖的新型地圖產品。

數字地圖是虛地圖的一種，它是一組地理空間數據的集合，即按照一定的地理框架組合的，帶有確定座標和屬性標誌的，描述地理要素和現象的離散數據。因此，快速獲取空間相關數據的功能是數字地圖的特長。以往需要通過手工量取、計算獲取的數據，如距離、坡度、角度、面積等，在數字地圖中只需輸入相關的量測點座標後，立即可以獲得結果。在各種科研探索與社會實踐中，凡是使用不必經過視覺分析的數據時，數字地圖則有其特殊的優勢。

與紙質地圖相比較，數字地圖還有以下特點：

①靈活性——數字地圖以地圖數據庫為後盾，它可以按所發生事件的地區立即生成電子地圖，不受地形圖分幅的限制，避免地形圖拼接、剪貼、複製的繁瑣；電子地圖的比例尺也可在一定範圍內調整，不受地形圖幾種固定比例尺的限制。

②選擇性——數字地圖可以提供遠遠超過傳統地形圖的內容，供用户選用。根據需要可以分要素、分層和分級地提供空間數據，特別有利於要素圖和專題圖的繪製。

③現勢性——傳統地圖一旦印就，所有內容都固化了，而地表卻是時刻變化着的，最擔心的就是地圖的陳舊，為此要補做很多更新與修改的工作，地形圖雖有修測和再版的制度，但總是跟不上外部世界的變化。數字地圖是存於介質上的數據，又具有修改更新的軟件支持，只要數據來源通暢（如衞星照片上獲得的數據），更新較為簡便，

④動態性——數字地圖的支撐數據庫可以將不同時期的數據存儲起米，並在電子地圖上按時序再現，這就可以把某一現象或事件變化發展的過程呈現在讀者面前，便於深入分析和預測。這是傳統地圖難以做到的。 ^[3] 

數字地圖按數據的組織形式和特點分為矢量數字地圖、柵格數字地圖、數字地面高程模型和數字正射影像地圖四種。

矢量數字地圖首先依據相應的規範和標準對地圖上的各種內容進行編碼和屬性定義，確定地圖要素的類別、等級和特徵，這樣，地圖上的內容就可以用其編碼、屬性描述加上相應的座標位置來表示，矢量數字地圖的製作通過航空像片測圖、對現有地圖數字化以及對已有數據進行更新等方法實現。 ^[3] 

柵格數字地圖是一種由像素所組成的圖像數據，所以又稱為數字像素地圖，它是通過對紙質地圖或分版膠片進行掃描而獲得的。這種類型的數字地圖製作方便，能保持原有紙質地圖的風格和特點，通常作為地理背景使用，不能進行深入的分析和內容提取。 ^[3] 

數字地面高程模型實際上是地表一定間隔格網點上的高程數據，用來表示地表面的高低起伏，這種數字地圖通過人工採集、數字測圖或對地圖上等高線掃描矢量化等方法生成和建立。 ^[3] 

數字正射影像地圖是對衞星遙感影像數據和航空攝影測量影像數據進行一系列加工處理後所得到的影像地圖及數據。數字影像地圖數據結構採用國際上通用的圖像文件數據結構，如TIFF、BMP、PCX等。它由文件頭、色彩索引和圖像數據體組成。

為了實際應用的方便，數字地圖在大地座標系統、圖幅分幅、地圖投影、高程基準、內容表示和符號系統等基木原則問題上，保持同現有紙質地圖的一致性。

隨着數字地圖需求量的急劇增加，必須生產更多的數字地圖，並對此進行有效的管理和應用，由此地圖數據庫便應運而生。地圖數據庫是用數據庫的技術和方法來管理數字地圖，有一整套的方法和技術完成數字地圖內容的存儲、修改、檢索、拼接和應用，並保證數字地圖數據的安全性和共享性。這樣就使數字地圖的生產、更新、管理和應用走上現代化的發展道路。 ^[3]