地图是对地点、物体或现象之间空间关系的表达。大多数地图在平面上描绘地球的局部或整体,并用符号传达位置、距离、方向及其他特征。与照片不同,地图会根据特定目的选择和组织信息。地图既可以是印刷品,也可以采用数字形式,所呈现的内容从本地街道到全球分布不等。研究地图的设计、制作及相关问题的学科称为地图学。(support.esri.com)
表达与设计
地图将地理信息转化为视觉语言。点可以表示聚落,线可以表示道路或河流,面可以表示湖泊或土地利用分区。图例用于解释符号,注记则用于标识地理要素。颜色、线条粗细和符号大小既能区分类别,也能确立视觉上的主次。标题、比例尺信息和坐标网格有助于明确地图展示的内容及其解读方式。(ordnancesurvey.co.uk)
由于地图比其所表示的实际地域小,地图内容需要经过制图综合。为使地图保持清晰易读,可以对地理要素进行取舍、简化、合并或移位。在详细地图上以单栋建筑表示的聚落,在区域地图上可能只用一个符号表示。这些变化是为适应比例尺而有意作出的调整,并不一定意味着基础信息存在错误。(ordnancesurvey.co.uk)
比例尺、坐标与投影
地图比例尺表示图上距离与相应实地距离之间的关系。标称比例尺为 1:25,000 时,图上 1 厘米代表实地 250 米。与 1:1,000,000 等小比例尺地图相比,1:10,000 等大比例尺地图通常展示的范围较小,但细节更丰富。“大比例尺”和“小比例尺”指的是比例分数的大小,而非图纸的实际尺寸。(ngmdb.usgs.gov)
位置可以用纬度和经度表示,也可以用平面网格中的坐标表示。托勒密在古代编纂的地理著作利用经纬网确定了数千个地点的位置;现代国家测绘也使用网格坐标来表示位置。这些系统使人们能够不依赖地名来确定地点。(loc.gov)
地图投影将地球曲面上的位置转换为平面上的位置。这一过程必然会产生变形。不同投影能够保持或近似保持不同的性质,包括面积、局部角度、距离和方向。等积投影保持各区域之间的面积比例,但会使形状发生变形;等角投影保持局部角度,却不能在所有地方保持面积。因此,选择投影时需要考虑地图覆盖的范围和预期用途。(usgs.gov)
墨卡托投影适合用于航海,因为恒定航向的航线在图上表现为直线。不过,这种投影会大幅放大高纬度地区的面积,因此不适合用来比较极地与赤道地区的大小。对范围有限的地理区域采用合适的投影,可以显著减小变形。(store.usgs.gov)
主要类型
普通地图综合展示多种信息,包括聚落、交通路线、水体和边界。地形图着重表现地表形态,同时也描绘自然要素和人工设施。地形起伏通常用等高线表示,等高线连接海拔相同的点;等高线越密集,通常表示坡度越陡。(pubs.usgs.gov)
专题地图集中表现某一主题或分布,例如人口特征或气候。分级设色地图根据各行政区或统计区的数值,以不同色阶填绘这些区域。比例符号地图则通过改变符号大小来表示数量。这些方法回答的问题各不相同:人口总量地图突出的是人数,而人口密度地图突出的是相对于土地面积的人口集中程度。(esri.com)
历史发展
留存至今的地图记录了多种不同的空间表达传统。一块来自美索不达米亚、年代约为公元前 700—500 年的巴比伦泥板,描绘了一个包含巴比伦及周边地区的示意性世界。它将可辨认的地理景观与特定文化中的世界观结合起来,而不是按照现代测量的几何方式呈现世界。(britishmuseum.org)
公元 2 世纪,托勒密在《地理学》中汇编了希腊罗马世界的地理知识,提供了坐标和绘制地图的方法。尽管其中的地理测量数据存在较大误差,这部著作仍影响了文艺复兴时期的欧洲地图制作。15 世纪,印刷术推动了附有雕版地图的版本的传播。(loc.gov)
海上地图制作发展出适合航行的其他表达惯例。波托兰海图着重表现海岸地理和航行路线。1570 年,亚伯拉罕·奥特柳斯出版了《世界舞台》,将来自众多来源的地图汇集成一部编排统一的地图集。这种标准化的呈现方式对欧洲地图集的制作产生了重要影响。(loc.gov)
数字制图与地图解读
地理信息系统(GIS)用于存储、管理、分析和显示具有地理参照的数据。它将位置与描述性属性关联起来,并以图层的形式组织信息。地图是这一系统可能输出的成果之一,而不是系统本身。数字地图可以整合多个数据集,帮助人们探索在独立表格中难以发现的关系。(esri.com)
数字地理数据通常采用栅格和矢量结构。栅格数据将空间划分为包含数值的单元,矢量表达则通过点、线和多边形描述地理要素。这两种结构各自适用于不同类型的地理信息和分析。(esri.com)
地图解读并不只取决于位置精度。比例尺、投影、符号化方式、分类方法以及源数据的年代,都会影响地图传达的信息。在专题制图中,改变分级界限,或用总量而非比率来呈现数据,都可能改变图上呈现的分布格局。出版日期和修订日期同样重要:即使编绘日期相同,历史地图的不同版本也可能有所差异。(esri.com)