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张世涛:地图文化观
时间:2012-05-30|作者:

电子所是为国家建设做出过重大贡献的研究所,人才荟萃,硕果累累,我很高兴能够来到“科电论坛”与电子所职工和研究生探讨地图文化。

说起地图文化,必然要涉及文化、地图、地图学等的概念以及与它们相关联的科学与技术。在我看来,文化,指的是人类在社会历史发展过程中所创造的物资财富和精神财富的总和,特指精神财富,如文学、艺术、教育、科学等。地图,简言之,是地球在平面上的缩影,是根据特定的需要,采用一定的数学法则,以图形符号、颜色、文字注记等描绘地球表面的事物和现象的分布状况和相互关系及其发展变化规律的图卷。地图学,则是以传输地理空间信息为目标的探讨地图的理论基础、创作技能和使用方法的科学。

当然,与地图学相关联的科学、技术很多,如地理学、天文学、哲学以及信息技术、传媒技术、印刷技术等等,因此,地图学内敛的概念范畴属于应用科学。

地图是艺术作品,地图是科学技术的表征,地图是纯净、无误的读物。归根结底,地图就是对“人类在社会历史发展过程中所创造的物资财富和精神财富”的真实写照。而且,地图不仅仅是一种可视的记录,地图本身更是一件史记的实体。今天,我们就来一起探讨一下地图的文化内涵。

一、地图的民族属性

所有文化,首先表现的是民族性,尚未形成一种超越民族、全人类的共同文化。文化的特色在于民族性,即民族的是文化的。

1.1 地图是文明的本体和载体

我国著名的地图学家陈述彭院士指出,地图是人类文化的杰作,它融科学、技术于一体,作为描述、研究人类生存环境的一种信息载体,成为人类生产生活中不可缺少的一种文化工具。

地图之所以长盛不衰,是因为它既是人类社会发展的必然产物又是人类社会发展的必备工具。也可以说,地图的发明与发展就是人类文明的本体,地图的价值与功用就是人类文明的载体,因此,无论是文明载体还是文明本体,无论是民族的习俗、好恶还是民族的兴盛、衰弱,都在地图上有所表现。地图,无不深深地镶刻着人类文明的印记,是人类文明进步史的写照。

1.2 中华民族对地图文化贡献巨大

我国是世界文明古国,也是世界上最早绘制地图的国家之一。据古籍记载,早在远古的黄帝时代就已开始使用地图。

1973年冬至1974年春,中国文物考古工作者在湖南长沙东郊马王堆,发掘了三座汉墓,其中的3号墓出土的三幅彩色地图——马王堆帛地图即绘在古帛上的地形图、驻军图和城邑地图,它们带有明显的军事色彩。马王堆汉墓出土的地图,不仅给中国地图学史增添了崭新的一页,为我国地图发展史的研究提供了最精彩的实物资料,同时,也给世界地图学史带来了新的光彩。因此,这一发现被世界地图学界人士誉称为“惊人的发现”。

宋朝《禹迹图》和《华夷图》,明代的《郑和航海图》,清朝的《皇舆全图》等,中华民族在几千年的发展进程中,为世界地图文化做出了巨大贡献。

1.3 地图是智慧的结晶

从公元2世纪到16世纪,中国古代地图不仅成就辉煌,领先世界,而且群星璀璨,功绩卓著。如裴秀的“制图六体”地图学理论,“计里画方”地图制图法,以及“牵星过洋术”的地图应用技能等等。中国古人对世界的认识虽称不上先进,但他们对自己国土的描绘却是举世无双的。在一千多年的时间里,中国的地图科学技术一直遥遥领先于世界。

二、地图的科学属性

2.1 认知地球是科学之母

诚然,现在谁都不会提出这样的问题:大地是圆的,还是平的?然而,就是这个概念,的的确确经过几个世纪的探索,由浅入深、由片面到全面,才逐步确立起来大地是球形的。而且,就是因为对地球的孜孜以求,才引出了许许多多的科学发现。

我国远在春秋时期曾有“天圆地方”的说法。西方也有“盖天说”和“浑天说”。古代还有人通过月蚀现象推断大地是球形的。到了15世纪末,意大利人哥伦布(C.Colombo)第一个试图作环球旅行。1519年9月,葡萄牙人麦哲伦(F.Magalhaes)率领着265名水手,完成了人类史上第一次环球旅行。英国著名的科学家牛顿认为,地球由于自转产生惯性离心力,越靠近赤道惯性离心力就越大,地球物质就有向赤道部分移动的趋势。

近几十年来,通过人造地球卫星的探测,又发现南北两个半球并不对称。北半球稍瘦些、长些;南半球稍胖些、短些。整个地球有点象梨子。但就整体而言,地球仍被看成正球形。

2.2 编织经纬构建地球表面数学关系

大家知道,要把一幅画放大或缩小,最简单的办法就是在图上打方格子,然后,根据放大或缩小的要求,可以将图形缩放到另一张纸上。由此,地图学家们创造出了即科学又行之有效的方法,这就是在地球表面虚构出一些纵横交错的经线、纬线构建的网格,将地球表面物体一一定位;另在图纸上画出与之相对应网格,而且有严格的数学基础。然后,将地球表面物体经过数学转换,以一定的精度要求转绘到图纸上,再进行精细地加工,便得到一张地图。

在地球上“打格子”的方法叫控制测量。通常是根据具体的地形,布设一些具有控制意义的点——类同于前面画像中方格的交叉点,组成三角形或多边形的控制网。我们将这些有控制作用的点,称之为大地控制点。测定这些点的方法,也就是精确测绘地图,不仅要确定一个平面参考点,而且要确定一个高度参考点。

一般地,每个国家都根据自己的区域特点,确定一个平面参考点——坐标原点、高度参考点——高程原点(水准原点)。中国的坐标原点是“2000中国大地坐标系统”定义的地球质心,高程原点是青岛验潮站的“青岛水准原点”。

我们在地球曲面上布设的是一张地理坐标网(经度,纬度),在地图平面上布设的是一张直角坐标网(横坐标,纵坐标)。那么,如何实现地球曲面上的地理坐标与地图平面上的直角坐标之间的相互转换呢?地图投影原理应运而生。地图投影就是把地球面上的点、线投影到平面上,建立地球面(实际是旋转椭球面)与地图平面之间的点与点、线与线的一一对应关系,实现由曲面到平面的转换。为此,地图学家设计了一个又一个的地图投影。

2.3 地图科学具有严谨的知识体系

这样那样的“学”,可能根本就说不清楚自身的知识体系,很可能是大量地借用别人的知识体系,冠名为“横断科学”、“交叉科学”。我认为,这只能归类于应用技术范畴。

必须承认,地图学的“科学”属性一直是众人关注的热题。因此也必须做到,之所以确认“地图学”,就应毫不迟疑地勾画出地图学的知识体系,而且具有唯一性的知识体系。

值得强调的是,地图学已经进入国家重点学科的行列。因此,理清地图学的知识体系更是非常重要的。作为一门科学,其知识体系至少必备这样三和要素:理论基础、创作技能、使用方法。这些要素也就是科学、技术、实践的集成。图的理论基础至少涉及地图学史、数学制图学、地图制图综合、地图符号等内容范畴。地图的创作技能则涉及地图设计、地貌学、地图数据库、地图印刷与出版等。而地图的应用方法至少涉及以下内容范畴:地图研究法、专题地图、地理信息系统。

三、地图的艺术属性

地图是集科学、艺术于一体的文化作品。

3.1 图面美仑美奂

地图是艺术品,具有收藏价值。地图作为描述、研究人类生存环境的一种信息载体,融科学、艺术于一体。为人们提供了对地球认知的既可鉴赏又可活用的文化作品。我们也必然地从表观上直接感受到地图的构图美、符号美、色彩美、注记美、外观美等等。

的确,地图上的图形、文字、数字以及它们的色彩,从各种美感的艺术效果增强地球表观现象表示及地图信息的保真传递。

3.2 江山如画如诗

地图是山水抽象画和写真画。地貌是地图所表现的一个重要要素。等高线的发明,解决了地貌的表示手段。所以,地图上表示的青山秀水、民居国道等错落有致,美不胜收,赏心悦目。

3.3 抽象写意写真

地图是具有量测性的艺术品。英国学者李约瑟博士的巨著《中国科学技术史·地学卷》强调指出,中国的画家能够对各种地质现象进行这么多的鉴别这一事实本身,充分表明他们具有运用画笔忠实地反映自然的非凡才能。事实上,如果我们翻开历代山水画家的作品,都可以从中获得或多或少的真实的地理信息。

艺术化的抽象在于凝练与升华,科学化抽象在于模拟与度量。地图最好地将科学、艺术集于一体,既能获得美的享受又能获得真的还原。由于地图是依照一定的规律将地表物体转换而成的,当然与实际情况具有一一对应的关系。

地图是一种有审美价值的科学作品,其功用与美感的关系十分密切。正是科学与艺术的结合,使得地图具有了鉴赏性、精确性、度量性。

四、地图的语言属性

地图语言具有一般语言的严谨性、逻辑性和易读性的特点。

4.1 语言通用性最好

地图的起源很早,可能在人类发明象形文字以前就有地图了。人类为了记录和传播有用的信息,发明了许多种传播工具。自然语言、数学语言和图形语言是世界公认的人际交流工具。

人类充分挖掘了自己的聪慧,发明了地图语言。地图语言是最易沟通的象形语言,因此是唯一的通用语言,所以世界各国的地图大多人都能基本读懂,当然要像看书需要认字一样也要具备一定的知识基础。

所谓地图语言,就是为了最有效地传播空间信息而被人们约定俗成的地图符号系统。它属于图形语言范畴。地图语言除具有一般语言的严谨性、逻辑性和易读性的特点之外,其特色是欣赏性和符号化。

地图语言与文字语言区别在于,地图语言是两维的甚至是三维的,有很大的联想余地;而自然语言(文字语言)是一维的。在句法形态上,地图语言是采用空间配置,而文字语言是时间序列的线性配置。

4.2 具有严谨的语言法则

地图语言是一种特殊的符号系统,借助于它能够反映出地图学研究的对象——客观存在的物体和现象及其时空变化的规律。地图符号的作用,在于它能保证地图准确而大量地表现地球表面的各种信息,而且所表达的各要素的位置具有较高的几何精度,从而提供了可量测性,而且使得地图所表达的地面现象主次分明、清晰易读。

地图语言严谨的语言法则就是规定好地图各要素间的拓扑关系。即用结点、弧段和多边形所表示的实体之间的邻接、关联、包含和连通关系。如点与点的邻接关系、点与面的包含关系、线与面的相离关系、面与面的重合关系等。

地图语言同文字语言一样,也有自己的法则,即语法、语义和语用。地图语言与文字语言一样,也有“写”和“读”两个功能。所谓“写”,就是地图作者把地球表观现象用一定的符号及其组合在地图上表现出来。所谓“读”,就是地图读者通过对地图符号的识别及认知,最大地还原地球表观现象。

4.3 语言学习效率高

地图使用符号后,其内容的详细和精确程度都得到了大大地提高。地图符号不仅可以用于表示地图内容的定性分布,而且,还可以用于表示地图内容的定量分布。因此,世界各国的地图,基本上都是采用线条、图案、文字、数字和颜色组成的。每个国家从本国的具体情况出发,制订出各种比例尺地图的符号,将它的意义、形状、大小、颜色以及应用字体等规定,编制成册,作为编制地图和出版地图的示范。通常将此示范称之为“图式”。图式实际起到的是一部辞典的作用,实现地图语言与自然语言的相互转换。

地图语言具有形象、直观的特点;而文字语言却不具备这样的特点。地图语言能使地图学和其它学科的专家、地图作者和地图读者作学术交流。因此,地图语言富具有国际性,操不同语言的人,无需翻译便能理解它们。

五、地图的实践属性

作为科学成果,地图的实践性更直接地体现在典章和服务功能;作为艺术作品,地图的实践性更直接地体现在典藏和欣赏价值。

5.1 地图与战争结伴而生

在近期发生的美军击毙本·拉登行动的行动中,执行该任务的美国海军海豹突击队的传奇故事已广为传播,而鲜为人知的是,美国国防部国家地理空间情报局(NGA)在此次行动中实属无名英雄。地图在战争中的作用可见一斑。

5.1.1 地图起源于战争

战争催生地图,地图影响战争。5000年前,黄帝战蚩尤时就已经开始使用地图,而在随后的多年战争中,地图一直扮演着重要的角色,并逐渐随着军事上的需要发展和完善。到了近代,因为大比例尺地形图基本上保障了军事上所需的详细内容和相当的精度,所以许多国家开展了大规模的大比例尺地形图的测制。19世纪后半叶,西方许多国家大都完成了其本土的军用地形图的测制。这是地图史上的一个飞跃。

地图是智慧的结晶,所以先人一筹;地图是军队的眼睛,所以看得远能够胜人一筹。

5.1.2 战场透明是战略威慑

无论战争的形态如何变化,对战场环境认知的研究是不变的。因此,战争的决定点在于地形、确定的地点与我军战略目标之间的关系和双方军队的部署。

军事上,地图被誉为“军队的眼睛”是不争的事实。哪里有硝烟,哪里就有地图的身影。尤其现代战争是立体化战争,陆海空三军要协同作战,由于各自所处的空间不同,要保证协调指挥,必须建立一个统一的参照系,地图将它们置于了同一时间和空间的“共同网格”中。

5.1.3 地图是火力

以数字地图为例,数字地图成了巡航导弹乃至于智能武器的好向导。导弹就象长上了眼睛似的翻山越岭,并准确地击中预定目标。数字地图已经成为兵器火力的一部分。

地图精度的高低,直接影响着现代战争的第一轮打击的成功率,由此必然影响着战争的胜负。

说到这里,已经不难看出,决定战争胜负的两大因素——人和武器,都依赖着地图,这也显露出了地图在军事上应用的广泛性。地图是“不可忽视的战斗力量”。

5.2 地图是国家意识的教科书

地图概念范畴常常提示地图的科学性、艺术性、文学性等等学术的一面。其实,地图更重要的功用在于政治性,特别地体现出国家意识,地图的严肃性和权威性决定其作为国家的版图(即领土)法律文件。地图上某些内容(如境界线等的表示),直接体现了国家的方针、政策,代表了民族的利益。

直到现在,地图仍然是国家意识的法律新文件。

为了保持国与国之间的长期和睦平等关系,必需严格划定国家之间的界线。划定国界需要有凭证,这就是国与国之间签订边界条约的重要附件——边界地图。边界地图以精确的大比例尺地图为基础,图上标明沿边界上每一个界桩的精确经纬度,达到“秒”数,并以连接界桩之间的界线,确定为边界法定线。

5.3 研读地图拓展思维空间

地图表示地球表面的自然和社会现象,具有一目了然的特征,它为读者呈现出了事物形状、大小、相互位置和相互联系的可视形象,这是任何文字叙述所不能代替的。地图将缩小后的地球表面展现在我们面前,从而“扩大”了我们的视野。

六 地图的发展属性

地图只有不断发展,才是维系地图文化生命力的最佳途径。

6.1 现代中国地图学成就斐然

地图学既是一门有着几乎和世界文化同样悠久的历史的古老的科学,又是一门永远充满生机与活力的科学。地图学在其漫长的发展进程中,走过了古代、近代地图测绘与传统地图学的形成、地图学的数字化革命与信息时代地图学的发展道路。

因此,现代地图特色明显:地图创作对象化,地图服务智能化;地形图大众化,专题图科学化,地图集系统化;纸质地图艺术化,电子地图知识化。

今天的中国,编绘出版了国家系列比例尺地图,建成地图数据库,编纂出版了高水平地图集,出版了相当数量引领学科发展的学术著作,初步建立了网络/网格化、大众化和普适化的空间信息服务体系,有一批步入国家先进学科行列的国家重点学科和一流人才队伍,并在具有自主知识产权的软件开发方面成就斐然。

6.2 地图学在“不变”与“变”的统一中发展

地图学是发展的,这些发展体现在几个“不变”与“变”的统一中:地图学的科学性“不变”,但实现地图学的科学属性的技术方法在不断地“变”;地图学的主题——地图“不变”,但新技术支撑下的地图品种和服务方式在不断地“变”;地图的基本法则“不变”,但解决这些基本矛盾的方法在不断地“变”。

6.3 地图服务近实时化

地图创作技术借助多领域支持,推动自身进步。其中航天遥感技术实现信息实时获取,卫星定位技术实现经纬快速编织,电磁网络技术实现服务面向对象。

人类的认识正在从陆地表层向海洋、地壳深部和外层空间扩延,建立适用于整个人类智慧圈的统一的时间、空间坐标体系,作为海、陆、空、天的动态信息基准,并实现时时获取地球信息,满足人类文明需求已经露出曙光。

信息系统已远远不只限于计算,而是逐步向具有人脑的“思维功能”的方向发展,这时的地图应是具有推理、分析、决策等功能的智能体。地图作者可以面向读者进行地图创作;地图读者也可以面对地图(智能地图)向作者咨询。

地图的发展趋势:智能化。包括地图信息源信息获取,地图制作过程和地理信息表达的智能化等。虚似化。地图学将来表达的制图对象不一定都是实体的客观存在,很多内容将是虚拟的、模拟的、多维仿真式的。功能多极化。地图功能从表达地理客体规律特征,扩展到知识发现、综合评价、预警预报等。主客体同一化。随着科技发展,促进地图制作技术的不断改进和创新,地图制作将越来越简单,故既是地图制作者又是地图使用者将渐趋普遍,使主客体同一化。全球一体化。随着数字地球战略的实施和推进,将实现全球化的地图无缝拼接和万维网联通,使地图在表达地球和研究地球方面,都可以整体化,全球一体化形式出现。

七、结语

地图,是学校教育和校外教育的必备材料。地图上不仅积累了前人对地理环境研究的成果,而且可以有效地传播地理知识。

地图,是法律文件。在划定国界时,除了有文件条约之外,必须附有双方共同勘定的地图。

地图,是地理学研究的先决条件,没有地图就没有地理学。人们从地图上可以了解自然面貌,因而可以寻找它们存在的规律性。

地图,是“军队的眼睛”。各军兵种的一切作战行动均离不开地图。

……

难怪有人形象地把地图比喻为地理信息的“活字典”。

可以这样说,对地理信息的任何文字说明,即使是语言大师很巧妙、很细致地描述,也不能像地图那样给人们呈献出一幅直观的图画,使人一目了然。

地图作为一种文化工具。在人类的知识宝库中,地图将语言与艺术融合,将历史和现实融合,将科学与技术融合,将具体与抽象融合。从这个意义上说,加强地图文化传播有益于社会文明,加强地图文化教育有益于陶冶情操,对于增强青少年的爱国主义思想和树立正确的宇宙观也将是十分有益的。

(根据张世涛大校2012年4月26日在电子所“科电论坛”上的报告整理)
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