本文改编自学术论文《ICT时代地图的科学概念及表达框架》
已刊载于《武汉大学学报（信息科学版）》2022年第12期
郭仁忠1,2,3陈业滨1,3 赵志刚1,3 韩德志1,3
马丁1,3 应申2 遆鹏4 柯文清1,3 樊勇5
1. 深圳大学机构建筑与城市规划学院智慧城市研究院, 广东 深圳, 518060
2. 武汉大学资源与环境科学学院, 湖北 武汉, 430079
3. 自然资源部国土空间大数据工程技术创新中心, 广东 深圳, 518060
4. 西南交通大学地球科学与环境工程学院国土空间可持续发展研究院, 四川 成都, 611756
5. 自然资源部城市国土资源监测与仿真重点实验室, 广东 深圳, 518034
郭仁忠
博士，教授，中国工程院院士，欧亚科学院院士，研究方向为地图学。guorz@szu.edu.cn
摘 要
地图学是一门在历史条件限定下不断成长的科学。相较于传统地图, 在新技术与新需求的双重驱动下, 信息时代地图的表达对象、表现形式、感知通道、用户角色等均发生了重大转变, 地图的科学概念及理论框架亟需进一步拓展, 以适应新时期地图学科的发展需求。首先, 分析了信息时代地图的泛化特征；然后, 讨论了新情势下地图的科学概念及其表示范围；最后, 基于表达对象、信息抽象、地图表达、地图结果, 构建了地图的表达框架。旨在适应地图学发展的时代潮流, 明确学科研究的外延边界及内涵表示, 为当前与未来的地图学发展提供相应支撑。
引 用
郭仁忠, 陈业滨, 赵志刚, 韩德志, 马丁, 应申, 遆鹏, 柯文清, 樊勇. ICT时代地图的科学概念及表达框架[J]. 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2022, 47(12): 1978-1987. doi: 10.13203/j.whugis20220534
地图的发展史, 本质上是人类社会的进步史。从最早的地图出现至今, 地图经历了由追求空间位置的精确性、表达内容的客观性、表达范围的广阔性, 到地图表达的多层级、多维度、多类型的转变。信息通讯技术（information and communication technology, ICT）的发展打破了传统地图的制图范式, 在新技术与新需求的双重牵引下, 涌现了一大批区别于传统地图的新兴地图类型, 如隐喻地图、游戏地图、虚拟现实地图等。ICT时代, 地图的表达对象、表达手段、表现形式等不断拓展, 地图学者需要结合地图发展的特征, 对其科学概念及其理论框架进行延伸和拓展, 以适应新时代地图学科的发展需要。因此, 本文首先分析了信息时代地图的泛化特点, 然后讨论了新情势下地图的科学概念及其表示范围, 最后提出了适应现代新情势的地图科学表达框架, 以期为地图学的当前与未来发展提供支撑。
1 地图的拓展和突破
1.1
传统地图的局限性
传统地图起源于人类对周围生存环境的探索与记录, 基于线段、符号、图形等地图语言, 在泥板、苇草、绢帛等物理载体上进行有限地理空间范围的简单描述, 以此形成对所认知地理世界的粗略表达, 如古代苏美尔人绘制的《古巴比伦地图》、古埃及人绘制的《金矿图》等。在计里画方、三角测量等更高精度测量方法的普及下, 地图表达的精确性与客观性进一步提升, 实测地形图、航海图、专题地图和地图集等具有统一规格且描绘范围更为广阔的地图逐渐出现, 如中国的《皇舆全览图》、德国伯尔和斯的《自然地图集》等。
虽然传统地图的表达精度、客观性、表达范围不断提升, 但是由于技术手段的限制, 地图仅能在有限的图幅范围内进行空间对象的平面静态表示。这种地图载体的平面性与图幅的有限性, 促使地图学衍生出由地图投影、制图综合、符号系统构成的经典理论框架。其中, 地图投影解决了地球曲面到地图平面的矛盾, 保证了地图的客观性与可量算性；制图综合解决了地理空间对象无限性与地图图幅有限性的矛盾, 保证了地图内容的清晰性；符号系统解决了地理空间复杂性与地图抽象性之间的矛盾, 保证了地图内容的易读性。
1.2
ICT时代地图的拓展和突破
20世纪中期以来, ICT技术的发展使得地图的数据采集手段以及制图范式发生了翻天覆地的变化。对地观测、三维测图、物联感知等数据采集手段的丰富, 促使人类获取的空间数据呈现爆炸性增长, 海量多源异构的时空大数据不断涌现。地图数据的丰富加速了地图产品的进一步繁荣。与此同时, 以云计算、人工智能、虚拟现实/增强现实、实景三维为代表的新技术改变了地图发展的技术条件。地图的载体介质从“物理介质”过渡到“电子介质”, 地图的信息表达能力得到质的飞跃。相较于传统地图, 信息时代的地图体现出了以下5个特征。
1）突破地理空间：从二元空间到三元空间
传统地图表达的对象空间以地理空间为主, 社会人文空间为辅。ICT技术的发展推动地图的对象空间从地理空间与社会人文空间构成的二元空间拓展到包括信息空间在内的三元空间, 空间的表示范畴从地球表面延伸到了地球内部圈层、海洋深层、太空星体以及网络空间等, 深地、深海、深空、深蓝均成为了地图表达的目标对象, 由此产生了月球/火星地图、赛博地图、隐喻地图、游戏地图等众多新型地图。
2）突破单一形式：从平面静态到多元动态
传统地图受限于科学技术, 大多仅能以平面静态方式进行空间对象表达。而技术的进步推动现代制图技术支撑更丰富多元的地图表达。借助数字动态、高精测图、实景三维、虚拟现实等技术, 制图者可以实现地图内容的动态化、三维化、虚拟化、隐喻化, 形成动态地图、三维地图、游戏地图、虚拟现实（virtual reality, VR）地图、增强现实（augmented reality, AR）地图、混合现实（mixed reality, MR）地图、隐喻地图等众多地图形式。
3）突破视觉表达：从视觉到多感知通道
传统地图主要以可视化方式进行空间对象信息的视觉传达。而随着对特殊需求群体（如视觉障碍人群）的关注, 地图的信息表达通道也从视觉拓展到了触觉等感知通道。为了增强地图的信息表达能力, 地图甚至能以多感知通道融合方式全方位提升信息的表现能力。通过融合视觉、听觉、触觉感受, 地图可以多感官信息交互方式提升用图者的读图体验, 增强地图的信息传递效率, 例如AR/VR/MR地图等。
4）突破用户角色：从人到物
传统地图的制作和使用是一个相对封闭的体系, 客观环境-制图者-地图-用图者-再认识的客观环境构成了地图信息传输的主要过程, 即制图者基于对客观环境的观察, 结合自身专业知识, 通过符号化手段进行客观环境的地图抽象；而用图者通过地图阅读, 结合自身认知与专业水平, 在头脑中形成对客观环境的再认识。可以发现, 传统地图的制图者和用图者均是以“人”为主, 围绕“人”的角色需求进行地图的设计、制作和使用。科技进步促使地图的服务对象从“人”拓展到“物”的角色, 机器人自动巡检、自动驾驶等应用场景对地图的制作和使用提出了更高要求, 出现了自动制图、智能制图、高精制图等围绕“物”的新需求展开的地图制作方式。
5）突破经典理论框架：从统一到泛化
传统地图由于技术手段的限制, 主要基于地图投影、制图综合、符号系统所构成的经典理论框架, 在有限的平面图幅上表达地理空间的对象分布。在该理论框架指导下, 传统地图可以实现地理对象空间位置、空间关系乃至形态轮廓等的准确表达。然而, 值得注意的是, 地图学这一经典理论框架的产生有其特定的历史背景, 而在新技术与新需求的双重驱动下, 经典理论框架不再是地图设计制作的唯一范式, 新涌现的各种创新形式的类地图不断打破常规, 使得经典理论框架面临严峻挑战。类地图不再强调对地理空间位置的准确描述, 转而围绕地图主题, 通过变形、规则化、虚拟化等方法, 示意性表达空间对象的位置分布、拓扑关系、虚拟关系, 如Cartogram地图、示意性地铁图、游戏地图等。Cartogram地图采用规则化的符号代替客观上不规则的行政区划单元, 同时保留各个单元之间的邻接关系, 直观反映地区面积、人口等专题属性的空间分布；示意性地铁图不再遵循准确的地理位置、方向约束, 采用平直的线路以及固定的转角进行地铁线路的抽象布局；游戏地图无需经过地理空间到地图空间的投影, 即可实现虚拟场景的地图表达。
综上所述, 从传统地图到信息时代地图的过渡表明, 地图学是一门在历史条件限定下不断成长的科学, 技术的进步以及新需求的牵引促进了地图表达对象、表现形式、感知通道、用户角色的重大转变, 地图学的经典理论框架亟待拓展, 以适应新时期地图的发展需求。
2 地图概念再认识
“何为地图?”是地图学研究难以避开的基本问题。在地图发展的历史长河中, 国内外学者就地图的定义均做出了不同角度的思考。面向传统地图, 1973年, 国际制图学协会（International Cartographic Association, ICA）指出地图是按照一定比例尺, 将地球或天体表面的对象特征缩放到平面介质上形成的抽象表达。ICA认为地图表达的对象空间以地球（或天体）表面的地理空间为主, 地球表面的社会人文对象和现象一定程度上需要依赖地理空间进行表达, 比例尺是实现地理空间到地图空间抽象的关键基础。1992年, 文献[15]提出地图是一种以视觉、数字、触觉等方式表达和抽象复杂地理世界的工具, 该定义进一步将数字地图、触觉地图也纳入地图学研究的范围；2003年, ICA提出地图是地理现实的符号化表示, 其基于制图者的制图目的与地理对象选择, 用于地理对象空间关系的主要表达, 该定义认为地理现实是地图表达的对象空间, 地图是制图者对地理空间符号化加工后形成的抽象结果；2006年, 王家耀等指出地图是根据构成地图数学基础的数学法则、构成地图语言基础的符号系统和构成地图内容地理基础的综合法则, 将地球（或其他星体）表面缩绘到平面上的表象, 反映了各种自然和社会现象的空间分布、组合、联系及其在时空中变化和发展规律。这里明确了地图投影、制图综合、符号系统构成了地图制图的三大关键基础, 地图表达的对象空间是由地理空间和社会人文空间耦合形成的二元空间, 地图的表现形式主要是平面形式。
面对信息时代地图的泛化趋势, 国内外学者进一步拓宽了地图定义。2017年, Kraak等提出地图是环境的视觉表达, 这里环境是一个更泛化的对象空间, 涉及地理现实、认知的现实, 以及虚拟的或模拟的环境, 其将Cartogram地图、示意性地铁图等类地图也纳入了地图的定义范围；2019年, ICA在《2019—2027年战略计划》指出地图是地理环境的抽象视觉表达, 相比于ICA 2003年的定义, “抽象视觉”拓展了“符号化”的范畴, 也将地图范围延伸到了类地图形式；2021年, Miljenko等提出“地图是空间关系的综合表达”, 指出空间关系是地图对象表示的关键特征, 地图定义应该包括传统的和现代的、真实的和虚拟的、视觉的和触觉的地图；2018年, 郭仁忠等提出了泛地图的概念, 认为泛地图是传统地图的延伸和拓展, 是对地理、社会人文和信息三元空间的综合表达, 是一种通过地图语言、形象思维、空间思维对三元空间对象进行特征分析, 实现人与人、人与物、物与物之间信息获取、传递、认知等功能的广义地图表达。该定义明确了信息时代地图是传统地图的延伸和拓展, 地图的对象空间为地理空间、社会人文空间、信息空间所构成的三元空间。在表达手段上, 地图强调以地图语言、形象思维、空间思维进行三元空间对象的抽象和概括表达, 以空间化的思想表现具体的地图内容, 这种空间化的手段可以是由现实抽象或虚拟构造而来的, 也可是经由隐喻手段进行图形化的表达。在应用目的上, 泛地图显化了地图的服务对象已由人到物, 机器成为地图的制作和使用对象之一。而地图的作用是实现人与人、人与物、物与物之间信息获取存储、信息传递、辅助人或物认知的重要工具；在表现形式上, 广义地图表达将传统地图、类地图以及触觉地图等其他感知渠道的地图类型都纳入了地图的范畴。
上述学者提出的地图概念在面向的表达对象以及地图类型上均存在一定共性, 但也同时存在差异（见表 1）。这种差异性很大程度上受限于地图发展的时代背景, 传统地图概念主要面向由地图投影、制图综合、符号系统理论指导下所形成的经典地图, 认为地图投影、制图综合、符号系统构成了地图制作的理论依据, 地图的表达对象包括了地理与社会人文对象及现象, 对象空间是地理空间与社会人文空间所构成的二元空间, 其强调地图对空间对象的位置分布、空间关系乃至空间轮廓的准确描述, 代表性地图包括地形图、分层设色图、等高线图、行政区划图等经典地图类型。而在信息时代, 信息技术的进步推动了地图的泛化, 地图的对象空间范围已从二元空间拓展到三元空间, 地理的和非地理的、现实的和虚拟的、静态的和动态的、有形的和无形的、室内的和室外的、认知的和想象的、思维的和模拟的对象都成为了地图的表示对象。信息时代地图的类型包括了传统地图、类地图以及触觉地图等各类具有空间关系特征的图形形式。
表1 地图定义的差异性
3 ICT时代地图的科学表达框架
地图概念拓展的同时, 各种新涌现的地图类型均突破了地图学的经典理论框架。地图学需要在原有理论基础上进行不断拓展, 以满足新时期地图的表示需求。本文从地图表达视角出发, 提出ICT时代地图的科学表达框架（见图 1）, 明确了地图表达对象、信息抽象、地图表达、地图结果的各个关键环节。
图1 ICT时代的地图表达框架
由图 1可知, 表达对象确定了ICT时代地图描述的目标对象；信息抽象确定了地图所需表示的主要信息内容；地图表达则针对信息表达需求, 构建了面向泛化地图表达的维度体系；地图结果是表达维度相互联系、映射和嵌套所构成的最终成果。
3.1
表达对象
信息空间的介入使得地图的对象空间从二元空间扩展到由地理空间、社会人文空间、信息空间构成的三元空间。其中, 地理空间与人文空间是地图表达的基础。宏观上, 地理空间的对象包括了地球/太空星体表层、内部圈层、海洋圈层等占有一定空间并具有物理形态的客观实体, 如地貌、地质、气候环境、水系等。微观上, 室内建筑空间、建筑部件、部件结构关系等非传统地理要素也成为了地图的表达对象；社会人文空间的对象包括政治、经济、科技、军事等同人类生存、活动、发展息息相关的各类社会人文现象；信息空间是地图对象空间的新拓展, 其包括了在数字世界中绘制或构建的所有信息对象, 如社交媒体、赛博网络、虚拟环境等。
3.2
信息抽象
抽象是指抽取事物的特定特征、属性或关联关系, 舍弃与主题关联性弱的其他特征, 围绕主题呈现出与原型事物似象非象形态的过程。抽象是地图表达的核心, 将繁杂的三元空间对象以地图形式表达的过程就是一个抽象的过程。ICT时代地图表达涉及时间（When）、空间（Where）、属性（What）、用户（Who）4个方面的内容。时间记录了空间对象何时出现、消失, 从出现到消失需要多长时间, 表征了对象运动的时态性；空间描述了对象所在的空间位置及与其他对象之间存在的空间关系, 表征了对象存在的广延性；属性描述了对象是什么, 具有哪些专题属性, 表征了对象的语义信息；用户描述了用图者对于地图空间所处的角色, 以及用户地图信息获取的渠道, 表征了用图者的地图角色定位。
3.2.1
时间抽象
信息时代下地图中的时间包括现实时间和虚拟时间。现实时间是地理空间中对象的实际发生时间, 具有真实性、单向性、连续性、不可逆性, 其描述了地理对象客观上从出现、发展、消亡的动态过程；信息空间的介入增强了地图对时间表达的自由度, 制图者可以自由定义对象的出现时间和时间流速, 构造虚拟的地图时间系统。虚拟时间系统下, 空间对象的出现、发展、消亡状态均可自由定义, 具有可虚构、可偏离、可跳跃、可回溯、可进可退的特点。
围绕地图表达主题, 时间抽象需要明确空间对象在动态过程中的现实（虚拟）时间定位与时间过程, 抽象出空间对象在时间轴线上出现、变化、消亡状态的时间位置、某一状态持续维持的连续时间以及对象发生的时间关系（包括顺序关系、同时关系、分支关系、循环关系）等, 以此形成地图动态表达的时间基础。
3.2.2
空间抽象
地图对象空间的拓展使得“空间”不再局限于由地球表面地理空间与社会人文空间构成的二元空间。网络空间、思维空间、社交媒体空间、虚拟空间、太空空间等均成为了地图的表达对象。地图空间中, 对表达对象的抽象需要考虑空间位置、拓扑关系、几何形态等方面。
空间位置包括现实地理世界的坐标定位, 以及信息空间中通过虚拟、心象、赛博网络所构建出的虚拟位置。在地图表达时, 需要通过对现实地理对象、虚拟/心象对象、数字层级对象等的位置抽象, 形成交通网络图、游戏地图、隐喻地图等地图类型。位置不再是真实性的代表, 基于真实/虚拟位置表现对象空间关系成为信息时代地图的典型特征。
空间关系是地图区别于信息图形的关键特征。传统地图中地理空间关系包括了邻接、关联、包含和连通关系。而对于信息空间对象的关系表示, 需要通过虚拟化、隐喻化、规则化的方式, 将信息空间中对象间的虚拟关系、数量关系、层级关系转换为邻接、关联、包含、连通关系等, 赋予信息空间对象虚拟的地理关系特征, 以形成地图表达的空间基础。通过虚拟化的方式, 构造思维中虚拟/心象对象的空间关系, 形成游戏场景中空间对象的关系表达。
几何形态表征了空间对象的外在轮廓。传统地图主要通过地图语言, 基于点、线、面、体符号传达地理对象的几何信息。信息空间对象缺乏形态信息, 需借由形象思维与空间思维, 通过隐喻化与规则化方法赋予对象几何轮廓, 以形成其外在的表现形态。如隐喻地图中, 可以采用正四边形、正六边形等作为地图构造的基本单元, 形成信息空间对象的几何特征表示。
3.2.3
属性抽象
地理对象具有丰富的定性与定量属性特征, 包括类型属性、专题属性等。而信息空间中的对象则可基于地图的表达主题与一定规则为对象赋予虚拟的属性值。技术的进步提升了地图的信息表达能力, 而不同时空、粒度、虚实下的关联属性相互融合, 可以反映空间对象的更多元特征。基于地图表达的清晰性与易读性要求, 需要对相关的属性信息进行抽取、关联、叠加或聚合, 形成地图对象表示的属性集合, 以辅助地图表达的对象属性特征表示。
3.2.4
用户抽象
物联网、自动驾驶、数字孪生等的兴起, 促使地图的用图者由人拓展到物, 自动驾驶汽车、机器人等均成为了地图的使用者。而在地图参与中, 用图者可以第三人称视角（地图外）阅读地图, 也能以第一人称视角（地图内）参与到地图的交互中。在地图构建中, 需要明确人/物的用图者画像, 确定用图者信息交互、传输、获取的方式, 以及其在地图空间中的可实施行为。
3.3
地图表达
信息时代地图的泛化, 使得地图可以进一步实现多类型、多风格、连续性、多感知通道的图形表示。文献[5]将地图可视化维度划分为表达手段、状态语义、空间几何、空间组织、读图者视点、介质、可视范围、变形、空间变换、空间参考面、投影等11个维度。而基于三元空间对象的时间、空间、属性、用户特征抽象, 本文进一步将上述维度进行整合、提炼、拓展, 形成时间结构、对象状态、几何逻辑、空间维数、空间组织、空间参考面、载体介质、表现形式、空间尺度、读图者视点等10个维度。其中, 对象状态、载体介质、空间参考面、读图者视点与文献[5]所述相近, 此处不再赘述。本文重点讨论新拓展的表达维度。
3.3.1
时间结构
时间表达了空间对象的时变信息, 具有可度量性、相对性、尺度多样性等特点。时间按照表达结构的差异, 可分为线性结构、分支结构、循环结构, 如图 2所示。
图2 时间结构类型
线性结构下的地图内容按照过去-现在-未来的时间顺序线渐次呈现, 具有时间线单一、连续、不可逆的特点。地图表达内容随着时间的推移, 在T0、T1、T2的不同时间节点上, 呈现出空间对象在时间上的位置、数量和质量特征。T0-T1-T2的连续时间变化反映了空间对象的时态特征变化。
分支结构下地图内容的过去、现在、未来具有多种选择, 即使是相同的时间节点, 地图表达内容可能具有不同的发生分支, 未来结果表现出不确定性和多样性的特点。如图 2（b）所示, 在T0时间节点下, 由于事件促发条件的不同, 存在T1a、T1b等多个下一级的分支节点, T1a与T1b属于同一时间节点下的不同可视化内容表现。分支结构下, 将地图时间线上的时间碎片进行串联, 可以形成地图表现形式多样的地图故事。由于在表达空间上表现出的地图场景选择多样性, 时间分支结构被广泛应用于游戏地图、虚拟现实地图等虚拟地图场景中。
循环结构下的地图表现出周期性的特征, 地图对象经过一个周期运动后其外在表现又回到原点。这在自然界中可直观表现为“春夏秋冬, 周而复始, 日复一日, 年复一年”。循环结构的周期性、规律性时态表达特征, 适应于“白昼黑夜”“春夏秋冬”等规律性环境效果的仿真模拟。
时间结构的多样性丰富了地图的表达形式, 不同时间结构连结串起时间节点下的空间对象特征, 以此形成流形的、选择多样性的、周期性的时态特征表达。
3.3.2
几何逻辑
几何逻辑是对地图可视化中图形几何形式的表征。根据地图表示的重点, 几何逻辑可分为欧氏几何与拓扑关系。欧氏几何强调对空间对象几何轮廓形状、尺寸、方向的表达, 还原空间对象的外表形态；拓扑关系的表达则面向空间对象的“本质/格局”内涵。基于对象间的几何关系, 简化空间对象几何形态及其位置关系, 以此突出表达对象间的空间相互关系。
3.3.3
空间维数
传统地图主要以二维为主。ICT时代, 技术手段丰富的同时促进了地图表达空间维度的扩展, 地图表达的空间维数从二维拓展为一维、二维、三维乃至更高维度。
一维地图是对二维地图的抽象简化, 强调反映对象间格局性的本质关系, 避免由于过多图形符号而产生的可视化焦点分散的问题。典型的一维地图如Kriskograms地图, 其将地理空间对象映射到一维坐标轴上, 仅保留流线的起始点、终止点和流动方向。通过位置线以及线上对象的关联与流转可视化表达对象间的时空关系。二维地图是最常见的地图可视化形式, 其主要通过抽象的二维点、线、面, 结合形状、尺寸、色相、明度、饱和度等视觉变量, 进行空间对象的抽象图示表达, 反映空间对象的空间分布、联系及变化趋势等。三维地图是二维地图的延伸。传统三维地图采用透视法、晕眩法等实现地图的三维可视化。而数字空间的出现提升了地图表现的灵活性, 使真三维地图可视化的实现成为现实。基于三维体的建模, 数字空间中的信息自由叠加, 地图增加了对立体、多元信息（包括时态信息）、多维数据的支持和可视化表达。采用三维手段进行地图可视化, 可使对象表现更为逼真, 信息传递也更贴合人类的现实认知习惯。
3.3.4
空间组织
矢量与栅格是地图表达的两种对象组织方式。矢量组织方式通过对象点坐标或构成对象轮廓的点坐标串的相互连结, 形成空间对象的可视化表达；栅格组织方式则将地图空间划分成规则网格, 每个单元格网依据空间对象的定性或定量属性给予相应颜色值, 形成空间对象的可视化表达。矢量与栅格这两种经典的地图组织形式被广泛应用于二维地图的可视化表达。
随着三维可视化以及摄影测量技术的发展, 矢量与栅格对象组织方式进一步融合, 形成了面向空间对象三维可视化的混合组织形式, 如倾斜摄影、建筑信息模型等。这些空间对象的三维表达形式以矢量方式记录构成空间对象轮廓的点坐标串, 坐标串的连结与组合表达了空间对象的几何特征；而以栅格方式记录空间对象的表面纹理, 通过纹理坐标将栅格纹理与矢量几何相互映射, 形成空间复杂地物的三维表达。当前, 混合组织形式常被用于实景三维地图的可视化表达。
3.3.5
表现形式
地图有抽象、具象以及不同风格的表现形式。抽象表达强调根据制图目的, 抽取地图表达的核心特征。将不同空间对象或现象按照某种特定类型、属性或关联关系进行重组织, 以各种简单的地图符号表达复杂的三元世界。图 3（a）与3（b）展示了微地图、示意性地铁图两种类型的抽象表达方式, 通过以规则约束、简化、夸张等表达方式, 示意性地突出表现对象的空间拓扑关系、分布特征以及属性关系。具象化的表现方式对用图者的知识经验要求更低, 甚至用户无需具备专门的地图学知识, 也可快速感知地图符号所表现的地理环境空间特征[5]。如图 3（c）所示, 深圳北站的实景三维地图与现实地理环境间具有直观可比性。风格化是地图艺术美的体现。通过卡通风格、油画风格、精简风格等不同艺术表现, 可以提升地图的视觉吸引力。通过示意线条、轮廓、图形色调, 可以艺术性的表现手法表达不可见的抽象语义信息。图 3（d）以绘画风格展示了深圳北站的空间分布。
图3 地图表现形式
3.3.6
表达尺度
尺度是影响地图表达的主要因素之一。一般而言, 尺度是时间过程、观测或模型的最小颗粒特征, 它影响了对象时间、空间、属性特征的表达。本文以空间尺度为例, 说明尺度对地图表达的影响。
传统地图由于载体介质的限制, 其主要以单一尺度表达为主, 地图具有唯一的比例尺特征, 地图要素表达精度恒定。数字技术的进步使得多尺度地图与变尺度地图成为可能。多尺度地图具有多层次的比例尺特征, 在保障用户视觉感受前提下, 多尺度地图根据空间对象的重要程度以及其在显示环境中所处的位置, 动态决定对象要素的表达精度, 使之符合用户的信息获取需求。变尺度地图则是同一地图幅面上允许有多重的比例尺特征, 为强调和突出某些区域或对象, 变尺度地图具有非均质的特点, 通过全局和局部对比的方式, 让读者快速获取所需的重点内容。鱼眼地图中, 不同位置下的空间对象具有多样性的比例尺特征。
3.4
地图结果
基于时间结构、对象状态、几何逻辑、空间维数、空间组织、空间参考面、载体介质、表现形式、空间尺度、读图者视点维度等的关联与组合, 信息时代的地图可以形成触觉地图、地形图、行政区划图、实景三维地图、示意性地铁图、Cartogram地图、游戏地图、虚拟现实地图等地图形式。基于人的应用场景, 地图可以展示空间对象在三元空间中的分布, 实现地图与人的交互、空间对象之间的关系展示。基于物的应用场景, 地图可以辅助自动驾驶、实现机器人的自动巡航等。
4 结语
ICT时代, 地图在对象空间、表现形式、感知通道、用户角色、理论框架等方面都发生了重大转变。地图的对象空间从二元空间拓展到三元空间, 表现形式从平面静态拓展到多元动态, 感知通道从视觉拓展到多感知通道, 用户角色从人拓展到物。地理的和非地理的、现实的和虚拟的、静态的和动态的、有形的和无形的、室内的和室外的、认知的和想象的、思维的和模拟的对象都成为了地图的表示对象, 信息时代地图类型包括了传统地图、类地图以及触觉地图等各类具有空间关系特征的图形形式。而通过由表达对象、信息抽象、地图表达、地图结果所构成的信息时代地图表达框架, 可以辅助确定新时期地图表达的对象、信息、手段、结果, 为地图的设计与构建提供关键支撑。
来源：经纬石旁话遥测
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