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地圖學（Cartography），又稱地圖制圖學，是一門研究利用地圖圖形或數字化方式科學地、抽象概括地反映自然界和人類社會各種現象的空間分布、相互聯系、空間關系及其動態變化，并對地理環境空間信息進行數據采集工具、智能抽象、存儲、管理、分析、處理和可視化，以圖形或數字化方式傳輸地理空間環境信息的科學與技術（中國·王家耀）。地圖學的研究對象是地圖，主要探討地球表層各種自然地理要素和與社會經濟要素等空間信息的符號化和可視化表達，包括宏觀與微觀、具體與抽象、現實與歷史的所有空間信息。隨著人類認識范圍的擴大，地圖學的研究對象也不斷向外層空間和地殼深部拓展。

地圖起源于上古時代，它的產生和發展源于人類活動的實際需要。公元2世紀，古希臘地圖學的發展達到了頂峰。克羅狄斯·托勒密（Claudius·Ptolemy，公元90—168年）的《地理學指南》在西方古代地圖史上具有劃時代的意義，一直被使用到16世紀。在春秋早期，管子著有《管子·地圖篇》，其是最早論述地圖地理內容的專篇；從馬王堆漢墓三號漢墓中發現的地圖和駐軍圖，是中國至今發現的最早地圖。晉代的裴秀繪制的《禹貢地域圖》與《地形方丈圖》，形成了中國古代傳統地圖學的數學基礎與制圖原理，對中國古代地圖和地圖學的發展，產生了極其深遠的影響。中世紀的歐洲受到神學的影響，地圖學發展緩慢，同時期的中國地圖學快速發展，鄭和繪制了中國第一部航海圖集《鄭和航海圖》。15世紀末至17世紀中葉的地理大發現，奠定了世界地圖的地理輪廓。18世紀后專題地圖的萌芽和發展、照相制版方法的出現和航空攝影測量技術的發明，導致了地圖生產技術工藝的變革；19世紀末和20世紀初，形成了系統而完整的關于地圖制作的技術、方法、工藝和理論。20世紀后期，科學技術的進步推動了地圖學的快速發展，形成了地圖學新的理論。

現代地圖學主要理論包括地圖信息論、地圖信息傳遞論、地圖感受論、地圖模型論、地圖空間認知理論、地圖信息可視化理論、地圖符號論、制圖綜合理論等。同時，地圖學是諸學科門類知識之間的交叉所形成的學科，它的各分支或研究方向幾乎與各個學科門類都有著密切關系，作為理學一級學科地理學下的二級學科，其下分為理論地圖學、地圖制圖學和應用地圖學三大分支。現代地圖學打破了學科的界線，學科之間的界線變得越來越模糊，學科前沿不斷向前推進。

概念界定

定義

關于地圖學的定義，有各種各樣的說法。

學科特征

地圖學的現代特征也有各種各樣的看法，其共同特征表現為跨學科特征、信息傳輸特征、計量化特征和高技術特征等。

跨學科特征是指現代地圖學打破了原有學科的界線，致使學科之間的界線變得越來越模糊的一種特性。現代科學有自然科學、社會科學、數學科學、系統科學、思維科學和人體科學這六大部門，地圖學同它們都有密切的聯系。例如，地圖設計、制作與生產，是技術與工程科學的一部分，而地圖集的編制又與系統科學密切相關；專題地圖制圖以自然現象作為地圖的主題內容時，涉及的是自然科學的問題，而當它的主題是社會經濟現象時，則遇到地圖制圖的問題又屬于社會與人文科學概論的范疇；地圖投影與數學密切相關，在某種意義上可以說就是應用數學的一個分支；地圖制圖綜合，涉及神經科學、數學；地圖信息傳輸理論，涉及系統科學、信息科學與數學；地圖視覺感受理論，包含著生理因素、心理因素和心理物理學因素，這些都屬于不同科學領域的問題；地圖空間認知理論同認知科學、腦科學、心理科學的關系尤為密切。

信息傳輸特征是指現代地圖學在電子技術和信息時代，把作為“制作地圖的藝術、科學和技術的地圖學"轉變為地圖信息傳輸過程的一種特征。信息論、系統論和控制論的誕生，作為科學研究的工具在許多學科中都得到了廣泛應用。信息科學影響到幾乎所有科學技術領域的觀察手段和研究方式，地圖學也不例外。信息是符號化的知識。信息化以知識為內涵，又成為知識創新、知識傳播和知識的創造性多樣化應用的基礎。基于這樣一個特征，地圖學是一門傳輸地理空間信息的地理信息科學技術，從地圖設計、生產到地圖使用，構成了地理空間信息傳輸的完整過程。

計量化特征是指現代地圖學引入現代數學方法的一種特征。在采集、整理數據時，研究制圖綜合指標和方法時，用地圖分析某種自然、社會現象，探討它們的規律時，用檢測視覺感受效果的方法來提高地圖的設計水平時，對專題數據進行分類、分級和趨勢預測時，都需要使用數學方法進行數據處理。在計算機地圖制圖，地圖數據庫和GIS建立和應用中，數學建模更是一切工作的前提。在地圖學的領域中需要有一個新的環節或層次，這就是“地圖制圖數據處理”，或稱“地圖數學制圖模型”。地圖學領域須引入許多現代數學方法，如拓撲學、圖論、模糊數學，灰色系統理論、多元統計分析、數學形態學、分形與分維、小波理論和方法等。數學已經成為地圖學的方法和基礎，這標志著地圖學的理論化。

高技術特征是指現代地圖學在網絡環境下，政府、企業、志愿者三種主流制圖并存，形成多源制圖數據采集工具、處理（生產）、應用的一體化以及物聯網、云計算、網格計算等新技術的支撐與推動，形成智能化地圖制圖技術的一種特征。計算機技術被引進地圖學以后，促進了學科建設和發展，使地圖生產發生了革命性變化。從最初的計算機輔助地圖繪制，發展到現在的全數字地圖制圖，地圖生產方式由手工方式向數字化式方式轉變。用數字地圖制圖技術制作地圖，增加了地圖的科學技術含量，縮短了地圖生產周期，提高了地圖質量，豐富了地圖設計者的創作手法，增加了地圖品種；擴展了地圖的功能，尤其是在地圖信息的計算機實時顯示、對比和預測等方面成效顯著。

學科屬性

地圖學的屬性包括科學屬性、技術屬性和工程屬性。

地圖學的科學屬性是指地圖學是描述和表達地（星）球空間數據場和信息流的科學，是地球空間信息的抽象、概括、表達和傳輸的科學，具有認識論和方法論特色。地圖作為地圖學的主題其核心在于“構建世界，而非復制世界。”

地圖學的技術屬性是指以地圖學的科學理論為指導，采用某種技術工藝流程和與之相適應的制圖設備或儀器，進行地圖設計，地圖編繪、地圖印刷，并提供應用服務。

在傳統地圖學時代，地圖學先后采用“繪圖法”和“刻圖法”為主導的技術工藝流程，以及與兩種技術流程相適應的繪圖或刻圖工具以及坐標展點儀、復照儀、翻曬版機、印刷機等設備和儀器，完成地圖設計、地圖編繪和地圖印刷作業。進入信息時代后，電子計算機的誕生導致了地圖學技術上的革命，數字地圖制圖技術取代了傳統手工地圖制圖技術，數字地圖制圖與出版一體化的技術工藝流程代替了傳統地圖制圖與出版相分離的工藝流程，相應地采用計算機地圖制圖系統、地圖電子編輯系統、分色膠片輸出機、數字直接制版機和全色地圖印刷機等軟硬件集成系統，地圖制圖和印刷采用的設備和儀器發生了根本性的變革。

地圖學的工程屬性是指將地圖學的科學原理應用到地圖的生產實踐中，對相關技術進行選擇、整合、協同而集成的相關技術群，例如：地圖制圖系統、地圖生產系統、地理信息系統和虛擬地理環境等。這些工程活動包括：地理信息數據工程、軟件工程以及地理信息獲取、處理（生產）、應用服務工程等。

發展歷程

國外發展

古代地圖學

地圖起源于上古時代，它的產生和發展是人類活動的實際需要。埃及尼羅河的季節性泛濫，促進了農田水利測量即原始地圖的測繪學的誕生。公元前6—前4世紀，古希臘人埃拉托斯特尼（Eratosthenes，前276—前195年）在他的地理學著作內所附的世界地圖，不僅包括的地域范圍大，而且最早測量了地球的曲率、周長，并在地圖上繪制了經緯線，還以“毛蟲”來表示山脈。

現存最古老的世界地圖來自公元前9世紀的巴比倫。其中一幅描繪了巴比倫河上的巴比倫，周圍環繞著亞述、烏拉爾圖王國和幾座城市，而這些城市又被一條“苦河”（Oceanus）所包圍。另一幅畫則將巴比倫描述為世界中心的北部。

公元2世紀，古希臘地圖學的發展達到了頂峰。著名數學家、天文學家、地理學家和地圖制圖學家克羅狄斯·托勒密（Ptolemy，公元90年至168年）對地圖學的發展做出的巨大貢獻，他的《地理學指南》是古代地圖學的一部巨著，在這部著作中，他闡述了應如何編制地圖，并對將地球曲面表示為平面的問題提出了一些處理方法。書中有26幅分區圖和1幅世界圖，這是世界上最早的地圖集雛形，其中世界圖采用圓錐投影，包括經度180°、緯度80°的地域。該世界圖在西方古代地圖史上具有劃時代的意義，一直被使用到16世紀。

中世紀地圖學

中世紀是指從希臘、羅馬古文化衰落至文藝復興前這一段時期，這是地圖歷史學上的一個漫長而黑暗的年代。中世紀初期在西方世界叫作“蒙昧時代”，由于宗教占支配地位，地球是球形的概念遭到排斥，地圖不再是反映地理知識的表現形式，而成為神學著作中的插圖。這類地圖幾乎千篇一律地把世界畫成一個圓盤，既無經緯網格，又無比例尺，完全失去了科學和實用價值。這個時代一直持續到公元1000年，啟蒙思想才開始在地圖學和地理學領域表現出來。

阿拉伯地理學家穆罕默德·伊德里西（Muhammad al-Idrisi）于1154年制作了他的中世紀地圖集《羅杰之書》（Tabula Rogeriana）。通過將非洲、印度洋、歐洲和遠東的知識（他從阿拉伯商人和探險家那里學到的當代知識）與他從古典地理學家那里繼承的信息相結合，他能夠寫出對眾多國家的詳細描述。除了他撰寫的大量文字外，他還繪制了一幅世界地圖，主要受克羅狄斯·托勒密世界觀的影響，但受到多位阿拉伯地理學家的重大影響。在接下來的三個世紀里，它仍然是最精確的世界地圖。該地圖分為七個氣候帶，每個氣候帶都有詳細的描述。作為這項工作的一部分，制作了一張較小的圓形地圖，描繪了頂部的南方和中心的阿拉伯。伊德里西（Al-Idrisi，1100年—1166年）還估計了世界的周長，精確到10%以內。

近代地圖學

近代地圖學的發展是14世紀以后歐洲新興資本主義時代的產物。15世紀末至17世紀中葉的地理大發現，奠定了世界地圖的地理輪廓。16世紀荷蘭地圖學家墨卡托（Mercator，1512—1594年）繪制了第一張世界地圖，創造了等角正軸圓柱投影，這是從北極的角度俯視繪制而成。這對當時的航海幫助很大，其投影至今仍為航海圖和航空圖所采用。

16世紀地圖集的盛行，總結了16世紀以前東方和西方地圖學的歷史性成就；17世紀后的大規模三角測量和地形圖測繪學，奠定了近代地圖測繪的基礎。當時羅盤、望遠鏡、象限儀、水銀氣壓計、平板儀等儀器的發明，使測繪精度大為提高，特別是三角測量成為大地測量學的基本方法，為大比例尺地形圖奠定了基礎。后來，又出現了暈渲表示地形的方法，尤其是發明了等高線表示地形的方法，從此許多國家開始系統測制主要以軍事為目的的大比例尺地形圖。

18世紀后專題地圖的萌芽和發展、照相制版方法的出現和航空攝影測量技術的發明，導致了地圖生產技術工藝的變革。從19世紀開始，由于自然科學的進一步分工與深化，普通地圖已不能滿足有關學科發展的需要，從而產生了表示有關專門要素和現象的專題地圖。特別是隨著地球科學和生物學等學科的發展，地理、地質、生物、海洋考察的加強和氣象、水文定位觀測資料的積累，陸續產生了地質、氣候、水文、地貌、土壤、植被等專題地圖。例如，德國伯格豪斯（Berghaus）編制出版的《自然地圖集》，包括氣象、水文、地質、地磁、植物、動物、人種、民族等8個部分共90幅專題地圖；巴康和海爾巴特森根據世界29000個氣象臺站長期觀測記錄資料編制了巴特羅姆氣候地圖集；俄羅斯道庫恰耶夫編制了北半球土壤圖與俄國歐洲部分土壤圖等，這都對當時專題地圖的發展起了很大的推動作用。

19世紀末和20世紀初，形成了系統而完整的關于地圖制作的技術、方法、工藝和理論。1891年在伯爾尼召開的第五屆國際地理學大會上，討論和通過了編制國際百萬分之一地圖的決議，并在1909年11月在倫敦召開了百萬分之一地圖國際會議上，通過了百萬分之一地圖的基本章程。1913年又在巴黎召開了第二次討論百萬分之一地圖編制方法和基本規格的專門會議，進一步確定了該地圖的投影、分幅、統一編號以及地圖整飾要求等具體規范，這對后來各國百萬分之一地圖的編制起到了積極的推動作用。

國內發展

中國黃河流域堤防和灌溉工程的興建，促進了原始地圖測繪學的誕生。

在春秋早期，管子著有《管子·地圖篇》，是中國現存最早論述地圖地理內容的專篇，論述了“審知地圖”的具體項目、方法以及在戰爭中的作用。從馬王堆漢墓三號漢墓中發現的地圖和駐軍圖，即繪有山脈、河流、城鎮、道路等，是中國至今發現的最早地圖。

晉代

晉代杰出的地圖學家裴秀（公元223—271年）不僅繪制了18幅《禹貢地域圖》與《地形方丈圖》，更重要的是他總結了前人和自己的經驗，提出了6項制圖原則，即有名的“制圖六體”——分率、準望、道里、高下、方邪、迂直。裴秀的“制圖六體”，系統總結概括了中國古代地圖制圖經驗，加上“計里畫方”，形成了中國古代傳統地圖學的數學基礎與制圖原理，對中國古代地圖和地圖學的發展，產生了極其深遠的影響。

唐宋時期

唐代賈耽（公元730年至805年）通過對古今地圖的對比分析和調查訪問，編制了《關中隴右及山南九州等圖》和《海內華夷圖》。

北宋統一不久便編繪出第一幅規模巨大的全國總輿圖，即《淳化天下圖》，該圖系根據各地所貢地圖400余幅編制而成。在著名的西安碑林中，保存有一塊南宋紹興七年（公元1137年）刻的石碑，碑的兩面分別刻著《華夷圖》和《禹跡圖》。宋代有代表性的地圖學家沈括（公元1031年至1095年），博學善文，精通天文、歷法、數學、物理、醫學、地理學等，晚年寫成《夢溪筆談》，在地圖測繪學方面也有很多貢獻。例如，為疏通渠道作過約400千米的水準測量，發現地磁偏角的存在，改進了指南針的裝置方法，使用二十四方位的劃分等，他還編繪了《守令圖》，即《天下州縣圖》。

元代

元代的朱思本（公元1273年至1333年）在地理考察和研究歷史沿革的基礎上編制成《輿地圖》兩卷。中國著名的航海家鄭和（公元1371年至1435年）先后七次航行在南洋（今南灣）和印度洋上，歷時28年（公元1405年至1433年），經歷了30多個國家，遠到非洲東海岸的摩加迪沙（今索馬里首都）和阿拉伯海、紅海一帶。鄭和不僅揭開了15世紀海上探險的序幕，而且有許多不同于15世紀其他西方探險的特點。鄭和的同行者們留下了四部重要的地理著作，產生了中國第一部航海圖集《鄭和航海圖》，對中國地圖學的發展做出了巨大的貢獻。

清代

清朝是中國歷史上地圖制圖發展較快的時期，在康熙、乾隆兩代，中國的地圖測繪學進入了一個新的階段。康熙帝聘請了一批西方傳教士，進行了全國性的大規模的地理經緯度和全國輿圖的測繪，采用天文測量和三角測量相結合的形式進行。從康熙二十三年（1684年）開始，到康熙五十八年（1719年）結束，歷時35年。在測圖的基礎上編成著名的《皇輿全覽圖》，在中國測繪史上具有重要意義。清末地理學家魏源（1794—1859年）編制的《海圖圖志》，全圖集共繪地圖74幅，內容包括半球圖、各大洲和各國地圖，在繪制方法上，完全脫離了中國傳統的計里畫方法，采用經緯度控制法，統一起始經緯度，地物符號的設計與現今的世界地圖有類似之處，是中國地圖制圖學史上一部關于世界地圖集方面開創性的著作。在清同治年間刊行的《大清一統輿圖》，圖冊區域范圍為：北抵北冰洋，西及里海，東達日本，南至越南，遠超出本國范圍，故又名《皇朝中外一統輿圖》。

民國時期

1903年中國成立陸地測量局，繼續進行天文及三角測繪學。同時，民間開始成立地圖編制出版機構，先后出版了《中外輿地全圖》《中國分省新圖》《郵政地圖》以及《歷代輿地沿革險要圖）《中華民國地理新圖》《中國歷代疆域戰爭全圖》《中華鐵路現勢圖》等早期的普通地圖、專題地圖和地圖集。

中國從20世紀30年代初才從德國引進航空攝影測量儀器設備，開始采用航測方法測制大比例尺地形圖。唯一能代表中國早期地圖制圖水平的是20世紀30年代中期由丁文江、翁文瀕、曾世英主編的“申報館”地圖，即《中華民國新地圖》及其縮編本《中華民國分省新圖》。

傳統地圖學的形成

傳統地圖學的形成與建立在三角測量基礎上的近代地圖測繪學是緊密聯系的。經過兩次世界大戰，大約在20世紀50年代末至60年代初，地圖學作為一門獨立的科學已經形成。作為地圖學分支學科的地圖投影、地圖編制、地圖整飾和地圖印刷等已趨于穩定。此時期的地圖學稱為傳統地圖學。

傳統地圖學研究的對象是地圖制作的理論，技術和工藝。在地圖制作的理論方面，地圖投影（設計，選擇和計算）制圖綜合（基本原則，各要素制圖綜合方法）地圖內容表示法（符號系統和色彩運用）等是研究的核心；在地圖制作的技術方面，主要圍繞地圖生產過程研究編繪原圖制作技術，出版原圖制作技術和地圖制版印刷技術；在地圖制作的工藝方面，主要研究地圖生產特別是地圖印刷工藝。傳統地圖學是以地圖制作和地圖產品的輸出作為自己的目標。

現代地圖學發展

20世紀初，飛機出現并很快成功研制出航空攝影機和立體測圖儀，從此地圖的測繪學開始采用航空攝影測量方法。黑白航空相片成了專題地圖制圖的重要資料來源。照相平版彩色膠印技術的應用，使地圖的科學內容、表現形式和印刷質量都提高到一個新的水平。由于普遍采用了航空攝影測量方法，許多國家都在20世紀40—50年代較短時期內完成了各種比例尺地形圖的測繪或更新。1937年蘇聯編制出版的《蘇聯世界大地圖集》第一卷系統地反映了世界自然、經濟的全面概況和蘇聯的總貌，當時在國際上得到很高的評價，被譽為是一部“地理大百科全書”，榮獲國際地理聯合會的金質獎章。

第二次世界大戰以后，各國為了迅速恢復和加快經濟建設，都加強了地質與礦產、土地、森林、生物、氣候與水資源，以及煤炭、石油等能源的勘探和調查，編制了相關的專題地圖。

20世紀50—70年代，一些發達國家相繼編制了世界地圖集。在國際上產生影響較大的有英國的《泰晤士世界地圖集》、德國的《施蒂勒地圖集》、意大利的《旅行俱樂部國際大地圖集》、美國的《古特世界地圖集》，這些地圖集反映了地圖科學與技術的進步。與此同時，英國、法國、德國、瑞典、比利時、荷蘭、匈牙利、波蘭、瑞士、印度、日本、加拿大和美國等國家出版了一大批國家地圖集，全面系統地反映了各個國家的自然、人口、經濟、文化、歷史等概況，對于促進國際地圖學學術交流和促進地圖學科技術的進步起到了重要作用。在此期間，新的制圖支撐技術也在日新月異地發展，如20世紀50年代航空遙感方法推動了地質、林業、土壤、植被等各部門專題制圖的發展，60年代開始地圖制圖自動化的研究實驗，70年代初步實現地形圖、地籍圖的數字測圖與專題地圖自動化編繪，所有這些成果推動了地圖制圖技術的重大突破。

20世紀70年代以來，隨著航天遙感技術的發展，大大推動了地球科學、生物學、環境科學和空間科學的發展，并為專題制圖提供了全球范圍的極其豐富的信息源；80年代計算機制圖的全面發展，逐漸改變了傳統的地圖制作方法；90年代形成計算機制圖與自動出版一體化的生產體系，電子地圖集與地圖集信息系統迅速在各國推廣，從而實現了從傳統的手工制圖到計算機自動化制圖與制版的根本轉變。與此同時，一些國家推出了計算機出版生產出版系統軟件，比較有名的如美國的“Intergraph地圖出版生產系統”、比利時的“BARCO Graphics電子地圖出版生產系統”等。在此期間，隨著遙感技術的高速發展及圖像處理技術的日臻完善，為各種專題地圖提供了最有效的、最快速的獲取信息手段，并形成了地圖學—遙感—GIS技術一體化的研究體系。

此外，還形成了地圖學新的理論，主要有地圖信息論、地圖傳輸論、地圖模式論、地圖認知論、地圖感受論等。近年來，國際上對科學計算可視化、地圖自動綜合、數字地圖及應用、網絡地圖等前沿問題開展了深入的研究和討論，并已經取得一定進展。

20世紀后期，科學技術的進步推動了地圖學的快速發展。在這一時期，地圖信息傳輸模式、地圖符號論、地圖信息論、地圖感受論等地圖核心理論相繼產生并發展，地圖學理論得到完善。進入21世紀以后，隨著信息通信技術的發展，人類社會進入地理空間、人文社會空間和信息空間耦合而成的三元空間，以大數據、云計算、5G網絡、虛擬現實、增強現實等為代表的新技術徹底改變了地圖學發展的技術背景和條件，大大增強了用戶對地圖的參與性和交互性，地圖制圖的目的、主體、客體和應用環境等均發生了深刻變化，地圖學開始從科學研究、行業應用等專業領域逐步走向大眾化、社會化。新時代背景下，地圖學領域的重要特征為：地圖制作和應用的門檻大幅度降低，大量非專業的地圖愛好者成為地圖制作的主力；地圖制作的方法也不再受限于經典的地圖學理論（如地圖投影、地圖綜合、符號系統），出現了各種有別于傳統地圖的新型地圖創作方式，地圖制作呈現出典型的泛化特征。

學科體系

概述

地圖學最初包含地圖投影、地圖編制、地圖制印三部分內容，而后逐步擴展成為地圖概論、地圖投影、地圖編制、地圖整飾、地圖制印、地圖分析與應用六個主要分支。1963年，瑞士地圖學家英霍夫（E. Inhof）最先提出將地圖學分為理論地圖學與實用地圖學兩部分，而后蘇聯、捷克、美國、奧地利等多國的地圖學家進一步提出關于地圖學結構體系和理論地圖學組成的各種看法。1980年，德國佛萊泰格（Freitage）用信息傳輸論和符號理論相結合的觀點，將地圖學體系分為地圖學理論、地圖學方法論和地圖學實踐；荷蘭地圖學家博斯（Bos）用一個類似于物質的分子和原子結構的功能模型來解釋地圖學各個領域與其他邊緣學科的關系，提出了一個地圖學體系的功能模型（見下圖），該模型突出和強調地圖設計的核心作用。

中國以廖克、王家耀為代表的專家各自提出了現代地圖學的學科體系。廖克將地圖學分為理論地圖學、地圖制圖學和應用地圖學三大分支學科。王家耀將地圖學分為理論地圖學、地圖信息工程學、應用地圖學三大構成部分，同時提出，地圖學的科學體系與更高層次的科學之間有著密切的聯系，它有兩個外層：第一個外層是認知科學地球與環境科學、數學、語言學、心理科學、信息科學及系統科學；第二個外層是自然科學、技術與工程科學、社會與人文科學概論。

主要體系

理論地圖學

地圖信息包括地圖符號和地圖圖形所具有的地理含義，它們不僅僅是符號所代表的內容，還包含這些符號所構成的空間實體在時空中的演化規律。地圖信息是制圖對象和時間、空間的組合信息，它具有定量、定位和可測度的特性。地圖信息是指地球和其他天體的空間信息，運用特定的符號、載體和技術方法，在按特殊的數學法則確定的平面上表示的可感知的時空化了的地域信息及其所蘊含的地理規律。

地圖信息論研究環境地理信息的表達、變換、傳遞、存儲和利用的理論問題。

地圖信息傳遞論是研究地圖信息傳遞過程和方法的理論。地圖信息傳遞模型是從地圖制圖到用圖過程的概括。

地圖信息傳遞的過程是：客觀事物（制圖對象）通過制圖者的認識，形成概念，使用地圖符號（地圖語言）變成地圖，地圖的使用者通過對地圖符號和圖形的解譯和分析，形成對客觀事物認識的概念。這同通訊中的編碼和譯碼的模式是相同的。當編碼信息得到辨認和解譯時，地圖信息的傳遞就完成了。地圖作為傳遞通道，將地圖作者和讀者連接起來。制圖者采用圖形和文字相結合的方法將環境信息轉換為地圖信息，用圖者又將地圖信息轉變為環境信息。正是這種轉換，將地理環境、制圖者、地圖和用圖者組成一個相互聯系的完整系統。

地圖感受是應用生理學和心理學的理論來探討讀圖過程。視覺感受的研究對于設計最佳的地圖圖形和色彩提供了科學依據。對圖形、符號的感受中，研究符號的圖形特征上的各種變化，形成視覺變量。運用視覺變量引起的視覺感受上的變化，可以形成圖形的整體感、數量感、質量感、動態感和立體感的效果，達到更有效地傳遞地圖信息的目的。

地圖模型論就是將地圖作為客觀世界的空間模型。地圖既是客觀世界的物質模型，又是概念模型。作為物質模型，人們可以在模型上進行地面的模擬實驗工作，例如量測長度和面積、進行區域規劃設計等。作為概念模型，它不僅僅是客觀物體的描寫，還包括對客觀世界認識的結果。在概念（思想）模型中又可分為形象模型和符號模型，前者是運用思維能力對客觀世界進行簡化和概括，后者借助專門的符號和圖形，按一定的形式組合起來去描述客觀世界。地圖具有這兩方面的特點，所以是形象-符號模型。

認知科學是由計算機科學、哲學、心理學、語言學、人類學、神經科學交叉于20世紀70年代末才形成的關于心智、智能、思維、知識的描述和應用的學科，研究智能和認知行為的原理和對認知的理解，探索心智的表達和計算能力及其在人腦中的結構、功能和表示。

認知地圖也稱心象地圖，它是人們通過感知途徑獲取空間環境信息后，在頭腦中經過抽象思維和加工處理所形成的關于認知環境的抽象替代物，是表征空間環境的一種心智形式。這種將空間環境現象的空間位置、相互關系和性質特征等方面的信息進行感知、記憶、抽象思維、符號化加工的一系列變換過程，被稱為心象制圖。

地圖可視化理論是研究地圖信息的符號化、圖形化、形象化及直觀性的處理、表達、傳遞及解譯的理論。

可視化在西方多稱為視覺化（Visualization），解釋為“不可直接察覺的某種事物的直觀表示"。這本是一個計算機科學中的概念（Visualization in Scientific Computing），它是將數據轉化為圖形，以便于研究人員觀察計算過程。在數字地圖條件下，地圖信息的可視化已經成為當代地圖學研究中的一個重要領域。

在地圖和地理信息系統中，利用可視化技術可以直觀顯示物體的空間位置，可將地理環境現象空間分析（統計、關聯、對比、運輸、遷移、經濟發展）的過程和結果直觀、形象地描述出來并傳遞給用戶。利用三維、動態可視化技術，既可以制作二維平面上的視覺三維圖像，也可以制作隨時間變化的三維動態地圖。在制圖過程中，則利用可視化技術對地圖數據的存儲、傳遞、處理過程進行監控。

地圖符號論又稱地圖語言學，是20世紀末才提出的地圖學新理論。它是在20世紀60年代提出的地圖符號系統（蘇聯）和視覺變量（法國）理論的基礎上，結合形式語言學逐步形成的。

地圖符號論作為研究地圖符號系統及其視覺特征的理論，其核心任務在于探討地圖符號和圖形的構圖規律、地圖符號及其系統結構。

制圖綜合理論對傳統地圖學和現代地圖學來說都是基本理論，它研究編制地圖的過程中對地圖內容進行概括和取舍處理的原理和方法，是對制圖數據處理的根據，其最終目的是合理反映制圖區域的地理特征。

在新技術條件下，GIS環境下的數字信息資料成為日趨重要的資料源，而多媒體地圖成為GIS最重要的輸出形式。GIS環境下的數字制圖綜合，除了綜合的基本原理之外，從形式到技術方法，都同傳統制圖綜合有很大的區別。

地圖制圖學

地圖制圖學是包含實際制作地圖的理論和技術方法的學科。

地圖投影研究如何用數學方法將地球橢球面上的點投影到平面上的方法。主要內容包括：地圖投影的一般原理，探求地圖投影的各種方法，地圖投影的變換，地圖投影的設計，地圖投影的選擇，地圖投影的判別，在地圖數據處理中探求在不同的地圖數據源之間地圖投影變換方法。

普通地圖制圖學以普通地圖制圖為對象的學科，研究普通地圖的內容和表示方法、地圖符號設計、編圖技術方法、各要素的制圖綜合（數據處理）、地圖編輯和設計等。

專題地圖制圖學以專題地圖制圖為對象的學科，研究專題地圖的內容和表示方法，專題地圖上主題要素的資料收集和處理、各種類型專題地圖的編制，專題地圖的制圖工藝和編輯、設計等問題。

遙感制圖學研究以遙感數據為數據源制作地圖或修正地圖的學科。主要內容包括遙感圖像的成像原理、圖像性質、圖像判讀、圖像增強，數字圖像特征及數字圖像處理、增強、變換，遙感圖像的制圖應用、編圖技術方法和遙感制圖精度分析等。

計算機制圖學以計算機為主導的電子儀器為制圖工具，研究地圖制圖方法的學科。它僅僅是制圖方法的變化、地圖本身并沒有變化，嚴格說來并不是一個完整的學科。由于以計算機為工具是制圖技術革命的重要標志，人們在一定階段會特別強調它的地位，產生了這門以研究制圖電于設備的性能、使用方法，地圖數據采集工具、存儲、傳遞，地圖制圖軟件、地圖數據庫、地圖數據處理方法為主要內容的特殊的學科。

地圖制印學研究大量復制地圖的學科。傳統的地圖制印學包括對復照、翻版、分涂、制版、打樣、印刷等工序的研究。數字制圖技術的發展使地圖制印產生了根本的變化，編印一體化技術可在數據處理過程中區分不同顏色，并經打樣檢查后按預定比例輸出四張（紅、黃、藍、黑）膠片，直接去印刷廠制版印刷。進一步的發展是省掉分色膠片，直接將數據輸入印刷機進行印刷。

應用地圖學

應用地圖學研究地圖應用的原理和方法。在應用地圖學體系中，實際建立的學科有地圖分析、地圖解釋和應用。

以分析地圖的方法為主體，包括分析目的、分析方法、分析結果和分析精度四個部分。分析目的是確定在地圖上分析研究的方向和可能的用途，這包括根據地圖獲得數量特征，研究結構和差異，揭示聯系和從屬性，分析動態，預測預報和質量評價。分析方法包括描述法、圖解法、圖解解析法（地圖量測和形態量測）和解析法（各種數學模型方法）。通過這些分析方法將獲得不同形式的結果供實際應用。作為應用的依據，還要分析這些結果可能達到的精度。

地圖解釋和應用的主體是各行業的專家，他們根據使用地圖的目的選擇合適的方法，對分析結果加以應用，如城規劃、地籍管理、道路設計和施工、地質調查等。

研究內容

傳統地圖學的研究著重從技術上解決實地到地圖過程中地圖內容的抽象概括、地圖投影、地圖表示方法、地圖制作工藝方法等表達和技術實現問題。現代地圖學不僅關注實地到地圖的關系，同時更加關注讀者與地圖之間的關系，即強調用戶是地圖的評判者和使用者，強調要把人和地圖作為一體來研究。探索地圖設計和制作當中的理論和實踐問題，從而適應新的地圖需求的變化。這種理念的變化，使得在地圖設計和制作中更加注重人的認知能力、人的地圖感受效果對地圖編制的指導作用。

傳統地圖學研究內容

傳統地圖學研究的對象是地圖制作的理論、技術和工藝。在地圖制作的理論方面，地圖投影（設計、選擇和計算）、制圖綜合（基本原則、各要素制圖綜合方法）、地圖內容表示法（符號系統和色彩運用）等是研究的核心；在地圖制作的技術方面，主要圍繞地圖生產過程研究編繪原圖制作技術、出版原圖制作技術和地圖制版印刷技術；在地圖制作的工藝方面，主要研究地圖生產特別是地圖印刷工藝。可見，傳統地圖學是以地圖制作和地圖產品的輸出作為自己的目標的。

傳統的地圖學研究內容可以概括為三個關系的研究：實地—地圖的關系；讀者—地圖的關系；讀者—實地的關系。

現代地圖學研究內容

數字地圖對地圖學的影響不僅僅是地圖生產過程的“全數字化”，它有超越技術概念的更為科學的意義，不僅豐富了地圖學的內涵，而且為人類的空間認知提供了更為生動、更多功能的科學工具。數字地圖出現后，地圖學的研究領域發生了明顯的變化，由“地圖學三角形”變為“地圖學四面體”。現代地圖學要研究六個關系：實地—地圖的關系；讀者—地圖的關系；讀者—實地的關系；數字地圖—地圖的關系；數字地圖—實地的關系；數字地圖一讀者的關系。這六個關系較為清楚地表述了現代地圖學的科學結構，對理論框架的闡述較為完整。但它也包含了一些需要進一步解釋的問題。例如，在“實地-地圖”的關系鏈上，大地控制網的建立和地面初始信息的獲取是由大地測量學、地形測量和攝影測量來完成的，如此的概括就有擴大地圖學專業領域的傾向。但從科學體系上看，測繪學科學建立的主旨就是為了獲得全球、全國的系列比例尺地形圖，以至于隨后很多國家（包括聯合國）是把Cartograph當作“測繪”的同義語來理解的。在世界性的學科相互融合的新形勢下，“地圖學四面體”的提出有利于地圖學作為一門獨立學科的探索，也有助于改善當前測繪專業劃分過細且學科之間相互重復與錯位的狀況。從這六個關系中，可以看到一個現代地圖學概念的框架，將現有的地圖學諸問題包含在內，而且“預留”一些將來有可能納入地圖學事業的界面。

主要研究方法

地圖學的研究方法主要有：地圖目視分析法、地圖量測分析法、地圖圖解分析法、地圖數理統計學和地圖數學模式法等。

地圖目視分析、量算分析、圖解分析都是基本的分析方法。進一步還可運用數理統計方法、計算統計數列集中趨勢的數字特征值、數列離散程度的特征值、數列分布密度函數和相關系數分析等方法，對圖上表示的地理事物進行數量特征的分析，研究它們在空間分布或一定時間范圍內存在的變異，透過眾多偶然的次要的因素來闡明客觀存在的規律性。由于地圖上表示的許多自然（或社會）現象及其發展過程，往往存在著一定的函數關系，因此還可以采用數學表達方式來進行地圖分析。如描述某一制圖現象和其他一種或多種制圖現象因果制約關系的回歸模型，反映制圖現象親疏關系和分類分級的聚數模型等方法，稱為數學模式法。

地圖目視分析法

地圖目視分析是最基本的地圖分析法，是用圖者的視覺感受與思維活動相結合的分析方法。它是在逐項閱讀地圖內容的基礎上，對制圖區域或制圖區域內某一部分的有關地理事物的分布特點、相互聯系等進行綜合分析，從中獲得對整個制圖區域內地理事物空間結構特征和時間系列變化的較完整的認識。

地圖量算分析

地圖量算是采用有關的工具直接在圖上進行量測和計算，以獲得地圖上各要素的數量指標，包括點的坐標位置、長度、方向、距離、面積、體積、高度、坡度、密度等。用量算的數據，充實目視分析內容，如根據圖上的坐標網可以確定點的坐標位置；根據等高線（或色層表）和高程注記，可以確定點的海拔高程；根據河流、道路和海岸線的曲線長度可以求算出其長度距離等。

地圖圖解分析

地圖圖解分析是指根據有關地圖，制作各種各樣的圖形、圖表，以充實目視分析內容。如根據地形或地勢圖制作剖面圖，可以直觀地顯示地表起伏的形態，確定地面點間的通視情況；根據地質圖制作地質剖面圖，可以顯示地下一定深度的巖層或地層及地質構造展布的特征；根據等溫線圖和等雨量線圖制作曲線圖或柱狀圖，可以顯示該制圖區域內不同時期（月份或季節）降水和氣溫的變化過程、幅度及其相互關系。也可以將幾種自然地理要素組合在一個剖面上，制成自然綜合剖面圖，這樣既可清楚地顯示各要素間的聯系，又可以顯示要素演變的規律性。

重要成果

Google 地球

谷歌地圖最初是由兩個丹麥兄弟拉爾斯·拉斯穆森（Lars Rasmussen）和延斯·艾爾斯特魯普·拉斯穆森（Jens Eilstrup Rasmussen）以及諾埃爾·戈登（Noel Gordon）和馬文現（Stephen Ma）在悉尼公司Where 2 Technologies設計的C++桌面程序。2004年10月，該公司被谷歌公司收購，并將桌面程序轉變為網絡應用程序谷歌地圖。

谷歌的傾斜地圖可獲得完美的3D景觀，或深入探索街景以享受360度全方位體驗，可將“Google 地球”當作一個網絡地球儀。

谷歌在最新的產品中推出了一系列無障礙功能。其中，谷歌地圖的“Lens in Maps”功能類似于諾基亞的“城市萬花筒”，用戶可以啟用該功能，在相機App中查看附近的ATM、餐廳和車站等關鍵地點。同時，谷歌也更新了“Search with Live View”功能，現在相機App會直接幫助用戶讀出周圍的這些關鍵地點。

NASA的專題地圖

NASA網站有大量的由美國航空航天局開發的衛星圖，包括氣旋、火山、河流、森林、海洋、人類景觀等專題地圖，甚至火星、太陽等高清圖。

World Bank Group的專題地圖

World Bank Group的專題地圖是由國際銀行開發，并于2015年上線的專題地圖。可在交互式地圖上探索和分析數據，瀏覽世界銀行的項目和數據集，深入了解感興趣的領域，包括地區、國家、自定義領域等。

易圖Pro系統

易圖pro是天際航為中海達深度定制的產品，于2022年3月升級上線。易圖pro是一款集攝影測量、計算機視覺與云計算技術深度融合，實現實景三維時空數據底圖高效構建的綜合服務系統，廣泛應用于城市管理、工程建設、國土測量、院校教育等領域。

國圖“慧眼守土2.0”

國圖信息在2017年成功研發“慧眼守土”視頻監管平臺，平臺以“一張圖”核心數據庫為基礎集成視頻探頭，直觀、準確、動態地展示自然資源現狀、分布和利用狀況的同時，實現了區域內自然資源的實時視頻監控，為業務審批、執法巡查等應用提供了良好支撐。2022年在原有基礎上升級打造國圖“慧眼守土2.0”，構建“發現自主化、識別智能化、預警實時化、處置網絡化、監管常態化”的自然資源監管新模式，發揮了視頻監控設備的應用潛力。其中，運用深度學習技術構建地理智能引擎，實現對地物的智能化高精度識別；運用空間定位、電子圍欄技術，實現視頻畫面和地圖的雙向精準定位和異常用地行為的預警判別；運用AR實景融合技術，實現視頻與三維虛擬場景的深度融合，提供沉浸式應用體驗。

重要人物

克羅狄斯·托勒密

克羅狄斯·托勒密（Claudius Ptolemaeus，約90年—168年）的《地理學指南》是古代地圖學的一部巨著。在這部著作中，他闡述了應如何編制地圖，并對將地球曲面表示為平面的問題提出了一些處理方法。

赫拉爾杜斯·墨卡托

赫拉爾杜斯·墨卡托（Gerardus Mercator，1512年—1594年）繪制了第一張世界地圖，創造了等角正軸圓柱投影，其投影至今仍為航海圖和航空圖所采用。

邁克爾·弗蘭克·古特柴爾德

邁克爾·弗蘭克·古特柴爾德（Michael F. Goodchild，1944年—）被譽為地理信息科學之父，著名地理學家、藝術與科學院院士、美國科學院唯一的地理信息科學院士，加拿大皇家學會外籍院士，現任美國國家地理信息與分析中心執行委員會主席。主要研究領域是地理信息科學、空間數據不確定性、空間分析等。他最早提出“地理信息科學”的概念，是國際空間數據不確定性研究的先驅之一。他是麥克馬斯特等多所大學的榮譽科學博士、榮譽教授。曾獲得皇家地理學會奠基人勛章、美洲地理學家聯合會卓越學術獎、加拿大地理學會卓越學術獎等獎項。

亞伯拉罕·奧特柳斯

亞伯拉罕·奧特柳斯（Abraham Ortelius，1527年—1598年）制作出第一本現代世界地圖集《寰宇大觀》。

尼克勞斯·杰馬努斯

尼克勞斯·杰馬努斯（Nicolaus Germanus，約1420年—約1490年）是促使托勒密的《地理學指南》現代化和普及的重要人物。至少有15本《地理學指南》手抄本是由杰馬努斯撰寫而成，或是直接從他的作品中復制而來。除了1482年的佛羅倫薩版本，所有15世紀印刷版本都是源于其手稿。他在1477年制造了地球儀和天球儀作為新建梵蒂岡圖書館的列藏，此地球儀是記載中最早的現代地球儀，比現存的貝海姆地球儀早了15年。

裴秀

裴秀（223年—271年）繪制了18幅《禹貢地域圖》與《地形方丈圖》，提出了6項制圖原則，即有名的“制圖六體”：分率、準望、道里、高下、方邪、迂直。

賈耽

賈耽（730年—805年）編制了《關中隴右及山南九州等圖》和《海內華夷圖》。

沈括

沈括（1031年—1095年）發現地磁偏角的存在，改進了指南針的裝置方法，使用二十四方位的劃分等，他還編繪了《守令圖》，即《天下州縣圖》。

鄭和

鄭和（1371年—1435年）揭開了15世紀海上探險的序幕，產生了中國第一部航海圖集《鄭和航海圖》。

羅洪先

羅洪先（1504年—1564年），明代地理學家、理學家、文學家。在元朝朱思本的《輿地圖》基礎上，繪制成《廣輿圖》兩卷。《廣輿圖》是中國歷史上最早，最準確的分省地圖。羅洪先發明了比例尺，首創圖例標志，對山川、湖泊、道路以及州、府、縣、衛、所等分別用二十四種不同符號標明。這在地圖學發展史上有極重要意義，不少方法和符號直至今天還在沿用。

魏源

魏源（1794年—1859年）編制的《海圖圖志》是中國地圖制圖學史上一部關于世界地圖集方面開創性的著作。

與其他學科的關系

地圖學的任務是用圖解語言表現客觀世界，這就注定了它與有關描述對象、描述方法等眾多學科有著密切的聯系。在科學技術不斷進步的過程中，這種聯系在不斷加強。在解決共同的復雜問題時，促進了學科之間的交叉滲透，產生了許多新的邊緣學科。

現代地圖學的重要特征之一，就是打破了學科的界線，學科之間的界線變得越來越模糊，學科前沿不斷向前推進。地圖學是諸學科門類知識之間的交叉和相互作用所形成的學科，它的各分支或研究方向幾乎與各個學科門類都有著密切關系。

科學技術的哲學

為了正確地研究和反映客觀實際，用辯證唯物主義的思想方法去認識和揭示自然界、人類社會和思維的一般規律是十分重要的。離開了科學技術的哲學，就不可能正確解釋地理事物的發展規律，不能理解制圖綜合中的諸多概念，不能對制圖經驗和地圖學中的許多理論問題作出正確分析。地圖符號數量的增加（細分）和減少（概括），地圖表示方法的“立體—平面—立體”，地圖的分析與綜合，電子地圖和網絡地圖的二維與三維、靜態與動態等，都遵循著矛盾的運動、對立統一和否定之否定的規律。當今，要利用科學技術的哲學的理論和方法，來研究地圖學的過去、現在和將來，只有這樣，才能把握地圖學未來的發展。

地理學

地圖學是人文地理和自然地理的研究方法，地圖是自然地理、人文地理研究結果的可視化表達。地理環境是地圖表示的對象，一方面，地理學以自然和人文地理規律的知識武裝制圖人員頭腦，另一方面，地理學又利用地圖作為研究的工具。現代條件下隨著計算機地圖制圖、衛星遙感制圖技術的發展，專題地圖的品種增多，時效性更高，可揭示的地球科學規律更豐富。地圖學與地理學交叉形成許多新的邊緣學科，如地貌制圖學、土壤制圖學等。

地理信息系統

地理信息系統（GIS）脫胎于地圖（陳述彭，1999），是地圖（制圖）學中一個重要部分在信息時代的新發展（王之卓，1999），地圖和地理信息系統都是信息載體，都具有存儲、分析、顯示的功能。地圖是GIS重要的數據源和輸出形式。GIS是以地圖數據庫為基礎，最重要產品之一是地圖。但地圖注重數據分布、符號化和可視化，GIS則側重于地理空間分析。地圖學強調圖形信息傳輸，GIS強調空間數據處理與分析。

測量學

地圖學與測量學的關系主要表現在：用現代大地測量方法確定地球的形狀和大小、坐標系統、高程系統和大地控制網等，是地圖學特別是地圖制圖學所必需的地圖（空間）數據基礎框架；測量學研究測制大比例尺地形圖的方法，為制作地圖提供精確的制圖資料，制圖中的許多數據處理模型和方法都來自測量學；反過來，合理布設大地控制網也需要借助于地圖，大比例尺測圖過程中又要使用地圖的符號系統、綜合原則和地圖數據庫技術等。數字地圖（電子地圖）與全球衛星定位系統（如GPS）集成，構成汽車、輪船、飛機等移動目標的導航定位系統，以及地圖數據更新系統。

地圖學和測量學是“測繪科學與技術”一級學科的重要組成部分。測量是地圖制圖的基礎，沒有精密的測量就沒有精確的地圖，測量為制作地圖提供點位坐標及精確的制圖資料，攝影測量也是現代地形圖測繪學的重要方法。測量成果的表達、內業數據處理和成圖都需要地圖學理論和技術方法的指導，如地圖投影、坐標系、地圖符號、地圖綜合和地圖數據庫技術等。

攝影測量與遙感

地圖學和攝影測量與遙感的關系是非常密切的。地圖學的第一個難題是數據源，遙感信息是地圖制圖的重要數據源之一；全數字攝影測量是獲得大比例數字地圖的主要方法，衛星遙感技術獲得的遙感影像信息可滿足各種比例尺地圖制圖和地圖數據更新的需要，遙感影像制圖是專題地圖制圖的主要方法。實際上從生產地圖的角度講，攝影測量與遙感也是一種地圖制圖方法，采用向量數字地圖數據與數字正射影像數據配準疊置的方法更新地圖數據。網絡地圖采用部分矢量數字地圖數據與遙感影像數據疊置來更加直觀地顯示地圖信息。

藝術

歐洲長時間把地圖制圖看做“制圖的藝術、科學和工藝”。著名地圖學家英霍夫認為“地圖制圖學是帶有強烈藝術傾向的技術科學”，他認為制作一幅藝術品肯定不是地圖學家的任務，但要制作一幅優秀的地圖，沒有藝術素養是不行的。倫敦皇家自然知識促進學會在《地圖學技術術語詞匯表》（1966年）中稱地圖制圖學是“制作地圖的藝術、科學、技術”；國際地圖學協會（ICA）1973年也指出，“地圖學，制作地圖的藝術、科學和技術，以及把地圖作為科學文件和藝術作品的研究”。藝術是用藝術形象反映客觀世界，地圖制圖則是在科學分類和概括的基礎上借助被抽象的藝術手段反映客觀世界，不能簡單地認為地圖就是藝術作品，但藝術對于提高地圖（包括電子地圖和網絡地圖）的可視化效果肯定是非常有效的。

數學

地圖學與數學科學的關系越來越密切。構成地圖數學基礎的數學法則——地圖投影，就是數學科學在地圖學中應用的范例，正是運用數學方法才解決了地球曲面與地圖平面之間的轉換以及不同地圖投影之間的相互轉換。地圖制圖數學模型涉及數學的許多分支學科，特別是應用數學，現在任何一門新興的應用數學（灰色系統模型、數學形態學、分形分維理論、小波理論、神經網絡理論）都會很快被引用來研究地圖要素的規律、地圖制圖綜合、地圖分析應用等領域。地圖分析需要利用數學方法來建立各種分析模型；用檢測視覺感受效果的方法來提高地圖的設計水平時，對專題制圖數據進行分類、分析和趨勢預測時，都需要使用數學方法；地圖自動制圖綜合的實現要以人工智能為基礎，但更多的還是采用現代數學方法建立各種模型和算法。如同數學是自然科學、社會與人文科學概論、技術與工程科學的方法和基礎那樣，數學已經成為地圖學的方法和基礎，這標志著地圖學的理論化。

信息科學

地圖學屬于信息科學的范疇，所以地圖學與信息科學關系密切。作為信息科學兩大支柱的計算機科學和通信網絡技術，將使地圖學更加快速發展。計算機科學與技術的應用，使地圖制圖實現了由手工方式向全數字化方式的跨越式發展。計算機的軟件和硬件的快速發展，實現了全數字地圖制圖。速度更快、集成度更高、存儲容量更大、體積更小、多功能的新一代計算機，使海量地圖空間數據的存儲、管理和處理成為可能。通信網絡技術的發展，為網絡地圖制圖的發展提供強有力的基礎平臺，使數字地圖在網上分發成為可能，基于網格（grid）技術、物聯網和云計算發展地圖空間信息數據將在真正意義上實現信息共享和遠程互操作，充分地發揮地圖信息服務功能。

地圖學與其他學科的聯系的增強，是科學技術進步的必然結果。物理學、化學、電子學的新成就對于改善地圖制作技術及地圖復制都是非常重要的。信息論、系統論、控制論不但為地圖制作提供認識事物的觀點和思想方法，它們的許多原理和方法也在計算機地圖制圖中得到了直接應用。

發展趨勢

理論體系將逐步形成

隨著地圖制圖技術的迅速發展，對地圖學理論研究的要求將越來越高。20世紀80年代以來，地圖制圖技術的跨越式發展，首先是得益于20世紀50至60年代信息論、系統論和控制論三大理論及電子計算機技術及其同地圖學的結合，為地圖學的發展開拓了新的思路。在信息化時代，構建地圖學的整體理論框架與體系趨勢是：多模式時空認知貫穿地圖信息傳輸的全過程，地圖感受論是進行多模式時空綜合認知的基礎，地圖模型論是進行多模式時空綜合認知的方法論，地圖符號學從地圖語言學的角度，地圖信息論從信息處理的角度支撐多模式時空綜合認知。所以，地圖學的進一步發展，依靠圖學理論體系的創新研究，地圖學的理論在新的條件下的深化和提升，以及信息科學技術背景陣的地圖空間認知、地圖信息傳輸、地圖視覺感受、地圖模型、空間信息語言學等新理論在地圖學理論體系中的地位和作用、相互聯系、內容的深層次研究，逐步形成以多模式時空綜合認知為核心的地圖學的理論體系。

技術體系進一步提升

地圖制圖技術已經實現了由手工地圖制圖到數字地圖制圖的跨越式發展，空間信息可視化作為地圖學的一個新的生長點已取得明顯進展。在這個基礎上進行創新性研究，并建立起新的地圖學技術體系是必然的趨勢。新的地圖學技術體系應包括以地圖數據庫、地圖色彩庫、地圖符號庫、自動制圖綜合模型和算法作支撐條件的全數字地圖制圖系統；以空間數據倉庫和數據挖掘為支撐的地圖空間決策支持系統；以模型庫、數據庫和紋理庫為基礎的地理環境仿真與虛擬現實系統；以網絡環境下，政府部門、企業、志愿者多源地圖數據共享、互操作和集成、融合與同化地圖制圖技術體系；基于傳感網的網絡地圖制圖機理，基礎數字地圖模型和各類專題地圖模型通過網絡傳給無數個客戶終端，網絡地圖、網絡多媒體電子地圖、移動導航電子地圖、混搭地圖、增量地圖等地圖制圖技術體系；以物聯網、云計算和網格計算等新興信息技術為支撐，全面實現地圖制圖信息獲取、處理與服務一體化信息流或流水線的智能優化，以提供基于網格的地圖制圖信息資源共享和協同地圖制圖為主要方式的地圖制圖技術體系，等等。

進入21世紀以后，隨著信息通信技術（Information and 傳播學 Technology，ICT）的發展，人類社會進入地理空間、人文社會空間和信息空間耦合而成的三元空間，以大數據、云計算、5G網絡、虛擬現實、增強現實等為代表的新技術徹底改變了地圖學發展的技術背景和條件，大大增強了用戶對地圖的參與性和交互性，地圖制圖的目的、主體、客體和應用環境等均發生了深刻變化，地圖學開始從科學研究、行業應用等專業領域逐步走向大眾化、社會化。新時代背景下地圖學領域的重要特征為：地圖制作和應用的門檻大幅度降低，大量非專業的地圖愛好者成為地圖制作的主力；地圖制作的方法不再受限于經典的地圖學理論（如地圖投影、地圖綜合、符號系統），出現了各種有別于傳統地圖的新型地圖創作方式，地圖制作呈現出典型的泛化特征。泛化在很大程度上推動和促進了地圖作品的繁榮。ICT技術推進了地圖從紙質走向數字，開啟了眾多獨特的可視化表達方式，更直觀、快捷地觀察、理解空間和世界中復雜、多元甚至難以理解的現象，或增強相應的空間認識。地圖學向三維、實時、動態、虛實、多視角、新興元素表達的方向發展，使地圖語言真正體現人類普適語言的作用。

應用服務體系進一步完善

地圖信息服務是地圖學賴以生存的基礎，在信息化時代，社會發展與人類生活都對地圖信息服務提出了更新、更高的要求。

隨著電子計算機技術、多媒體技術和網絡技術的發展，地圖信息服務已成為決策支持的重要基礎，繼續出現一些新的變化，服務的形式更加多樣化，服務的技術手段更加現代化，服務的質量更加高效化。地圖應用服務體系應包括常規地圖應用服務、數字地圖的分布式存儲與網上分發、導航電子地圖和網絡電子地圖服務等，地圖品種將更加多樣化，如三維、實時動態、地理環境仿真和虛擬現實，等等。地圖學為智慧城市基礎數據庫建設提供理論和技術支撐，人口、土地、經濟、社區、環境、文化、教育、醫療衛生、交通、災害、安全等管理數據以地圖空間數據庫作為空間定位基礎；為建立電子政務、電子商務與現代物流、數字企業、數字社區等各種應用系統提供數字地圖數據和技術保障。智慧城市建設是一個長期的戰略目標，地圖學包括其創新的理論、技術和服務體系在智慧城市建設中也將長期發揮作用。通過智慧城市建設，地圖信息服務將更加實時、快速和高效，也能推動地圖學理論與技術的發展。

如今，地圖流行的領跑者已經更替為以地圖行業外的互聯網巨頭，和地圖行業內企業相比，互聯網地圖在搜索上占有巨大的優勢，突破了傳統的地理信息系統提供幾何和屬性信息限制，將其他關聯信息鏈接、壓縮融入地理信息中。今后，互聯網將成為地圖編制與應用的主要平臺，地圖會更加大眾化、個性化、智能化與實用化。