更新时间:2022-08-25 14:05
客观世界(制图对象)通过制图者的认识形成概念,再通过地图符号变成地图并传递给用图者,用图者经过对地图符号的识别、分析和解译,形成对客观世界的认识。
制图者对制图对象的认识,通过思维组织信息以地图语言表达出来;用图者通过对地图的视觉感受和思维,把地图符号与所表示的对象联系起来,形成对制图对象的认识。地图传输论就是把制图与用图两者统一为地图信息传输过程的理论。用这种理论来指导编图者与用图者,达到编好图,用好图的目的。
地图传输即地图信息传输。作为地理信息载体的地图,其主要功能之一是地理信息的传输。地图制图人员根据一定的目的、按照地图学原理、采用科学的表示方法,将获取的地理信息进行符号化处理后制成地图。地图应用人员则在掌握基本地图语法的基础上进行地图阅读,获取所需要的地理信息。显然,地理信息正是通过制图者制作的地图将地理信息传递给广大的地图用户的。
地图传输论是当代地图制图学的基本理论之一。是研究地图信息传输过程和方法的理论。主要研究地图制图中专题信息的特征及相互转换的过程、方法等。地图是信息的载体和通道,地图的制作和使用都包括在传输过程中,制图者把专题信息进行符号化或运用地图制图语言的法则通过编码制成地图,用图者则从地图上译出符号或编码后恢复信息的原始形态,并形成对环境信息的深化(即用图者读图分析所获信息往往超过制图者在编图时所利用的信息)。
地图传输理论由4部分构成:传输成份,各成份处理,美学因素,传输模型。其中,传输成份包括原始资料、制图者、地图及地图使用者,传输中的操作有选取、分类、简化、综合、符号化及编排,美学因素包括协调、组合、清晰等。较有名的传输模型有Kolacyn模型,Ratajski模型,Bosowski模型,Muehrcke模型,Robinson&Petchenik模型及Balogun模型。
对地图传输论在地图学的地位,我国有几种不同的观点:一种把地图传输论与信息论,感受论等一起作为地图学的理论基础;二是把地图传输理论作为地图学的基础理论;三是提出;地图制图学的基础理论范畴只有三个方面:地图投影理论,制图综合理论和地图符号理论。
地图传输论在地图学中提出后,使地理环境、制图者、地图作品、用图者这几个独立的事物构成了一个相互联系的整体,也就是可看作一个系统,在这个系统内进行着地理环境信息的的交换。在传统的地图学中,侧重在制图产品规格化和地图的完善性方面,绝大部分的研究集中在制图的技术方法上。把地图局限在技术方面,消弱了它与自然科学和社会科学的联系。现在我们可以用地图信息传输理论来研究地图的本质、制图用图的规律,并用其来指导地图学中的一些实践活动。把地图投影理论、地图综合理论和地图符号理论作为基础理论是基于过去对这些理论研究得比较深人,研究时间比较长,而作为地图学发展过程中的基础部分,是其它理论发展的基础和前提,是从技术应用层次对地图学的指导。这正好反映了地图学仍是一门发展中的科学,正处于“学科变革”阶段。其基础理论应贯穿于地图学,研究地图学的基本运动规律。而地图学所研究的基本运动规律就是地图信息的传输。从地图制作的目的上看,制作地图主要是为了提高信息传输。从地图制作的基本过程来看,地图信息传输贯穿于全过程。我们可以用地图信息传输理论来研究地图的本质、制图用图的规律。地图作为信息的载体和传输的工具,地图学要解决的主要矛盾就是地图信息传输。地图从制作到使用,从客观到人的认识,实际上形成了一个以信息传输为特征的系统,而地图则是这个传输过程的中心环节。根据用图者的要求能否在地图上获得最佳的地理环境信息,即地图的传输效果如何,关键在于地图作品制作的好坏。为了保证生产出高质量的地图,就需要从技术上和理论上研究各要素的表示问题。所以,地图信息传输论是地图学的唯一的基础理论。它解决的是地图学中的根本问题,贯穿于地图制作和使用的整个过程,是地图学研究的基础。
传输中的状态分原始信息、地图信息及从地图中获取的信息。
1)原始信息:在电子环境下,原始信息的获取有更多的技术手段。在进一步处理前,原始信息应该组织成可利用的数据结构。
2)地图信息:对计算机而言,地图信息分两部分,即图形地图信息和逻辑地图信息。图形地图信息包含相对于显示平面的空间坐标及显示属性,如线宽、线型、边界色、填充色等,着重于满足人的视觉要求。由于计算机不能从这些信息中识别符号的本来面目,因此不能据此自动综合。逻辑地图信息表示了地图的内在特点,如符号的含义、制图对象间的拓扑关系等。逻辑地图中也有表示几何位置的信息,但此时的位置信息关心的是制图对象的位置,而不是画成什么样。对地图进行综合处理时,计算机应根据逻辑地图提供的信息选择处理方式。处理后,图形地图与逻辑地图同时变化。
与此相应,数字地图应该提供两种理解方式。第一种是利用人的视觉思维对图形地图的理解(人的理解又可通过人机交互方式传给计算机);第二种就是通过计算机对逻辑地图的分析。
3)从地图中获取的信息:在自动制图中,计算机承担的操作其优劣依赖于计算机自动获取数据的能力。有些数据显式地编码存于计算机,有些则要通过适当的算法去索取。信息获取的效益与信息索取算法及存贮结构有关。由于计算机不可能自动地理解全部地图信息,因此人的参与是必要的。人的参与是通过鼠标器或键盘输入参数值,将人对地图的某些判断传给计算机,或者利用这些外设直接交互式地改变对象的几何特征或显示特征。
为了能从地图中自动地索取信息,除对制图对象及其关系编码外,还要对自动决策的经验、观点、规则及其它相关信息编码。
数值地图传输有两类操作:视觉化与视觉解释。
1)视觉化:视觉化是将原始信息转换成视觉形式的过程。地图综合在很大程度上就是视觉化过程的一个重要部分。视觉化引起对数据的直观欣赏,将数据的某些方而用满足视觉的方式表达出来。这一过程大都是由算法去完成,但操作者的直接参与也是不可缺少的。例如,由算法完成线简化时,需先由操作者赋给简化参数,并在简化完成后用鼠标器调整某些点。在视觉化过程中,可利用“规则”提高自动化程度。例如,对公路线,根据其等级规定画出时的颜色、线宽与线型。当用人工调整符号时,系统应自动更新内部存贮的相应值,重新组成地图表示。视觉化是带反馈的循环过程。当结果不满意时,这一过程就不断地进行。由于每一符号都可能影响地图的清晰度,所以对任一对象的操作都可能引起不可预测的结果。在任一视觉化操作后都有必要评价结果,以决定下一步操作。在传统的传输理论中,视觉化的反馈过程常被忽略。这是因为人在处理符号时,判断与调整可同时进行,掩盖了对明显反馈的需求。在数字环境中,因为大多数算法都是为局部视觉、单个或单组符号设计的,反馈过程不容忽视。从这个意义上讲,视觉化过程是一个循环的“视觉化—视觉解释—视觉化”过程。
2)视觉解释:这是一个对数字地图的认知过程。在传统的地图理论中,图形地图是地图用户唯一的信息源,人的大脑与眼是解释地图的工其。而在数字坏境中,图形地图与逻辑地图共同承担着提供地图信息的责任。当然,如果仅考虑人对数字地图的认知,视觉思维仍是唯一的视觉解释操作。由于我们强调计算机的自动理解,所以这里的视觉解释包括对图形地图的认知和对逻辑地图的认知两部分。地图制图者(包括计异机)与地图使用者(包括计算机)对视觉解释有不同的需求。制图者着重于地图的目的与清晰度,而使用者着重于空间结构。
地图作为信息的载体和传输的工具意味着制图者不断地把地理环境信息转换成地图信息,把它提供给用图者,即制图人员以不同的水平和各种方式与用图者进行信息传输。地图信息传输理论提出后人们对传统的地图学的认识起了很大变化,地图和地图学的概念在原有基础上都有了新的发展,对地图的作用和地图学的研究引出了新的探讨。这个理论把制图和用图联系起来,统一在地图信息的传输过程中。
传统理论强调的是地图制图者与使用者之间的信息传递,所关心的是制图者如何使他想表示的信息被用户理解,地图被认为是一个传输通道或信息载体。传统传输理论中所考虑的操作都是人的操作,而自动制图则是计算机操作。在传统的传输理论中,制图者和地图用户的作用被分别描述为根据原始资料制作地图和从地图中读出信息,地图制图过程含有一个不断从地图阅读中获取反馈信息的过程。而计算机处理地图有着不同的方式,对制图对象的处理与对制图对象的操作结果的分析不能同步。由于对地图的操作常由算法承担,而算法一旦运行就无法停下来检查结果是否可取(如Douglas-Peucker算法),因而对处理结果的检查须在处理完结后进行。
地图信息传输就是指地理环境信息在地图上的选择和符号化,并为使用者认识和解译的过程,只有当编码的信息已经得到了辨认和解译,地图信息的传输才算完成。从这个理论发展的初期来看,地图信息传输模型是模拟信息的电讯传输模型。随着对地图信息传输系统和对该系统的各组成部分的深人研究,形成了现在的这种为大多数地图学者所接受的认识模型。对它已不局限于把地图作为一个信息传输的通道来研究,而是强调研究整个地图信息传输的过程,甚至牵涉到了对地图学的实质和任务的认识以及地图学体系的组成问题。目前,地图传输模型正由静态地图传输模型向交互地图传输模型转变。
就地图处理而言,人与计算机有很多不同。人可同时接受不同的多维信息,而计算机只能接受序列信息;人的各种感官和大脑可并用,而计算机一次只能有一个操作;人既可用一维的语言也可用二维的图形表达事物,而计算机实质上只能用有穷序列表示事物.人与计算机对地图的认识的不同,使人的认知方式与人的“专家知识”都不可能不变化地转移给计算机。
现代地图的发展,从制图过程、表示内容及其表现形式都发生了很大变化,计算机地图制图、数字地图和多媒体电子地图的发展,使地图的传输功能大为增强。计算机地图制图技术不只是提高了地图制作的速度,它还打破传统的制作和应用的分离状态,计算机地图制图人员,提供一套简捷的地图制图软件和常用的数字基础底图给用户,用户会根据自己的资料对地图进行分析和思考,快速制出所需的地图或提供有关的信息。用户不但可以从地图中获取信息,而且还会运用地图来传递他们的信息。这样才是全面地应用地图。GIS作为从地理学、测量学、制图学、遥感学、图形图像学等引用电子计算机后形成的一门边缘学科,它具有明显的面向应用和技术导引的特点。目前在计算机技术、数据库技术、网络技术、多媒体技术、客户/服务器技术等计算机软硬件技术的迅速发展,使基于这些技术支持下的GIS发展非常迅猛,其应用领域也迅速扩大,广泛地应用于以地理坐标为基础的空间数据处理。同时,GIS地图产品形式也日趋多样化,专题化。从平面地图到立体地图直至可“进人”地图。由二维、三维形式发展到在三维地图基础上亏利用虚拟现实技术产生的地图。现代地图的发展,特别是地图制图技术的飞速变革,使地图应用与地球信息学和各种地理信息系统的建立密切联系。地理信息系统拓宽了地图的应用领域,进人信息科学的领域,人们已把地图作为一种特殊的信息传输工具。地球信息的提出使得在新的理论和技术条件下,深入研究地图信息传输理论对地图学的发展有着深远意义。