理论篇-地图学与GIS制图的基础理论（二）

      利用GIS技术进行地图制图，其最终目标还是需要回到地图学中去。地图学中关于地图制作的经典要求，有以下几点：

      地图必须要与现实相符，符合人类的感知
这点是地图最基本的一条，地图的每一个要素展现的都是跟现实实体对应的，尽管有时候为了突出地理要素的特性而在图面上进行适度的夸张，但总体来说，不能偏离现实世界，与现实不符。这就好像东西方绘画风格一样，东方绘画偏重写意，西方绘画偏重写实，但无论哪种表达方式都是对同一个事物进行描述，能使人们直接通过地图了解现实世界。
      与现实相符这一点，GIS有这天然的趋势，因为GIS数据绝大部分是通过测绘等手段获得的，本身就是跟现实世界一一对应，只是比例上有一定的区别，这就像是西方绘画中的写实手法。单纯的与现实相符，那只是显出地图的准确性，而要能让人直接读懂地图，容易接受地图的内容，那还需要对数据进行符号化，使用抽象的符号（类似简笔画的也行）去表达内容，让人能够看到符号便能想到是某种地理要素，这就是符合人类的感知，这看起来像东方绘画的写意效果。例如，单独的一座山峰，可以用一个尖三角符号现实，而连续的山脉，可以用三个尖三角符号合成的图形去表示，这就是山峰和山脉的区别。尽管地图要求里面还有图例这一辅助读图的工具，但能够在符号显示上更加符合阅读和认知习惯，那才是很好的地图。
      GIS制图，则更多的需要花精力在如何制作符合人类认知的地图表达符号上。整体大原则，与地图学要求是相符的。


地图要更好的表达各类地理要素的位置关系
在传统的地图学上，关于地图的制作，必须满足地图的真实性（也就是上述第一点要与现实相符），因此，地理要素在地图图面上的位置必须是真实的，最起码是相对位置是真实的，例如，火车站在某公路的西边。相比之下，GIS制图则在已有数据上进行的地图制作，空间位置关系默认是已经准确无误的，为什么这里还要提出地理要素之间的位置关系，这是定义概念上的区别。基于GIS制图，默认的地理要素之间的位置关系，指的是地图符号之间的关系。比如说，水利设施的符号必须在标注在河流两边，而实际GIS数据采集时水利设施（如水文站、水位站）都在河流中心线上。再如国界线，如果以河流划分的国界，GIS数据采集时国界线和河流中心线是重叠的，但国界线的符号必须采用“跳绘”的方式进行表达。这就是各类地理要素在图面上的位置关系。
因此，GIS数据在地图制作方面，是需要对数据进行大量的阅读和检查的，并且对符号规则有一定的要求。这各类要素符号之间的位置关系，往往会给地图制作带来极大的难度和工作量。


图面清晰可读，主次分明
无论是传统制图还是GIS制图，对这方面是极具要求的。何为图面清晰？就是需要表达的地理要素尽在图面上，但又布局整齐，不相互压盖，地图符号简洁但又能显示所有的地理要素种类。
这更像是地图要素排版。合理的符号要素布局，可以增加地图的可读性。在传统制图上，排版是比较方便，可以通过绘图软件任意修改。但对于GIS制图，则需要更多的经验和技巧。例如，在GIS制图的过程中，会涉及到标注的对地理要素的压盖（如某博物馆的名称标注压盖了道路），符号对地理要素的压盖（如堤岸的符号具有一定的宽度，压盖了其对应的水系面）。还有一种更加严重的情况，则是采用大比例尺数据去制图小比例尺地图，如采用1:1000采集回来的数据，制作1:50000的地图，这就需要对地图进行“缩编”（例如将居民地数据综合成为街区数据，既保留了要素的分布状况，也不丢失读图信息，而地图图面却变得简洁），要经过多次的数据处理才可以完成。在地图展示的时候，还需要考虑到地图颜色的使用程度。一般不建议使用过多颜色去渲染地图，这样会让人看起来眼花缭乱。地图学上关于地图着色的理论是非常适合应用在GIS制图上的，例如四色配图，既利用了数学拓扑去区分相邻要素，又可以减少图面颜色。
为了能让地图清晰可读，GIS制图需要考虑标注避让、符号偏移、数据处理等工作。而这部分工作往往需要更多的地图检查和修改才可以完善。


符合专题应用
专题地图应用是非常广泛的，基本上所有的专业用图单位，都在使用专题地图。专题地图的唯一特点就是突出专题数据，其他基础数据可以适度简化。例如土地利用图、森林轮伐图、降水分布图等，这些都属于专题地图。专题地图要把握好专题数据显示与基础地图显示的冲突，也就是说主次关系必须要明确。再者，专题地图在地图符号现实与符号布局上必须按照严格的规范执行。因此，专题符号库是需要在专题图制作之前去完成。如下图，则是水利专题符号库，涉及到水利设施、基本地形要素、流域级别符号等
 

 

 


制作更加精美的地图
这一点其实新时代要求，但不是必须的。精美的地图除了准确性和易读性之外，往往还带上艺术性，让人赏心悦目。这一点更多的来自于互联网地图和大众的参与。例如以下这两张图(注：这两张图来自于http://www.arcgisonline.cn/)

 

 
这两张图就非常精美和具有艺术性，基本上人们第一眼就可以辨认出第一张是上海明珠塔一带，第二张是北京鸟巢和水立方周边。地图的几个基本要求在这两张图上都很好的表现出来。


    对于GIS地图的制作，绝大部分是来自两方面的需求。一是传统的地图生产部门，这些部门需要进行权威地图制作，并需要打印出图。二是信息化部门的需求，往往是需要根据业务部门构建GIS应用，需要利用GIS工具发布其地图数据。可见，GIS制图应用面还是非常的广泛。