坚持“四个面向”的地图学创新思考_郭仁忠.pdf

第 48 卷第 1 期2023 年 2 月Vol.48 No.1Feb.2023测绘地理信息Journal of Geomatics坚持“四个面向”的地图学创新思考郭仁忠1 张琛2 任福2，3，4，5 杜清运2，3，4，51 深圳大学智慧城市研究院，广东 深圳，5180602 武汉大学资源与环境科学学院，湖北 武汉，4300793 武汉大学地理信息系统教育部重点实验室，湖北 武汉，4300794 自然资源部数字制图与国土信息应用重点实验室，湖北 武汉，4300795 地球空间信息技术协同创新中心，湖北 武汉，430079Innovative Thinking of Cartography Focusing on the“Four Orientations”GUORenzhong1 ZHANGChen2 RENFu2，3，4，5 DUQingyun2，3，4，51 Research Institute for Smart City，Shenzhen University，Shenzhen 518060，China2 School of Resources and Environmental Sciences，Wuhan University，Wuhan 430079，China3 Key Laboratory of Geographic Information System，Ministry of Education，Wuhan University，Wuhan 430079，China4 Key Laboratory of Digital Mapping and Land Information Application，Ministry of Natural Resources，Wuhan University，Wuhan 430079，China5 Collaborative Innovation Center of Geospatial Technology，Wuhan 430079，China摘要：地图学是一门与时俱进的学科。新时代科技创新坚持“四个面向”，这给地图学发展指出了新方向，提出了新要求。思考地图学如何响应“四个面向”的要求，回顾了“地图学兰州共识”，指出地图学未来发展在理论、技术、应用等方面的创新需求，从地图学的国际性、经济性、民族性和社会性4 个视角，探讨地图学前沿方向，列举了一些地图学亟须研究、探索和解决的问题，期待拓宽学术视野和学科版图。关键词：四个面向；地图学；泛地图；智慧城市DOI：10.14188/j.2095-6045.20221069文章编号：2095-6045（2023）01-0001-05引用格式：郭仁忠，张琛，任福，等.坚持“四个面向”的地图学创新思考 J.测绘地理信息，2023，48（1）：1-5（GUO Renzhong，ZHANG Chen，REN Fu，et al.Innovative Thinking of Cartography Focusing on the“Four Orientations”J.Journal of Geomatics，2023，48（1）：1-5）基金项目：国家自然科学基金（41930104，42071448）。测绘地理信息2023 年 2 月中图分类号：P283文献标志码：AAbstract：Cartography as a discipline always advances with the times.Scientific and technological innovation in the new era should firmly focus on“Four Orientations”，which provides a new direction and development requirement of cartography.In response to the cartography s development adapting to“Four Orientations”，we review the“Lanzhou Consensus of Cartography”and emphasize that cartography should bring forth new ideas in the following three aspects：theory，technology and application.Then，we discuss the frontier direction of cartography from the four perspectives：internationality，economy，nationality and sociability.And we list several tasks which are in great need of researching，exploring and solving with the prospect of broadening the academic horizon and brightening the future of cartography.Key words：Four Orientations；cartography；pan-map；smart city作为人类文明的一个分支，地图学具有悠久的历史。纵观地图学的发展历程，它体现了人类对世界变化的理解和认知，其抽象和表达地理环境的理论、方法与技术在地理学和测绘科学与技术等众多学科中仍具有重要作用。王家耀1认为“地图学是人们在长期社会实践中创造的认知非线性复杂地理世界和在指导自己行动的过程中形成的一门科学，且在任何时期、任何社会都不可或缺”。由此可见，地图学已经不仅仅是一门科学，更成为了参与社会生产创造的一种重要思想。随着信息通信技术的发展，以大数据、云计算、5G 网络、虚拟现实等为代表的新技术不断涌现，中国科技创新发展进入新阶段。国家对于科技创新发展提出了“四个面向”的新要求，即面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康。这不仅为中国科技创新发展指明了总方向，还为高校各学科发展提供了新路径2，3。在此背景下，本文首先回顾了“地图学兰州共识”，然后结合地图学的学科特点，思考地图学与新技术的融合方式，重点探讨地图学如何牢牢把握“四个面向”思想，以促进自身发展，同时为学界和业界提供一些地图学创新思考。1 地图学的新方向2021 年 8 月，全国地图学未来发展研讨会在兰州市达成了“地图学兰州共识”，内容涵盖地图学专业自信、专业挑战、专业使命、专业诉求和专业情怀 5个方面：信息在社会经济发展中的地位和作用日趋重要，地图作为信息存储、传播和利用的重要载体、工具和方法，其需求必然更加旺盛，作用更加凸显，这为地图学学科专业发展创造了新契机；地图学当前发展的主要动力是需求牵引和技术驱动，理论指引则相对滞后，因此面临发展理论地图学的挑战；新时代的地图学更应积极响应广泛社会需求，充分挖掘应用场景，形成完整的技术体系；争取设立一批矗立学科前沿、面向国家战略需求的研究课题，力求在重大、共性、基础研究上取得实质性突破，在急需、关键、原创技术研发上取得一批战略性成果；在地图和地图学的未来发展中，中国地图学界应该贡献更多的中国智慧。再读“兰州共识”，思考地图学在新时代下的立身之本、发展之源、创新之机和用武之地，可概括出地图学的 3个新方向：完善理论体系，发挥地图学与新技术交叉融合、互鉴的学科优势；丰富地图制图技术，开辟应用新场景，拓展地图学科的影响力；支撑国家战略需求，用地图学的力量推动国民经济和社会发展，将学科实力扎稳做实。基于此，本文进一步结合“四个面向”，对地图学的创新发展展开思考，见图 1。2 面向世界科技前沿地图学的国际性地图学的国际性体现在学科理论引领和共性技术研发，两方面都应与时俱进，既要立足学科产生和发展的时代背景，更要面向世界科技前沿来实现完善和超越。2.1学科发展外因认知地图学面向世界科技前沿的重要驱动力之一来自于传统测绘科学与技术产生和发展的历史背景与时代条件的变化，体现在如下方面：1）感知测量能力的跃升。从数据获取的技术角度看，现阶段制图数据的获取方法正逐渐泛化。物理世界与人类社会到信息空间的转换方法分别对应测绘遥感与社会感知，前者包含测量、遥感、野外调查等经典地理数据获取手段，后者包含互联网、智能手机、导航定位、可穿戴设备、视频音频及社会调查等各项专题数据获取手段，行业数据与空间位置的结合愈发紧密，凡是涉及空间位置的数据皆可作为制图数据4。2）测绘方法及成果形式丰富，测绘数据日渐演化为时空大数据。时空大数据既可以是专业测绘数据，如卫星遥感数据、摄影测量数据、地球物理数据、地形测绘数据等数据集，也可以是空天地海一体化的协同观测大数据，包含静态与动态、地下与外空、2第 48 卷第 1 期郭仁忠等：坚持“四个面向”的地图学创新思考区域与全局、室内与室外等大规模多类型数据5，6。3）应用模式的多元化。不同学科、不同技术、不同行业之间的交叉相融，不同测绘工具、不同对象、不同尺度的紧密结合使得地图的应用模式呈现出多元化的特点。例如与人文社科领域结合形成的叙事地图7、与自动驾驶领域结合形成的高精地图8、与游戏领域结合形成的游戏地图9、与虚拟仿真领域结合形成的场景地图10，11、与月球探测领域结合形成的月球地图12等。4）信息迭代更新速度加快，对制图数据的实时性要求越来越高。典型的有灾害应急和城市轨迹制图13，14。2.2学科发展内因自省地图学面向世界科技前沿的另一个重要动力来自于学科自身理论与技术的完善需求。地图学跨越了众多学科边界，研究范围广，应用领域大。迄今为止，没有一个专业或一个学者的成就能够代表整个地图学范畴，地理学者在研究地理问题时离不开地图，测绘学者将地图作为测绘成果的重要组成，不同视角下地图学承担着万花筒般的角色。此外，随着不同领域对地图需求的多样化，地图变为了对环境的视觉表达15。经典地图制图学理论与方法已不足以支撑全部应用场景，知识更新的加快、学科融合的深化、知识体系的丰富、专业赋能的提升和跨界发展的潮流都在不断推动地图制图方法的更新与转化。因此，无论是在理论方面还是在技术方法方面，地图学总存在着深化完善的要求，这是地图学学科实现自我超越的任务，也是地图学助力社会发展的义务。2.3地图学的理论进步与技术创新对于地图学理论与技术的发展方向，本文试列举出一些亟须解决和开展的研究方向，其中的一些想法目前尚未成熟，或可作为地图学前沿问题探讨交流。在地图学理论进步方面：1）地图哲学（元地图学）。从哲学的角度思考地图学在大学科领域中的学科本质。在地图学框架内，对地图学做出科学、技术、工程 3 方面的哲学诠释。2）泛地图理论。对地理空间、人文社会空间和信息空间进行综合表达，通过图形语言和形象思维对三元空间对象进行特征分析，描绘人与人、人与物、物与物之间信息获取、传递、认知等功能的广义地图。3）全空间模型。研究全空间模型有助于完善制图数据的组织方法，从地球空间到宇宙空间，从陆地空间到海洋空间，从室外空间到室内空间，从地上空间到地下空间，从宏观空间到微观空间，建立广泛普适的数据模型用于制图表达。4）形式化理论。为计算机设计可供执行的制图语法规则，对地图制图过程使用程序语言表达，实现可理解、可推理、可演绎，使计算机更智能地进行制图。在地图学技术创新方面：1）建模仿真。地物的符号化是制图技术，建模仿真是计算机仿真技术，两者都是对真实世界的描述。将建模仿真技术用于符号制作，有助于地图制图的生动表达。图 1地图学创新发展Fig.1Innovative Development of Cartography3测绘地理信息2023 年 2 月2）场景表达。真实世界的场景各具特点，诸如室内场景规则整齐，自然场景复杂多变，对场景的真实还原除了要实现实体对象几何纹理的“形似”，还需要考虑实