本文探究中国古-近-现代地图的传承和发展脉络,有地图制图技术传承和地图数据资料传承两重含义。中国古代地图学对近代地图学影响最大的是“计里画方”技术、西晋裴秀的“制图六体”理论、唐代贾耽的制图方法和作品、宋代沈括的二十四位向和“制图七法”、元代朱思本理论和技术体系及其地图作品5项成果。明代地图制图的传承和发展有3个分支（传承线）,即传统疆域和全国地图制图、航海图和海防图、引入西方制图技术后的近代地图萌芽;清代地图学的传承和发展的5个分支（传承线）,即皇家主导的全国地图制图、民间自发的全国地图制图、世界地图制图、海洋图制图、工程地图制图;民国时期的地图制图传承和发展的6个分支（传承线）,即私营出版社制图、专题地图制图、航海和航道地图制图、工程地图制图、地形图制图、军事地图制图。中国古代和近代地图,对当今的地图学而言,有丰富的史料、文物价值,也有一定的信息承载价值,但在利用上有相当的难度,需要我们深入研究,探讨出适合的地图再利用模式;从地图表现形式来看,现代地图学似乎有“仿古”的趋势,但这是科学发展的一种螺旋式上升,代表了从古代地图到现代地图传承与发展的“否定之否定”的辩证式升华。
本文在编写《中国近代地图志》天文图篇的基础上,系统地梳理了中国古代天学家在创立“浑天说”,制造观象仪,实施天文观测和天文大地测量,制作天文图等方面的杰出成就。始于战国时期“石申夫”编制的第一个恒星表,汉代“张衡”创建的“浑天说”和世界第一台“浑天仪”,唐代“张遂”首次完成全国13个点的天文大地测量;元代郭守敬完成27个点的纬度“四海测验”与“水准测量”等,以及迄今发现的《战国前随县曾侯乙墓漆箱盖天文图》、《西汉壁画墓四象二十八宿星图》、《敦煌星图》、《苏州石刻天文图》、《过洋牵星图》、《恒星屏障图》和《赤道南北两侧总星图》等均为同时代世界首创古天文图,并以科学的天文图制作方法,展示出中国古地图大家庭中的佼佼者风范,在中国传统地图学发展过程中做出了重要贡献。
在中国古代地图绘制中,计里画方和山水形象画法是2个显著特色。然而,由于没有数学基础或没有明确的数学基础,使得地图定位精度大大降低,给古地图的处理和地理配准工作带来很大困难。本文将古地图的定位基准现状,分为完全没有地理参考、有部分地理参考和有较精确地理参考进行分析,从资料选取、预处理、辐射校正和图面信息复原角度探讨古地图的修复方法,并以部分近代地图为例进行地图拼接实验。最后,针对不同定位基准类型的古地图,分别采用特征点校正、分块（网格）匹配和相对位置转移等方法,完成古地图与现代地图的地理匹配,研究了计里画方地图与不同地理参考系、投影之间的数理关系。在古地图数字化、编辑、纠正和配准的基础上,尝试研究和建立校正后的古地图和现代地图的数理关系,探究古代舆图坐标基准和坐标体系与现代地图系统的关系,为建立古今坐标体系对照的数理关系打下基础。
中国明代航海图闻名世界,迄今发现的明初“海道指南图”汇集了千年来南粮北运航线的详实资料;“郑和航海图”展示了中国古航海与航海图的鼎盛风貌,首次公开了跨越亚非欧洲际间的14条航线写景图,以及牵星技术成功应用于远洋导航先例,并继承发展了汉代以来所开辟的海上丝绸之路,再次宣扬了以文化交流与特产贸易为主要目的中外交往传统;南海天书“更路薄”记录了中国历代渔民用生命所换来的航海指南;“琉球过海图”代表了中国古代航海家曾经越洋过海先后到达琉球、台湾、日本等地的东方航海“针路”（指南针定向）面貌;“雪尔登中国地图”的航海总图功能,完善了明代航海图系列。本文还系统地论述了中国明代航海图的写实风格、配套文字或图说等内容特色,以及所采用的“对景法”、“牵星板”、“水上罗盘”、“天文观测仪器”、“船上测速”等技术特色。
黄河是中华民族的母亲河,而京杭大运河则担负着河运的重要职责,其重要性决定了古代关于黄运工程及其治理的地图数量繁多。本文旨在通过对大量明、清时期黄河、京杭大运河水利地图的梳理,对明、清时期水利地图的载体形式、表现形式和绘制特点进行剖析,并探讨其在地理学、地图学、水利学方面的应用价值和研究价值。明、清时期的黄河、京杭大运河地图,从载体形式来分,主要分为水利典籍（志书、图说）附图和绘本舆图2类：前者多为示意性地图,画法比较简单,只起到辅助说明水利典籍的作用;后者多采用山水形象画法绘制,多为长卷展开景物再现式地图,其主要特点是形象直观。其采用的“对景法”地图表现形式（即所绘黄河、京杭大运河两岸各类地物要素均朝向河流中心线）,容易引起读者的视觉共鸣,轻松构筑被描画事物的整体画面。从表现形式和绘制特点来看,明、清时期还出现了另外2类地图：计里画方类地图和经纬度实测地图,但由于其实用性和艺术性不如山水形象画法地图,因此,这2类地图在明、清并没有得到广泛普及。但从功能和价值而言,不论是长卷展开式古地图、计里画方类古地图,还是经纬度实测地图,对于古地图史、历史地理学、古代水利研究,对如今的地图、水利、地理学研究等,都是不可多得的历史瑰宝。
中国近代史上开眼看世界第一书《四洲志》的主编林则徐,亲自命名并委托魏源担任主编完成的《海国图志》,于1842-1852年连续3次出版,迅速传到日本并被争相购买,而在中国却被皇宫束之高阁。直至1978年中国实施改革开放,史地学界开始了研究《海国图志》的热潮,并高度评价其为“最完备的介绍世界历史地理的鸿篇巨著”、“中国近代第一本自编世界地图集”等。为了探索《海国图志》的成功秘诀,本文首先分析了《海国图志》100卷版内容构成,概括了《海国图志》发表后在中国与日本的不同反响;接着,重点探讨了《海图图志》的“设计思想、内容编排、编纂技术”等方面的地图学价值,以及”师夷长技以制夷”的编辑策略,着重于资料真伪分辨和发挥综合体裁协同效果等成功经验;最后,呼吁当今地图工作者努力吸取《海国图志》的宝贵经验,尽快编纂出版一本“内容真实、大型综合、服务民众”的综合性世界地图集。
中国近代（明、清和民国时期）是中国地图编制史上比较有代表性的时期,反映了中国封建社会制图学后期向现代地图学转变的过程。中国近代省区地图具有其他类型地图所不具有的编制特色。本研究通过收集中国近代省区地图资料,从单幅地图、地图集、百科全书并存的出版形式和按行政单位分级分幅的图集编排系统2方面,分析了中国近代省区地图科学内容的编排体系特色;并分别探讨了单幅省区地图、百科全书收录的省区地图和地图集的设计和变化,以总结中国近代省区地图的制图特色,为现今地图制图学提供参考。中国近代省区地图具有较高的地学价值,通过研究中国近代省区地图,可印证省级行政区划单元的地理独特性,揭示省级行政区划单元的内部格局,有利于加强省和区域的管理。
自明代杰出的地图学家罗洪先（1504-1564年）所编制的《广舆图》（1541年）和利玛窦带来西方精确地图测绘技术开始,中国的地图制图技术已经迈入了近代地图学的门槛,因此,明-清-民国是中国近代地图学从雏形走向成熟的完整阶段[1]。随着现代地图的应用与发展广泛、深入,抽象的概括型地图符号及普通的二维平面地图已不能满足读图者的需求,制图者开始探索虚拟现实、三维地图等表达方法,这与中国近代传统制图的写景法有异曲同工之处。所以,对中国近代地图制图技术及表现方法的研究,对于现代地图学的发展具有重要作用。本文通过阅读大量的中国近代（即明、清、民国时期）的地图资料,查阅前人的研究资料,总结和提炼了中国明、清、民国3个不同时期地图制图的技术,分别阐述了3个时期地图要素、表示方法及其制图技术的发展。
城市是人类文明的主要组成部分,是伴随人类文明与进步发展起来的。在城市建设飞速发展的今天,对古近代城市发展演变的研究显得尤为重要,其中一个重要的手段就是借助于城市地图。城市地图可相对准确地反映出当时城市的空间形态,对于研究城市历史平面布局变迁具有重要的参考价值。本文以近代城市地图（明、清、民国时期的城市地图）为主要研究对象,从其对传统城市地图的继承与受西方文化及先进测绘制图技术影响发展的角度,探究近代城市地图的类型特点、发展方向与价值。近代城市地图一方面既没有完全摆脱传统城市舆图在绘图手法和表现内容上的特点,另一方面又受到西方制图技术和文化的冲击与推动,在继承与发展中逐渐趋向多样化、专题化和近代化,并且能充分反映该时期城市发展的特点与地域特色。本文分别从同一城市（以北京为例）不同时期的城市地图和不同城市典型的城市图2个角度进行分析,讨论并总结了近代城市地图在表现手法、内容和绘图技术等方面的特征及地图本身的价值。
16世纪末,西方制图技术传入中国,相对独立发展的中国传统地图学,开始受到西方的影响。直到民国的3个多世纪内,西方包含经纬度控制和投影变换等的精确制图技术,在每个阶段传入和传播的过程中,对中国传统地图学的发展均产生了不同程度的影响。本文以明末、清初、清末至民国时期作为研究的主要时段,着重分析了每个时期西方制图技术的传入背景、受其影响产生的地图作品,对中国传统地图学的影响,并梳理中国传统地图学在西方制图技术的影响下,由独立发展到对西方制图技术的抵触和借鉴直至吸收,到完成中国地图学由传统旧法向现代新法的转变,构建起符合中国社会发展需求的近代制图理论的过程,以期能对现代的地图制图产生相应的启发。
中国古代风景名胜地图脱胎于中国山水画,因此与中国山水画有着千丝万缕的关系。同时,由于受时代条件的限制,古人更多将关注点放在地图的艺术特征层面上。古代风景名胜地图是中国特有艺术与文化的产物,集中国传统思想、文化、书法、绘画等多种艺术于一身,具有重要的文化与艺术价值,值得探寻与传承。本文从地图学的符号设计、制图综合、比例尺、方位与色彩、注记与文字、传统思想等多种角度对中国古代风景名胜地图的艺术特征进行了探讨,并以图的形式对相应特征作了阐述。这些艺术特征是中国传统文化的代表与结晶,有博大精深的思想内涵,尤其是儒家、道家、佛家的思想从根源上无形有形地影响古代风景名胜地图的艺术性的发展。古代风景名胜地图的艺术性能为当代以二维居多、艺术性严重不足的现代地图发展提供重要的借鉴意义,并且对于弘扬中国传统文化的今天,具有重要的文化战略意义与传承价值。
地表温度是陆面过程的一个重要影响因素,利用地表温度的遥感反演算法只能获取卫星传感器观测角度条件下的地表温度（即某个方向上的辐射温度）,但地球表面普遍存在非同温像元,反演得到的像元地表辐射温度具有方向性特征。本文利用热红外辐射传输模型4 SAIL（Scattering by Arbitrarily Inclined Leaves）,以及方向性热辐射参数化模型,针对非同温均匀冠层,考虑冠层结构、太阳位置和观测角等因素的影响,模拟得到方向性辐射温度数据,与半球辐射温度数据比较,得到估算半球辐射温度的最佳观测角度。此外,开展热红外地面观测试验,对热红外地表辐射温度的角度效应,以及利用模拟数据得到的半球辐射温度最佳观测角度进行了验证。结果表明,当太阳高度角较低时,均匀草地的地表辐射温度,会随着观测天顶角的增大而增加,受观测方位角的影响较小,当观测天顶角为75°时,倾斜观测与垂直观测得到的辐射温度差值达到2.7 K,说明热辐射存在明显的方向性特征。同时,将热红外地表方向性辐射温度与同步观测的半球辐射温度进行对比分析,当叶面积指数小于1.0时,半球辐射温度的最佳替代角度为51°,与模拟结果相符。
遥感裸土识别制图为水土流失治理工作提供了科学依据。本文以SPOT-5影像为实验数据,提出一种以土壤指数NDSI和不透水面指数NDISI提取裸土的方法。通过热红外波段的亚像元分解技术,将同期120 m分辨率的TM 6波段细化为10 m分辨率的地表温度影像,为SPOT-5影像计算NDISI不透水面指数增加了必要的热红外波段。在此基础上,构建双重指数模型,获得10 m分辨率的裸土数据。研究表明,双重指数模型可较好地解决裸土提取中建筑用地与裸土相混淆的问题,提取裸土的总精度可达95.4%。通过比较10 m的SPOT-5和30 m的TM影像的裸土提取结果,发现影像分辨率的提升可使裸土信息提取结果更加准确、精细。因此,本文为更高分辨率裸土识别制图,提供了一种有效的方法。
传统的植物群落调查方法主要是野外样地调查和抽样统计,其对于地形复杂的区域难以做到对数据的全面调查;将遥感技术应用于植物群落调查,可实现数据的全面获取,以及对植物群落的快速分类。在深圳市植物群落野外样地调查的基础上,本文应用高分辨率Pléiades影像,结合光谱、地形及纹理信息,采用投影寻踪学习网络的方法,实现了深圳市东部地区植物分类。在实验中,选取人工林和次生林中典型群落样本,将投影寻踪与学习网络算法结合应用于植被分类,通过分类结果与经典监督分类方法比较表明,该算法应用于植物群落分类是可行的;并且该算法分类精度高,更新速度快,能满足深圳市重点项目基本生态控制线专项调查的要求。
光谱角制图（SAM）是一种光谱匹配方法,通过量化目标地物光谱与已知参照光谱的相似程度来判断目标地物的类型,广泛应用于多光谱遥感岩性识别。目前,岩石单元训练区内像元的均值光谱,往往作为代表该岩石单元的参照光谱来进行光谱角制图,而使用均值光谱作为参照光谱库的方法,并未考虑岩石单元内部固有的光谱差异性,很大程度上影响了SAM分类效果。为了消除SAM岩性划分时岩石单元内部的光谱差异的影响,本文采用了一种多元参照光谱的SAM岩性划分方法。首先,依据研究区已有地质资料和Landsat-8影像特征,选定各类岩石单元训练区;接着进行各岩石单元训练区内部像元的光谱差异性分析,和各训练区之间的样本可分离性分析,分别使用均值参照光谱库的SAM方法和多元参照光谱库的SAM方法对研究区Landsat-8影像进行了岩性划分实验。研究结果表明,多元参照光谱库的SAM岩性分类方法很好地改善了岩石单元内部光谱差异性对均值参照光谱库的SAM岩性分类方法的影响,分类精度显著提高。
