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地图使用的变革
文章来源: http://www.huaguoshan.org 文章作者: 闲人一个 发布时间: 2006-07-19   字体: [ ]  
 

  地图使用的革命性变革——代序

 

从很久以前,人类就发现绘制地图的必要性,以便自己或其他人了解目的地的信息,指引地图使用人到达所要去的地方。以前地图的使用基本是基于地面标志物的——通过自己与地面标志物的方向和距离,来判断自己的方位,决定前进的方向。 (附图一)

 

图一 江西饶州府城图: 藏于北京图书馆的绢底彩图本地图,绘制于明历年间(公元15731619年)。本图以山岭、河流、湖泊等自然地理要素作为自然地标,以寺庙、城墙、古代行政部门等人工建筑作为人工地标 和兴趣点。

 

后来人们学会了利用观测恒星及月亮的位置来判断自己位置的方法(注一),再后来人们又开始使用无线电进行导航和定位。不过真正将人类带入精确定位时代的,还要算卫星导航系统:

 

n         美国的 GPS (Gloabal Positioning System) 全球卫星定位系统;

n         俄罗斯的 GLONASS (Global Navigation Satellite System) 卫星定位系统;

n         欧洲正在建立的伽利略 (Galileo) 卫星导航系统(中国已经参加);

n         中国自主建立的北斗卫星导航系统等。

 

这些系统给予了普通用户几十米或更好的定位精度。

 

本文无意讨论卫星定位系统的原理和使用,只是为了说明:只有用户在不依赖地图的情况下随时知道自己的精确位置以后,才能提升对地图使用的水平,同时对地图的编制提出了更高的要求。

 

由于普通用户已经具备了随时随地了解自己所处位置的能力,用户对于地图的使用已经从纸制地标时代上升为电子坐标时代

 

 

图二 使用经纬度网格将整个世界坐标化

 

这种变革是给予了用户更多的方便与信心:记得当初没有用GPS的时候,每次开车出去玩儿,走不认识的路都有点儿战战兢兢,除了开车以外,还要观察沿路的路标、桥梁、铁路、村庄等地面标志物,核对纸质地图以确保自己在正确的道路上。有了GPS和适当的地图,这一切就变得简单多了:通过连接GPS接收机到电脑/PDA上面,我可以随时查阅笔记本电脑上或PDA上的地图,了解自己在地图上的位置和前进方向,决定下一步向哪里走。

 

这种变革对于地图制作和使用领域是革命性的,主要表现在时间、地点和空间上:

 

时间上来说,电子格式的地图发布时间更快,更新更容易,有些地图还提供了用户自己修改地图的功能,甚至多个用户共同维护地图更新也变成可能的事情。对于卫星照片来说,最快的可以查到一周以前的照片。

 

地点上来说,描述一个地点不再需要地面参照物,比如“XX路口向东300第一个岔路向左拐,只需要说东经多少多少度,北纬多少多少度就可以了。这个对于缺少明显地面标志物的户外活动来说,尤其是一个巨大的进步。

 

空间上,电子地图配用电子高程数据 (DEM, Digital Elevation Model), 可以实现三维的显示,以及计算路线上的上升及下降幅度和高度。 (附图三)

 

 

 

图三 北京市延庆县海陀山三维卫星照片 闲人一个于2003年制作。图像中红色部分为裸岩区或山谷中的村庄。这是早期作品,卫星照片合成时的方法及颜色控制还不是很好。

 

使用GPS走过的路线在电子地图上还有着精确的可重复性,任何人拿到航迹(TRACK)数据(其实就是一系列的坐标点)以后,都可以用自己的GPS作为引导精确地重复这条路线。

 

当然电子格式的地图也有问题,主要表现在数据使用的版权上面,以及对硬件的要求上——毕竟这些电子信息需要电子设备来处理,成本就比纸媒体高很多。

 

说了这么多,其实就是想说明一个问题:地图使用的发展方向是电子化坐标化,了解电子地图知识,熟练使用相关工具,才能跟上时代潮流,让自己的生活更加方便。

 

可能有些朋友还没有GPS接收机, 但是GPS的普及程度相当快,这些设备你早晚会有的——想想十年以前,有几个人有手机?即使没有GPS接收机,使用电子地图依然能给你的出行带来很大的方便:坐标化地图可以更方便地计算路线长度,添加高度信息,生成三维图像。

 

还有些朋友已经有GPS接收机,说我用GPS接上某某软件挺好呀,还用学这些干什么?可一般的电子地图都是矢量地图,或者矢量地图生成的光栅地图,这些地图只能告诉你一些关键的信息:道路、河流、村庄,但是不能告诉你一些同样有用的信息:河流宽窄、村庄大小形状、山脉走向、地表的植被等等。这些信息就需要靠查阅卫星照片来获得了。

 

目前国内地图出版业还不能完全满足这种坐标化潮流,主要原因是国家对于地理信息数据有着严格的控制。不过当你把眼光投向国外,就会发现在国外科学界(主要是美国)有很多可以使用的免费或付费资源:研究地球环境变化需要研究地球表面每一块陆地和海洋的变化,中国也是地球生物圈的一部分。由于科学研究的需要,这些数据都已经经过严格的位置校正,符合坐标化地图的特性。

 

实际上本文撰写的目的就是带领你进入一个卫星遥感照片的世界:通过分析中分辨率 LANDSAT 卫星遥感照片(1530分辨率)的制作原理和解读技巧,使更多的地图用户有一个全新的工具来了解目的地的情况,修正地标式地图所带来的路线规划误差。在了解了这些花花绿绿的颜色和线条所代表的意义以后,你就可以多了一只天使之眼,可以俯瞰和定位地面上的任意一个你想看和想去的地方。

 

当然由于分辨率的关系,这些卫星遥感照片还不能分辨地面物体很多的细节,只能分析地表的物体类型。关于这些卫星遥感照片所能提供和不能提供的信息,我将在以后的文章中具体描述。

 

注一 请参考上海网上天文台的科普文章:《经度的起算点》,

URL: http://www.astron.sh.cn/jiangzuo/long.html

 

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原文链接: http://www.huaguoshan.org/xianren/map-revolution.html

 
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