虚地图

测绘科学术语

虚地图（virtual map）是空间信息数据存储在人脑或电脑中目视不到的地图，其中存入人脑的地图称为心像地图，依一定格式存入电脑的称为数字地图。与虚地图相对的称为实地图，实地图即为空间信息数据可以直接目视到的地图，如包括线划地图和影像地图在内的传统地图作品。

实地图与虚地图

自70年代以来，由于计算机地图制图技术的发展，许多地图新产品(如CRT地图图像、数字地面模型等)不断出现。这些新产品的出现迫使地图工作者重新考虑地图的定义及其分类。这里有两个关键的技术特征可以把传统的硬拷贝地图与这些新产品地图区别开来：第一，地图可否直接地作为制图图像来观看;；第二,，制图产品是否具有永久的明确的现实。根据这两个关键的技术特征，我们可以把地图分为实地图(Real Map)与虚地图(Virtual MaP)。其中，虚地图又可按其是否具有两个关键的技术特征之一或根本不具有这两个关键的技术特征而被分为三种类型，即虚地图I、虚地图II和虚地图III。

实地图：具有直接可视制图图像和永久的明确的现实(硬拷贝)的任何制图产品。这里不考虑实地图的生产方法，也就是说，不管是采用机械的还是采用电子的方法生产的制图产品，只要具有上述的两个基本特征都称为实地图。例如，传统的分幅地图、地球仪、正射影像地图、机械绘制的地图、计算机输出的缩微胶片、塑料立体模型等。

虚地图I：具有直接可视制图图像，但只有暂时现实的制图产品，例如，CRT地图图像、有认识能力地图(二维图像)等。

虚地图II：具有永久的明确的现实，但不能作为制图图像直接可视的任何制图产品。例如，传统的野外测量的数据、地名辞典、立体影片(或立体照片)、动画片、存储的全息图、存储的傅立叶变换、光盘数据等。它们都有硬拷贝的介质、但在任何情况下这些产品必须要被进一步处理才能作为制图图像直接可视。有趣的是我们注意到，动画片就是加上时间维的制图信息。

虚地图III：既不具有直接可视制图图像，也不具有永久的明确的现实的任何制图产品。例如，数字存储器内的数据、磁盘或磁带上的数据、伴声动画片、数字地形模型(DTM)、数字高程模型(DEM)、有关地理信息的认知地图等。这类虚地图和其它两类虚地图一样，它们都能被转换为实地图，因为基于计算机的信息通常是非常容易被处理的。

这里可以看出，传统的制图产品，如分幅图、地图集、地球仪等，不仅有直接可视制图图像，也有永久的明确的现实，所以它们都称为实地图；其他三种缺少两个技术特征中的一个或全部，所以它们都称为虚地图。虚地图的提出大大扩展了地图的定义或者说地图的范围，同时也反映了当代制图学发展的许多方面。

实地图与虚地图的关系

实地图和各种类型虚地图本身可以从一种形式转换成另一种形式，而它们之间也可互相转换，如图1所示。

它们之间的转换在制图学中可被用来定义所有的重要的数据处理。例如，“数字化”就是实地图向虚地图III的转换；“CRT显示”就是虚地图III向虚地图I的转换；“产生CRT硬拷贝”就是虚地图I向实地图的转换；“直接绘图”就是虚地图III向实地图的转换；“数据库之间的转换”就是虚地图III向虚地图III的转换；等等。由图可知，这四种类型的地图一共可实现16种转换操作，它们不仅可实施各种数据处理，而且也可用于设计制图系统和制图学本身的研究。

数字地图

定义和特点

随着计算机技术的发展，为了能在计算机环境下识别和使用地图，要求将地图上的内容以数字的形式来组织、存储和管理，这种形式的地图就是数字地图。因此，数字地图是随着计算机技术的应用而出现的一类不同于纸质地图的新型地图产品。

数字地图是虚地图的一种，它是一组地理空间数据的集合，即按照一定的地理框架组合的，带有确定坐标和属性标志的，描述地理要素和现象的离散数据。因此，快速获取空间相关数据的功能是数字地图的特长。以往需要通过手工量取、计算获取的数据，如距离、坡度、角度、面积等，在数字地图中只需输入相关的量测点坐标后，立即可以获得结果。在各种科研探索与社会实践中，凡是使用不必经过视觉分析的数据时，数字地图则有其特殊的优势。

与纸质地图相比较，数字地图还有以下特点：

①灵活性——数字地图以地图数据库为后盾，它可以按所发生事件的地区立即生成电子地图，不受地形图分幅的限制，避免地形图拼接、剪贴、复制的繁琐；电子地图的比例尺也可在一定范围内调整，不受地形图几种固定比例尺的限制。

②选择性——数字地图可以提供远远超过传统地形图的内容，供用户选用。根据需要可以分要素、分层和分级地提供空间数据，特别有利于要素图和专题图的绘制。

③现势性——传统地图一旦印就，所有内容都固化了，而地表却是时刻变化着的，最担心的就是地图的陈旧，为此要补做很多更新与修改的工作，地形图虽有修测和再版的制度，但总是跟不上外部世界的变化。数字地图是存于介质上的数据，又具有修改更新的软件支持，只要数据来源通畅（如卫星照片上获得的数据），更新较为简便，

④动态性——数字地图的支撑数据库可以将不同时期的数据存储起米，并在电子地图上按时序再现，这就可以把某一现象或事件变化发展的过程呈现在读者面前，便于深入分析和预测。这是传统地图难以做到的。

数字地图分类

数字地图按数据的组织形式和特点分为矢量数字地图、栅格数字地图、数字地面高程模型和数字正射影像地图四种。

1．矢量数字地图

矢量数字地图首先依据相应的规范和标准对地图上的各种内容进行编码和属性定义，确定地图要素的类别、等级和特征，这样，地图上的内容就可以用其编码、属性描述加上相应的坐标位置来表示，矢量数字地图的制作通过航空像片测图、对现有地图数字化以及对已有数据进行更新等方法实现。

2．栅格数字地图

栅格数字地图是一种由像素所组成的图像数据，所以又称为数字像素地图，它是通过对纸质地图或分版胶片进行扫描而获得的。这种类型的数字地图制作方便，能保持原有纸质地图的风格和特点，通常作为地理背景使用，不能进行深入的分析和内容提取。

3．数字地面高程模型

数字地面高程模型实际上是地表一定间隔格网点上的高程数据，用来表示地表面的高低起伏，这种数字地图通过人工采集、数字测图或对地图上等高线扫描矢量化等方法生成和建立。

4．数字正射影像地图

数字正射影像地图是对卫星遥感影像数据和航空摄影测量影像数据进行一系列加工处理后所得到的影像地图及数据。数字影像地图数据结构采用国际上通用的图像文件数据结构，如TIFF、BMP、PCX等。它由文件头、色彩索引和图像数据体组成。

为了实际应用的方便，数字地图在大地坐标系统、图幅分幅、地图投影、高程基准、内容表示和符号系统等基木原则问题上，保持同现有纸质地图的一致性。

随着数字地图需求量的急剧增加，必须生产更多的数字地图，并对此进行有效的管理和应用，由此地图数据库便应运而生。地图数据库是用数据库的技术和方法来管理数字地图，有一整套的方法和技术完成数字地图内容的存储、修改、检索、拼接和应用，并保证数字地图数据的安全性和共享性。这样就使数字地图的生产、更新、管理和应用走上现代化的发展道路。

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