摘要：本报告根据2019年以来中国在地图学与地理信息技术方面的进展状况, 对地图学理论、数字地图制图与出版技术、国家基础地理信息数据库更新、地理信息技术和产业发展、地理信息应用与服务、地图集编制出版、新型在线地图等方面所取得的成就和进展进行总结, 报告最后对中国地图学与地理信息工程发展趋势进行了展望。
随着人工智能及大数据和移动互联技术的迅猛发展，地图学与地理信息技术加速发展，地理信息服务已深入国民经济的各行各业和大众百姓生活，地图学与地理信息技术和社会发展的关系愈来愈紧密，取得了飞速的发展和喜人的成绩。
地图学理论创新一直是我国地图学界和业界广泛关注的问题，近年来，我国学者在泛地图[1]、制图综合[2]、时空数据模型[3]等都进行了深入的研究，取得了一系列新的成果。
为适应数字经济时代地图学科的发展需要，数字地图也逐步演化成为数字媒体领域一个主流竞争点和增长点，在表达对象、表达手段、表现形式等方面持续拓新，涌现出时空大数据地图[4-5]、赛博地图[6]、隐喻地图[7-8]、Cartogram地图[9]、微地图[10]等新媒体地图，经典地图的表达范式得到扩展和延伸，形成了泛地图理论。这一理论将传统的标准地图与各种创新形式的类地图纳入统一的框架中，为讨论信息通信技术时代地图学理论发展提供了新的路径[11-12]。伴随着地图在科学研究、社会服务和公众生活中的广泛应用，地图所表达的内容从分层、分专题的专业地理信息转向各种泛在信息，制图主体、表达对象、展现介质和表现手法等都发生了翻天覆地的变化，地图的表达内容、方式、方法及样式朝多样化方向发展，出现了大量在客观性和精确性方面区别于传统地图的类地图，如变形地图、地铁线路图、增强现实地图、隐喻地图等[4, 10]，统称为泛地图[13]。泛地图是现有地图的延伸和拓展，是对地理空间、人文社会空间和信息空间的三元空间的综合表达[14-15]。
制图综合理论研究重点在全要素、全过程、可控制的基于智能化的过程控制与质量评价。计算机条件下的自动综合，本质上是一个高度智能化的系统，制图综合知识显得尤为重要，这些知识可分为5类，即地物的地理特征描述性知识、操作项选择知识规则、算法选择知识规则、面向专门地理要素和制图综合知识规则、面向区域综合知识规则[16-17]。充分合理地利用所有的模型、算子、算法和知识等，形成科学系统的运行流程，并对流程实行智能控制，自动综合系统的能力才能得到质的飞跃，这一过程就是自动综合的过程控制。随着大数据科学范式的形成，空间数据综合不仅要关注图形的综合，更需要与数据学习和知识发现相结合，通过大量制图综合的案例学习训练，发挥机器学习能动性和数据驱动主体性，使得深度学习、知识图谱等智能技术在地图综合中得到新的应用[18]。
信息化与时空大数据时代的到来，对地图学的表达和分析能力提出了新的需求，我国学者提出了地理场景的概念，通过“空间定位”“几何形态”“属性特征”“要素相互关系”“演化过程”和“语义描述”的六要素表达模型，设计了集成表达的几何代数统一GIS数据模型、地理规律与相互作用驱动的新型GIS数据结构，以及非结构化时空数据组织与存储，为地图学的发展注入了新的研究内容和表达方式[19]。
在数字地图制图方面，采用数据库驱动制图技术和方法，实现了地理信息的更新和地图符号化出版的一体化，多比例尺地图数据库动态更新、增量更新、级联更新、要素更新及实体化数据模型建立已经实现[20-21]。基于空间数据库驱动的地形图制图生产系统，通过建立一系列制图表达规则，实现了制图要素符号、注记、图外整饰的自动优化配置，可进行灵活的制图编辑及图形关系处理，大幅度地提高了地图制图效率[22]。截至2022年，已建成每年一版连续12版的地形数据与制图数据的“图-库”一体化存储管理的1∶5万地形图制图数据库，并实现了地形数据与制图数据的同步联动更新。在对1∶25万、1∶100万地形数据库更新的基础上，也同步联动更新相应的地形图制图数据库。利用更新后的地形图制图数据库，可以快速打印输出最新版的标准地形图，也可以根据需要定制成图输出[23-24]。
当今，多源矢量空间数据融合成为数字地图制图的主要任务之一[25]，多源矢量空间数据融合技术是解决多源地理信息数据在几何位置、属性特征等方面不一致性问题的重要途径和有效方法，通过空间基准变换、数据格式转换及属性编码对应等手段初步完成地理信息数据点位位置、图形形状和内容详略的统一与集成，然后进行空间数据几何和属性匹配，进行几何形状和属性信息更新，实现空间数据几何信息、属性信息、空间关系的融合和一致性处理，得到符合要求的、更新、更合理、更可靠、更实用的地理空间数据[26-27]。随着志愿者地理信息的出现，车辆时空轨迹蕴含了丰富的道路几何、语义信息，已成为道路数据和交通状态获取的重要途径[28-29]。更进一步的是多尺度空间数据联动更新，它建立在多尺度空间实体匹配关系的基础上，首先利用现状数据进行更新信息检测提取更新信息，然后根据匹配信息，结合地图综合方法进行更新信息尺度间的传递，最后对更新结果进行空间冲突检测和处理，以保证同名实体在多个尺度表达上的一致性[30]。
国家基础地理信息数据库建设历经30年的发展，走过了初始建库、全面更新和动态更新的发展历程[24]。多尺度地理信息数据库建设与更新模式取得系统突破，形成了从空间关系定量计算、空间分布特征识别、制图综合过程控制、地图综合级联更新和综合结果质量评价完整技术链条[21-22, 24, 31-32]。国家测绘主管部门自2012年起，启动了国家基础地理信息数据库动态更新工程，对国家1∶5万基础地理数据库重点要素及连带的相关要素每年更新1次、发布1版，然后再利用更新后的1∶5万数据库每年联动更新1∶25万、1∶100万数据库。1∶5万地形数据库全要素包含交通、居民地、境界、地名、管线、水系、土质植被、地貌、控制点共九大类、470多个小类的地理要素。重点要素是指变化频率高、对经济社会发展影响大的交通、居民地、境界、地名、管线个小类要素，连带的要素为地貌、土质植被两大类57小类要素；2014年开始，同时开展全要素更新，每年对重点要素、全要素各更新50%左右的区域面积，实现了重点要素每年更新一版、全要素在两年内完成一轮更新。每年更新后及时建成了我国最新版的1∶5万地形数据库，整体现势性达到一年之内，并实现多时态数据的管理与服务，数据成果在时效性、实用性、准确性及应用价值等方面都得到全面提升。到2022年底，已对1∶5万数据库进行了12轮动态更新。
2014年开始，每年利用1∶5万数据库动态更新增量数据成果，进行1∶25万联动更新，现势性与1∶5万数据库保持一致[21, 33]。经过多轮更新后的1∶25万地形数据库，要素和属性内容更加丰富，数据集由原来的9个增加到32个，要素子类由原来的158个增加到229个；数据结构更加优化合理，实现与1∶5万数据库保持相互协调和关联，数据现势性得到全面和持续提升。从2016年开始，每年还利用最新的1∶25万地形图数据库，全面缩编更新生成新的1∶100万地形图数据库，现势性与1∶25万地形图数据库保持一致。
在1∶1万数据库整合升级方面，按照全国统一的建库方案或规范的要求，各省区市对整合处理后的数据进行建库，并对1∶1万数据库管理与服务系统进行优化升级，全面完成1∶1万数据库的整合升级工作。与此同时，还组织各省区市进一步开展省级1∶1万数据库的动态更新，以及与国家1∶5万数据库的联动更新[24]。
上述工作的完成为中国的数字地球、数字国家、数字省区、数字城市、数字江河、数字海洋等的建设奠定了坚实的地理空间数据支撑，为国家和区域经济规划、防灾减灾、农田水利建设、灾后重建、重大工程设计与施工、国防建设提供了及时可靠的地理空间数据保障[34]。
在地理信息系统技术方面，自主可控高性能地理信息系统关键技术取得突破，攻克了GIS架构由串行转向并行带来的空间数据管理、并行计算和智能分析、全自动处理和高性能服务等技术难题[35]；全空间信息系统[36]技术实现在时间、空间、属性、关系、行为、认知等方面对传统GIS进行扩展和升级，以多粒度时空对象来直接描述从微观到宏观的现实世界；地理分析模型网络共享和模拟技术取得新进展，实现了对地理分析模型统一表达、资源服务化共享以及模型集成模拟与分析，为城市时空AI场景分析及城市信息模型(CIM)建设、多灾种耦合场景下地理信息灾害建模等提供了有力支撑[37-38]；建立了全球位置信息叠加协议和位置服务技术体系，通过统一时空编码和位置嵌入构建地理IP，打通三网关联(互联网、物联网、传感网)，提升时空精度，建立泛在位置语义感知能力，基于位置叠加与融合提供智能服务[39]；互联网地理信息融合分析体系建成，深网地理信息发现获取、泛在地理信息清洗与要素级聚合、内容分析实现研究突破，有效解决了利用泛在网络信息实现道路、居民地、建筑物等地理要素信息的动态更新[40]。
在地理信息系统的研发方面，大量国产化地理信息系统软件不断涌现[41]，截至2022年，中国从事GIS软件和应用开发的企业远超1000家，包括软件、硬件、培训、教育等在内。国产GIS软件不断扩大市场份额，现在已占领了大部分市场，产值达到百亿元之巨，广泛应用于城市规划管理等众多领域。产生了诸如超图公司的SuperMap、中地数码的MapGIS、吉威时代的GEOWAY、武大吉奥的GeoStar等优秀软件，有的还成功进入日本、韩国、印度、意大利等国家和地区，开创了中国GIS软件国际化的先河。国产GIS平台软件技术水平已经与国外同类软件相当，实现了基于中央处理器、操作系统、数据库的新一代地理信息平台软件的全面国产化。经过多年的建设和积累，超图公司的SuperMap已经成为国际知名品牌。据美国ARC咨询集团2022年发布的《地理信息系统全球市场调研报告2021—2026》，超图软件的SuperMap GIS在2021年地理信息系统营收排名中位列全球第三、亚洲第一[42]。中国测绘科学研究院及有关单位开展了国家数字城市/智慧城市时空大数据平台建设，积极对接国家新型智慧城市建设评价工作，基于自主技术开展创新研究与产品研发，研制了国产NewMap大型平台软件，攻克了松耦合模型开放式架构、全空间一体化建模、可伸缩地名地址编码等一系列关键问题，相关技术支撑了全国334个地级市、600多个县级市数字城市地理空间框架和60多个智慧城市时空大数据平台建设，其中40个智慧城市时空大数据平台已经建设完成，为自然资源监测管理、智慧城市建设、经济发展和公众生活提供了实时、丰富、全面、权威的时空基础支撑[43]。
30年来，中国地理信息产业走过从无到有、不断成长的发展历程。产业发展重点从最初的偏重于软件开发和数据处理，开展向服务与应用延伸。近年来，中国地理信息产业规模持续快速增长，2018年，中国地理信息产业年产值超过5957亿元。截至2022年，中国地理信息产业年产值达到7787亿元，产业从业单位数量超过19.3万家，其中拥有测绘资质的企业超过1.8万家，多家地理信息企业在国内外上市，从业人员超过398.1万人[42]。地理信息产业的快速发展，促进了地理信息产业链完善，提升了产业整体规模效益，提高了自主创新水平。为了推动和扶持地理产业的成长和发展，各地积极建设了地理信息产业园区或产业孵化基地。2022年4月，商务部、中央宣传部、教育部、自然资源部等7部门发布公告，北京的中关村科技园区朝阳园、上海的中国北斗产业技术创新西虹桥基地、浙江的湖州莫干山高新技术产业开发区、湖北的武汉大学科技园及陕西航天经济技术开发区5家园区，被列为特色服务出口基地(地理信息)。2022年11月，中国地理信息产业协会成立国际交流与合作工作委员会，致力于中国地理信息产业的国际化，推进地理信息领域的“高水平对外开放”，并于12月开展了首届“一带一路”地理信息国际合作研讨会等活动[42]。
未来，随着改革开放的进一步深入，随着测绘地理信息深度融入自然资源管理工作，在国家产业政策和科技创新政策的支持下，在全球地理信息市场持续增长的大环境中，我国地理信息产业发展必将迎来更加辉煌璀璨的明天！
近年来，我国地理信息在政务、产业、科研和公众等行业领域应用规模不断扩大、深度持续加强，已全方位、多层次地深度融合到国民经济和社会发展的各个领域，成为“智慧”类信息系统建设全生命周期的伴生对象[43]，日益深化“政产学研用”全生态的“GIS+”应用模式[41]。作为地理信息重要载体的数字地图，从“空间背景”或“流量入口”进化成为行业大数据可视分析系统的“解决方案”，运行在大、中、小各类电子屏幕上的动态数字地图已成为多样化信息系统用户界面的“标准配置”，同时融合新媒体信息可视化等“计算+”方法，实现地图的直观性、一览性、整饰设计与数字技术的动态性、交互性和实时性的有机融合，形成具有动态、三维、流动、交互和在线等特征的“地图+”应用模式[44-45]。
导航电子地图蓬勃发展，为广大用户提供大众制图、商业分析与企业服务。使用车载导航、手机定位、位置查询等产品和服务的用户已超过5亿，产品已经全面覆盖所有高速公路、国道、省道等，实现了全国所有城市和县村乡的无间断引导，导航电子地图和导航定位技术带动了汽车、旅游等相关产业的发展。国内主要的电子地图产品，如“天地图”、百度地图、高德地图、腾讯地图等都推出了更加专业化的导航地图产品，并结合位置服务(LBS)、人工智能(AI)、虚拟现实(VR)、增强现实(AR)等技术提升导航电子地图服务的内涵。其中，百度地图提出建立由人工到自动化、由平面到立体、由静态内容到实时信息、由指尖到语音的智能出行平台，提供了AR步行导航、上车点智能推荐、个性化地图等智能服务；高德地图推出了AR实景导航的新功能，并努力打造将AR与LBS相结合的新应用。导航电子地图产业还广泛渗透到在线餐饮外卖、房屋居住、共享出行、社交网络、在线游戏等领域中，使得人们的各种生活需求都获得了极大的便利[46]。
近年来，随着大型商业中心、机场、运动场馆、博物馆的建设，人们对移动定位与导航服务的需求已从室外拓展到室内，进而推动了室内导航电子地图的应用发展，伴随智能手机的普及和功能逐渐强大，通过Wi-Fi定位技能、惯性导航技能、蓝牙技能、RFID技能等多源室内传感技术，打通“人”“位置”“商家”间的关系。目前室内导航电子地图研究主要集中在室内地图建模方法、室内地图表达，以及室内地图定位与导航应用3个方面。
智能网联产业的快速发展，自动驾驶与地理信息产业开始同频共振，高精动态地图处于快速发展的上升期。数据显示，2022年上半年国内具备组合驾驶辅助功能的乘用车达到228万辆，但高级别自动驾驶系统在城市等复杂场景下应用落地还存在诸多挑战。融合多源数据构建全息高精度导航地图，包括全息道路数据采集、道路静态信息提取、道路动态信息提取，以及动、静态信息融合，能够丰富道路信息，提高道路线精度，提高地图更新效率，为导航和无人驾驶车辆提供地图服务[47-48]。下一步的目标是发展以高精动态地图基础平台为核心的产业体系，持续为产业用户提供更精准、更丰富、更新鲜、更安全的高精动态地图数据服务，支撑高级别自动驾驶系统全场景快速落地应用，促进相关产业高效、高质量协同发展。
近年来，中国地图集精品不断出现，地图市场进一步繁荣。专题地图集主要的代表性作品有：《中华人民共和国行政区划图集》汇集了行政区划调整、地名普查、行政区域界线等新成果，全面系统反映了当前中国法定的行政区划信息，为国家行政管理、经济建设、社会发展和国际交往提供服务[49]。《第一次全国地理国情普查地图集》以中国首次地理国情普查成果数据为基础，通过对多源普查数据的整理和分析，利用科学的数据库成图方式，多尺度直观展现了我国自然和人文地理要素的空间分布规律，以及地理国情专题要素与我国自然地貌特征间的空间分布联系，填补了此类专业信息地图集出版的空白[50]。《世界航海地图集》是中国首部全面反映世界航运知识的综合性地图集，共设世界风貌、资源环境、航海保障和重点航区4个篇章，图集运用地图、海图、遥感影像等多种表达形式，生动诠释了21世纪海上丝绸之路沿线]。《中国北方枢纽港港航地图集》是中国第一部以中国北方海区港口环境和航海保障要素为主题的区域性港航地图集，填补了国内港航综合类港口图集的空白[53-54]。《中国水图》是一部以水为主题的大型综合性图集，由序图、水体与水文循环、暴雨洪水与干旱、水资源、水工程五大部分组成，系统描述了我国各种形态水的数量和质量，水的循环及其时空分布规律，水的开发利用和保护的现状，水与社会经济发展、生态环境保护的关系，总结了我国在治水、管水实践中的成就和经验[55]。《中国山洪灾害图集》多方位展现我国山洪灾害的孕灾环境及其防治工作的特点、内容和重要成果，是实施新时期水旱灾害防御战略和强化应急管理的重要参考文献。《自然灾害风险地图集》则结合“一带一路”区域自然环境与社会经济特征，针对地震、地质、干旱、洪水和海洋等灾害，探讨其孕灾、致灾与承灾环境演变，利用多尺度风险评估方法，实现各类灾害在全区域、局部区域、社区与工程的风险评估。《亚洲地下水与环境图集》以亚洲水文地质、地下水资源、地热、地下水质量、地下水开发地质环境效应和地下水生态环境6个方面专题性图件，建立起人类活动与亚洲大陆气候、地质、构造、地貌、水文、生态、环境的有机联系，对于亚洲地下水资源、地热能源和环境地质研究具有很好的参考价值。《中国100年地图集》从时间和空间上直观呈现了一百年来中国团结带领全国各族人民争取民族独立、人民解放和为实现国家富强、人民幸福而不懈奋斗的光辉历程[56]。《这里是重庆：每周一图地图集》是一部从地理视角，用地图方式讲述重庆故事的城市文化图集[57]。《漫步珞珈地图集》[58]《华东师范大学大学地图集》则是校园文化地图集的典范。此外，《中国城市群地图集》《世界海拔八千米以上雪山地图集》《南海沿岸海湾土地利用变化图集》《南亚资源环境地图集》《青藏高原荒漠生态系统系列图》《中国周边海域海底地形与地名图》《中国积雪特性系列专题图》等专题地图集和专题地图都具有重要学术价值和文化价值。
综合性省区市地图集近年来又出版了大量精品力作，图集设计坚持“守正与创新共存，历史底蕴与现代发展并重”的理念，在内容编排、视觉表达、叙事方式、信息传达等方面进行了大量创新实践。代表性作品有：《安徽省地图集》[59]《湖南省地图集》[60]《吉林省地图集》[61]《广东省地图集》《江苏省地图集》[62]《上海市地图集》[63]《深圳市地图集》[64-65]等，这些图集的编制出版，不仅可为政府部门了解省情、科学决策提供重要的参考依据，为社会各界提供丰富的地理信息服务，同时也为读者打开了一扇精彩的文化之窗。
古地图是中华民族宝贵的文化遗产，是中华文明传承的重要载体。为促进古地图的转化利用和普及传播，让更多馆藏的宝贵遗产在当代“活起来”，先后出版了一批古地图精品力作，代表性作品有：《中国近代地图志》辑录了200多种从明代至民国的古旧地图，并进行分类、归纳，涵盖了世界地图、天文图、疆域和政区地图、省和区域地图、地形图、江河湖泊和水利水运地图、海图、、城市地图、风景名胜地图、教学地图11个专题，以“一图一志”的方式，分别论述了各个时期地图发展特色。《安徽省历史地图集·古旧地图卷》[66-67]收录了自北宋时期至1949年中华人民共和国成立前的古旧地图339幅，通过形象直观的地图符号语言，佐以历史学者简明的文字考释，全方位诠释了安徽的历史发展脉络，映射出江淮大地的前世今生。《西北城市变迁古旧地图集粹》[68]汇编了具有典型性和代表性的西北城市古旧地图268幅，是一部用古地图语言诠释西北城市历史变迁的经典之作，对推进我国城镇化建设进程，特别是科学制定大西北城镇化建设战略规划及城市管理具有历史借鉴意义。
以第二次全国地名普查成果为基础，近几年编制出版了一批省区市标准地名图集，如《湖北省标准地名图集》[69]《黑龙江省标准地名图集》《广西壮族自治区标准地名图集》《武汉市地名图集》[70]等，这些图集汇集了行政区划、第二次全国地名普查、行政区域界线及国家基础地理信息成果，为社会各界提供了权威、系统、准确的行政区划和地名信息，对于促进经济发展、加强地名管理、保护和传承优秀地名文化具有重要意义。
针对地图应用的数字化、网络化、移动化和泛在化发展趋势，新媒体地图融合使用各种多源时空数据，形成了混搭地图、众包地图、事件地图、智慧地图、全息地图、微地图等在线]，同时与各种传感器结合探索了面向地图的多模态人机交互模式，包括语音、手写、手势、表情感知等，也包括对位置、方位、速度的智能感知与服务驱动，形成了普适性、受限个性化、高度个性化等“地图-用户”关系模式[72]。
混搭地图(Map Mashups)将政府制图部门、私营软件开发商和志愿者的互联网地图内容和交互功能进行无缝拼接，提供各种开放式地图服务，用户可以共享其他用户提供的更新内容。众包地图采用“众包模式”建立大众参与的地图服务，既可以是一种地图数据提供方式，也可以是一种地图制图方式，已应用于高精度导航数据采集与更新、室内地图数据快速获取及地图制图等服务。混搭地图和众包地图使得地图生产的数据和内容快速从专业生产内容(professionally-generated content, PGC)向用户生产内容(user-generated content, UGC)漂移，降低了新一代在线地图开发的门槛，提升地图用户体验和创新应用模式[73]。
事件地图是在地图目标上叠加各种事件，事件包括时间、地点、变化模式、涉及的人或物等信息，可以在明确主题和目的的情况下，将事件按一定的逻辑关系组织成视觉故事，它具有比静态地图更强的视觉冲击力，能够更有效地引起读者的共鸣并产生一种能够改变读者态度或者行为的感召力。智慧地图也称智能地图，是结合云计算、物联网、移动互联网、人工智能与数据挖掘技术等，通过对多来源、多尺度、多时空和多结构的图层数据整合，紧扣全空间、全信息、全媒体、全周期和全业务的地理信息服务需求，强调人与知识以及地图之间的动态融合，形成动态的互相推动、互相支持决策的地图新形式，适应密集型的行业时空大数据给当前的地图学带来巨大冲击[44]。全息位置地图通过位置实现多维时空动态信息的关联，有效地将各种位置空间信息、传感网信息、社交网信息、自发地理信息、实时公众服务信息等进行相互联结，是一种以个人为中心的泛空间信息展示与智能服务的地图形式[9, 74]。
针对不断出现的新需求，新类型在线地图创新地图制图学的技术思维，结合制图主题多元化、制图知识图谱化、地图整饰模板化、专题符号动态化、制图接口灵性化、地图产品定制化、制图平台多样化、用户覆盖全面化等技术方法，采用面向服务架构思想，在云计算技术环境中，集成新型Web可视化技术和组件模型，在制图知识规则库、全周期制图场景模板、快速动态制图引擎等多方面进行创新，打造跨媒体的参与式制图环境，出现了订阅式、订单式、定制式和智能式等个性化地图服务技术框架，如Web浏览器、网络小程序、原生APP等跨媒体平台，推动了数字地图服务模式创新[75]。
2019年以来，我国测绘地理信息事业进入以转型发展为特征的新阶段，大力推动了新型基础测绘、地理信息公共服务及其产业发展。应用遥感、GNSS、激光雷达、数字测图等技术构建了GIS数据快速采集与更新技术体系，同时各种类型的传感器和带定位功能的智能终端越来越普及，促进了多源地理时空大数据建设。在此基础上，结合大数据、云计算与人工智能等现代信息技术，有力推动了地图学从数字化向智能化的发展，进而满足社会不同用户对动态性、定制化地图表达与应用的多元化需求。因此，应根据新时期行业高质量发展要求，及时调整地图与地图学的未来任务与发展方向。
(1) 加强新时期地图学基础理论建设。传感网、互联网与移动互联网环境下地图的形式、内容、制作与服务方式发生了改变，泛地图、微地图、街景地图、公众参与地图、新媒体地图、赛博地图、机器人地图等新的地图概念与类型被不断推出，突破了现有地图定义的范畴，丰富了地图表达的形式，扩大了地图应用的边界，因此亟待重新界定信息化时代地图的定义、内涵与外延，充分厘清地图学理论、技术与应用的体系结构，凝练地图学前沿与核心问题，进一步发展地图哲学与现代地图学基础理论体系。
(2) 发展数字地图制图智能化体系。数字地图制图过程需要运用大量的地图制图知识与经验，传统采用制图模板和专家知识规则的策略，但模板与规则往往依赖人工建立，智能化程度有限且仅能解决局部自动处理问题。随着人工智能技术的发展，机器学习、深度学习、知识图谱在地图认知、地图设计与地图分析中扮演越来越重要的角色[76]，也为地图智能化制图提供了全方位的解决途径。在制图过程中，前端的数据接入、定位获取、影像识别在人工智能技术支持下应向高精定位、高效处理、高自动化方向发展，后端的地图设计、制图加工与信息服务也应深入对接人工智能技术：一方面，通过人工智能技术提升复杂系统认知能力与空间决策能力，进一步提高制图综合的智能化程度；另一方面，将AI领域新成果引入地图制作与认知分析领域，解决地图创意设计、地图风格转移，以及符号配置与表达等更依赖于专家经验和个人偏好的智能化应用问题。在此基础上，进一步发展支持用户个性化地图设计的在线地图制图智能化体系与平台。
(3) 扩展与深化专题地图应用新领域。在数据层面，地理时空大数据为专题地图的表达内容增加了实时动态性，视频、图片、文本、音频等多模态信息为专题地图添加了新的表达元素。在技术层面，虚拟现实(VR)、增强现实(AR)和数字孪生技术的发展丰富了地图的呈现形式，专题地图表达从二维向多维、从抽象向具象、从静态向动态进一步拓展，如叠加各类专题要素的街景(实景)地图，综合场景空间、声光电磁和时空泛在等数据及其多模式表达的全息地图，支持无人驾驶应用的高精度地图，满足元宇宙场景构建的虚拟游戏地图等。这些新型地图的采集、编辑、组织、表达与应用技术需要进一步深化，顾及服务场景、人群与建设成本的社会化服务模式还有待探索。
(4) 推进智能化地图在行业中的深度应用。当前我国加强交通、环保、工商、文旅、教育、医疗等行业的智慧化建设，不仅需要行业一张图的基础支持，同时需要整合来自传感网、移动互联网和服务运营商的行业大数据，实现具有动态监测与应急调度功能的智能化地图表达与决策服务。今后重点建设的行业智能化地图应以国家基础地理信息数据为空间基准，集成行业静态与动态的数据资源，围绕业务运行流程与需要解决的关键问题，建立行业信息快速查询、运行状况动态监测、应急指挥高效调度、规划决策科学分析与实时动态自动表达的行业地图智能化服务体系。
中国政府高度重视数字中国建设。2021年3月在国家“十四五”规划《纲要》中明确提出数字中国战略，2023年2月又印发《数字中国建设整体布局规划》，进一步强调了建设的重要性与紧迫性，其中提出了夯实数据资源体系，推进数字技术与经济、政治、文化、社会、生态文明建设“五位一体”深度融合的任务要求。地图作为空间信息的表征手段之一, 始终是国家基础性资料, 对国家治理和安全极为重要, 支撑了各个行业的运行[77]，今后面对数字治理的高质量要求，地图学和地理信息技术要实现跨行业、跨区域、多尺度、碎片化专题时空数据的有效整合、分析预警与即时表达。实景三维中国作为新一代三维地图形式，是适应我国新发展阶段的地图的进一步升级，有助于推进数字中国时空基础底座的建设[77]。值得强调的是，此次规划在“建设绿色智慧的数字生态文明”任务中直接指出“运用数字技术推动山水林田湖草沙一体化保护和系统治理，完善自然资源三维立体‘一张图’和国土空间基础信息平台”，进一步体现了自然资源一张图和国土空间基础信息平台对整合各类自然资源时空数据，推动信息表达、分析、决策和预测预警，实现资源保护、动态监管和科学治理发挥着重要的作用。
自我国发出“一带一路”倡议，10年来先后已有180多个国家和国际组织参加，促进了共建国家之间的互利共赢、共同发展。当前“一带一路”倡议正在发生变化，从前期聚焦大规模的基础设施建设项目，正在向重视新能源合作、数字化合作，共同应对环境和气候挑战转变，进一步推进绿色“一带一路”建设。针对新的发展形势，加强国家边海地图的建设，建立“一带一路”共建国家的基础地理信息和动态时空数据的获取与集成模式，结合专题地图设计与表达，及时反映相关国家的社会、政治、经济、环境、生态的现状与变化，分析各国之间的社会、政治、经济往来关系，支持各国环境、灾害应急事件的共同防控与处置，同时总结“一带一路”建设成果，科学预测和展现未来发展趋势，都对地图与地图学提出了挑战。
(1) 当前时空大数据来源日益丰富，包括感知地理环境的遥感数据、环境监测数据和感知人类社会活动的移动轨迹数据、社交媒体数据、消费行为数据和手机信令数据等[78]。多类型、海量的时空大数据覆盖面广，有助于满足不同行业、不同用户对地图实时性、个性化的服务需求[5]。同时，通过时空大数据挖掘，地图可以更好地展示事物变化的规律性与隐含的特征与知识。例如采用城市中人/车辆轨迹数据、电商平台点评数据、互联网地图的POI数据、公交卡/地铁卡刷卡数据等分别计算人群活力强度、人群活动满意度、商业区活跃度和交通活跃度，分析城市商业区活力分布及其影响机制，最后绘制出城市商业区综合活力空间分布图[79-80]。但是，时空大数据的多源异构特征也给地图数据源的处理增加了新的复杂性和困难[81]，一些大数据存在质量上的不确定性和形式上的非结构化也使得这些数据难以和基础地理信息数据进行有效整合，数据应用受到极大的制约。互联网环境下数据的隐私保护与安全问题也导致大数据的共享与应用存在风险。因此，时空大数据既为地图表达与服务提供了更丰富更灵活的数据来源，但也带来了一系列亟待解决的难题。
(2) 元宇宙(Metaverse)是近年来出现的一个新概念，是人类运用数字技术构建的，由现实世界映射或超越现实世界，可与现实世界交互的虚拟世界。因此，元宇宙本质是虚拟世界与数字生活空间，具有数字原生、数字孪生和虚实共生三种构建方式。2022年谷歌公司对外展示了基于3D高精地图的“元宇宙地图”，苹果公司、Facebook(已更名Meta)，以及我国的腾讯、百度、华为等都开始竞逐元宇宙地图研发。地图之所以成为元宇宙大战的入口，是因为3D高精地图是元宇宙的数字空间底座，本质都是把人和人所在的空间信息进行更高维度的数字化，进一步构造孪生或原生世界的虚拟场景，并在其中实时协作[82]。显然，3D高精地图会对智慧城市、数字文旅、本地生活服务等领域的业务突破起到重要的作用，可以在其中产生大量数字新消费场景，进一步完善元宇宙体验。
(3) 随着认知科学、智能感知技术和物联网技术的快速发展，“智能+”已接棒“互联网+”和“大数据+”，正在快速跨界发展[44]。智能化制图将与深度学习、知识图谱、智能交互等方法相结合，呈现出众源数据、用户参与、模型耦合及可视分析四大特征，平台根据数据的特点和用户的目标需求，采用自适应制图技术，跨媒体快速制作满足不同层次阅读需求的个性化地图[83]。为了实现智能化制图的深度应用，人机之间通过自然语言理解和协同认知技术，构建语音、文本语言等多模态的认知交互方式，获取用户的地图偏好与具体制图需求，结合生成式人工智能(AIGC)技术，从海量数据中学习对象的特征, 进而生成全新的、完全原创的地图内容，推动地图制图向智能化、大众化制图方向转变。近期发布的百度地图V18版由生成式AI技术构建的文心交通大模型提供底层支撑，可以实现实时交通系统在刻画、感知、预测、调度等功能上的端到端优化。
从理论层面看，现代信息技术快速发展与社会化需求不断扩大，为地图学带来了新视角、新形式与新内容。坚持守正创新，既要坚持地图与地图学的本质与学科特征，同时又要在理论上不断开拓创新，顺应大数据、元宇宙和人工智能时代的发展需求，今后亟待开展智慧地图、泛地图、实景三维地图、全息地图、全空间地图、元宇宙地图及地图空间认知等领域的基础理论研究，推动地图学新的理论体系建设。
从技术层面看，以大数据为基础、以人工智能为手段的智能化制图技术将成为研究的核心任务。深度学习支持的地图空间分布模式识别和地图综合、智能驾驶与机器地图、空间认知社会化服务等值得关注。今后时空大数据的建设，关键是进一步开展面向多源、多模态大数据的信息提取与质量优化，实施各类大数据的时空与专题融合，建立多尺度、多类型、多范围的时空大数据目录清单，完善时空大数据共享服务机制，为智能化制图提供灵活高效的数据支持。加强时空大数据与国家基础地理信息数据、“天地图”数据等的匹配结合，优化大数据的空间质量，丰富和扩大地图制图的服务内容与范围。在此基础上，针对智能化制图的任务需求，充分应用机器学习、深度学习、知识图谱、生成式AI等前沿技术[19]，从供给侧(数据)与需求侧(用户)两个角度开展数据分析与特征挖掘，实现制图目标、个性化需求与数据资源、自动制图技术的有效衔接，建立智能化制图的系统化实施路径。
从应用层面看，智能化制图技术的发展将推动地图学更加关注地图智能化服务：一方面，为个体用户的日常生活与学习、工作提供路线规划、导航、导游、导购、教育、社交等自动化、人性化地图服务，探索元宇宙虚拟沉浸式地图服务；另一方面，围绕政府与行业的管理服务需求，加强地图时空大数据在“城市大脑”数据资源中的基础支撑作用，促进智能化地图在智慧城市、智慧交通、智慧文旅、智慧矿山、智慧教育、智慧医疗等行业领域中的深度应用。
第一作者简介：孙群(1963—), 男, 博士, 教授, 博士生导师, 研究方向为数字地图制图与地理信息处理。E-mail:
来源：《测绘学报》2024年第1期（审图号GS京(2024)0490号）；转自：智绘科服
原标题：《综述：中国地图制图学与地理信息工程进展报告(2019—2023)》
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