地图学是描述和表达地球空间数据场和数据流的科学，是地球空间信息的抽象、概括、表达和传输的科学。

从技术变革角度看，地图制图学可大致划分为手工地图制图和计算机地图制图（数字地图制图）两个主要发展阶段。

手工地图制图阶段对应地图学中的古代地图制图和近代地图制图阶段和现代制图阶段。①古代地图制图时期。地图设计、地图投影、地图编绘、地图制印等无明确的学科概念和边界，也无明确的技术工艺流程。无论是古希腊天文学家、地理学家、占星学家和光学家C.托勒密（Claudius Ptolemaeus，约90～168）的《地理学指南》中所描述的经纬度制图法，还是以中国魏晋时期裴秀的《禹贡地域图十八篇·序》及其后世唐代贾耽为代表的“制图六体”制图原则和“计里画方”制图法，基本上都是针对以手工描绘为主的地图制图方式，在这些著述中没有出现专门的精确测量仪器和制图仪器。②近代地图制图时期。经纬仪和平板仪等新的高精度测绘仪器相继发明，大规模三角测量为大比例尺地图测绘和制图奠定了基础，平板仪测图技术的应用使地图内容更加丰富、表示更加精确，平面图形的符号法取代了原来的透视写景法，地貌表示由原来的透视写景改为晕滃法，进而采用等高线法，地图印刷由原来的铜版雕刻改用平版印刷。③现代制图阶段。从19世纪开始，由于自然科学的进步与深化，普通地图已不能满足需要，于是产生了各种专题地图。20世纪初出现飞机，很快研制成功航空摄影机和立体测图仪，从此地图测绘开始采用航空摄影测量方法，同时黑白航空相片成为专题地图制图的主要资料来源，加上照相平板彩色胶印技术的应用，使地图的种类越来越多，地图的科学内容、制图技术、表现形式和印刷质量都提高到了一个新的水平。20世纪50年代前后，地图制图在漫长的地图生产过程中积累了丰富的经验，经过不同时期各国地图制图学家的总结和概括，形成了系统而完整的地图制作的方法、技术和工艺，地图设计、地图数学基础的建立、地图编绘、地图制印成为既有明确分工又相互联系的地图制图生产链，作为地图制图学组成部分的地图设计、地图投影、地图编制、地图整饰和地图制印等趋于成熟。然而，这个时期地图制图学的技术特征，无论是绘图法还是刻图法，都仍然是劳动密集型的手工制图。

对应地图学中的现代地图制图，数字地图制图是以地图制图技术上的革命为标志的。主要表现在：从20世纪50年代开始，电子计算机技术和自动化技术促进了计算机地图制图技术和地图数据库技术的兴起和发展；60年代，迅速发展起来的遥感技术为地图制图提供了大范围、内容丰富且现势性强的信息（资料）源，地图制图由着重于信息获取向信息深加工方向发展，地图品种更加多样化；地图印刷新材料、新技术、新工艺为提高地图印刷质量创造了有利条件。90年代以后，地图电子编辑出版系统相继问世，打破了长期以来传统地图制图与出版的分工界线，特别是数字地图制图环境下的印前编辑系统技术、分色胶片加网制版技术和数字地图直接制版技术，使地图制图与地图印刷的数字化与一体化成为可能，促使地图制图技术发生根本性的变革，地图生产已开始由传统手工方式向数字化方式转变。地图设计、地图数学基础的计算和建立、地图内容编绘、地图制印等作业工序，完全在数字环境下进行，缩短了地图生产的周期。

数字地图制图是随着计算机技术、图形图像处理技术、网络技术和空间数据库等相关技术在地图制图领域的广泛应用而不断发展和完善起来的一门新的地图制图技术。数字地图制图改变了千百年来的地图制作方式，与传统手工地图制图方式相比，数字地图制图具有以下优越性：①将制图工作者从繁重的手工制图作业中解脱出来，减轻了劳动强度。②用现代数字地图信息代替传统图形模拟信息，提高了地图制图的精度，增强了地图生产过程的科学性。③基于计算机直接制版（CTP）技术的电子出版系统，省去了出胶片再晒版的工艺环节，缩短了地图制图的周期，提高了地图的现势性。④基于地理信息系统（GIS）地图数据库的地图编制与出版系统，兼备了GIS与计算机辅助设计（CAD）制图系统的功能，降低了地图制图的专业门槛，可以使更多的人参与到地图制作中来。⑤丰富了地图产品的种类，拓宽了地图的应用领域。随着科学技术的飞速进步，一系列高新技术的发展和应用，地图制图学将不断地引进吸收并发展进步。总之，数字地图制图是千百年来地图制图学发展史中最为重要的变革之一，正在并且将持续不断地对地图学产生深远而积极的影响和推动。

地图制图学的研究内容由地图设计、地图投影、地图编绘、地图制印等部分组成。

针对非国家系列比例尺的小比例尺地理图、专题地图和地图集，确定地图内容与规格、制定地图生产技术方案，并形成指导地图生产全过程的地图设计书的一项技术性工作。地图设计是整个地图生产过程的准备工作，是地图的创作构思过程，主要包括地图总体设计、地图内容及表示方法设计、地图符号设计、地图色彩设计、地图出版工艺方案设计等内容，对决定地图的质量和科学水平起着至关重要的作用。

将地球椭球面上的点转换为平面上的点，实质是建立地球面上点的坐标（B，L）与地图平面上点的坐标（x,y）之间一一对应的函数关系，并据此建立相应的制图格网（地理坐标网和直角坐标网）。主要任务是研究投影变形规律，确定变形的大小和分布特征，为不同用途的地图选择最佳投影方案，把地球表面上的地理坐标系转化成平面坐标系，建立地图数学基础，以及进行投影变换。地图投影的选择是制作地图的首要任务，它直接影响地图的精度和使用价值，通常根据地图设计书的规定，为新编地图选择或确定一种满足地图用途要求、适合制图区域形状和所处地理位置特点的地图投影。地图投影是地图内容编绘的控制框架，是地图的科学性、精确性和可量测性的根本保证。

依据地图图式规范（针对系列比例尺地图）和地图设计书（针对小比例尺普通地图和各种比例尺专题地图）所拟定的地图内容、制图综合指标、地图内容表示方法、技术方案，以及新编地图的用途要求、比例尺和制图区域特点等，在所建立的地图数学基础即制图格网的控制下，完成编图资料选择和处理，建立地图数学基础，转绘地图内容，对地图内容各要素实施制图综合、地图接边和编绘原图审校等任务，将具有严密数学基础的编绘底图制作成编绘原图。它是制作完全符合印刷出版要求的出版原图或印刷原图的依据，是保证地图质量的关键。

地图制印是地图制版与印刷过程的总称。指根据地图设计书所拟定的地图制版与印刷工艺方案，将单份的出版原图或印刷原图，通过照相、翻版、制版、印刷等工艺，获得所需份数的彩色地图，以满足社会各方面的应用需要。

随着大数据、云计算、人工智能技术的快速发展，多源（元）异构时空大数据的融合将成为地图制图的主要任务，并进入以数据密集型计算为特征的地图制图时代：大数据的统计分析、数据挖掘与知识发现，将成为知识地图的主要技术支撑，地图将直接为决策者提供知识服务；大规模、大范围时空大数据背景下的机器学习，将让大数据教会计算机获得地图制图知识和具有智能；人机智能深度融合技术的发展，将进一步提升地图制图的智能化水平和自动化程度；基于云计算的分布、并行、协同式地图制图技术的发展，将进一步变革地图制图的生产链和技术工艺流程，从而大大缩短地图的生产周期；大数据背景下，地图制图将面对不同层次用户需要的可视化主题多变性、强交互性、形式多样化和高速化，会超越一般地图可视化和空间信息可视化。