按一定的数学法则把不可平展的地球球形表面描绘为地图平面;采用特殊的图形符号体系,描绘地球上复杂的自然、社会和经济现象;根据确定的原则和规律,对制图现象进行取舍和概括,反映出制图区域的本质特征和相互联系。海图是海洋测量和调查研究的成果,又是海洋开发和利用的重要工具。
海图
以海洋及其毗邻的陆地为描绘对象的地图。
- 英文名称
- chart
- 所属学科
- 测绘学
海图起源于石器时代古人类制作的简陋而原始的“立体海图”,它基于某种载体的简单图形表示世界海陆分布状况,而对海陆分布的真实情况尚处于知之甚少状态。在这一时期的海图,以太平洋塔希提人用木桩做成的与其所住岛屿相互关联的立体模型,马绍尔群岛土著人用椰子的叶柄、椰页纤维和贝壳制作的立体海图,以及爱斯基摩人用漂木雕刻成的涂色海图最为典型。航海、贸易、殖民和战争丰富了希腊人的地理知识,公元前9~8世纪出现了以地中海和黑海为中心的海图。古希腊天文学家喜帕恰斯(Hipparchos,约前190~前125)提出了在地图上用经纬度表示地面上点位置和地图投影方法,并在海图上绘制了航线。中世纪时期海图仍处于缓慢的发展中,此时出现了密克罗尼亚的“棒海图”、波托兰(Portolan)海图、中国明代编制的“郑和航海图”等。其中,13世纪出现的波托兰海图被认为是世界上真正意义并绘制在纸上的最早海图,在海图发展史上具有特殊重要的意义,它标志着海图从地图中分离出来,成为地图一个重要的独立分支。图上详细描绘海岸线,注记海湾、岛屿和海滩等名称,对有的山峰、教堂等陆标夸大表示,并在图中适当位置绘有罗盘。14世纪,罗盘、测星盘的改进以及欧洲从中国引进了唐代就已盛行的刻版印刷术,使海图成批复制成为可能,为大规模航海探险奠定了基础。
15~16世纪航海探险事业的发展,进一步推进了海图及海图制图技术的发展。海图表示的内容逐步增加,表示的范围不断扩大,表示的方法进一步精细。期间出现了海域符号、水深注记、方位圈、水深基准面、墨卡托投影海图等概念。1589年,荷兰地图学家墨卡托(Gerardus Mercator,1512~1594)首次把等角正圆柱投影用于航海图的编制,使海图编制具有更强的科学性,更便于航海应用。从18世纪开始,法国、丹麦、英国等国家相继成立海道测量机构,开始系统的海道测量工作,并利用实测资料编制了海图,促进了海图事业的发展。19~20世纪,海图表示方法和生产工艺有了多方面的改进,出现了许多海洋专题海图,如海流、风向、潮汐、水温、地磁图等。在世界海图的系统生产中,美国首先制定了正规的海图图式,规范了海图内容的表示方法,1840年,出版了图式符号标准参考图。1919年,在伦敦召开了有24个国家参加的国际海道测量大会,成立了国际海道测量组织,进一步协调了各成员国海道测量机构的关系,促进了海图和航海资料的统一。随着计算机技术和信息技术的飞速发展,20世纪后期,出现了电子海图、数字海图以及海图应用系统等。
海图内容要素由数学要素、地理要素和辅助要素三个部分组成。①数学要素。海图使用的投影系统和控制基准等数学基础要素。包括海图投影、比例尺、高程和深度基准面、坐标系等,在海图上用经纬网、图形或数字比例尺,以及相关的文字说明来表示。②地理要素。海图上的自然和人文要素。包括海岸、干出滩、水深、海底地貌、海底底质、石油平台和沉船等人工地物(航行障碍物)、导助航标志、航道、锚地、各种区域和界线、水文要素等,毗邻陆地的水系、陆地地貌、居民地、交通线、境界线及各种地物等。③辅助要素。辅助识图、度量和图幅整饰要素。包括图廓、图名、图号、图例、接图表,航海图上的方位圈、对数尺,以及图面的文字说明、资料说明、出版机构和出版时间等。
海图主要技术特征为:①没有固定的比例尺系列。比例尺往往根据海图用途和制图区域而定。②编号和图幅设计灵活。按用途和区域自行编排,编号通常由区号和地理顺号组成,依海岸地理走向顺序编排。图幅设计沿海岸、航路或地理区域进行。③表示内容以海域航行要素为主。突出表示海域要素,如海岸、水深、海底地貌、航行障碍物、导助航标志、水文和海上界线等。④有特殊的符号系统和对海域要素的特殊制图综合原则。⑤存在多个垂直基准面。海图上水深采用理论最低潮面作为深度基准面起算;跨海桥梁或管线净空高则采用平均大潮高潮面起算;陆地高程采用1985国家高程基准。⑥定期改版与更新。为保证航行安全,通过航海通告发布海域要素变更事项,用户或相关机构直接在航海图上改正有关内容,以保持海图的现势性。
海图可按用途和表示内容、服务对象、制作标准、出版形式和承载介质等多种方法分类。
按用途和表示内容通常分为:①航海图。表示海洋地理要素和海上航行安全信息的海图。是海图的主要品种。主要供船舶航海和锚泊使用。按用途分为海区总图、航行图和港湾图。海区总图供研究海区特点、制定计划、选择航线等用,比例尺一般为1∶300万或更小,以包全完整海区为原则。航行图供海上航行使用,可细分为远洋航行图、近海航行图、沿岸航行图和狭水道航行图,比例尺为1∶5万~1∶299万。港湾图供船舶进出港湾、选择锚地,登陆/抗登陆作战和港湾建设施工使用,比例尺一般大于1∶10万。②普通海图。表示海洋空间各种自然和社会现象及其相互联系与发展的海图。供分析地理形势,制定计划,确定部署等使用。包括海区形势图和海底地形图等。海区形势图比例尺较小,以某一完整的海洋地理区域或海战区为制图范围,全面而概括地反映区域的地理形势,常以图组和挂图形式出版。海底地形图是陆地地形图在海域的延续,表示内容包括海底地形起伏、海底浅层底质、自然与人工物体等。③专题海图。突出表示海洋空间的某种或几种海洋专题要素的海图。分为自然现象海图和社会经济现象海图两类。自然现象海图可细分为海洋水文图、海洋生物图、海洋重力图、海洋磁力图等。社会经济现象海图则细分为航海历史图、海上交通图、海洋水产图、海洋区划图等。
按服务对象分为:①专用海图。按用户的特定使用需求而编制的海图。专为从事海上某种职业的人和专业机构、部门或团体使用,或为解决海上特定活动的某些问题而编制的海图。单一用途和服务专一用户。如军用海图、渔业用图、海洋划界图、海上搜救用图和游艇用图等。②通用海图。为广大对象编制的海图。其内容表示全面,服务对象广泛。
按制作标准可分为:①国际海图。按照国际海道测量组织(IHO)相关标准出版的海图。在IHO协调下,由部分成员国分别设计、编绘和出版。其规格和表现方法基本一致,有纸质海图和数字海图两种形式。编制出版国际海图是IHO倡导航海图国际化的措施之一。②非国际标准海图。不符合国际海道测量组织(IHO)相关标准的海图。
按出版形式分为:①单张海图。按照地理区域单元完整、单独发行和使用的海图。②成套海图。具有相同比例尺和基准纬度可拼接使用的一组海图或同一海区构成大、小比例尺系列的海图。③海图集。按某种主题统一设计的一定数量海图的系统汇编。着重表示海洋环境,能形象、直观地反映海洋的各种要素和现象。按制图区域,可分为世界海洋图集、大洋图集和海区图集。
按承载介质分为:①纸质海图。按照海图出版要求将海图要素图形印刷到纸张上的海图。②数字海图。按照一定的数据组织方式、带有坐标位置和属性标志,以描写海域地理信息和航海信息为主的海图数据集合。按数据的组织形式和特点,分为矢量海图、栅格海图和数字海底地形模型三种。③特质海图。利用特种材料制作的海图。如转印在有机玻璃上的海图、塑料模压立体海图等。
扩展阅读
- 楼锡淳,朱鉴秋.海图学概论.北京:测绘出版社,1993.
- 杜景海.海图编辑设计.北京:测绘出版社,1996.