语言学的电子制图结构研讨范文

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作者：王昭单位：天津海事局海测大队

GB/T17941－2008《数字测绘成果质量要求》规定了数字测绘产品10个需要检查的质量元素:空间参考系、位置精度、属性精度、完整性、逻辑一致性、时间准确度、影像/栅格质量、表征质量、元数据质量、附件质量，以及29个质量子元素。该标准对数字测绘产品的内容和生产过程两方面进行了质量控制，对电子海图生产有一定借鉴意义，通常用于生产环节的质量控制。IHO和国家测绘地理信息局对电子海图质量控制从实践方面提供了一定的依据，但是电子海图的质量控制思路还仅局限于对一些狭义的数据质量问题的控制，很少考虑数据能否呈现出让用户感知的内容，即数据的内涵。如果仅将电子海图作为一种常规海图的数字产品，而没有从根本上将其看作是人类空间认知的重要工具，就很难满足用户认知需求。因此有必要从理论层面来重新考虑和探讨电子海图生产的质量控制体系，而语言学层次模型正好为此提供了坚实的理论基础。

电子海图信息的语言学结构

地图被称为地理学的第二语言，与自然语言有着类似的功能和结构。文献［7］直接提出了将地图与自然语言相类比的地图理解范式，这样的类比即表明地图使用的本质目的是地理理解，也能够通过心理语言学、人类信息处理的研究了解和改进地图阅读过程。在认知层面，地图如同自然语言一样，为地理空间信息在制图者(信息编码)和用图者(信息解译)之间传输提供了不可或缺的载体，已经具备了语言学的基本特质，甚至可以说，除了人类共有的文字语言和音乐外，地图已经成为人类信息交流的第三种语言(Tayler，1993)。正是由于这一科学判断，产生了地图语言的概念，并将其研究重点界定在地图语言的实质、类型、系统结构、变量特征及其使用的理论上。电子地图和电子海图的出现改变了地图数学基础、比例尺度、符号、制图综合原则和方法，但却很难改变作为传输工具的基本功能，因此可以通过地图语言学的基本层次来思考电子海图的质量控制体系。

按照语言学的层次模型，语言可以分为语法层次、语义层次和语用层次，在地图语言体系中可从三个层面来表述电子海图如何通过符号组成具有信息交流特征的地理要素符号集合。

1语法层次

语法层次表达了由符号与符号配合使用以及通过符号分布、联系所派生的地理规律。在语法层次电子海图质量控制的重点在于:①实体间逻辑关系的正确性，例如S－57从逻辑层次上规定了地表由DEPARE(深度区)、DRGARE(疏浚区)、FLODOC(浮船坞)、HULKES(报废船/趸船)、LNDARE(陆地区)、PONTON(浮码头/平底船)、UNSARE(未测区)这7类Group1(第一组地表层)要素连续、无缝的组成，S－58中对该逻辑关系设置了更为详细的检查条款，例如S－58条款43、70等;②实体间空间关系的准确性，一般认为空间关系包括距离关系、方向关系、拓扑关系、由于电子海图一般不涉及地图投影和比例尺，因此实体间的空间关系更多的体现在空间实体定位的准确性和拓扑关系的正确性。还应注意的是，语法层次还需要检查一类特殊错误———由于错误的原始数据和重复操作导致的重复地理对象，亦即实体与实体自身之间并不存在的关系。总体来说，语法层次的质量控制已经或经过必要的模拟可以为计算机程序识别，可通过软件检查来消除。

2语义层次

语义层次表达了地图符号的含义，即符号同实际物体间的关系。语义层次电子海图质量控制的重点是语义正确性和语义完整性。目前无论是IHO还是国家HOs，语义正确性控制主要是通过《海图图式与ENC数据编码对照》来建立纸海图符号和电子海图对象的映射关系，这也是当前ENCs生产实践中质量控制的重点之一。语义完整性可以区分为三个层级，第一层级是S－57规定的强制属性(mandatoryattribute)，可以通过软件的输入约束来控制，并在S－58中设置有相应检查条款控制;第二层级是为了说明本对象区别于其他同类对象而输入的属性，该层级应注意消除符号表达意义的噪音，一般通过建立相关规定来控制，相关规则可以参照语言表达中的清晰、准确、可分原则来制定;第三层级S－57规定的聚合对象(collectionobject)，包括:集合、关联、上下。该类对象通常是一个抽象概念，主要用于表述两个物标的关系，由于这种关系的密切性，使得这种关系本身也可视为一个对象，例如航标对象，是标身、顶标、灯光、雷达以及昼标这些物标建立关系组成，航标的语义从某种意义上表达只是这种关系，还有像沿岸通航带、警戒区以及相关航标组成定线制概念。聚合对象在S－57中只有举例，其他需要在实际应用中根据具体语义环境加以识别和标识，这项工作需要一定制图知识和地理知识的参与。

3语用层次

语用层次阐明了符号系统的性质，以及符号的信息价值、用途和可理解性，也就是从总体上研究如何提高地图的使用及地图感受效果，它不仅同地图的质量有关，与使用者的需求和知识素养也有极大的关系。语用层次要考虑制图规律、符号语境和地图美学。制图规律是在制图实践中长期形成的对制图对象认知的方法，例如S－57规定植被既有面状又有线状，如果不考虑制图规律和比例尺的影响，植被都是以面状要素存在，但对于在极狭长范围内分布的树林，以面状表达虽然并不算错，但以线状(行树)方式表达则更为美观，更符合人类的认知习惯。

符号语境体现在电子海图符号及其整体不仅表现出自己的信息价值，而且反过来还对其他符号的认识产生影响，地图环境中所有符号及其结构关系，以及其他因素综合构成一种“语境”，这一点也应该在本层次质量控制时加以注意。海图美学功能，是与地图符号一般意义上的实用功能相对立的概念。从实用功能来看，符号作为搬运一定内容的手段，只有对某种目的起作用时才有其价值。而美学功能则是由符号形式本身所体现的。

对电子海图质量检查思考

1全方位控制电子海图质量

由于电子海图出现仅有20年左右，在我国正式生产发行也是近几年的事，因此在电子海图质量控制方面，一则是沿袭传统纸海图质量检查的办法，二则是严格遵照IHO相关规定，包括推荐方案(如最小比例尺的设置)。但随着电子海图的广泛使用和相关研究的深入，如何控制电子海图质量应该有更深入的探讨。

S－57符合性检查应该作为电子海图的基础检查而不是全部，从地图语言学角度来讲，S－57的符合性仅仅表明电子海图产品具备了语言的语法层次和简单的语义层次，仅具备了交流的基础，达到了数据无错误的传输，信息能不能高效的在制图者和读图者之间传递，很大一部分还应该有语义和语用层次的考量。而语义和语用层次的质量控制很难形式化为计算机读懂的程序语言，因此完全的软件自动检查很难实现电子海图设计生产的全部质量监控，仍需要人的智力因素的参与。

2电子海图依然需要遵循制图规律

电子海图具有无级缩放的功能，是不是据此可以判断电子海图就应该以实地为准，不考虑制图综合等制图规律?这种想法是片面的。一方面，电子海图的编辑是基于一定的编辑比例尺的，编辑原图的综合程度直接限制了电子海图对实际表达的详细程度;另一方面，从地图模型论的观点来看，电子海图并不是航行要素实际状况的“完全拷贝”，而是对它的建模，是建模就一定有重要程度上的取舍和详细程度上的概括。

但是在目前电子海图质量控制中，电子海图的图形表达，尤其是通过最小比例尺来控制多尺度表达，仍显得过于简单，在将来应该更多的考虑采用地理信息界最新的研究成果，如流媒体传输模型［15］。如果考虑到船用ECDIS的性能在近期内很难得到较大突破，在最小比例尺设置上也不应局限在IHO推荐方案的囹圄中，应该根据港口规模、要素复杂程度以及电子海图的用途合理配置，以期达到科学和美学的协调。

3对不同类型电子海图质量控制可侧重于不同语言学层次

电子海图的质量控制采用以质量元素模型(或者规范符合性)和以语言学模型的区别根源在于电子海图GIS观和数字制图模型(DCM)观的分离。过去是从GIS模型层面对电子海图进行质量控制的，更多的是控制数据的真实性和准确性。GIS根源于地图，但它表达的是地图所表示的现实世界中的空间信息和数据，一般用于空间分析，而不是经过制图加工后的地图。与此相对的另一种空间信息数字表达模型是数字制图模型(DCM)，DCM表达了经过制图综合和符号化表示后，具有比例尺(至少有编辑比例尺)概念的地图数据，它重视的是人类认知对时空对象的认识，一般用于可视化。两者之间虽然有联系，但是存在着较大差异，在目前技术条件下，两者很难自动相互转换，因此电子海图还必须同时兼顾到这两个模型，亦即，不但要将电子海图看做是GIS，更要把它看做是地图产品。

在语言学结构中，GIS和DCM所关注的层次是不相同的。由语言学控制的电子海图质量可以根据产品最终的要求进行不同偏重的控制，对于作为基础数据进行分析的电子海图需求进行质量控制时，可以偏重于语法语义层次;对于作为图形化显示界面的电子海图的质量控制要更注重语用层次的考量。

结束语

从语言学结构将电子海图的质量控制划分到语法、语义、语用三个层次上，突破传统的S－57符合性检查条款和数字产品过程检查的方式。由于地图和自然语言的同构关系，采用语言学模型便于在同一个结构模型中理解和控制电子海图，由于不同应用而产生的质量要求差异。因此在现有技术条件下，应该重视电子海图全面质量控制，改变过去仅从GIS数据视角去控制电子海图质量的弊端，重视电子海图的海洋空间信息认知功能。笔者也清醒的认识到由于本文仅是从宏观层面对电子海图质量控制的体系做了探讨，而具体的微观内容仍需要电子海图制图实践加以修订和改正。