地图符号语言学方法研究的理论问题初探

彭克曼，夏 青，田江鹏，张 兰

(信息工程大学 地理空间信息学院，河南 郑州 450052)

一、引 言

地图符号是实现地图信息传输的主要媒介。地图符号学是指以符号学和语言学原理为基础的研究地图符号系统的理论、技术和方法，是地图学研究的主要组成部分之一。科学技术尤其是计算机科学和人工智能技术的不断发展，给传统地图学带来了机遇和挑战：一方面，技术的发展为地图学的研究提供了有力的工具，促进了地图学的发展；但另一方面，它又对地图学提出了新的更高的要求，如地图表达的自适应、智能化的水平程度的需求。表现在地图符号方面，当前以符号学原理来研究地图符号的方法已经自成体系，涉及地图符号的视觉变量、构图规律、设计方法等方面，其研究均较为成熟；但主要以地图符号在计算机上实现的技术角度来研究，难以表达地理空间的认知模型，为地图符号的自适应和智能化带来一定的难度。

依托语言学研究地图符号是地图符号学的另一个重要组成分支。相对于依托符号学的地图符号研究而言，这一方法集中于基础理论研究层次，体系性不够完善，研究深度有限，对实践的指导性不够。但随着研究的不断深化，地图符号的语言学研究方法逐渐在信息技术条件下显露出优势，在空间知识的形式化描述、智能化处理等方面具有重要的潜在价值[1]。基于语言学来研究地图符号，借助语言天然的交流与传输功能的优势，能大大缩短认知域与处理域之间的距离，更加符合人们的认知模式，提高地图认知的效率。

本文通过探讨语言学和符号学的关系，以及分析地图符号与语言符号的可类比性，来论述地图符号的语言学研究方法的理论基石，并通过类比语言符号论述地图符号的语言学特征，为进一步研究基于语言学原理的地图符号设计与表达奠定基础。

二、语言学与符号学的关系

符号学与语言学都有较长的研究历史，两者独自发展但又彼此渗透。关于符号学与语言学之间的关系，总体上具有以下3种观点：

第一种观点以索绪尔为代表，认为语言学隶属于符号学，语言学是符号学的组成部分。索绪尔[2]在论述符号语言时指出：“可以设想一门研究社会范围内的符号生命的科学，它是社会心理学的一部分，也是普通心理学的一部分，称之为符号学。”

持这一观点的学者认为符号学是最广泛意义上的研究一切意指活动的科学，它的范围无所不包[3]；而语言是众多符号现象中的一种，是一种特殊的符号系统。因此，研究这一现象的语言学理所当然是符号学的一个分支，对语言本身的研究能促进符号学的研究。

第二种观点以巴特为代表，认为符号学隶属于语言学，符号学是语言学的一部分。巴特[4]认为：“虽然符号具有意指功能，但它的所指脱离不开语言，任何所指必须在语言中找到对应。符号学的起点可以是非语言成分的，但它最终需经过语言这一环节。”持这一观点的学者认为虽然符号充当着传递信息的作用，但它不能完全独立而必须借助于语言来实现这一功能，任何符号系统都与语言相关，因此，符号学隶属于语言学，对符号学的研究只是语言学研究中的一部分。

第三种观点认为语言学和符号学是两个独立的学科，但又有一定的联系。一方面，语言学作为一种科学，研究的不仅仅是语言符号本身，还要研究语言的普遍性质和规律，因此它和符号学是并行的，二者是两个相对独立的学科；另一方面，语言学和符号学在不断发展的过程中相互影响，彼此交叉，两者之间相互促进，共同发展[5]。持这一观点的学者认为语言学和符号学是各自对其本身及普遍性质和规律的研究，因此，从学科的角度来说，二者是并行独立的；同时，二者的发展并不是封闭的，它们不断受到对方的影响且相互促进，具有紧密的联系。

综合上述观点，本文认为：第一，广义上讲，符号和语言从来就不是分开的，只是从不同的角度看待它们，理解的侧重点不同而已。认为语言是一种特殊的符号的观点，强调了语言的外在形式具有符号的特性；而认为符号是一种语言的观点，则强调了符号具有语言的传输与交流的功能。第二，本文讨论符号学与语言学的关系，并不是要弄清楚两者之间到底谁是上位概念，谁是下位概念，而是着重找到两者之间的紧密关联之处，为基于语言学研究地图符号奠定理论基石。因此，符号学隶属于语言学和语言学隶属于符号学这两种对立的观点，不仅没有因为对立关系而阻碍本文的研究，反而从辩证的角度更加佐证了符号学和语言学之间的联系，即无论是从外在形式还是从传输的功能看，符号和语言都具有紧密联系。这一紧密联系成为把语言学理论和方法引入符号学研究中的重要前提。

三、地图符号与语言符号的类比分析

索绪尔[2]把符号定义为概念(所指)和音响形象(能指)的结合体。从这一角度出发，对于相同的空间事物或现象，均可以通过地图符号和语言符号进行描述，并且在地图符号(或语言符号)内部，还可以通过不同符号体系(或语种)进行描述。无论是采取何种符号语言的描述方式(能指的多样性)，其所描述的空间事物或现象是统一的(所指的统一性)，不同之处在于不同的描述语言由于自身结构不同而体现出不同的外在表现形式。因此，从所指的统一性角度，本文认为地图符号和语言符号具有类比的可能性。从功能和外在形式(结构)两个角度，可对地图符号与语言符号进行类比分析，深度分析两者的可类比性基础，为依托语言学方法探讨地图符号研究提供理论支撑。

1. 从功能的角度看地图符号与语言符号的类比

本文所指的功能角度主要是指符号的信息传输功能。地图符号和语言符号都是信息的承载体，人们从两者中都可以获取信息。地图符号与语言符号的传输既有相同点又有不同点，可以从信息传输模型和信息传输的认知模式两个方面对二者进行比较。

(1) 信息传输模型

尽管地图符号和语言符号的外在形式及接收者的信息感知方式不同，但在“编码—传输—解码”这一信息传输基本过程方面是统一的，如图1所示。

1) 编码：初始的空间事物或现象(S)通过编码器将消息进行编码，使得能被信息传输的发送者所认知。

2) 传输：发送者将编码的消息转换为信号承载于载体(地图符号或语言符号)中，接收者从载体中接收信号。

3) 解码：接收者将接收的信号转化为编码的消息，并通过解码器解码，最终获得理解中的空间事物或现象(D)。

但是语言符号与地图符号在空间信息传输过程中的具体细节是不同的，具体表现在：第一，编码(解码)的机制不同，在语言信息传输的过程中，编码(解码)涉及视觉编码(解码)和听觉编码(解码)，而在地图信息传输的过程中，编码(解码)主要是视觉编码(解码)；第二，载体形式不同，语言信息传输中的载体是语言符号，而地图信息传输中的载体是地图符号。

图1 基本的空间信息传输模型

(2) 信息传输的认知模式

信息传输过程中主要是概念语义(所指)的传输，但能指的感知作用也是不可忽视的。由于地图符号与语言符号的能指具有不同的表现形式，因此在传输过程中两者的处理模式是不同的。图2为地图符号与语言符号在传输过程中处理模式的异同对比。

图2 信息传输处理模式[6](有改动)

人的认知模式分为3种：短时记忆、长时记忆和心理表达。首先，通过感官接收输入的刺激形成感觉记忆，其中一部分形成短时记忆，另一部分利用已有的知识进入认知解释的过程；其次，认知的结果一部分不断深化短时记忆和长时记忆，另一部分进入理解的过程；最后对理解的信息进行心理表达，完成信息处理。从图2中可以看出，语言信息传输和地图信息传输认知模式的不同主要是由接收的刺激不同而引起的。语言符号的外在形式决定其主要通过视觉和听觉感官进行感知，因此通过看和听来接收输入的信息刺激，并对获得的信息刺激通过视觉认知和听觉认知来解释，最终通过理解对信息刺激进行心理表达；而地图符号的外在形式主要是视觉感官的，因此主要通过看来接收输入的信息刺激，并通过视觉认知来解释并最终进行心理表达。

综上，一方面，语言信息传输和地图信息传输的处理模式的本质原理是一致的，两者具有共性；另一方面，由于两者自身的特性，该原理在各自领域内的具体实现模式是不同的，两者又具有个性。

2. 从外在形式的角度看地图符号与语言符号的类比

本文所指的外在形式是符号的结构，宏观上是指地图符号系统与语言符号系统的内部结构，微观上是指地图符号与语言符号的组成结构。

(1) 符号系统的内部结构

地图语言是地图符号系统及其使用规则。地图符号系统由3种类型的符号构成，即图形符号、自然语言符号和数学语言符号。地图语言的使用规则即地图语言的句法和语义[6]。语言系统由语音、语法和语义3个主要结构构成，语音和语义分别是语言符号结构的两个“极”；这两个极本身并不构成语言成分，由它们组合而成的才是语言成分，即词汇成分和语法成分；相对语音及语义的“两极性”问题而言，词汇及语法属于语言符号的“层次性”问题[7]。

本文认为，地图符号系统与语言符号系统具有一致性。地图符号系统的构成符号对应于语言符号系统的语音；地图符号系统的语义对应于语言符号系统的语义；而地图符号系统的句法对应于语言符号系统的语法。

(2) 符号本身的组成结构

符号的组成结构在本文中是指符号由低到高的组合关系，如点构成线、线构成面、面构成体等。地图符号的组成结构问题对应于语言语音系统结构问题。Head将语言符号的组成结构划分为区别特征、义素(内容层)与图素(表达层)、语素、词(词汇)、词组和命题[1]。类比语言符号的组成结构，不同的学者对地图符号的组成结构进行了研究，并形成了各自不同的观点。其中，Eastman将地图符号的组成结构划分为图形变量、图符、图形符号和图形结构[1]。Stanislav Vasilev[8]将地图符号的组成结构划分为图元、图形符号、制图符号和超符号。在前期的工作中，笔者对应于语言语音系统结构，对地图符号的图形物理结构特征进行了系统设计，将其分为3个层次，即视觉变量层、符素层、符号层[9]，如图3所示。

图3 地图符号的图形物理结构及其与语言语音系统结构对应关系[9](有改动)

笔者将地图符号视觉变量进一步细分并抽象出两个具有共性的基本概念：图形元素和特征变量，其对应于语音系统结构中的音素。图形元素是指能够代表基本的空间维度，并具有不可再分特性的构图元素，包括点、线段、曲面和体素；特征变量是指具有不可切分特性，无法由其他视觉变量组合生成的视觉变量，彼此之间相互独立，包括尺寸、旋转、形态、颜色和亮度。地图符号视觉变量由图形元素和特征变量组合组成，对应于语音系统结构中的音位及音位变体。基本几何图元是指由地图符号视觉变量构成的不具有语义内涵的图形成素，对应于语音系统结构中的音节。基本几何图元和语义概念的最小结合单位被称为符素，对应于语音系统结构中的语素。地图符号由符素组成，对应于语音系统结构中的词。

虽然不同学者类比语言符号的组成结构对地图符号结构的划分有不同的见解，但是他们对某些问题却达成了共识，即符号组成结构的最底层都是不具有具体意义的最简单的形式要素，中间层为形式要素与语义概念的最小结合体，最高层为具有一定关系的中间层的组合。

四、地图符号的语言学特征

1. 地图符号的理论特征

在从功能和外在形式两个角度对地图符号和语言符号的可类比性分析的基础上，为了进一步深入开展基于语言学的地图符号研究，探讨地图符号的语言学特征显得十分必要。本文主要从3个方面对地图符号的语言学特征进行分析。

1) 从哲学的角度：概念是人类大脑中的一种思维方式，反映的是事物的本质属性。地图符号实质上是反映地理空间中的自然和人文社会状况的概念模型[10]，是地理本体的反映。

2) 从结构的角度：任何符号都是音(形)、义的结合体，音(形)指符号的物质外观，义指符号所表达的概念语义，地图符号也是图形、语义的统一结合体。地图符号的外在表现形式为图形、图像等，而内在涵义即所描述的空间事物或现象。

3) 从系统论和信息论的角度：地图符号是地理空间信息的载体，是人类之间、人机之间传递信息的工具。

2. 地图符号的可计算特征

在自然语言研究中，自然语言自动处理的技术发展较为成熟。由于地图符号和自然语言具有可类比性，那么地图符号也应具备可计算特征。

冯志伟[11]在索绪尔提出的两大特征(符号的任意性和能指的线条性)的基础上，提出语言符号具有七大特点，即随机性、冗余性、离散性、递归性、层次性、非单元性、模糊性。这些特点体现了语言的可计算性。

本文认为地图符号除了具有传统的特点外，还具有以下特点：

1) 地图符号的冗余性：地图符号的冗余性是地图符号的结构性在使用过程中的体现。由于地图符号的结构性，可以根据地图符号的关系来判断有关地图符号的性能，这样地图符号就显示出冗余性，这一特性使得地图符号与信息论发生了联系。从信息论的角度看待地图符号，通过分析地图符号的冗余性，进而分析地图符号的传输效率，为地图信息传输研究提供思路和方法。

2) 地图符号的离散性：地图符号是由一些离散的单元组成的，具有离散性，这是从地图符号的结构这一角度来说的，这一特性使得地图符号与集合论发生了联系。用集合论的原理来研究地图符号，有利于地图符号的形式化描述和表达，易于地图符号的计算、表达与应用。

3) 地图符号的递归性：依据地图符号的图形物理结构，地图符号可以利用有限的规则来生成，具有递归性，这一特性使得地图符号与公理化方法发生了联系。分析组成地图符号的规则，使地图符号可以通过有限的规则来生成，地图符号的这种可以使用公理来描述的特点，体现了地图符号的可计算性。

4) 地图符号的层次性：地图符号不是线性结构，而是一个层次的立体性结构，具有层次性。每一个地图符号都隐藏着一个层次分明的树形图，这一特点使得地图符号与图论发生了联系，可以通过图论中的树形图来分析地图符号的结构，使得地图符号的结构更加清晰。

5) 地图符号的非单元性：地图符号是一个有结构的、有多种复杂特征的非单元性符号，具有非单元性。这一特性使得地图符号和数理逻辑的许多演算方法发生了联系，借助数理逻辑的知识可以有助于地图符号的智能化自动生成实现。

地图符号的这5个特点体现了地图符号的结构性和可计算性，这对于信息时代下的地图符号的设计与表达具有较大的借鉴和启发意义。

五、结束语

地图符号的语言学方法研究是地图符号学研究的一个分支，是地图学研究的重要内容。本文分析了语言学与符号学之间的紧密联系，阐述了地图符号的语言学方法研究的前提；随后从功能和外在形式两个角度对地图符号与语言符号的共同点及不同点进行了分析，阐述了两者之间的可类比性，进一步论述了地图符号的语言学方法研究的理论基础；最后类比语言符号，从理论和可计算两个方面论述了地图符号的特点，为信息化时代下地图符号的设计与表达提供了新的思路。通过分析将语言学的原理方法及实践应用成果引入到地图学领域中进行研究的前提及理论基础，为深入研究地图语言学奠定基础，为进一步研究信息化时代下地图的自适应和智能化引入了新的思路，具有一定的参考价值。

参考文献：

[1] 杜清运.空间信息的语言学特征及其自动理解机制研究[D].武汉：武汉大学，2001.

[2] 索绪尔.普通语言学教程[M].刘丽，译.北京：中国社会科学出版社,2009.

[3] 司文会.索绪尔和巴特在符号学与语言学关系上的矛盾[J].忻州师范学院学报，2010,26(4):61-63.

[4] 罗兰·巴特.符号学原理[M].李幼蒸，译.北京:中国人民大学出版社,2008.

[5] 王铭玉.从符号学看语言符号学[J].解放军外国语学院学报，2004, 27(1): 1-9.

[6] 王家耀.理论地图学[M].北京：解放军出版社,2000.

[7] 高明凯.语言论[M].北京：商务印书馆,2011.

[8] VASILEV S. A New Theory For Signs in Cartography[J]. Proceedings of International Conference on Cartography and GIS, 2006(1)：25-28.

[9] 田江鹏，贾奋励，夏青. 依托语言学方法论的三维符号设计[J]. 测绘学报，2013，42(1):131-137.

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[11] 冯志伟.语言与数学[M].广州：世界图书出版公司,2011.