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主題図は、特定の主題（テーマ）の地理的パターンを地理的領域で表現するタイプの地図です。通常、気温、言語、人口など、自然には見えない地理的特徴の特定の特性を視覚化するために地図記号を使用します。 [ 1 ]この点で、河川、道路、建物などのさまざまな物理的特徴の位置（特性よりも）に焦点を当てる一般的な参照地図とは対照的です。[ 2 ] [ 3 ]この種の地図には、特殊主題地図、特殊目的地図、統計地図、分布地図などの別の名称が提案されていますが、これらは一般的に使用されていません。[ 4 ] [ 5 ]主題地図作成は、地理視覚化の分野と密接に関連しています。
18世紀から19世紀にかけて、国勢調査などの統計データが大量に収集・公表されるようになったことをきっかけに、様々な種類の主題図が考案されました。コロプレスマップ、等値線図、色彩図といったこれらの地図は、地理的現象の位置や属性を表現するためにそれぞれ異なる手法を用いているため、現象の種類や利用可能なデータの種類によって最適なものが異なります。このように、主題図を用いることで、自然界（気候、土壌など）や人間社会（人口統計、公衆衛生など）における様々な現象やデータを視覚化することが可能になります。
アーサー・ロビンソンによれば、主題図は主に産業時代の革新であり、啓蒙時代のルーツもいくつかある。現代のグラフィック技術のほぼすべては1700年から1850年の間に発明された。[ 6 ]： 26これ以前の最も重要な地図作成の発展は、正確な一般基本地図の作成であった。その精度はゆっくりと向上し、17世紀半ばでさえ、通常は品質が悪かったが、基本的な情報を表示するには十分であり、最初の主題図の作成を可能にした。
最も初期のテーマ地図の 1 つは、Jodocus Hondiusによる「Designatio orbis christiani」 (1607 年)と題されたもので、地図記号を使用して主要な宗教の分散を示しており、彼のアトラス小地図(1607 年)のフランス語版に掲載されています。[ 7 ]これにすぐに、フランシスカス・ハラエウスによる、ホンディウスのシンボルを使用して同じ主題を示す主題地球儀 ( Novus typus orbis ipsus globus、ex Analemmate Ptolomaei diductus (1614) ) が (6ゴア地図の形式で) 登場しました[ 8 ]
イギリスで主題図法に初期に貢献した人物の一人に、イギリスの天文学者エドモンド・ハレー（1656–1742）がおり、彼は科学的思考の道具として主題図法の啓蒙主義的な概念を導入した。[ 6 ]： 42彼の最初の重要な地図作成上の貢献は、セントヘレナ島滞在中に作成され、1686年に出版された南半球の星座の星図である。同年、彼は貿易風に関する記事の中で最初の地上地図も発表しており、この地図は最初の気象図と呼ばれている。 [ 9 ] 1701年には、彼は「羅針盤の変動を示す新しく正確な図表」を出版した（最初の画像を参照）。これは、等磁気偏角線を示した最初の図表であり、おそらく最初の等角図である。初期の色彩図（名目面積クラス）も、地質学や言語などの地理的現象を探求するための科学的道具として、18世紀後半に登場した。[ 6 ]： 52
ロビンソンが言うように、19世紀初頭から中頃は主題図作成の「黄金時代」とみなすことができ、現在の多くの技術が発明されたり、さらに発展したりした時期である。[ 10 ]例えば、最も古いコロプレスマップは1826年にシャルル・デュパンによって作成された。この研究に基づいて、ルイ・レジェ・ヴォーティエ（1815～1901）は、 1874年のパリの人口密度を等値線で示す人口等高線図を作成した。[ 11 ]
主題図法の初期の最も影響力のある作品の 1 つは、1837 年にヘンリー・ドルーリー・ハーネスがアイルランドにおける鉄道建設の可能性に関する政府報告書の一部として作成した 5 つの地図からなる小冊子でした。[ 10 ] [ 12 ]初期の色彩図とフロー図、そしておそらく最初の比例点記号図とダシメトリック図が含まれていました。
初期の主題図作成のもう一つの例は、ロンドンの医師ジョン・スノーによるものです。病気は主題図でマッピングされていましたが、1854年のスノーのコレラ地図は、主題図を分析に用いた最も有名な例です。本質的に、彼の技術と方法論は、地理情報システム（GIS ）の原理を先取りしていました。スノーは、通りや給水ポンプの位置を含むロンドンのある地区の正確な基本地図から始め、コレラによる死亡の発生をマッピングしました。明らかになったパターンは、ブロードストリートにある特定のポンプを中心としていました。スノーの要請により、ポンプの取っ手が取り外されると、新たなコレラ患者はほぼ即座にいなくなりました。その地域をさらに調査したところ、ブロードストリートのポンプは、流行の最初のコレラ患者の家の地下にある汚水槽の近くにあったことが判明しました。
シャルル・ジョゼフ・ミナールは、主題図と情報視覚化の最初の巨匠として称賛されてきた。[ 13 ] 1850年代と1860年代には、主題図（特にフロー図）を統計チャートと統合して視覚的な物語を作り出し、中でも1869年に作成したナポレオンの1812年のヨーロッパ侵攻の地図が最も有名である。[ 14 ]
20世紀初頭には、さまざまな主題図を手作業で作成するための確立された方法が存在していたが、それらは依然として一般的な参照地図よりもはるかに少ない数しか作成されておらず、地図作成教育における割合も比較的小さかった。[ 15 ]主題図の人気は、いくつかの要因により、20世紀後半に飛躍的に高まった。第一に、地理学における量的革命と学問分野としての地図作成の台頭により、主題図は科学的分析とコミュニケーションのためのツールとしての役割を増大させた。第二に、地図の設計と作成を容易にする技術、特にパーソナルコンピュータ、地理情報システム（GIS）、グラフィックソフトウェア、インターネットの普及。第三に、大量のデータが広く利用可能になったこと、特に1990年代の国勢調査の初のデジタル公開が挙げられる。 [ 16 ]： 8
主題図の最も一般的な目的は、1 つ以上の現象の地理的分布を示すことです。この分布は、地図作成者が既に知っていて、それを視聴者に伝えたい場合もあれば、これまで知られていなかったパターンを発見するために地図が作成される場合もあります (地理視覚化の一形態として)。[ 17 ]主題図は、複雑な視覚フィールド内のパターンを認識するという人間の視覚知覚システムの自然な能力を活用することで、これら 2 つの目標を達成します。これは、物体認識などの一般的なタスクに必要です。[ 18 ] [ 19 ]主題図は通常、単一のプロパティまたはタイプのフィーチャの値の分布を視覚化することに焦点を当てています (単変量マップ)。統計的に相関している、またはその他の方法で密接に関連していると仮定される 2 つ (二変量) またはそれ以上 (多変量) のプロパティまたはフィーチャタイプが含まれる場合もあります。[ 20 ]
主題図は単一の主題に焦点を当てているため、通常、参照地図よりも狭い範囲のタスクに使用されることを想定しています。これらのタスクは、次の3つのタイプに分類されます。[ 16 ]： 2
地図製作者は、主題図を作成するためにさまざまな方法を使用します。これらはしばしば「さまざまな種類の主題図」と呼ばれますが、実際には「主題図レイヤーの種類」または「主題図作成技術」と呼ぶ方が適切です。なぜなら、これらは互いに組み合わせることができ（二変量または多変量マップを形成）、単一のマップ内で1つ以上の参照マップレイヤーと組み合わせることができるからです。たとえば、カルトグラム技術を使用して、ある変数に比例して国の大きさを歪ませ、コロプレスマップ技術を使用して、別の変数を表す色で国を塗りつぶすことができます。
コロプレスマップは、国や州などの定義済みの地域に集計された統計データを、これらの地域を色分けまたは陰影付けすることによって表示します。たとえば、乳児死亡率が高い国は、コロプレスマップ上でより暗く表示される可能性があります。[ 21 ] [ 22 ]マッピングされる要約変数は名義変数または量的変数である可能性がありますが、通常は地理的フィールドを表します。各領域を埋める視覚変数は、各集計要約値を表すために使用されます。色相は、主な土地利用などの質的変数によく使用され、明度は、人口密度などの量的差異に最もよく使用されます。コロプレスマップは、直感的な性質、このような集計統計データの広範な利用可能性、および一般的な地域のGISデータのため、最も人気のある主題図の形式です。[ 23 ] [ 24 ]集計情報に内在する情報の損失は、生態学的誤謬や修正可能な地域単位問題などの解釈上の問題を引き起こす可能性があります。[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]コロプレスマップは、ほとんどの場合、誤解を招くマップを作成しないように、正規化データまたは割合データ（1平方マイルあたりの人口、または10万人あたりの疾病症例など）を使用する必要があります。[ 28 ] [ 29 ]この手順はしばしば無視され、誤解を招く可能性のあるマップにつながります。[ 24 ]
比例記号法では、地図内のさまざまな領域や場所に関連付けられた定量的統計値を表すために、さまざまなサイズ (高さ、長さ、面積、または体積) の点記号を使用します。たとえば、地図上の各都市の場所に円盤が表示され、円盤の面積は都市の人口に比例します。[ 30 ]このタイプの地図は、生データを比率や比例として扱うことができない場合の視覚化に役立ちます。円は周囲長と面積の比率が低いためコンパクトであるため、最も一般的な記号ですが、正方形または棒の場合の方が読者が記号のサイズを推定しやすいことが研究で示されています。[ 31 ]比例記号地図は、総数または総量を表す変数によく使用されます。
カルトグラムは、特定の変数に基づいて地理的空間を意図的に歪ませた地図であり、通常は特徴のサイズがその変数の値に比例するようにスケーリングすることによって作成されます。[ 33 ]例えば、世界の国々を人口に比例してスケーリングすることができます。歪められる特徴は線（地下鉄路線の長さを移動時間に比例させるなど）である場合もありますが、最も一般的には地域がスケーリングされます。歪んだ形状は、コロプレスマップなどの追加の主題図作成技術の基礎として使用されることもあり、コロプレスマップには適さない絶対データを表示するために使用できます。[ 16 ] : 355 [ 33 ]
等値線図（等高線図とも呼ばれる）は、降水量や標高などの連続的な量的フィールド（地図製作者によって「統計的表面」と概念化されることもある）を、空間を領域に分割することで表現する。各領域は、そのフィールドの一定範囲の値を含む。したがって、各領域の境界である等値線は、一定の値を持つ場所の集合を表す。例えば、地形図では、各等高線は、記載された標高の領域を示す。
色相図またはエリアクラス図は、空間に分布するカテゴリ変数または名義変数（離散フィールドとも呼ばれる）を、異なるエリアシンボル（通常は色相）を使用して均質な値の領域を表すことによって表現します。一般的な例としては、地表地質、土壌、植生、土地利用、都市ゾーニング、気候タイプの地図などがあります。[ 34 ]
ドット分布図は、特定の現象の分布を示すために、特定の空間上に小さな点のシンボルを配置します。各ドットの位置は、1854年のブロードストリートのコレラ流行時にスノー博士が作成した地図のように、実際の事例の位置を表す場合があります。この地図では、各ドットがコレラによる1人の死亡を表しています。あるいは、集計統計データ（コロプレスマップで使用されるものと同じ）を、各集計地域（国、州、郡など）内にランダムにドットを配置して、事例の一般的な密度を示すことでマッピングすることもできます。後者の形式は通常、ドット密度マップと呼ばれます。
フローマップとは、航空旅行、資金援助、経済貿易など、2つ以上の場所間の移動や関係を線記号を用いて表現する地図です。線は概略的な直線や曲線の場合もあれば、実際の移動経路を表す場合もあります。フローマップの中には、接続の存在を単に示すものもあれば、サイズ（幅）や色などの視覚的な変数を用いて各接続の特性を表すものもあります。
ダシメトリックマップは、コロプレスマップの代替となるものです。コロプレスマップと同様に、データは調査単位ごとに収集されます。しかし、地域が均一に見えるようにデータをマッピングするのではなく、補助情報を使用して、各調査単位内の現象のより詳細な分布を推定します。たとえば、土地被覆データ（森林、水域、草原、都市化）を使用して、郡レベルの人口密度の分布をより精緻化することができます。[ 16 ]： 271
主題情報は主題図の中核を成すものですが、その他の地理的特徴も参照情報として含めることができます。参照情報の主な目的は、地図の読者が理解できる文脈の中で主題情報の位置を示すことです（つまり、「この赤い領域は現実世界ではどこにあるのか？」といった疑問に答えることです）。一般的な参照レイヤーには、行政区域の境界、道路、都市、緯度経度グリッド、あるいは地形などが含まれます。これらのレイヤーは地図の利用において二次的な役割を果たすため、通常は控えめに含まれ、視覚的な階層構造において低い位置にシンボル化されますが、使用できないほど薄く表示されることはありません。[ 5 ]： 64