地图是地理环境诸要素的缩影，是对整个地理环境抽象的结果，与所表达的原形具有相似性，因此符合模型的特征。地图不仅是一种符号模型，而且是一种数学模型，因为地图的数学法则使它与表达对象之间的关系可以用一定的数学函数来表达。而地球仪、地形沙盘等特殊类型的地图也可以看成是一种实物模型。

模型概念是系统论中一个基本概念，建立模型的基础在于模型本身与研究对象之间存在着某种相似性。由于研究目的不同，对于同一个研究对象，人们可以借助物质的或观念的形式建立不同的模型来进行研究。模型一般分为：物质模型、概念模型和数学模型。

地图是运用数学法则和符号系统，将自然和社会现象按一定比例缩小，经过制图综合后表示在平面上的。地图与它所反映的客观世界在结构上存在着极大的相似性。所以根据模型的原理，地图实质上是经过公式化、符号化、抽象化的客观世界的模型。地图不仅可以看成是客观世界的物质模型，还可以看成是客观世界的概念模型、数学模型。

地图作为客观世界的物质模型，具有模拟模型的特征，它可以模拟对象在客观世界中的现象或活动，如等高线就是一种对实际地形的模拟。人们可以通过不同比例尺的地图扩大自己的视野，认识各种现象的空间关系；还可以把各种比例尺的地图作为进行地面模拟实验的工具，在地图上量测物体的距离、长度、位置、方位等以代替实地的量测观察。

地图不仅是客观世界的描写，还是人们对客观世界认识的结果，所以可以理解地图是一种概念模型。根据模型理论，概念模型又分为形象模型和符号模型。前者是人们运用思维能力对客观世界进行抽象和概括；后者是借助专门的符号和形象，按一定的形式来描述客观世界。而地图具有这两面的特点，所以可称为“形象—符号”模型。

地图模型也是一种数学模型，不仅是因为地图具有严密的数学基础，还在于用数学形式表示地图上各要素的形状、位置、大小，研究地图编制和地图分析应用中描述客观现象的数学表达式及其算法。

地图作为表示客观世界的模型，与其他形式模型（例如航空像片、卫星图像、数学模型、物理模型、表格图表、文字描述等）相比，地图模型具有以下认识论和信息论方面的特性：

从认识论的角度来看，地图模型用符号和注记系统这种图像语言来表达事物，给人一种直接和一目了然的感受效果，它在很多方面优于自然语言、文字等模型。它具有的认识论特性主要有：

1）直观性。地图模型通过符号系统、注记以及图例等地图语言表示各种复杂的自然和社会现象，读者可以直观地读出制图对象的名称、性质、特征、分布规律，还可以获得现象之间的关系以及对象的时空变化规律。所以，地图模型具有很强的直观易读性。

2）一览性。一览性是地图模型显著的特性之一。地图模型采用了制图综合法则，不管多大的制图区域甚至全球范围，它都可以按照制图目的、将读者感兴趣的内容，一览无遗地表示出来。

3）抽象性。地图模型是对空间现象的符号化和综合的结果中获得的抽象。任何地图都不能把地球上的现象和事物全部表示出来，必须根据地图的不同目的和要求，对地理事物进行分类分级，将相似、大小相近的事物赋予同样的符号，这就是制图过程中的抽象。地图模型的抽象性特点在于，它离不开空间事物的具体本质，而是这些本质的概括、归纳和演绎。

4）概括性。地图模型的概括性就是指随着比例尺的缩小，就要对地图上的物体进行选取和概括。选择重要的，舍弃次要的或较小的物体；同时还要简化复杂的轮廓等。

5）可量测性。可量测性是地图模型重要的特性之一。由于地图模型使用了包括地图投影、比例尺、地图定向等严格的数学法则，所以地图模型就具有了可量测性，人们可以在地图上量算制图对象的地理坐标、长度、面积、体积、方向、角度、坡度等数量指标。

6）几何精确性。由于地图模型有严格的数学基础，而且在地图编绘与印制过程中采用了一系列先进的技术，所以保证了地图模型上要素的点位具有一定的几何精确性。

7）合成性。地图模型不仅可传输单一的地理信息，也可以传输合成的地理信息。合成可以看成是各类信息的集合。比如普通地图是区域基本地理信息的集合，专题地图是某一种或几种相关的信息的集合等等。合成的信息具有更高的价值。

8）几何相似性。地图模型是按比例缩小的客观世界的模型，所以地图模型所表达的地理要素与实地地理要素的轮廓形状、分布的空间关系等都具有一定的几何相似性。

9）地理一致性。地理一致性也称地理适应性，是指地图模型的内容客观真实地反映了实地空间的地理特征，也就是说，地图模型上的各要素与实地自然要素和社会经济要素分布相一致。

10）单义性。地图模型上的点和地球表面上的点具有一一对应的关系而且地图模型上的任何符号在图例中只有一个明确的含义，所以地图模型具有单义性。而航空像片和卫星影像上的某些同样的影像却可以作不同的解释。

11）连续性。地图模型的连续性表现为，它通过在全部的区域内配置相关的资料，能够使地图表象连续充满图面。航片和卫星图像亦存在连续性，而略图、图表等都存在点的跳跃。

12）艺术性。地图模型同其他模型相比，还具有一定的艺术性，它可以给读者带来清晰和美感的视觉效果。地图模型一般具有明显的色彩和突出的符号，能够形象地表示客观世界。它的整体图面、色彩、安排配置等都有一定的艺术讲究。

以上的地图模型特性彼此紧密联系，失去其中一种特性，与之相关的其他特性就不会存在或受到影响。

从信息论上看，地图模型不仅是地图信息的载体，而且还是地图信息的传输工具[9]。地图模型使得地图信息可以脱离原来的空间地理环境被存储、复制和传递，也可以被读者所理解、量测、感受、处理和利用[10]。它所具有的信息论特性主要有：

1）地图模型表现形式的多样性。传统的地图模型是在纸介质上用符号系统来表示地图信息，这是地图模型的基本表现方式。随着计算机技术、空间数据库和空间信息可视化技术的发展，人们可以将符号模型转换为数字模型。任何空间都可以转换为 X、Y 坐标有关特征的数字形式，通过一定的数据结构存储在磁盘、磁带或光盘上，这是地图信息的另外表达方式。所以，地图模型的表现形式也呈现出多样化的特性，它不仅包含纸质模拟地图，还有如数字地图（电子地图、屏幕地图和多媒体地图）等多种表现形式。而且数字地图等比例尺不再是固定的，可以任意缩放。

2）地图模型存储量的巨大性。地图模型作为地图信息的载体，它能够容纳和存储巨大的信息量，这主要是由地图信息的特点所决定的。地图信息由直接信息和间接信息两部分组成。直接信息是地图模型上用符号直接表示的信息；间接信息是经过由分析解译而获得的潜在信息。就直接信息量来说，一幅普通地形图能容纳 1~2 亿个信息单元的信息量，而一套综合的地图集则可视为“地理信息库”；其间接信息量更大。

3）地图模型的信息传输性。地图模型具有信息通信传输的特征，但地图模型不同于一般信息传递。如数学信息论认为输出的信息通常等于或小于输入的信息，而地图用户能从地图模型中所分析得到的信息可以远远超过制图者在编制时所输入的信息；而且不同的地图用户由于知识背景、专业知识、经验和水平不同，从地图上获得的信息业也会大不相同，甚至发现新的知识和新的规律。地图模型传输地图信息的方式具有更高的效率，这也正是地图模型的信息特点所在。

4）地图模型的信息多维动态性。人们利用地图模型研究实际地理要素的分布及其相互联系制约时，总是将它们至于一定的空间和时间中。空间和时间是客观事物的固有性质，而属性则是地理对象相互区别的标志。地图模型不仅可以反映客观现象的位置、距离等空间信息；可以反映制图对象的属性信息，如居民地作为制图对象，有人口、行政界线、民族等其他众多属性；还可以反映时间信息。其中空间信息是三维的，属性信息可以是多维的，时间信息不仅是一维的而且还是动态的。所以我们认为地图信息具有多维动态特性。地图模型可以通过计算机可视化技术和虚拟技术，从传统的二维模拟地图向多维数字交互动态地图转化，并在其内容上动态地来显示制图对象随时间变换的规律和特征。

地图模型是实现计算机制图的基础：地图模型所表示的要素，经过数模转换可以建立地图数字模型和一系列的地图数学模型，它们是实现计算机制图的基础。地图数字模型实质上是实行地图的数字化，即将由线划和几何图像所表示的符号模型转换成由点的 X、Y（或行列）坐标和特征值 Z 的数值所表示的数字模型。它是计算机处理所必须采用的形式和结果，是实现自动制图的前提条件。地图数学模型，就是用数学方法（或数学公式）来表达经过抽象概括了的制图对象的空间分布结构，它是实现自动制图的关键问题。地图数学模型主要有：空间点位向平面转换的数学模型、地图图形的数学模型、地图要素分布特征的数学模型、制图综合的数学模型、地图分析应用的数学模型。所以，地图制图不再是凭经验，已进入模型时代，特别是数学模型的应用极大地提高了地图的科学性。

地图模型是地图分析应用的研究手段和研究对象：地图分析应用是地图学的重要组成部分，它是指以地图模型作为主要的研究对象，利用各种分析方法对地图模型进行分析解译，从而获得地图模型中的间接信息。这时地图模型既是研究手段又是研究对象。地图模型是客观世界的抽象，它可以扩大人们的视野范围，为人们研究视野范围之外的客观世界提供了方便。地图模型作为客观世界数学模型具有严格的数学基础，所以它能够精确、合理地表示地理空间各种现象的位置、类型、数量、分布等，为地图分析的标准化和定量化的基本前提。同时地图模型作为一种形象--符号模型具有科学的地理基础，所以地图上用符号表示的制图对象才能反映各种自然和社会经济现象的空间分布、组合、联系和制约及其时空的变化和发展规律。通过对地图模型进行分析，可以获得制图对象的质量和数量指标，认识制图对象的分布规律、区域特征、时空变化以及各对象间的相互关系，进一步评价区域的地理环境，预测空间事物的发展趋势等。

南北朝时的谢庄(421—466年)，制做了木质地图模型，能显示出地形的高低起伏。在宋书谢庄传有：“分左氏经传，随国立篇。制木方丈图，山川土地各有分理，离之则州别郡殊，合之则宇内为一。”这样木刻的地形模型有一方丈大小，可分可合，距今已有1500年的历史。这在世界地图学史上是一个了不起的成就。