第七讲 地图符号及视觉变量
静态地图符号视觉变量的分类及作用
静态地图符号视觉变量的分类及作用凌善金;王晓铃;丁园园【摘要】以多年地图设计实践经验和实验观察资料为依据,对静态地图符号视觉变量的应用效果作了分析和评价.在此基础上,对传统视觉变量类型作了重新整合,删除了一些不合理的类型,建立了新的视觉变量分类体系.将一级变量分为图形和色彩两种类型,图形变量又分为形状、尺寸、纹理三种二级类型,色彩变量又分为色相、纯度、亮度三种二级类型,还将二级变量分为三级类型.此外,对各种视觉变量的作用作了深入分析.在表达地图内容系统性特征方面,形状、纹理、色相变量可用于更好地表达分类信息,尺寸、亮度、纯度变量可用于表达内容的等级、层次、数量的对比信息.在表征地理事物的个体属性方面,视觉变量能用于表达客体的色彩、肌理、质地、冷暖、重量等外在和内在的物理属性信息,还能用于象征各种社会经济属性信息.%Based on many years of map design and experimental observation,this paper analyzes and evaluates the application effect of the visual variable of map symbol.On the basis of this,the traditional visual variable types are re integrated,some unreasonable types are discarded,and a new visual variable classification system is established.The primary visual variable is divided into graphics and color two types,graphic variables is divided into shape,size,texture three secondary type,color variable andhue,purity,brightness three secondary types,secondary variables are divided into three types.In addition,this paper makes a deep analysis on the functions of various visual variables.In expressing map the contents of the system characteristics,shape,texture and hue variables can be used to better express the classification information.size,brightness and saturationvariables can be used to express the content grade,level,number information.In terms of individual property characterization of geographical objects,visual variables to express the objectcolor,texture,temperature,weight extrinsic and intrinsic physical property information for,but also can be used for symbol of a variety of social economy attribute information.【期刊名称】《安徽师范大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2017(040)001【总页数】8页(P69-76)【关键词】地图符号;静态视觉变量;地图设计【作者】凌善金;王晓铃;丁园园【作者单位】安徽师范大学国土资源与旅游学院,安徽芜湖241002;安徽师范大学国土资源与旅游学院,安徽芜湖241002;安徽师范大学教育科学学院,安徽芜湖241000【正文语种】中文【中图分类】P283.1地图符号视觉变量理论是地图学的核心理论之一,它对于地图符号设计具有十分重要的指导作用.可以说,科学运用视觉变量规律是决定地图符号系统设计成败的关键.尽管这是一个老问题,但是我们在多年的设计应用及实验观察中发现,目前的视觉变量分类体系存在诸多疑点.为了完善相关理论,充分发挥视觉变量在地图设计中的作用,本文依据多年地图设计实践经验和实验观察资料,对地图符号视觉变量的应用效果作深入分析,对视觉变量分类体系作全面梳理和重新分类,并深入分析它们的应用价值.1.1 国内外学者的观点及存在问题视觉变量是构成图形符号的视觉要素,也称图形要素或视觉对比要素,在地图符号设计中正是通过这些量的变化来表达地理现象间的差异的.1967年贝尔廷提出了地图符号视觉变量的概念,他认为,符号外观的差别是因为改变了形状、尺寸、方向、亮度、色彩和密度的结果,并最早将视觉变量理论引入地图学.此后这种理论成为地图学理论的基本内容,并在实践中得到广泛应用.近几十年来,国内外学者在肯定了贝尔廷视觉变量理论的同时,一些学者在此基础上提出了多种视觉变量的分类方案[1-4].从最新的外国文献查询来看,很少有此类研究,只查到一篇有关视觉变量的论文,但是没有对视觉变量分类进行研究.美国学者Simone Garlandini, Sara Irina Fabrikant用视觉显著性模型方法,收集人体实验图刺激嵌入所谓闪烁范式的眼动数据对比,验证了部分视觉变量对比显著程度[5].学者们提出的静态地图符号的视觉变量主要有形状、尺寸、方向、亮度、色彩、纹理、排列、密度、位置等.从表1中所列出的一些学者的观点可以看出,其中有些变量类型是公认,同时还存在一些分歧.中国学者多赞同国外学者的观点,几乎没有新的研究[6-12].通过对表1中各种观点的分析我们发现,目前人们对视觉变量问题的认识还存在诸多疑问:其一,至今人们对视觉变量的基本类型依然不能完全确定,究竟谁是谁非,没有达成共识.其中形状、尺寸、方向、亮度、色彩变量得到大多数学者的肯定,但是密度、结构、位置、图案等变量究竟是不是主要变量,没有定论.其二,主变量与分变量分不清.比如有人将形状、尺寸、方向变量既作为主变量,又作为网纹的分变量来看待,显得比较混乱.其三,图形变量和色彩变量之间有交叉.比如,亮度变量应当属于色彩变量,但是有的学者将其列为单独的变量,让人琢磨不透,甚至有逻辑关系混乱感.其四,未能全面了解这些变量对表达地图信息的作用.我们在地图设计实践中也发现这些视觉变量分类存在许多不妥之处.理论的不明确、不严谨,不仅不利于学科理论的建立与发展,还会影响理论对制图实践的指导效果,因此必须正视并尽快解决这些理论问题.1.2 静态地图符号视觉变量的应用效果分析1.2.1 地图符号视觉变量的本质分析人类区别事物是依据各种事物的属性,其中利用视觉属性来区分事物是人们区分事物一个重要途径.不同类型的物体外观不同,不同对比要素所传达的信息也不同,此外还有对比度大小不同,对比度越大,越容易区别,相反,就不容易区别.客观事物的视觉属性很多,只要改变其中某个属性(变量),就会导致视觉差异的产生或扩大.为了利用这些对比属性来传达信息,必须对其进行分类,把握其主要类型,即要知道事物对比体现在哪些方面.比如人和动物、石头和植物的外观区别就比较大,也就容易区别,而人与人之间的区别就相对较小,有时两人长相相近,就更难以区分.那么,事物在视觉上的对比表现在哪些方面呢?其实这正是视觉对象的视觉变量问题.对于地图来说,是利用符号之间的对比来传达信息,符号对比必定有其主要的对比指标,这是一个符号相对于其他符号所呈现出的特征.通过多年探索,人们已经发现一些地图符号的对比要素.1.2.2 现有地图符号视觉变量的应用效果分析德裔美籍格式塔心理学的代表人物鲁道夫·阿恩海姆说:“视觉不是对元素的机械复制,而是对有意义的整体结构样式的把握.观看是赋予现实以形状和意义的行为.观看是事物性质与观看者之间的互作用”[14].这就说明,视觉变量的视觉效果与客体和主体都有关,符号对比效果及其语义应当以人的视觉效果为依据.为了建立科学的分类系统,下面根据我们多年的应用设计、实验结果,对现有的视觉变量类型的应用效果逐一进行分析、梳理.(1)形状变量的应用效果形状是指符号的外形.点状和面状符号外形,包括圆形、三角形、椭圆、方形、菱形等抽象几何形状,还包括客观世界自然和人文事物的具象形状.线状符号有点线、虚线、实线及其他形状,还包括线条的曲直形态.客观物象的形态是分类的主要依据,给人以强烈的分类感受,却没有分级感.比如,用三角形表示山峰,用动物符号表示动物(图1).有些学者将面状符号内部个体元素的形状变化也纳入形状变量范畴.设计实验观察显示,这里的形状应当指符号的外形,不包括符号内部个体元素的形状,因为在符号内部的结构变化的意义与点状、线状、面状符号外在形状变化的视觉意义不同,前者的意义等次要低一级.对于面积较大的面状符号来说,读者最关注的不是其内部的单体符号,而是他们组合后的综合纹理样式效果,因此,面状符号内部单体符号的形状变化不应包括在符号外部形状变化之内.(2)尺寸变量的应用效果符号尺寸即图形的大小.大小可分为绝对大小和相对大小,在地图符号设计中相对大小对地图内容表达的作用更大.从实验观察结果来看,尺寸对比令人产生数量多少、等级高低、距离远近等感觉.在地图设计中,点状和面状符号的尺寸(面积),线状符号的宽度在表现等级对比方面发挥着主要作用.尺寸对比也有一定分类感,但是远不及形状对比的效果.与纹理中的图案形状变量一样,有些学者将面状符号中个体符号的大小纳入尺寸变量,这样会弱化尺寸变量的真正意义,其原因与形状变量相似,这里不再赘述.面状符号内部单体符号的尺寸变化再单独从纹理变量中分出,只能当作纹理结构的微量变化来看待.(3)方向变量的应用效果大多数学者把方向当作一种主变量来看待,我们在设计中发现,方向变量应看作是形状变量的一种变化方式,是一种微小的形状变化,它在地图符号设计中发挥的作用也很小,可归入形状变量之中.因为同一个图形改变方向,其视觉意义会随之改变.比如:正方形改变方向后可以看作菱形;同样一个矩形,纵向放置具有高耸感,横放具有扁平感;正三角可能被当作山峰,但是倒三角不会被认为是山峰.方向的改变会造成语义的不同,影响人对符号意义的认知结果,具有与改变形状一样的效果.线状符号在图中的走向(非纹理方向变化)对地图符号设计来说没有多少价值,只对整张地图的构图有意义.有些学者还将纹理排列方向也归入方向变量.虽然改变符号内部纹理线条或个体符号排列方向也能产生差异感,但是,对于纹理变量来说方向仅仅是其中的部分情形,是微小的变化.因为纹理的变化有无穷之多,如果要细分变量则十分复杂(详见纹理变量部分).(4)亮度变量的应用效果亮度即明度、色彩深浅度.毫无疑问,这种变量应属于色彩变量的范畴,因为亮度是色彩的视觉三要素之一.但是有的学者将其单独变量看待[2-3,6-9],有的学者将其当作色彩变量之一,这就存在分类逻辑问题.或许是因为亮度变量不仅仅指线条的色彩亮度,还包括由于构成符号的纹理线条密度所造成总体亮度感,即色彩的视觉混合所产生的色彩亮度感.如果是这个原因造成的,大可不必单独从色彩变量中分离出来,因为色彩学理论中就有中性(视觉)混合理论,指的就是纹理的视觉混合产生的色彩效果.我们在实验对比中也发现,纹理亮度与色彩亮度能表达同样的意义.(5)色彩变量的应用效果色彩包括有彩色和无彩色,凡属于此类属性的变量都可归属于色彩变量,色彩的视觉属性包括色相、纯度、亮度.色彩虽然依附于图形而存在,但是它有独立的属性,对地图内容表达有着特殊的意义,其中色相、纯度、亮度属性在表达地图内容方面与图形一样发挥着十分重要的作用,应当将其分为三种重要的视觉变量来看待,只有这样才能准确表达地理信息.即不能笼统地将色彩作为一个变量来看待或将其简单地理解为色相[7-9],否则就不明确,也低估了色彩变量的作用.此外,从色彩学角度看,纹理视觉混合造成的三属性特征也应看作是色彩变量.色相变量的运用能产生两种效果:其一,色相能使人产生较强的类型差异感.同一色相则有同类感,比如,蓝色表示水系,红色表示道路,就很容易区分,就是利用色相表达了分类意义,让内容变得容易识别.虽然冷色与暖色对比或高亮度与低亮度对比也能令人产生层次感,但是从对比效果来看,分类感比分级感更强.其二,能让人联想到相关事物(属性).色相变量与某地理事物色彩相似或属性上的关联,可以让人联想到该事物的色彩、肌理、质感、温度、比重等外在的和内在的物理属性.当然,黑、白也有色相意义,可用于区分事物的类型.纯度变量的运用能产生两种效果:其一,令人产生同类中的数量、等级、层次差异感,这是因为高纯度的色彩比低纯度的色彩更抢眼,显得更为重要.如果运用纯度对比,有利于造成不同层次或数量既有联系又有区别的效果,具有同类之间的对比感.如用红色表示人口密度数值大的区域,用浅红色表示人口密度数值小的区域,不仅说明了它们是同类型的内容,只是有数量上的不同.纯度的降低有加黑、加白、加灰三种情况,即变深、变浅或等亮度均可降低纯度.实验表明,在白(或浅)色背景上,以加白变浅的纯度变化系列色彩具有很强的等级感;在黑(或深)色背景上,加黑变深的纯度变化系列色彩具有等级感.相反,则等级感会受到破坏.而亮度不变的情况下,降低纯度层次感不够明显.其二,与色相一样,一定纯度的符号也能让人联想到相关事物(内外属性),可让人感受或联想到物体外在和内在的物理属性信息. 亮度变量的运用产生两种效果:其一,具有较强的数量、等级、层次差异感.这种感觉比纯度变量获得的效果更为明显,纯度变量必须结合亮度变量才能获得更好的效果,但是亮度变量单独使用就可以获得理想的效果.在白(或浅)色背景上,由于近深远淡、深重淡轻的视错觉的存在,深色显得较近,浅色显得较远,因此深浅对比可引起明显的层次感.在黑(或深)色背景上,深色反而显得较远,但只要有深浅对比,同样具有层次感.亮度对比应当包括同色之间的亮度对比和不同色相之间的亮度对比,它们具有不同的视觉效果,所传达的语义也就不同.运用同色相系列色彩之间的亮度对比(伴随纯度变化),能产生明显的数量、等级、层次差异感,而且是同类之间的对比感;但是如果采用不同色相之间的亮度对比,会因为类型差异感的出现,就会干扰数量、等级、层次对比感的产生.亮度对比虽然也有分类感,但是远不及色相对比所具有的效果.其二,不同亮度的色彩其轻重、硬度、肌理等感受不同. (6)纹理变量的应用效果纹理也可看作符号的内部结构,纹理可以在填充元素的方向、排列、密度、形状、大小等多种方面进行变化.有的学者只将排列、网纹、方向作为纹理的分变量,其实这样理解是不全面的,因为这些仅仅是其中的一部分,还有更为复杂的变化,比如水波、木纹、森林纹理.纹理的样式与色彩一样,变化无穷.如果仅将形状、密度、尺寸、方向等当作纹理单个图形的视觉变量,是不符合逻辑的.有以偏概全之嫌,让人们认为只有这几种纹理的变化形式.如果纹理要再分类,可分为几何和非几何纹理或者分为自然纹理和人工纹理.更细的分类难以再进行,只要能用于区分内容,传达语义并达到目的即可.实验观察表明,在非彩色地图上,纹理肩负着类似色彩的功能,而在彩色图上也能用于弥补色彩在表达能力上的不足.纹理变量具有类似于色彩变量的视觉感受效果:其一,纹理变化有相当于色相变化的意义,具有较强的类型对比感.它比形状对比所造成的类型差异感弱,但是对于面积较大的面状符号却是主要变量.其二,纹理视觉混合产生的亮度相当于色彩的亮度,具有较强的等级、数量对比感;其三,某一种纹理的微量变化有类似于色彩纯度的意义,如密度变化,具有同类感中的微小对比感.不过尽管纹理变化很多,但是对地图内容表达有意义的纹理变量不外乎纹理的结构样式和亮度两种(图2).也就是说,所有纹理变化主要可引起纹样和(视觉混合)亮度这两种感受.其中纹样对比具有类型差异感,对读者区别事物的性质显得特别重要.纹理亮度对比则具有等级(数量、层次)差异感.纹理有具象纹理和抽象纹理,还能让人感受到事物的具体属性,比如,水面、草地、森林、沙地等具象纹理显示的客观景物的具体特征.(7)密度变量的应用效果密度变量指的是符号总体平均亮度不变的情况下改变表面像素(个体元素或线条)尺寸与数量,造成像素密度变化.有的学者将其当作基本的视觉变量[1、9、10].从应用效果来看,不同密度的情况下所显示的是纹理上的微小差异,是相似度较高的纹理对比,应属于纹理变化中的一种微小变化,没有必要将其当作一种主要变量来看待,只是纹理的一种特殊变化.(8)结构变量的视觉心理效应结构变量指的是符号内部各个组成部分的搭配和排列方式的变化.有些学者将结构作为一种基本变量[3,7-9],但是如果从词义来理解,它与纹理具有相近的意义,所不同的是结构不应包含亮度意义,只有纹理意义.纹理变化本身具有结构的意义,如果单独作为一种变量,与纹理变量概念上有重复. (9)位置变量的应用效果位置变量指的是符号在地图上的位置,它主要由事物分布规律所决定.这种变量对地图图面构成设计有一定意义,但是对符号系统设计来说意义不大,因此我们可以将其排除在视觉变量之外.(10)注记变量的应用效果个别学者将注记也当作地图符号的主变量[4,10-11].其实没有必要,尽管文字注记在形式和传达语义方面与普通图形不同,但是从视觉效果看,它属于图形范畴,是一种抽象图形,其形状、尺寸属性具有的视觉效果与其它图形基本相同,也要按照图形变量规律来设计它,因此,将其纳入图形符号中才是合理的[15-17].1.3 静态地图符号视觉变量的整合与重新分类从符号变量的应用效果可以看出,每一种变量产生的感受效果不同,也就意味着不同变量所能表达的语义不同,重要程度也不同,应当对这些变量进行梳理、整合,并进行分类分级.从认知心理角度看,形与色是人类识别客观事物的两种不可互相替代的视觉要素,地图符号作为视觉对象同样存在两种视觉要素,而且色彩对于地图内容表达来说所能发挥的作用很大,即便在灰度图上,亮度对表达地图内容也能发挥很大作用.美国学者Simone Garlandini , Sara Irina Fabrikant用视觉显著性模型方法,对人体实验图刺激嵌入所谓闪烁范式的眼动数据作了对比,验证了尺寸、亮度、色相和方向四种常用的视觉变量设计的二维地图.实证结果表明,视觉变量的尺寸、亮度、色相是最有效的(最快)、最有效的(精确)检测条件变化下闪烁的视觉变量,而方向变量至少有效地和有效(即对比不显著)[4].与我们的观察结果一致.通过系统梳理,我们认为,应当将地图符号视觉变量分为图形和色彩两种一级类型,图形变量又分为形状、尺寸、纹理三种二级类型,色彩变量又分为色相、纯度、亮度三种二级类型;二级分类还可分出三级类型(表2).这种视觉变量分类规律已经在我们大量的地图设计试验、观察中得到验证,获得了良好的应用效果.除了表中的变量外,以往所说的其他变量在地图符号设计中不宜单独当作一种主要变量来看待,应当进行归并.传统地图学理论未能明确视觉变量的作用,影响了该理论的作用的正常发挥.这里根据符号学理论以及多年设计实践的观察,对地图视觉变量的作用作一些分析.2.1 静态视觉变量对地图内容表达的作用分析2.1.1 用于表达地图内容的系统性特征一张地图如同一篇文章,都有自己主题和内容体系,地图的符号也应当是一个与内容有对应关系的既有联系又有区别的体系.地图内容的系统性特征可以简单地从两个维度来看,即横向和纵向,前者为类型,后者为等级、数量、层次、强度等.这种系统性特征的表达正是有赖于地图视觉变量的科学运用.符号的视觉变量(特征)的控制可以造成符号间的适度对比协调关系,以此可以建立地图符号的视觉逻辑系统.每一张地图的内容之间的逻辑关系是一定的,不同内容间对比度有大有小,对比的性质有分类和分级之不同,视觉变量的运用也要与此相对应.地图符号的语法体系是建立在视觉变量规律之上,科学地把握运用这种规律,可以提高地图编码与解码的准确性,有利于读者快速、准确地获得作者所传达的信息.如果违背这种视觉规律去设计,则言不达意,甚至会造成混乱的局面.因此,视觉变量对地图内容的系统性特征表达有着十分重要的作用[17-21].2.1.2 用于表征对象的个体属性地图中的事物多种多样,不同事物的属性不同,同一种事物还有多方面属性.地图符号视觉变量除了可用于表达地图内容系统性特征外,还可表达对象个体属性.比如,利用符号外形可表征物体的外形,利用符号尺寸可表征物体的尺度,利用纹理可表征物体的结构、肌理、材质,利用色彩可表征物体的色彩、冷暖、比重、硬度、湿度等属性信息.2.2 各种视觉变量的作用分析不同视觉变量具有的视觉特性各不相同,下面依据视觉变量具有的视觉特性,结合地图内容特点来分析一下重要视觉变量的作用.2.2.1 图形变量的作用图形变量指的是与图形形式有关的变量.下面分析一下形状、尺寸、纹理这些主要图形变量的作用.(1)形状变量的作用分析形状变量对地图内容表达的作用主要表现在两方面:其一,适用于反映地理要素的类型对比,用形状来传达分类信息、定性信息是最为理想的,因为形状对比能给人以较强的分类差异感.形状类型对比比纹理对比感强.但是对于大面积的面状符号而言,读者会淡化形状的概念,会放大纹理结构的作用.其二,可用于表示事物的形态特征,或象征社会经济事物抽象属性信息(表3).(2)尺寸变量的作用分析在地图中,点状和面状符号的尺寸即面积大小或长宽尺度的概念.对线状地图符号而言,主要指线条的宽度.尺寸变量对地图内容表达的作用表现在两方面:其一,适用于反映地理要素的等级、数量、层次对比,因为尺寸对比能给人以较强的等级差异感.其二,表达对象个体自身尺度信息,或象征等级、数量等社会经济事物抽象属性信息.(3)纹理变量的作用分析纹理的样式与色彩一样,变化无穷,比如填充元素的方向、排列、密度、形状、大小等只是其中的一部分变化因素.在地图上,纹理在表达面状分布信息中发挥着很大作用,尤其是在单色地图上,纹理变量肩负着类似于色彩的色相、纯度、亮度变量的功能.纹理变量对地图内容表达有两方面的作用:其一,可用于表达地图内容的系统性特征.尽管纹理变化很多,但是对地图内容表达有意义的纹理变量不外乎纹理的结构样式和亮度两种特征.在地图符号设计中,只要把握这两种特征,就把握了纹理的本质意义,也就能利用纹理表达好地图内容的系统。
第七章地图符号
-辅助手段--
明度、密度
一、性质特征的描述
1. 点状符号 形状变量是表现性质差别的 主要因素。 颜色、结构具有一 定象征意义。
如:泉、井:符号+湖蓝 地貌符号:符号+棕色
形状
几何型
艺术型
文字型
Fe
结构
泉
颜色 (色相)
温 泉 井
方向
图07-08 点状符号的定性描述
一、性质特征的描述
2. 线状符号
形状、颜色、结构形式等表达一定象征意义,尺寸配 合使用体现等级。 ① 形状 例:河流粗细渐变——形状变化体现等级差异 ②颜色 例: 等高线、道路、水系的不同色相——类型差异 ③结构 例:铁路、公路不同的结构 —— 等级差异 ④尺寸 例:道路的宽度变化—— 等级差别
⑤密度
指在保持符号表面平均明度不变的条件改 变像素的尺寸和数量。
一、符号的视觉变量
⑥结构
符号内部像素组织方式的变化。
⑦颜色 指色相和饱和度的变化。
一、符号的视觉变量
⑧位置
制图对象的地理位置是由坐标决定,是一种被 动因素,但专题图中无定位符号位置会产生视觉的 差异感。
如:定位图表、注记等
二、视觉变量能形成的图形知觉效果
②尺寸
一、符号的视觉变量
一、符号的视觉变量
③方向
指点状符号或线状符号的构成元素的方向,面 状符号本身无方向变化,内部点、线填充有方向变 化。
一、符号的视觉变量
④明度(亮度)
符号色彩调子的相对明暗程度。 明度包含顺序,能用来显示数据集的顺序状 况。如:
分级
一、符号的视觉变量
④明度(亮度)
一、符号的视觉变量
-分级符号:几何符号、象形符号
视觉变量
★等级感
1:900万河流水系图
等级感:指通 过观察事物和现 象后能迅速且明 显的分出几个等 级的感受效果。
尺寸,亮度,色彩,密度
★1:600万公路交通图
★数量感:
指从读图 时的图形中 能获得数量 差异的感受 效果。
尺寸是产生数量感的最 有效的变量,且受图形 复杂程度的影响。 (例:方形,圆形,柱形 三角形)
&4地图符号的视觉变量及其感受效果
4.2视觉变量的感受效果
★整体感和差异感
★等级感 ★数量感 ★质量感 ★动态感 ★立体感
★整体感和差异感
整体感指的是当我们 观察不同要素组成的 图形时,它好像一个 整体,没有哪一点显 得特别突出。 和整体感相对应的就 是差异感, 差异感也称为“选择 性 感受”。 整体感好的选择性就 差。
质量感:指观察对象能被区分为不同类别的感知效果。
常用变量
形状
颜色
方向和密度
பைடு நூலகம்
形状:
中国金属矿产分布图
颜色:
★动态感:指读图者能从图形的构图中获得一种运动的视觉效果。
中国历史上人口迁移图
尺寸 明度 方向 密度 箭头
★立体感
立体感: 指能让读图者从二维平面图上产生三维立体空间的视觉效果。
重要性:主要体现在地貌的表示上,使读图者能从图上直观的 看出地貌的高低起伏。
微地图符号视觉变量及其应用
微地图符号视觉变量及其应用微地图符号视觉变量及其应用地图是人们认识和感知空间的重要工具,而地图符号则是地图语言的关键组成部分。
符号的选择和设计直接关系到地图的可读性和表达效果。
近年来,随着互联网和移动设备的发展,微地图在日常生活和商业应用中的使用越来越广泛。
微地图面临着更高的可读性要求和更多的信息表达需求,因此微地图符号的视觉变量的研究及其应用显得尤为重要。
一、微地图符号的视觉变量概述视觉变量是指利用不同的视觉属性来区分事物或现象,并通过视觉感知进行辨认和理解。
在微地图符号中,通常使用的视觉变量包括形状、大小、颜色、纹理、亮度、方向、密度和位置等。
1. 形状:通过不同的形状可以表达不同的信息,如圆形表示点状,矩形表示区域状。
2. 大小:通过大小的差异来表示数量、价值或重要程度。
更大的符号通常表示数量的增加或重要性的增加。
3. 颜色:颜色是最常用和直观的视觉变量之一。
通过颜色的变化可以有效地表示不同特征、属性或类别。
4. 纹理:纹理是通过表面的图案或图像来区分事物或现象的特征。
微地图中可以使用不同的纹理来表示不同的地形、土地覆盖或地区特征。
5. 亮度:通过亮度差异来突出或强调目标。
较亮的符号通常表示被强调的或重要的对象。
6. 方向:方向可以用来表示线性或径线特征的方位或走向。
7. 密度:密度是表示数量或频率的重要视觉变量。
通过符号的密度变化可以表达数量的多少或密集程度。
8. 位置:通过位置的不同可以体现地理空间上的分布特征,如点符号的位置可以表示事件发生的地点。
以上视觉变量是微地图符号设计中常用的,不同的变量可以结合使用,通过差异的组合和变化来表达丰富的信息。
二、微地图符号视觉变量的应用1. 日常生活中的微地图应用随着移动互联网的普及,微地图成为人们日常生活中不可或缺的工具。
通过手机等移动设备上的微地图应用,人们可以方便地查找附近的商店、餐馆、银行等。
在这种应用场景下,微地图符号的设计应具有简洁明了的特点,突出重要信息,并能够快速传达给用户。
流场动态地图符号视觉变量分析与应用
第43卷第3期2020年3月测绘与空间地理信息GEOMATICS&SPATIALINFORMATIONTECHNOLOGYVol.43ꎬNo.3Mar.ꎬ2020收稿日期:2019-03-04基金项目:国家自然科学基金资助项目(41571438)ꎻ国家重点研发计划资助项目(2016YFC0803106)资助作者简介:林淑娟(1996-)ꎬ女ꎬ福建莆田人ꎬ地图学与地理信息系统专业硕士研究生ꎬ主要研究方向为地理数据空间分析与专题地图制图ꎮ通讯作者:杜清运(1965-)ꎬ男ꎬ湖北宜都人ꎬ教授ꎬ博士ꎬ2001年毕业于武汉大学地图制图学与地理信息系统专业ꎬ主要从事数字制图和地理信息系统方面的教学科研工作ꎮ流场动态地图符号视觉变量分析与应用林淑娟1ꎬ李维庆2ꎬ杜清运1ꎬ范甲昊1ꎬ黎思佳1(1武汉大学资源与环境科学学院ꎬ湖北武汉430079ꎻ2四川省第二测绘地理信息工程院ꎬ四川成都610100)摘要:随着大数据的发展以及数据观测技术的进步ꎬ以动态地图和动态符号的方式进行流场可视化表达具有广泛的应用前景ꎮ针对目前流场动态地图符号表达机制研究不足的问题ꎬ本文采用粒子系统方法构建了流场动态地图符号表达模型ꎬ基于流场的特点ꎬ研究了视觉变量的选取对于流场动态表达效果的影响ꎮ然后ꎬ以海洋流场数据的可视化实现为例进行验证ꎬ结果表明可视化效果良好ꎬ可以为矢量场动态符号的应用提供参考ꎮ关键词:流场ꎻ动态符号ꎻ视觉变量ꎻ粒子系统中图分类号:P283.5㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1672-5867(2020)03-0044-05AnalysisandApplicationofVisualVariablesofFlowFieldDynamicMapSymbolsLINShujuan1ꎬLIWeiqing1ꎬDUQingyun1ꎬFANJiahao1ꎬLISijia1(1.SchoolofResourceandEnvironmentSciencesꎬWuhanUniversityꎬWuhan430079ꎬChinaꎻ2.TheSecondSurveyingꎬMappingandGeo-informationEngineeringInstituteofSichuanProvinceꎬChengdu610100ꎬChina)Abstract:Withthedevelopmentofbigdataandtheadvancementofdataobservationtechnologyꎬthevisualizationofflowfieldsintheformofdynamicmapsanddynamicsymbolshasbroadapplicationprospects.Aimingattheproblemofinsufficientresearchforexpres ̄sionmechanismofflowfielddynamicmapsymbolsꎬthispaperusesparticlesystemmethodasthevisualizationmethodtoconstructtheflowfielddynamicmapsymbolexpressionmodel.Basedonthedynamiccharacteristicsoftheflowfieldꎬthispaperstudiestheinflu ̄enceoftheselectionofvisualvariablesonthedynamicexpressionoftheflowfield.Thenꎬthevisualizationoftheoceanflowfielddataistakenasanexampletoverifythevisualizationeffectꎬwhichcanprovidereferencefortheapplicationofvectorfielddynamicsym ̄bols.Keywords:flowfieldsꎻdynamicsymbolsꎻvisualvariablesꎻparticlesystem0㊀引㊀言在时空数据可视化表达中ꎬ对于连续且布满整个区域的现象通常是以场的概念进行描述和组织ꎮ流场是应用最为广泛的矢量场之一ꎬ学者们对于如何进行流场可视化进行了研究与总结[1-2]ꎬ从本质上说ꎬ流场可以被认为是一种时空运动过程ꎬ其时间和空间上的内在连续性决定了流场中的流速㊁方向等属性信息会随着时间和空间的不同而发生变化ꎮ动态地图与动态符号为处于运动状态的地理现象提供了传递空间信息和规律的绝佳载体ꎬ能够更直观地表达出流场中的变化状态ꎮ因此ꎬ研究流场中动态地图符号的表达机制ꎬ探讨不同视觉变量在流场中的应用规则和应用效果ꎬ是呈现出数据中蕴含的动态性及时序特征ꎬ实现可视化效果优化的有效途径ꎮ目前ꎬ关于流场可视化领域的研究ꎬ学者们提出了直接法㊁几何法㊁纹理法和粒子系统法[3-4]等多种可视化方法ꎬ但多聚焦于算法的优化和完善ꎬ在制图表达方面的研究较少ꎮ在动态地图符号设计和研究领域ꎬ艾廷华[5]对传统的静态视觉变量体系进行了拓展ꎬ加入了发生时长㊁变化速率㊁变化次序以及节奏4个动态视觉参量ꎬ并提出了动态地图的概念ꎬ指出动态地图在过程再现㊁实时跟踪和运动模拟3个方面的功能应用ꎻ王颖[6]基于对动态地理现象特征的分类ꎬ提出了点㊁线㊁面三类动态地图符号的设计规则ꎻ冯文君[7]总结了流场可视化中符号的视觉变量体系ꎬ但未明确具体的应用方式ꎮ总体来说ꎬ关于动态地图符号的研究集中于从整体上对动态现象进行抽象建模ꎬ然后按照符号的几何特征ꎬ分别从点状㊁线状和面状三类要素符号的角度对动态符号的设计进行分析ꎬ而对于流场等专题应用领域中动态地图符号的表达尚没有深入研究ꎮ为此ꎬ本文研究分析了流场的特点ꎬ在此基础上ꎬ基于粒子系统方法分析了动态符号的视觉变量选取对于流场特征表达的影响ꎬ建立了一套适用于流场的动态符号表达规则ꎬ并以海洋流场可视化的实现为例ꎬ将影响可视化效果的视觉变量抽象为一些参数ꎬ允许用户直接对参数值进行调整ꎬ验证本文所述的同时增强了用户的交互性ꎬ有利于用户获取信息的最大化ꎬ为流场可视化以及场动态符号的研究提供了参考ꎮ1㊀流场的特点流场的应用领域广泛ꎬ不同的学科中对于流场有不同的定义ꎬ本文主要研究含有地理信息的流场数据的可视化表达ꎬ如海洋流场㊁气象流场等ꎮ在此ꎬ首先对流场的特点进行分析ꎮ流场是一个与空间和时间都密切相关的矢量场ꎬ可视化的重点在于其空间分布㊁属性特征以及时空变化规律的表达ꎮ运动流体是流场的主体ꎬ它是一个连续的整体ꎬ在空间中布满整个区域ꎬ由于相互作用以及其他因素的影响ꎬ在流场中会形成不同的特征区域ꎬ如涡旋等ꎬ这些特征区域往往是人们研究和关注的重点ꎮ流场的属性特征侧重于其运动状态的表达ꎬ包括对运动过程的模拟ꎬ反映流速的数量特征㊁空间分布情况以及流向信息等ꎮ时空变化规律则蕴含在流速㊁流向等属性信息的变化之中ꎬ对于时空规律的探究需要通过时序数据的动态调度实现动态表达ꎮ此外ꎬ流场的可视化具有多尺度表达的需求ꎬ以海洋洋流为例ꎬ既要研究全球尺度下的洋流运动情况ꎬ也需要探究中小尺度时的涡流㊁海岸流等ꎬ因此ꎬ可视化时还需考虑表达的尺度ꎬ根据尺度调整符号参数ꎮ2㊀粒子系统方法动态的流场可视化方式更符合人们的直观感受[8-9]ꎮReevesW.T[10]提出的粒子系统方法能够较好地表现出流场的动态性和真实性ꎬ并且该方法可以人为地修改粒子的属性ꎬ易于进行交互式探索ꎬ因此ꎬ本文基于粒子系统的方法研究流场中动态符号的表达规则ꎮ粒子系统由大量具有一定生命周期的粒子组成ꎬ粒子被定义为具有空间位置㊁速度㊁形状等特征的单元体ꎬ这些属性会随着时间发生变化ꎬ从而反映出物体总体形状和特征的动态变化ꎮ系统内的粒子会经历产生㊁运动和消亡3个阶段ꎬ当一部分粒子消亡后ꎬ便会有新的粒子产生并进入系统ꎮ1)粒子初始化在初始化阶段ꎬ首先确定初始粒子的位置㊁数量和分布密度ꎮ粒子的初始位置利用随机数生成器生成ꎬ以随机的方式使初始粒子点均匀地散布在整个屏幕空间中[11]ꎮ粒子数量与屏幕的分辨率有关ꎬ同时应当随着地图范围的变化进行自适应变化ꎮ系统初始化时的粒子数量pCount可以表示为:pCount=xPixelˑxPixelˑpFactor(1)其中ꎬxPixel和yPixel分别为当前屏幕横向和纵向的像素数ꎬpFactor是数量调节参数ꎬ与当前屏幕上显示的地理范围有关ꎮ2)粒子追踪与更新由于流场是不断运动的ꎬ因而系统中粒子的位置也会随时间不断变化ꎬ需要对下一时刻粒子的位置进行追踪并更新ꎮ二阶欧拉法是常用的粒子追踪算法[12]ꎬ利用t时刻和t+Δt两个时刻之间的平均速度作为流速值ꎬ提高了计算精度ꎮ在当前t时刻ꎬ假设粒子所处的位置为Lt(xꎬy)ꎬ该位置的流速值为vtꎮ首先ꎬ通过一阶欧拉近似方程计算出t+Δt时刻粒子的近似位置Lᶄt+Δt:Lᶄt+Δt=Lt+vtΔt(2)获得Lᶄt+Δt位置处的速度vᶄt+Δtꎬ那么位移Δs:Δs=12(vt+v't+Δt)Δt(3)分别计算出水平方向的位移Δsx㊁垂直方向的位移Δsyꎬ则粒子下一时刻的位置Lt+Δt(xᶄꎬyᶄ)为:xᶄ=x+Δsxyᶄ=y+Δsy{(4) (3)粒子消亡粒子消亡是将不符合要求的粒子从系统中移除ꎬ判断粒子消亡的条件有以下3个:是否达到最大生命值㊁是否具有有效步进以及是否超出屏幕范围ꎮ若粒子满足其中任何一个条件ꎬ便认为该粒子消亡ꎮ3㊀流场动态符号表达3.1㊀符号表达模型流场的运动㊁变化和发展过程依赖于动态符号的表达ꎮ动态符号的表达形式具体有两种方式:一种是静态视觉变量随着时间的变化而变化ꎻ另一种是直接改变动态视觉变量ꎮ运动变化的粒子符号是一种动态符号ꎬ参考动态地图符号的表达模型[13]ꎬ建立流场动态粒子符号的表达模型如图1所示ꎮ图1㊀动态粒子符号表达模型Fig.1㊀DynamicParticleSymbolicRepresentationModel54第3期林淑娟等:流场动态地图符号视觉变量分析与应用f0ꎬf1ꎬ ꎬfn表示的是符号的起始帧㊁第一帧等以此类推ꎮ粒子符号的变化可以分解为每一帧上若干个静态视觉变量的变化ꎬ如颜色㊁位置㊁方向等ꎻ粒子的位置每更新一次ꎬ流速流向等属性就会发生变化ꎬ则符号的颜色㊁方向变量等也相应发生变化ꎮ符号的发生时长等动态视觉变量是时间维度上的变量[14]ꎬ展现了符号在时间推演下的变化过程ꎬ能够从整体上影响读者对于动态变化过程的感知ꎮ3.2㊀视觉变量分析流场的空间分布特点决定了符号需要在整个制图区域中均匀分布ꎬ而且当用户进行放大缩小等操作时ꎬ符号的密度也应动态变化ꎮ流速㊁流向信息的变化属于数量特征的变化ꎬ常选用尺寸和方向来展现流场中这一重要的属性特征ꎬ若只需展示流速的快慢情况ꎬ则通过颜色表现出流速的相对分级即可ꎮ动态视觉变量是动态符号有别于传统静态符号的主要部分ꎬ本文认为符号的动态视觉变量包括了发生时长㊁变化次序㊁变化速率以及频率ꎮ每一个粒子符号都具有一个生命周期ꎬ即为粒子符号的发生时长ꎬ是粒子从出生到消亡的时间ꎬ会影响符号的长度ꎮ粒子从初始化完成到消亡的过程主要经历了出现㊁运动及位置更新㊁消失3种状态ꎬ通过符号的变化次序表达ꎮ变化速率影响读者对于流体运动快慢的感知ꎬ如果仅使用原始的流速值表征流场变化速率ꎬ会产生变化过慢或变化过快等不利于读图的问题ꎬ引入变化速率这一视觉变量ꎬ在原始流速的基础上进一步调整ꎬ改善视觉效果ꎮ频率是影响动画效果的视觉变量ꎬ将决定整体的变化过程是否连续ꎮ本文认为静态视觉变量和动态视觉变量均会对流场粒子符号产生影响ꎬ但这些视觉变量之间并不是相互独立的ꎬ在进行符号设计时需要综合考虑ꎬ例如若加粗粒子符号ꎬ就需要适当降低密度ꎬ避免超过地图载负量ꎮ本文总结了视觉变量对粒子符号的影响ꎬ见表1ꎮ表1㊀流场粒子符号的视觉变量Tab.1㊀VisualVariablesofFlowFieldParticleSymbols视觉变量详细描述静态视觉变量形状多采用线状符号ꎬ用简单实线表示单个粒子在多个连续时刻的运动轨迹尺寸主要是线的长度以及宽度ꎬ可用于反映场中符号所在位置的流速ꎮ粒子符号的长度与流速有关ꎬ流速越快ꎬ粒子的步长越长ꎬ那么在步数一定的情况下ꎬ长度也越长ꎮ宽度以2 3个像素为宜方向每个粒子方向由数据决定ꎬ会随着时间的变化而变化ꎬ大量粒子的运动方向可以反映流场中不同位置的流动方向和流动特征颜色颜色的使用可以直观地展现流速的快慢ꎬ使流场中流速的分布更易于被感知ꎬ符号的颜色需要与底图相协调密度密度在流场粒子系统中具体表现为符号数量的多少ꎬ若密度偏小ꎬ则会因为过于稀疏无法表征流场结构情况ꎻ若密度过大ꎬ则会显得较为拥挤ꎬ影响视觉效果透明度调节透明度可以影响符号的视觉感受ꎬ符号越接近于不透明ꎬ给用户的感受就越突出ꎻ若符号越接近于透明ꎬ则其视觉感受就越弱动态视觉变量发生时长发生时长直接决定了单条轨迹的长短ꎬ一般来说ꎬ发生时长越长ꎬ流场中符号表现出来的长度就越长变化次序主要由数据变化决定ꎬ将真实的数据变化映射到动画的每一帧上ꎬ从而再现变化的过程变化速率表示流场流动的快慢ꎬ符号变化速率适当加快有利于提升视觉效果ꎬ但变化速率过快会导致细节信息丢失频率单位时间内变化的次数㊁频率值影响动画的连续性效果ꎮ为了表现流场连续运动的效果ꎬ符号的频率应保持在每秒25帧以上[9]4㊀应用实例海洋流场是一种典型的流场ꎬ通过可视化的方式能够直观地展现区域中流体的流动信息ꎬ表达每一个空间位置上的运动情况ꎮ本文基于美国国家大气研究中心(TheNationalCenterforAtmosphericResearchꎬNCAR)提供的全球范围内每6h的再分析数据集ꎬ以粒子系统方法为核心ꎬ实现了全球范围海洋流场的可视化ꎬ以此作为应用实例进行分析验证ꎮHTML5的Canvas接口允许在浏览器中直接进行动态绘制ꎬ可以用于实时渲染大量数据ꎬ且性能良好ꎬLeaflet是一个轻量级的用于交互地图的开源js库ꎬ兼容移动端ꎬ同时支持多种插件ꎬ本文利用Canvas和Leaflet.js实现了地理底图的调用和动态符号的渲染ꎮ4.1㊀实现流程可视化的基础包含了相关信息的数据ꎬ合理地处理数据是可视化流程中的一个关键步骤ꎮ在二维平面上进行数据可视化之前需先进行数据预处理ꎬ包括数据格式转换和坐标变换ꎮ原始数据以GRIB格式存储ꎬ在此先转化为Web环境下方便解析JSON格式的数据ꎬ然后ꎬ采用Web墨卡托作为地图投影算法完成经纬度坐标到投影坐标的转换ꎬ继而再转换成屏幕坐标ꎮ64㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀测绘与空间地理信息㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2020年按照第2节中所述的方法建立流场粒子系统ꎬ通过相应的算法控制了粒子的生成㊁更新和消亡ꎬ然后ꎬ按照符号设计方案对生成的粒子进行可视化渲染ꎬ叠加在地理底图上ꎬ用于屏幕展示ꎮ本文实现海洋流场可视化的流程如图2所示ꎮ图2㊀海洋流场可视化流程图Fig.2㊀Flowchartofoceanflowfieldvisualization4.2㊀动态符号设计流场中动态符号的设计主要是视觉变量的选取以及数据和视觉变量之间映射关系的建立ꎬ基于3.2节的分析ꎬ本实例选用线状符号作为动态粒子符号ꎬ用实线表示系统中粒子点在其生命周期内随时间变化而形成的轨迹ꎮ在流场的演变过程中ꎬ只要粒子还处在其生命周期内ꎬ粒子运动的轨迹就会不断地延长ꎬ符号的长度也会不断增加ꎮ从粒子的追踪算法中可知ꎬ符号的最终长度由粒子的生命周期和流速共同决定ꎮ相较于单一色彩ꎬ分级色彩能够更直观地表现出流场中不同位置流速的快慢ꎬ本实例选择颜色作为反映流速值的主要变量ꎬ建立流速与颜色之间的映射关系ꎮ流速数据的分布往往是不均匀的ꎬ数值集中在某个区间内ꎬ本文根据流速数据本身的特点ꎬ使用了最大最小值拉伸的方法ꎮ假设有一个共有n种颜色的颜色表ꎬ表中颜色的索引号范围为0 n-1ꎬ流速数据集中于区间[v1ꎬv2]ꎬ在渲染时ꎬ颜色映射的方法如下:index=0ꎬvɤv1ꎻ(n-1)ˑv-v1v-v2æèçöø÷ꎬv1<v<v2n-1ꎬvȡv2ìîíïïïï(5)index是颜色表中的索引号ꎬ如果流速值小于等于v1ꎬ则其索引号为0ꎻ若流速值大于等于v2ꎬ则其索引号为n-1ꎻ若流速值位于该区间内ꎬ其映射过程为一个线性函数ꎮ颜色方案的设计综合考虑了与底图的协调性以及色彩之间的等级性ꎮ交互是可视化的另一重要要素ꎮ对于流场的动态表达而言ꎬ用户的交互操作主要包括3种:1)空间位置上的交互ꎬ如用户对于区域的放大㊁缩小㊁漫游等操作ꎻ2)时间上的交互ꎬ用户对于数据时间的选择ꎻ3)图形视觉效果的交互ꎬ如用户切换地理底图ꎬ调整符号大小等ꎮ这些交互操作均会对符号的设计与表达产生新的要求ꎬ因此ꎬ在实现过程中ꎬ本文将影响动态符号的视觉变量抽象为一部分参数ꎬ根据经验规则设置参数的取值范围ꎬ允许用户直接调整宽度㊁密度㊁透明度㊁变化速率㊁频率等变量值ꎬ实现快速改变整体效果的目的ꎬ满足用户需求的多样性ꎮ4.3㊀可视化结果本文基于上述可视化流程与符号设计方案ꎬ利用IDEA进行编码ꎬ在GoogleChrome浏览器中运行得到结果ꎬ可视化完成时间在2s以内ꎬ较好地模拟了洋流的动态效果ꎮ图3为2018年11月12日和2018年12月12日上午6点的流场数据可视化效果ꎬ从图中可以明显地看出同一区域在不同时间流速的变化情况ꎬ如印度洋区域等ꎻ从图中也能够直观地看出涡旋的分布位置㊁形成过程等信息ꎮ图3㊀不同时间的海洋流场可视化结果Fig.3㊀Visualizationofoceanflowfieldsatdifferenttimes通过更换底图和符号可以形成不同风格的可视化结果ꎬ图4是不同风格的可视化效果图ꎮ图4㊀不同风格的海洋流场可视化效果图Fig.4㊀Differentstylesofoceanflowfieldvisualization本实例可以直接在应用端进行参数调节ꎬ允许用户根据用途进行灵活修改ꎬ例如ꎬ要观察总体的结构与趋势时ꎬ可以适当地减小密度ꎻ要研究涡旋的细节信息时ꎬ可以适当地增大密度ꎬ图5是设置不同密度值的可视化结果对比图ꎮ图5㊀设置不同密度值的可视化效果对比图Fig.5㊀Comparisonchartofdifferentdensityvalues74第3期林淑娟等:流场动态地图符号视觉变量分析与应用5㊀结束语动态地图符号是流场动态特点表达的载体ꎬ研究流场可视化中动态符号的表达机制是实现可视化效果优化的有效途径ꎮ粒子系统方法可以实现对流场的动态效果的模拟ꎬ且具有可以快速修改粒子符号的优点ꎬ因而ꎬ本文选取了粒子系统方法作为可视化实现的主要方法ꎬ在对流场特点分析总结的基础上ꎬ研究了流场中的动态符号ꎬ探讨适用于表达流场不同特点的视觉变量ꎮ同时ꎬ本文以海洋流场的可视化为例ꎬ通过基本视觉变量的变化与组合生成了丰富且满足不同需求的可视化结果ꎬ实现了在应用端直接进行参数的调整ꎬ对于Web应用中的矢量场可视化和动态符号的研究具有借鉴和参考意义ꎮ本文针对流场数据本身的特点ꎬ通过最大最小值拉伸算法完成流速与颜色之间的映射ꎬ增强了视觉表达效果ꎬ较好地实现了流场动态可视化ꎮ下一步将研究如何建立关于流场动态可视化效果的评价机制ꎮ参考文献:[1]㊀王盛波ꎬ潘志庚.二维流场可视化方法对比分析及综述[J].系统仿真学报ꎬ2014ꎬ26(9):1875-81. [2]㊀宋汉戈ꎬ刘世光.三维流场可视化综述[J].系统仿真学报ꎬ2016ꎬ28(9):1929-36.[3]㊀季民ꎬ陈丽ꎬ靳奉祥ꎬ等.自适应步长的海洋流线构造算法[J].武汉大学学报(信息科学版)ꎬ2014ꎬ39(9):1052-1056.[4]㊀JENNIFERCꎬHARALDOꎬJOYKI.Interpolation-BasedPathlineTracinginParticle-BasedFlowVisualization[J].IEEETransactionsonVisualization&ComputerGraphicsꎬ2015ꎬ21(1):68-80.[5]㊀艾廷华.动态符号与动态地图[J].武汉测绘科技大学学报ꎬ1998ꎬ42(1):49-53.[6]㊀王颖.面向多重特征变化表达的动态地图符号设计[D].武汉:武汉大学ꎬ2018.[7]㊀冯文君.基于粒子系统的流场动态制图方法研究[D].青岛:山东科技大学ꎬ2017.[8]㊀KARCHGKꎬSADLOFꎬWEISKOPFDꎬetal.Visualiza ̄tionof2Dunsteadyflowusingstreamline-basedconceptsinspace-time[J].JournalofVisualizationꎬ2016ꎬ19(1):115-128.[9]㊀JOBARDBꎬLEFERW.Themotionmap:efficientcompu ̄tationofsteadyflowanimations[C]//proceedingsoftheVisualizationꎬFꎬ1997.[10]㊀REEVESWT.Particlesystems atechniqueformodelingaclassoffuzzyobjects[M].US:ResearchContributionsꎬ1998.㊀[11]㊀田东ꎬ迟学斌ꎬ王铁强ꎬ等.基于加权随机采样的流场可视化方法[J].计算机工程与设计ꎬ2018ꎬ39(1):61-65.[12]㊀付帅.基于粒子系统的全球流场可视化[D].青岛:山东科技大学ꎬ2015.[13]㊀祝国瑞ꎬ徐智勇ꎬ吴小芳.基于多重变换组合的动态地图符号设计[J].武汉大学学报(信息科学版)ꎬ2006ꎬ31(6):548-551.[14]㊀解智强ꎬ杜清运ꎬ陈厚元ꎬ等.论地图语言中的动态符号设计与表达[J].现代测绘ꎬ2012ꎬ35(4):25-29.[编辑:张㊀曦](上接第43页)5㊀结束语本文选取地形地貌㊁气候等影响地质灾害的自然因素ꎬ采用地理探测器的因子探测和交互探测ꎬ从单因子作用㊁各因子的交互作用两个方面分析了其对北川县地质灾害的解释力ꎬ对北川县地质灾害的发生进行了定量归因ꎬ为北川县地质灾害影响因子的客观选取提供了一种新的思路ꎮ研究发现:1)在所有因子中ꎬ气候因素的影响力相对较高ꎬ尤其是年降水量对北川县地质灾害发生的解释力最强ꎬ是诱发北川县发生地质灾害的主要影响因素ꎮ与水系距离因子解释力仅次于年降水量ꎬ是影响北川县发生地质灾害的次要因素ꎮ剩余其他因子的解释力大小相近ꎬ如地形地貌因子㊁土地利用因子㊁岩性因子㊁土壤因子等ꎮ2)相对于单因子来说ꎬ任意两个因子的交互作用都能增强对北川县发生地质灾害的影响ꎮ解释力超过20%的这些交互因子ꎬ主要为气候因素的各因子与其他因子的交互作用ꎬ说明北川县的地质灾害是在气候因素的诱发下ꎬ结合北川县险峻的地势㊁断层的发育㊁复杂且薄弱的岩性等综合作用下发生的ꎮ3)地质灾害的发生是各个因素交互作用的结果ꎮ如何在综合考虑自然环境㊁人口布局和空间规划的基础下ꎬ制定北川县地质灾害防治措施和选择移民搬迁场地是需要进一步研究的问题ꎮ参考文献:[1]㊀北川羌族自治县.北川羌族自治县灾后重建实施规划ꎬ2008 2010[Z].北川:北川羌族自治县ꎬ2018. [2]㊀汤家法ꎬ王沁.2013年北川聚落空间的地质灾害灾情分析[J].灾害学ꎬ2015(1):87-91.[3]㊀董廷旭ꎬ陈朝镇ꎬ张新合ꎬ等.北川县 5 12 地震灾害区划研究[J].绵阳师范学院学报ꎬ2010ꎬ29(11):102-108.[4]㊀王晓涛ꎬ陈国友ꎬ宁国立.北川县省道公路滑坡的稳定性分析及加固设计[J].土工基础ꎬ2010ꎬ24(3):24-26. [5]㊀齐信ꎬ唐川ꎬ铁永波ꎬ等.基于GIS技术的汶川地震诱发地质灾害危险性评价 以四川省北川县为例[J].成都理工大学学报(自然科学版)ꎬ2010ꎬ37(2):160-167. [6]㊀王劲峰ꎬ徐成东.地理探测器:原理与展望[J].地理学报ꎬ2017ꎬ72(1):116-134.[7]㊀胥忞旻.北川震后重建居民点的适宜性评价[D].成都:西南交通大学ꎬ2017.[编辑:任亚茹]84㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀测绘与空间地理信息㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2020年。
地理信息系统(第二版)-第七章讲解
(一)屏幕显示
由光栅或液晶的屏幕显示图形、图像, 通常是比较廉价的显示设备,常用来做人 和机器交互的输出设备,其优点是价格低、 速度快、色彩鲜艳,且可以动态刷新,缺 点是非永久性输出,关机后无法保留,而 且幅面小、精度低、比例不准确,不宜作 为正式输出设备。
计算机屏幕显示地图
由于屏幕同绘图机的彩色成图原理有 着明显的区别,所以屏幕所显示的图形如 果直接用彩色打印机输出,两者的输出效 果往往存在着一定的差异。这就为利用屏 幕直接进行地图色彩配置的操作带来很大 的障碍。解决的方法一般是根据经验制作 色彩对比表,依次作为色彩转换的依据。
第七章
地理信息可视化及GIS产品 输出
桂林理工大学博文管理学院建筑工程系
地理信息系统可视化是以地理信息科 学、计算机科学、地图学、认知科学、信 息传输学与地理信息系统为基础,并通过 计算机技术、数字技术、多媒体技术,动 态、直观、形象地表现、解释、传输地理 空间信息并揭示其规律,是关于信息表达 及传输的理论、方法与技术的一门学科。
地理信息系统产品是指经由系统处理 和分析、可以直接供专业规划人员或决策 人员使用的各种地图、图表、数据报表或 文字说明。
地理信息系统产品输出是指将GIS分析 或查询检索的结果表示为某种用户需要的 可以理解的形式的过程,其中,地图图形 输出是地理信息系统产品的主要表现形式。
第一节 空间信息输出系统
色相:一种色彩得以与另一种色彩相区别的性质。
色值:一种颜色的亮度或暗度,黑色为低值,而白色 为高值。
彩度:又称为饱和度,指一种颜色的丰富程度或鲜明 程度。
(二)矢量绘图
矢量绘图机
矢量制图通常采用矢量数据方式输入,根据 坐标数据和属性数据将其符号化,然后通过制图 指令驱动制图设备;也可以采用栅格数据作为输 入,将制图范围划分为单元,在每一个单元中通 过点、线构成颜色、模式表示,其驱动设备的指 令依然是点、线。
地图符号视觉变量设计
地图符号视觉变量设计
一、实验目的
熟悉在Arcgis平台中制作地图的过程,在制图过程中探究计算机地图制图。
二、实验数据
StreetsAnno , Restaurasnts , Block Locals ,water 图层数据
三、实验步骤
字体家族名即其他应用软件中所称的字体,我们在创建的单个符号,都会包含到家族中,家族名就是字体名
选择第四个
进入编辑界面
打开ArcScene 添加地图数据
对点状图层进行3d符号设计
点击Building Point点数据图层,打开Symbol Selector,点击Properties
在编辑框中对符号的尺寸,角度进行设置
对线状图层进行3d符号编辑,同理可得
同时我们也可以自己设计3d符号,我们可以选用Google SketchUp 7 草图大师进行设计,打开草图大师,在编辑界面设计出模型
然后导出
在这里我们生成“.3ds”格式的文件,然后在ArcScene中添加
选择 3dmaker Symbol,在文件夹中添加我们设计的模型。
地图符号
加鱼 有刹
石留 乐平
2343 1691
1881 1924
石拌 三门
危生 东引
1038 1149
1539 1710
X =1690 d= ± 507 x- 2 d , x- d , x, x + d , x+ 2d 676 1183 1690 2197 1223 1275 1423 1539 49 5 1691 1710 1881 1924 2136 5 2704
地图符号的视 觉含义分类
形象符号 抽象符号
比例符号 地图符号的比 例分类 半比例符号 非比例符号
半比例符号
2.2
地图符号的量表 1.定名量表 依据制图对象固有特征进行区分 。 众数是最佳的数字统计量,以一个群体中出现频率 最大的类别定名。 名称 小麦 棉花 玉米 A/hm2 47 125 63 B/hm2 21 32 324
1.前进色和后退色
暖色相由红、橙和黄等色构成。给人以温暖、舒适、有活力 的感觉。视觉上效果使其更贴近观众,并在页面上更显突出。
■
冷色来自于蓝、青和绿等色。感觉显得稳定和清爽。它们看 起来还有远离观众的效果。 2.色彩的交互作用 包括亮度对比、颜色对比、彩度对比。
3.色彩的恒常性
当光源的光谱成分发生变化时,被观察的对象颜色会保持不 变,这种特性称为色彩的恒常性。
2.亮度 ----色光的强度,色彩和非色彩的明暗特征。
3.彩度 ----相对于光谱色的纯洁度,也称纯度、饱和度。
4.2
色的表示 1. 蒙赛尔色立体
白
以心理学、颜色视觉制定 分类标记,建立了色相、亮度 、彩度为指标的三维色立体。
紫 饱和度
色调
绿
明 度
05第七章地图符号设计
铁路与公路符号及表示
3.面状符号——依比例尺变化
作用主要是说明: ①物体的性质(符号内部的颜色、网纹的变
化或内部点状符号的形状变化); ②物体的分布范围(外围轮廓线)。 定位要求,轮廓线位置准确。 晕线面状符号、花纹面状符号、色彩面状符
2.尺寸变量 是组成不同形状的符号在量度上的变量
。
①对点状符号,指符号图形大小的变化; ②对线状符号,指的是单线的粗细、双线线
粗与间隔、点线点子大小与间隔、虚线线粗 及短线长度和间隔 ③面状符号无此变量。
3.方向变量
适用于长形或线状的符号
对线状和面状符号,指组成线或面状符号的点的 方向的改变。
一.地图符号是地理空间信息的载体和传递的手段
由于地图符号的代指功能和约定性,人们可以通过阅读和 解译由地图符号及其组合构成的地图模型,获得对地理 空间信息的认识。
二.地图符号构成的符号模型,可以对地理空间进行不 同程度的抽象、概括和简化,并不受比例尺的限制 ,使可视化结果清晰易读
在具体制图需要时,由于地图符号可以进行等价变换。 对地理空间进行不同程度的概括,使地图图面清晰,符号
二二 维维
25
100
280
三三 维维
15
图 07-05 数 量 感 的 形 成 主 要 在 于 尺 寸 的 变 化
色相变化表示现象的数量差异
4.质量感
质量差异是指区分事物类别(质量差别)的 感受效果。
利用形状和颜色间的较大差别可以产生质量 差异感。
4. 被观察对象能被读者区分成不同的类别
符号尺寸的变化是产生数量差异感的主要因素。 例如从正方形、圆形符号的面积大小,可产生数
地图符号
较小区域与较大区域并列时,往往是小区域作为图形首先出现。
5. 视觉平衡
平衡是一种均衡的状态。 视觉平衡的两个主导因素:重力;方向
在地图上重力:图形的绝对位置、尺寸、形状。方向:图形的相对位置、 内容、形状。
5.3 视觉分辨的限度
1.能见敏锐度: 不以图形的大小衡量,是衡量大脑图象的视角阈限,而不是图形尺寸. 物体再小,只要有足够亮度对比就能看见. 2.分辨敏锐度:
1.前进色和后退色
暖色相由红、橙和黄等色构成。给人以温暖、舒适、有活力 的感觉。视觉上效果使其更贴近观众,并在页面上更显突出。
■
冷色来自于蓝、青和绿等色。感觉显得稳定和清爽。它们看 起来还有远离观众的效果。 2.色彩的交互作用 包括亮度对比、颜色对比、彩度对比。
3.色彩的恒常性
当光源的光谱成分发生变化时,被观察的对象颜色会保持不 变,这种特性称为色彩的恒常性。
1.形状变量 -----是视觉上能区别开来的几何图形的单体。
2.尺寸变量 ----是组成不同形状的符号在量度上的变量。
3.方向变量
---适用于长形或线状的符号。
4.颜色变量 ---最活跃的视觉变量,包含三个子分量:色相、亮度、
彩度。
5.网纹变量
---指在一个符号或面积内部对线条或图形记号的重复交 替使用。包括线划网纹、点状网纹、混合网纹。
面状符号的结构中,网纹变量起很大作用,在一定意义上说网纹变量是 形状变量的组合。从构形而言,视觉变量产生的符号可以区分为规则的和不 规则的图形。象形符号也是一种不规则符号,很难以某种变量说明它。
4.1
彩色的量度
§4 彩色
每一种彩色视觉都可依 据三个特性进行度量,即色 相、亮度和彩度 1.色相
第七章地图符号设计
第七章地图符号设计内容提要地图符号的基本概念与特性地图符号的分类地图符号的视觉变量地图符号的功能地图符号设计的基本方法地图符号的基本概念与特性一、基本概念符号是一种物质的对象、属性或过程,用它表示抽象的概念。
地图符号属于表象性符号,它以其视觉形象指代抽象的概念,明确直观、形象生动,易于理解。
地图符号的基本概念与特性地图符号作为符号的一个子类,和语言一样具有语义、语法和语用规则。
地图语言的语义就是地图上各种地图符号所代表的地图信息含义,即地图符号与所表示的客观对象之间的对应关系,通常通过地图的图例表现出来。
地图语言的语法就是地图上各种地图符号之间的关系,即地图符号系统的特性和空间关系构成的规则。
地图语言的语用就是地图符号系统的实用性,即地图符号与用图者之间的关系,保证地图语言能够快速、准确、方便地被用图者理解。
地图符号的基本概念与特性2.特性作为符号,地图符号与其他符号的区别在于,它既能提供对象的信息,又能反应其空间结构,其主要特性是:1)地图符号是空间信息和视觉形象复合体2)地图符号有一定的约定性3)地图符号可以等价变换内容提要地图符号的基本概念与特性地图符号的分类地图符号的视觉变量地图符号的功能地图符号设计的基本方法地图符号的分类一、按符号表示的制图对象的几何特征分类(一)点状符号1、定义当一个地图符号所代表的概念在抽象的意义下可认为是定位于几何上的点时,则称为点状符号。
2、作用点状符号的作用主要是说明物体的含义、位置及物体重要性.3、定位在普通地图上,点状符号的几何中心与地物实际位置是一致的;在专题地图上,点状符号的位置只要求合理,并不一定在数据的中心位置上,而且如果点状符号代表的是一个区域的数据,通常定位在这个区域的重心位置上。
量表在符号设计中的应用地图符号的分类(二)线状符号1、定义当一个符号所代表的概念在抽象的意义下可认为是定位于几何上的线时,称为线状符号。
2、作用线状符号的作用主要是说明物体的类别、位置特征及物体等级。
视觉变量及地图色彩
(1)色彩的冷暖感
➢ 暖色——波长较长的色(红、橙、黄)给人 以温暖感,习惯上给红色系列为暖色系列。 ➢ 冷色——波长较短的色(紫、蓝、绿)给人 以寒冷感,称兰色系列为冷色系列。
(2)色彩的空间感
色相--暖色有前进感,冷色有后退感。 亮度--亮度大有前进感,亮度小有后退感。 饱和度--饱和度高有前进感,饱和度小有后退感。
1、色彩的形成 (3) 生理学中的色彩
观察到色彩的两个基本条件:有可见光和 正常的色视觉。
拥有正常的眼——脑通道,然后才能感受 到色彩。
1、色彩的形成 (4) 心理学中的色彩
色彩并不存在于环境和物理中,色彩是一 种心理现象,是一种意识。
颜色的三属性是色相、明度和饱和度,它 们是评价颜色的主要依据。
一、色彩在地图设计中的作用
3. 色彩可诱导读者的主观反应
色彩的应用可以增加地图产品的美感,吸引读者 的注意力,让读者心理愉悦,激发读图的兴趣。成功 的地图设色还可以引发或诱导地图读者的心理反应, 使地图的主题和目的与读者的感受高度一致,给读者 以身临其境的感觉并产生无尽的遐想。
瑞士旅游图
一、色彩在地图设计中的作用
一、视觉变量
2、视觉变量的表现形式
一、视觉变量
2、视觉变量的表现形式 (3)方向变量----Orientation
包括两个层次:一是指整个符号图形本身的方向变 化;二是指构成符号的元素的方向变化。
点状符号方向--符号本身方向的变化符号。
线状和面状符号方向--构成线状或面状符号的元 素方向的变化。
一、视觉变量
煤矿 金矿
30-50 10-30
国道 省道
质量差异 数量差异 等级差异
一、视觉变量
第7章 地图符号Q
第七章 地图符号
第 11 页/共 96 页
②等级符号
——以表现对象概略顺序(顺序量表)尺度的符号。
2017年4月21日10时21分
第七章 地图符号
第 12 页/共 96 页
③定量符号 ——以表现对象数量特征(间隔量表和比率量表)为
主的符号。
2017年4月21日10时21分
第七章 地图符号
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2017年4月21日10时21分 第七章 地图符号 第 16 页/共 96 页
几何符号的构
图方法——轮廓变
化、内部结构变化 、方向变化、变形 、组合、大小、颜 色、反衬等。
2017年4月21日10时21分
第七章 地图符号
第 17 页/共 96 页
几何符号的配合变化——几种视觉变量的配合。
2017年4月21日10时21分
a.符号范围与比例
有关 b.定位:精确定位
概略定位
例如: 水部范围、森林
范围、土地利用分类
范围等。
2017年4月21日10时21分 第七章 地图符号 第 8 页/共 96 页
2.按符号与地图比例尺的关系分类 ①依比例符号——主要是面状符号
半比例符号
②半依比例符号——主要是线状符号
③不依比例符号——主要是点状符号
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第七章 地图符号
第 57 页/共 96 页
c.本义文字符号——
是以文字变量(如字别、 字体、字形、字隔、字顺 、字号、字位、字向、字 色等)的形式,表现地图
上事物的性质和意义,这
些变量具有空间信息,不 与地图内容直接有关,是 本来意义上的文字语言符 号。
2017年4月21日10时21分
地图学-地图语言-地图符号的视觉变量
等级感
观察对象时,能迅速而明显地区分出几个等级的效果。 产生等级感的视觉变量:尺寸、明度 颜色、结构、密度可在一定条件下产生等级感。
数量感
指读图时从图形中获得数量(具体差值)的感受效果。
图形尺寸是产生数量感的最有效的变量。 100 Nhomakorabea25
1
130
60
由尺寸变量产生数量感的例子
/blog/wp-content/uploads/2012/09/2012_09_16_01.jpg
雪地
牧场
23
视觉变量的组合
点、线、面符号的视觉变量任意一个发生了变化, 就可产生一个新的符号,如音乐的乐符,进行组合 变换,可产生许多的音乐。
视觉变量的组合
在千变万化的符号形式中,根据对象的特征或者 对象间的相互联系,以某种变量为主脉,或者综合使 用多种变量,可以形成系列符号。
在点状符号中:
地图学
Cartography
第三章 地图语言
地图符号的视觉变量与图形感受
本节内容
1 地图符号的视觉变量
2
地图符号的图形感受
1. 地图符号的视觉变量
视觉变量是构成图形符号的基本要素,也称图
形要素,在地图符号设计中正是通过这些量的变化来
表达制图对象间的差异的。
构成符号的视觉变量
年份 国别
人物
概念
组成
尺寸 亮度 网纹 色相 方向 形状
⊙
⊙
⊙
⊙
⊙
⊙
⊙
⊙
⊙
⊙
⊙
次序感
⊙ ⊙ ⊙
数量感
⊙
通过图形、尺寸、颜色(亮度、阴影)等有规律的变化实现在二维平 面上获得三维空间的立体感受效果
地图符号——精选推荐
第三章:地图符号§3-1 地图符号与注记一、地图符号的概念:地图符号:表示地图信息空间位置、大小、数量和质量特征的特定的点、线、几何图形和文字、数字等称为地图符号。
二、地图符号的实质地图符号就是用概括性、综合性和概念化,的手段,通过归纳、分类、分级等方法,用抽象的具有共性的符号,来表示某一类(级)地理事物。
其实质上就是对地理事物进行了一次制图综合。
它表示了复杂繁多的地理事物,科学地反映了地理事物的群体特征和本质规律。
三、地图符号的作用是直观形象地表示地理事物的形式,有四个方面:1).保证空间位置有较高的几何精度,并可量测。
2).对地理事物抽象、概括和简化,使图面清晰易读。
3).能表示具体事物,抽象事物;能表示宏观,又能表示微观。
4).在平面上建立空间模型,以便分析四、地图符号的构成要素图形、尺寸和颜色称为其三要素。
1.符号的图形是反映地理要素的外形和特征的,具有象征性、艺术性和表现力,要便于区分,又便于阅读记忆。
以正射投影为主,以透视图形和几何图形为辅。
2.符号的尺寸:尺寸大小与地图内容、用途、比例尺、分辨力、制图印刷有关。
常以图形区别事物的类别,尺寸区别等级。
区分符号时,以图形为主,以尺寸为辅的方式。
3.符号的颜色:用颜色的优点:l)增强地图各要素分类分级的概念。
2)简化了符号图形。
3)提高了地图的视觉效果。
1.按图形特征分类(l)正形符号:正射投影,符号与地物形状一致或相似,保持的比例关系。
用于表示较大物体,如森林、湖泊、街区等。
(2)侧形符号:透视投影,符号与地物的侧面形状相似。
用于较小的物体,如烟囱、水塔、独立树等。
(3)象征符号:象征性的会形、会意符号,如风车、矿井和气象站符号,分别象征各自的风叶、风镐和风向标。
2.按比例关系分类(l)依比例符号:又称真形或轮廓符号,即能保持地物平面轮廓形状的符号。
如街区、湖泊、林区、沼泽地、草地等。
(2)不依比例符号:又称点状符号或记号性符号。
第七讲 地图符号及视觉变量
kg/亩 乡名 亩 大名 2136 西古城 2701 东古城 1423 辛店 1275 周口 2343 大屯 1691 沙峪 1881 三合 1924 宣良 2481 万和 976 邢湾 1223 马店 1549 大洲 1038 王座 1149 府右 1539 三门 1710 总产量 27039 均产量 1690 标准差 418.4 507
)、地图符号的分类 三)、地图符号的分类
• 1.按符号的空间分布情况。 按符号的空间分布情况。 • 点位分布 表现为: 地图上一个定位 点位分布表现为 : 表现为 一个独立位置的事物、 点 。 一个独立位置的事物 、 一个测 量控制点等, 量控制点等 , 代表一个地区的国民 经济统计图形,也算做点位分布。 经济统计图形,也算做点位分布。 • 线状分布 指存在于空间的有序现象, 线状分布指存在于空间的有序现象 , 指存在于空间的有序现象 线状符号在地图上是一个线段。 线状符号在地图上是一个线段 。 如 河流、道路、运输线。 河流、道路、运输线。
点状、线状、面状三维模型。 点状、线状、面状三维模型。
• 所以把地图上符号的分类确定为点状符号、 所以把地图上符号的分类确定为点状符号、 线状符号、面状符号、体积符号。 线状符号、面状符号、体积符号。
)、地图符号的分类 三)、地图符号的分类
• 2.从视觉上可分为形象符号、抽象符号。 从视觉上可分为形象符号、抽象符号。 从视觉上可分为形象符号 • 形象符号是对应于空间事物形态特征的符号,它的象征性 形象符号是对应于空间事物形态特征的符号, 是对应于空间事物形态特征的符号 和约定性很好。 和约定性很好。 • 抽象符号是用几何形状和色彩表示的符号系列,这些符号 抽象符号是用几何形状和色彩表示的符号系列, 是用几何形状和色彩表示的符号系列 能体现量的变化,但约定性很差。一个三角形既可以代表 能体现量的变化,但约定性很差。 控制点,也可以代表金矿、消防队等。 控制点,也可以代表金矿、消防队等。
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)、地图符号的分类 三)、地图符号的分类
• 1.按符号的空间分布情况。 按符号的空间分布情况。 • 点位分布 表现为: 地图上一个定位 点位分布表现为 : 表现为 一个独立位置的事物、 点 。 一个独立位置的事物 、 一个测 量控制点等, 量控制点等 , 代表一个地区的国民 经济统计图形,也算做点位分布。 经济统计图形,也算做点位分布。 • 线状分布 指存在于空间的有序现象, 线状分布指存在于空间的有序现象 , 指存在于空间的有序现象 线状符号在地图上是一个线段。 线状符号在地图上是一个线段 。 如 河流、道路、运输线。 河流、道路、运输线。
第七讲 地图符号
本讲主要内容: 1、地图符号的构成及特点 2、量表及其应用 3、构成符号的视觉变量 重点难点:量表及其应用
符号是一种物质的对象、属性或过程, 符号是一种物质的对象、属性或过程,用它来表示抽象 的概念。这种表示是以约定的关系为基础的。 的概念。这种表示是以约定的关系为基础的。 地图符号是表达地图内容的基本手段,它由形状不同、 地图符号是表达地图内容的基本手段,它由形状不同、 大小不一、色彩有别的图形和文字组成。 大小不一、色彩有别的图形和文字组成。地图符号是地图的 语言,是一种图形语言。它与文字相比, 语言,是一种图形语言。它与文字相比,最大的特点是形象 直观、一目了然。 直观、一目了然。 就单个符号而言,它可以表示客观事物的类别、空间分 单个符号而言,它可以表示客观事物的类别、 而言 布位置、数量多少。 同类事物而言 而言, 布位置、数量多少。就同类事物而言,可以反映该类事物的 符号的总和, 分布特点。各类符号的总和 分布特点。各类符号的总和,则可以表示各类事物之间的相 互关系及区域总体特征。 互关系及区域总体特征。 地图符号不仅具有确定客观事物的空间位置、 地图符号不仅具有确定客观事物的空间位置、分布特点 以及数量、质量特征的基本功能, 以及数量、质量特征的基本功能,还具有相互联系和共同表 达地理环境诸要素总体特征的特殊功能。 达地理环境诸要素总体特征的特殊功能。
三)、间距量表 采用间距量表可以区分空间数据量的差别,常用的统计 量是算数平方根,而描述数据的平均值离散度是标准差。
kg/亩 乡名 亩 大名 2136 西古城 2701 东古城 1423 辛店 1275 周口 2343 大屯 1691 沙峪 1881 三合 1924 宣良 2481 万和 976 邢湾 1223 马店 1549 大洲 1038 王座 1149 府右 1539 三门 1710 总产量 27039 均产量 1690 标准差 418.4 507 某县小麦生产量 以标准差分割的间距 以标准差分割的间距 976 853.1 1038 676 1149 4 1223 3 1271.5 1275 1183 1423 4 1539 5 1689.9 1549 1690 1691 4 1710 5 2108.4 1881 2197 1924 4 2136 3 2526.8 2343 2704 2481 2701
一 地图符号的构成特点与功能
一)、地图符号的构成特点 地图内容是通过符号来表达的,因此符号具有如下特点: 1.符号应与实际事物的具体特征有联系,以便于根据符号 联想实际事物; 2.符号之间应有明显的差异, 以便相互区别; 3.同类事物的符号应该类似 ,以便分析各类事物总的分 布情况,以及研究各类事物 之间的相互联系; 4.简单、美观、便于记忆、使用方便。
1.形状变量 是视觉上能够区别开来的几何单体。对于点状符 形状变量 号来说,符号本身就体现了形状的变量。形状变量在线状符 号中是一个个形状变量的连续,在面状符号中是一排排形状 的连续,而不是整线段或整个面积同属一个形状变量。
2.尺寸变形 是组成不同形状的符号在量度上的变量。衡量尺 寸变量要从几何面的直径、长、宽、高和多边形的面积作比较。
蚕丝产量的最低值为L,最高值为 ,比率为r, 蚕丝产量的最低值为 ,最高值为H,比率为 ,按5 级排序, 级排序, L,kLr,kLr2 ,kLr3 ,kLr4 ,H , , H= kLr5 ,k=H/Lr5 式中,k为常数项。L=23,H=3726,设r=2,则: 式中, 为常数项。 , , , 为常数项 K=3726/(23*32)=5.0625 5项的数据排列为: 项的数据排列为: 项的数据排列为 23,233,466,931,1863,3726 , , , , , 折算为整数: 折算为整数: <240,240-470,470-950, , , , 950-1900,>1900 ,
kg/亩 乡名 亩 大名 2136 西古城 2701 东古城 1423 辛店 1275 周口 2343 大屯 1691 沙峪 1881 三合 1924 宣良 2481 万和 976 邢湾 1223 马店 1549 大洲 1038 王座 1149 府右 1539 三门 1710 总产量 27039 均产量 1690 标准差 418.4 507
网纹的排列
点、线、面符号在视觉变量上的关系图
二)、视觉变量的组合 在千变万化的符号形式中,根据空间事物相互联系的特 征,以某种变量为主脉,可以形成一系列结构符号。 在点状符号中:(1)改变形状a;(2)间断形状b;(3) 附加形状c;(4)组合形状d;(5)改变方向e。
点状、线状、面状三维模型。 点状、线状、面状三维模型。
• 所以把地图上符号的分类确定为点状符号、 所以把地图上符号的分类确定为点状符号、 线状符号、面状符号、体积符号。 线状符号、面状符号、体积符号。
)、地图符号的分类 三)、地图符号的分类
• 2.从视觉上可分为形象符号、抽象符号。 从视觉上可分为形象符号、抽象符号。 从视觉上可分为形象符号 • 形象符号是对应于空间事物形态特征的符号,它的象征性 形象符号是对应于空间事物形态特征的符号, 是对应于空间事物形态特征的符号 和约定性很好。 和约定性很好。 • 抽象符号是用几何形状和色彩表示的符号系列,这些符号 抽象符号是用几何形状和色彩表示的符号系列, 是用几何形状和色彩表示的符号系列 能体现量的变化,但约定性很差。一个三角形既可以代表 能体现量的变化,但约定性很差。 控制点,也可以代表金矿、消防队等。 控制点,也可以代表金矿、消防队等。
某县小麦生产量 以标准差分割的间距 以标准差分割的间距 976 853.1 1038 676 1149 1223 4 3 1271.5 1275 1183 1423 4 1539 5 1689.9 1549 1690 1691 4 1710 5 2108.4 1881 2197 1924 4 2136 3 2526.8 2343 2704 2481 2701
• 二)、顺序量表 是按数组顺序排列,其结果是没有绝对 )、顺序量表 零值。运算方法是选择中位数,并以四分位法研究观测结 果的排列位置或编号的离差。顺序量表显示地图符号的优、 良、中、差或大、中、小。
某镇蚕丝生产量 产量/kg 乡名 顺序 产量 大名 1 3726 西古城 2 2174 东古城 3 1967 辛店 4 1213 1590 周口 5 876 大屯 6 543 沙峪 7 329 436 三合 8 137 宣良 9 98 85 万和 10 72 邢湾 11 59 马店 12 23
四)、比率量表 它和间距量表一样,按已知数据的间隔排序,但成比率变 化,从绝对零值开始又能进行各种算术运算,它实际是间距量表的精确 化。
某镇蚕丝生产量 乡名 顺序 产量/kg 大名 1 3726 西古城 2 2174 东古城 3 1967 辛店 4 1213 周口 5 876 大屯 6 543 沙峪 7 329 三合 8 137 宣良 9 98 万和 10 72 邢湾 11 59 马店 12 23
5.网纹变量 指在一个符号或面积内部对线条或图形记号的重 复交替使用。包括线划网纹、点状网纹和混合网纹。就网纹的 组合来说,主要表现在方向、纹理和排列上,并且以整体特征 被感受。网纹的纹理变量由间距相等的点或平行线段组成,线 段可以是虚线、实线或波纹线。点状纹理也称晕点,线状纹理 也称晕线。网纹的排列变量由规则或不规则、抽象或象形的形 状所组成。
某镇蚕丝生产量 乡名 顺序 产量/kg 大名 1 3726 西古城 2 2174 东古城 3 1967 辛店 4 1213 周口 5 876 大屯 6 543 沙峪 7 329 三合 8 137 宣良 9 98 万和 10 72 邢湾 11 59 马店 12 23
地 图 符 号 的 基 本 体 系
二)、地图符号的功能 地图是空间信息的符号模型,符号具有地图语言的功能, 它表现在以下的四个方面: (1)地图符号是空间信息传递的手段。 (2)地图符号构成的符号模型,不受比例尺缩小的限制, 仍能反映区域的基本面貌。 (3)地图符号提供地图极大的表现能力。 (4)地图符号能再现客体的空间模型,或者给难以表达的 现象建立构想模型。
三
构成符号的视觉变量
一)、构成符号的视觉变量 1967年法国贝尔廷领导的图形实验室经过多年的探讨 , 1967 年法国贝尔廷领导的图形实验室经过多年的探讨,提 年法国贝尔廷领导的图形实验室经过多年的探讨 出形状、尺寸、方向、亮度、 出形状、尺寸、方向、亮度、色彩和密度的差别改变了图形外 观,称为视觉变量。近30年来,许多学者在肯定了他的视觉变 称为视觉变量。 30年来, 年来 量理论的同时,提出了多种构成图形要素的方案。我们认为, 量理论的同时,提出了多种构成图形要素的方案。我们认为, 视觉变量是构成图形的基本要素,它包括:形状、尺寸、方向、 视觉变量是构成图形的基本要素,它包括:形状、尺寸、方向、 颜色、网纹五个方面。在细分时, 颜色、网纹五个方面。在细分时,颜色的三个特性可以理解为 独立的视觉变量(色相、饱和度、亮度) 独立的视觉变量(色相、饱和度、亮度),而网纹中的三种组 也分别具备视觉变量的特征(排列、纹理、方向) 合,也分别具备视觉变量的特征(排列、纹理、方向)。
三)、地图符号的分类 )、地图符号的分类
• 1.按符号的空间分布情况。 按符号的空间分布情况。 • 面积分布指事物的占有范围 、 连续的空间 指事物的占有范围、 面积分布 指事物的占有范围 现象。 因此面状符号在地图上是一块图斑。 现象 。 因此面状符号在地图上是一块图斑 。 • 体积分布可以推想为从某一基准面向上下 体积分布可以推想为从某一基准面向上下 延伸的空间体,例如人口或一座城市, 延伸的空间体,例如人口或一座城市,可 以表示具有体积量度特征的有形实物或概 念产物, 念产物,这些空间现象可以构成一个光滑 曲面。 曲面。因此体积符号在地图上可以表现为