05第5章 地图符号

第5章 地图符号（3学时）
§1 作为地图语言的地图符号
§2 量表在符号设计中的应用
§3 构成符号的视觉变量
§4 彩色
§5 符号与图形的感受效果
§6 注记
使用专门的图形符号表现地理事物是地图的基本特征之一。

地图的性质从本质上说是由符号的性质和特点所决定的，因而对符号的研究设计是地图学的基本问题之一。

符号化过程要求我们认识地图符号和设计地图符号。

这就必须从符号学的角度说明地图符号的性质，从几何学的角度进行地图符号的点、线、面分类，从心理学的角度说明设计地图符号的依据。

§1 作为地图语言的地图符号
1.1 符号与地图符号
符号是一种物质的对象、属性或过程，用它表示抽象的概念最典型的符号是语言，完整的语言符号可表达为：
语言符号是概念和音响形象相联结的复合体。

即概念是被表示成分，它构成内容方面；音响形象是表示成分，它组成表达方面。

地图符号的特征：
（1） 地图符号具有被表示成分和表示成分的特征
（2） 地图记号有一定的约定性
形式和内容之间作出的约定。

即同类符号表示同类地物。

（3） 地图记号可以等价变换
正因为地图记号是约定的，在不同地图中，同类地物可以用不同的符号表示。

（4） 记号构成地图
地图是地物符号化的结果。

符号与符号之间的关系称为符号的表层结构，
符号与
其语义间的关系，称为符号的深层结构。

结论是：符号学的理论原则可以应用到地图学领域，地图上的记号是符号，地图符号的研究和应用，属于部门符号学范畴。

即符号学的理论原则可以应用于地图学领域。

1.2 地图符号的视觉感受与认知过程
1、视觉感受
地图是以符号系统来传递地理信息的。

符号给人的感觉首先是视觉，视觉的刺激由神经传导至大脑皮层并作出反应，是知觉发展的过程。

以视知觉作为分析对象的心理学派称为格式塔心理学。

格式塔心理学：研究经视知觉检验过的整体，认为现象的经验是整体的或完形的，论证了“整体大于局部之和”。

分析地图符号视觉感受的心理学理论基础便是格式塔心理学。

2、认知过程
认知过程就是信息加工过程，包括感觉输入的变换、简约、加工、存储和使用的全过程。

以此为研究对象的心理学称为认知心理学。

认知心理学的核心是揭示认知过程的内部心理机制，即信息如何获得、存贮、加工和使用的。

将人看作是一个信息加工的系统，认为认知就是信息加工，其核心是输入和输出之间
发生的内部心理过程。

1.3 地图符号与地图模型
地图是空间信息的符号模型
（1）地图符号空间信息传递的手段。

（2）地图符号构成的符号模型，不受比例尺限制。

（3）地图符号提供地图极大的表现力。

（4）地图符号能再现客体的空间模型，给难以表达的现象建立构想模型。

本节从符号学、心理学、模型论角度分析了地图符号的基本理论问题。

结论是符号学的理论原则可以应用于地图学领域；符号设计应充分考虑视觉感受及其认知功能；客体与抽象之间建立起地图模型，以充分发挥地图的功能。

§2 量表在符号设计中的应用
2.1 地图符号的分类
1、空间信息的几何特性
空间分布：三维0, 1, 2, 3 x, y, z
时空分布：四维0, 1, 2, 3, 4 x, y, z, t
2、地图符号的几何分类
点状符号：表达空间上一个点位的符号。

具定位特征，为不依比例符号。

线状符号：表达空间上沿某个方向延伸的线状或带状现象的符号。

具定位特征，为半依比例符号。

面状符号：表达空间上具连续两维分布的现象的符号。

具定位特征，为依比例符号。

体积符号：表达空间上具三维特征的现象的符号。

具定位特征，与比例尺相关。

3、地图符号的视觉含义分类Array形象符号
抽象符号
4、地图符号的比例分类
比例符号：面状符号
半比例符号：线状符号
非比例符号：点状符号
体积符号
2.2 地图符号的量表
量表的概念源于心理学，心理学家为了对感觉经验定量并使之与刺激量大小联系起来，建立了量表技术，称为心理物理量表法。

德国心理学家费希纳(G.H.Fechner)设计了心理物理函数：E=KlgI+C。

E为感觉经验量；I为刺激量；K，C为常数。

该公式表明，如果想增加相等单位的感觉，就必须使刺激按几级数增加。

我们的日常生活经验是相同的刺激久了，便没有感觉了。

久入芝兰之室，不闻其香。

地图符号是地理数据的抽象表示，给人的感觉是视觉感受。

为了更好理解地理空间数据的数学处理方法——量表法，有必要先分析地理数据（制图数据）的性质。

地理数据按性质分为空间数据和属性数据（本教材统称空间数据）。

空间数据又称几何数据，它构成地理事物的空间形状，是确立地理事物空间位置的。

属性数据又称非几何数据，它们可能是定性的，也可能是定量的。

定性数据说明地理事物的性质，如分类、质量、等级；定量数据则说明地理事物的特征，如长度、高度、宽度、温度、流速等。

量表系统表达的是制图中的属性数据。

按数据的不同精确程度将它们分成有序排列的四种量表，即定名量表、顺序量表、间距量表、比率量表，称为量表系统。

1.定名量表
只使用定性关系，依据制图对象固有特征进行区分。

如城市、河流、林地、草地等，这种类型的数据称为定名量表数据。

地图上表示物体的种类、性质、分布状态等都使用定名量表数据。

当混合地物定性时，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。

2.顺序量表
按某种标志将制图物体或现象排序，表现为一种相对的等级，称为顺序量表。

它只区分事物的相对等级，不能产生数量概念，如大、中、小，好、中、差等。

用于排序的标志可以是定性的，也可以是定量的，分位法是其中一种常用的定量分类方法；可以是单因素的，也可以是多因素的。

一旦将定量数据变成顺序量表的形式，它就失去了数量含义。

顺序量表所表示的变量无起始点、无单位。

3.间距量表
如果给顺序量表赋予量的概念，即利用某种单位对顺序增加距离信息，就成了间隔量表，如表示人口的间隔量表可为：<1万，1万一10万，10万～50万，50万～100万，≥100万(人)。

无单位的比例关系(％)也可以构成间隔量表。

间隔量表数据是有起点的，可以是有单位的。

读者可以根据间隔量表数据获得关于差别大小的概念。

它是比定名量表、顺序量表更精确的描述，但不能确定系统中某一特定物体的具体的值。

增加距离信息常用的统计量是算术平均值X 和标准差。

4.比率量表
比率量表是以制图数据的起始点为基础的，按某种比率关系进行排序，且呈比率变化。

实际上是间距量表的进一步发展，形成较完整的定量化方法，可以描述客体的绝对量，可以是有单位的，也可以是百分比的值。

具体的方法是以明确的比率数值描述制图对象的数值差异，等比数列是常用的方法之一。

这四种量表的排列是有序的。

在制图过程中，我们可以把比率量表数据处理成间隔量表，也可以处理成顺序量表和定名量表。

但它们是不可逆的，即定名量表数据只可能用定名量表来表达，不可能改变成其他的任何形式。

它们之间的关系可表示为：比率量表一间隔量表一顺序量表一定名量表。

将符号的类别和量表组合起来，再加上注记，就成为地图符号的基本体系。

§3 构成符号的视觉变量
能引起视觉差别的图形和色彩变化因素，称为视视觉变量。

有了这些变量系统，地图符号就具有了描述各种事物性质、特征的功能。

3.1 符号的视觉变量
最早研究视觉变量的是法国的贝尔廷，提出了包括形状、方向、尺寸、明度、密度和颜色的视觉变量。

从制图实用的角度看，视觉变量包括形状、方向、尺寸、明度、密度、结构、颜色和位置。

教材作者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、颜色、网纹5个方面。

在细分时，颜色的3个特性可以理解为独立的视觉变量，而网纹中的三种组合，也分别具备视觉变量的特征。

1.形状变量
形状变量是视觉上能区别开来的几何图形的单体。

对于点状符号，形状就是符号的外形，可以是规则图形（几何符号），也可以是不规则图形（艺术符号）。

对于线状符号，形状是指构成线的那些点（即像元）的形状，而不是结的外部轮廓。

在同等面积的符号中，图形元素可以取无数种形状，所以形状变量范围极大，是产生符号视觉差别的主要特征之一。

面状符号没有形状变化。

教材认为形状变量在面状符号中是一排排形状变量的连续，应认为是面状符号内的充填，和网纹变量是一致的概念。

如果细分，应是结构的不同，属结构变量。

2.尺寸变量
尺寸变量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。

点状符号的尺寸是指符号整体的大小，对于线状符号，构成它的点的尺寸变了，线宽的尺寸自然也改变了。

尺寸与面积符号范围轮廓无关，但内部填充符号的尺寸变了，认为是符号尺寸发生发变化。

3.方向变量
符号的方向是相对于图幅坐标系统而言的，即点状符号或结状符号的构成元素的相对方向。

面状符号本身没有方向变化，但它的内部填充可能是点或线，就有方向。

方向变量受图形特点的限制较大，如圆形符号就没有方向之分。

4.颜色变量
颜色变量是最活跃的一种视觉变量。

颜色包括彩色和非彩色(黑白色)，彩色具有色相、亮度和彩度三种特性，而非彩色只有亮度（明度）特性。

彩色的三种特性对制图来说各有作用，因而也可以各自成为一种视觉变量。

普通地图中的点、线、面符号和绝大多数的专题地图点、线、面符号，都单独地或组合地应用颜色变量。

5.网纹变量
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。

网纹有许多种，可归纳为线划网纹、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。

计算机制图时，重复排列的网纹容易生成，并存储在符号库中供快速调用。

3.2 视觉变量的组合
在千变万化的符号形式中，我们根据空间事物相互联系的特征，以某种变量为主脉，可以形成一系列的符号结构。

在点状符号中：
⑴改变形状
⑵间断形状
⑶附加形状
⑷组合形状
⑸改变方向
线状符号形状的连续变化
面状符号的结构变化，网纹变量起重要作用。

总结：符号的基本要素是形状、尺寸、颜色、网纹、方向；基本要素加以组合，构成丰富多彩的地图符号系统。

§4 色彩(教材:彩色)
本节没有充分阐明色彩对地图表现的作用以及在地图设计中如何应用色彩。

一切色彩可以分为两大类：一是白、灰、黑等非彩色称消色；二是除消色之处的色彩，称彩色。

4.1彩色的量度（三要素）
1．色相（色别，色种）
色相是每种颜色的固有的相貌，是色彩最本质的属性，它在物理上是由光的波长所决定的。

2．亮度（明度，光度）
指色彩的明暗程度，也指色彩对光照的反射程度。

3．彩度（纯度、饱和度、鲜艳度）
指色彩的纯净程度。

当一个颜色的本身色素含量达到极限时，就显得十分鲜艳、纯净，特征明确，此时颜色就饱和。

彩色均具有色相、亮度和纯度的区别，但消色仅有亮度差异，无色相、纯度变化。

4．三原色
色光红、绿、蓝称为三原色，等量混合后得到白色。

称为加色法，用于光的混合和彩显。

颜料色的品红、黄、青称为颜料油墨色的三原色，等量混合后得黑色，称为减色法，用于印刷。

4.2 彩色的表示
1. 蒙赛尔色立体
主要以心理学、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。

2.色谱和色库
色谱是建立在网点四色印刷基础上的表示系统，是以减色原色及纹理变量的晕点为基础。

在电子出版系统中，常配备能产生数十万种有效彩色的数据库——色库。

4.3 彩色的感受效果
1、地图上色彩的作用
(1)提高了地图传递空间信息的容量
(2)用视觉次序反映地物数量特征和动态变化
(3)增进地图的美感和艺术造型
祝国瑞
A．色彩的运用科化了图形符号系统
B．丰富了地图内容
C．提高地图内容表现的科学性
D．改善地图语言的视觉效果
E．提高地图的审美价值。

2、彩色的感受效果
（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
因亮度对比或颜色对比而起引视觉差异。

（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。

（4）感情色彩
色彩与人的情感或情绪有着广泛的联系，不同民族的文化特点双赋予色彩以各自含意和象征意义。

（5）习惯用色
惯用色彩是指在制图实践中总结出的常用色彩，其表示的地图要素已约定俗成。

3地图符号色彩设计的基本要求
色彩设计优秀的地图，必须主题鲜明，层面丰富，内容清晰，色彩协调，表现力强，能使读者爱不释手。

概括地说，就是既有对比性，又有协调性，内容和形式达到统一。

地图的色彩设计，实际上是怎样在对比中求协调，在协调中求对比。

一幅地图通常由点、线、面三种符号构成，点状、线状符号所占面积较小，一般用纯度大的色彩(纯度可达100％)，形成强刺激；面状符号所占面积相对较大，且具有背景、底色的涵义，故常使用浅色调、亮度较大的色彩，能和点、线状符号形成“层面性”。

另外，要考虑利用符号色相、亮度和纯度的变化，表达制图对象的空间分布范围、质量特征、数量指标、内部结构以及发展动态等。

§5 符号与图形的感受效果
视觉变量是构成地图符号的基础，由于各种视觉变量引起的心理反应不同（心理效应不同），就产生了不同的视觉感受效果。

这是符号设计的心理学依据。

5.1 视觉变量的感受效应和感受效果
1．整体感与差异感
整体感是指阅读不同视觉变量构成的符号图形时，感觉好像一个整体，没有哪一种显得特别突出。

整体感可以表示一种现象、一个事物、一个概念或一种环境等。

如在不同颜色表示的行政区划图上，应有行政区划分布的整体概念感受，不应产生哪一个行政区重要，不重要的感觉。

整体感可通过调节视觉变量所构成符号的差异性和构图的完整性来实现。

图形视觉的聚类心理感受效应可指导整体感的设计。

类似因素、邻近因素、闭合感觉、完形倾向等心理感受表明如何构图有利于产生整体感。

图形与背景的对比也是产生整体感的有效方法。

在心理感受上，图形与背景的构成有如下特征：
（1）明暗差异产生图形
（2）良好的边界产生图形
（3）清晰的区域产生图形
（4）熟悉产生图形
（5）较小区域容易成为图形
与整体感相反的感受是差异感（也称选择感），整体感强则差异感就弱。

要把某种要素的符号突出于其他符号之上，就要增大视觉变量所构成符号的差异感，即增强其视觉差别。

如选用强烈对比的色相或增大亮度、纯度、尺寸差别，可起到增强差异感的效果。

视觉对比是产生差异感的心理感受，对比产生视觉差异。

地图符号的视觉对比主要产生于线划对比、色彩对比和网纹对比。

整体感和差异感是矛盾的两个方面，对制图设计具有重大的意义。

地图设计者必须根据地图主题、用途，处理好整体感和差异感的关系，在两者之间寻求适当的平衡，使地图取得最佳视觉效果。

差异感可以表现为种形式，等级感、数量感、质量感、动态感、立体感等都是差异感的表现。

2．等级感
等级感是指符号图形被观察时能迅速、明确地产生出的等级感受效果。

尺寸和亮度是形成等级感的主要视觉变量。

心理感受的层次结构效应是产生等级感的心理因素。

延伸网络和层次网络的感觉效应可用于等级感的设计。

3．数量感
数量感是指读图时从符号的对比中获得的数量差异感受效果。

等级感易辨识，但数量感则需对符号图形进行认真比较、判断和思考，其受读者的文化素质、实践经验等影响较大。

尺寸是产生数量感最有效的视觉变量。

图形越复杂，数量感的差别准确率越低。

4．质量感
被观察对象能被读者区分成不同的类别或性质的感受效果称为质量感。

质量(主要指制图对象的类别、性质等)的概念主要依据形状和色相变量产生。

形状和色相结合产生的符号的质量感最有效。

5．动态感
阅读符号图形能使读者产生一种运动的视觉感受称动态感。

单视觉变量较难产生动态感受，但一些视觉变量有序排列和变化可产生运动感觉。

箭形符号是一种常用、特殊的反映动态感的有效方法。

位置变量也可产生动态感。

如古、今河道位置的变化，则有河流变迁的动态感觉。

6．立体感
立体感是指通过视觉变量组合，能使读者从二维平面上产生三维空间的视觉效果。

一般根据空间透视规律组织图形，利用近大远小(尺寸)、光影变化(亮度)、压盖遮挡、色彩空间透视、网纹变化等形成立体感。

5.2 视觉分辨的限度和视错觉
1．视觉分辨的限度：小于视觉分辨限度的尺寸，显然无意义。

2．视错觉：观看一个正常的图形时，因受其他线划或图形的干扰而产生的与原图形大小或形状等不一致的感觉，叫视错觉。

这也是图形符号设计应注意的一个因素。

5.3 视觉平衡
根据地理环境，给地图符号赋予定性或定量的含义并将它们配置在相应的位置上，使其具有地理意义所形成的图形称为地图图形。

一幅地图在视觉上是由地图图形构成的，其图形感受要实现视觉平衡。

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。

§6 注记
6.1 地名及其在地图中的意义
注记中名称注记的主要种类是地名；地名具有音、形、义三要素；地名关系着行政管理、领土主权和民族尊严。

6.2 注记的作用与功能
地图注记功能有三：
1．表明制图对象：地图注记和符号结合，可表明各种制图对象的名称、位置和类型。

2．标明制图对象属性：各种说明性的文字、数字注记，可指示制图对象类别、性质和数量特征。

3．说明性功能：有时在地图上还需要用文字说明，才能让使用者真正理解地图符号的真实涵义，达到进一步传输地图信息的作用，不至于影响读者对地图符号的正确解读。

地图注记分为：
名称注记：说明各种事物的专有名称。

说明注记：说明事物的种类、性质、或特征。

数字注记：说明事物的数量特征。

图幅注记：说明地图的编制状况。

系统地利用字体、尺寸和色相，地图注记便成为空间信息归类的手段。

6.3 注记的定位
地图上注记设计的主要内容是字体、字号、颜色、字间距及排列。

注记在图上的排列方式，主要有四种：
水平字列：平行于南北图廓。

垂直字列：垂直于南北图廓。

雁行字列：字符连线与注示物走向平行，成直线，字直立。

屈曲字列：字符连线与注示物走向平行，成自然弯曲，字向不直立。

慎重地进行注记定位能够加强地图的视觉平衡。