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第19章 地图语言(2)

每一个符号在图上都表示实地上一定的物体,大比例尺地形图要求符号具有较高的精度,但是不依比例符号都是扩大了的图形,那么符号的哪一点(或线)代表实地物体的真实位置呢?通常,在设计符号时就已经规定了符号的哪一部位代表其实地位置,这些规定的点和线,就叫定位点(主点)和定位线(主线)。

(1)面状符号。由于其是按物体真实轮廓描绘的,其轮廓本身就可以标明物体的真实位置。

(2)线状符号。以定位线(主线)表示实地物体的真实位置,其符号的定位线具有下列规律:

淤成轴对称的线状符号,定位线在符号的中心线(见图6-3(a))。

于非成轴对称的线状符号,定位线在符号的底线(见图6-3(b))。

(3)点状符号。其真实位置是根据图形特点确定定位点,以定位点代表相应物体的真实位置(见表6-1)。

点状符号的定位点有以下几种情况。

(1)符号图形中有一点的,该点即为地物的实地中心位置。

(2)几何图形符号(圆形、正方形、长方形、星形等),以图形的中心为地物的实地中心位置。

(3)宽底符号(烟囱、水塔、古塔、独立石、独立树丛等),以底部中心为地物的实地中心位置。

(4)底部为直角形的符号(路标、突出树等),以直角的顶点为地物的实地中心位置。

(5)几种图形组成的符号(变电所、石油井等),以下方图形的中心为地物的实地中心位置。

(6)不依比例尺描绘的其他符号(桥梁、拦水坝、水闸、矿井、石灰岩溶斗等),以符号的中心为地物的实地中心位置。

6.3地图符号的量表

空间信息是可以从空间获得的事物,又称空间数据,地理学者为了在地图上直接或间接描述空间的数量特征,应用了心理物理学惯常采用的量度方法——量表法,对空间数据进行数学处理。根据被处理数据的属性,量表法可分为四种:定名量表、顺序量表、间距量表和比率量表,它们各自适用于某种或多种数学的研究方法。

6.3.1定名量表

用文字或字符描述地理信息的种类或质量的差别,即反映质的概念或某地理信息各指标的性质及存在,不反映任何数的概念。它以一个群体中出现频率最大的类别定名。例如,在两个区域内种植小麦、棉花、玉米、薯类。A区棉花种植面积最大,B区玉米种植面积最大,它们是A,B区域中的众数。因此,对两个区域的代表作物命名时,A区被命名为“棉花冶,B区被命名为“玉米冶。

定名量表是最低水平的量表尺度。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。

6.3.2顺序量表

这种量表表示的是地理信息的顺序。可以根据某种质量标志排序,也可以根据数量概念简化为顺序量表。见表6-2。

6.3.3间距量表

间距量表是一种定量数据形式。如果给顺序量表赋予一定量的概念,即利用某种单位对顺序增加距离信息,就成了间距量表。

地图上的地理信息,根据其性质,采用不同的量度单位。例如,以公顷或平方公里表示面积;以米表示高度、深度和距离等。在有了单位的基础上,再加上距离信息,即每个等级中包含的组距,就构成分组数据,形成了间距量表。例如,地面坡度的间距量表的表示为:

0。~3。,3。~6。,6。~15。……间距量表数据也是没有单位的相对数据,但是,间距量表数据是可以没有固定零(基)点的。例如,各地按年最高温度分级:10。~20。,20。~30。,30。~40。……6.3.4比率量表

比率量表和间距量表一样,按已知数据的间隔排序,但呈比率变化,从绝对零值开始又能进行各种算术运算,它实际上是间距量表的精确化。见图6-4。

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距量表,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:

比率量表寅间距量表寅顺序量表寅定名量表将符号的类别和量表组合起来,再加上注记,便成为地图符号的基本体系,它的结构如6.4地图符号的视觉变量

6.4.1视觉变量的概念

表象性符号之所以能形成众多类型和形式,是各种基本图形元素变化与组合的结果,这种能引起视觉差别的图形和色彩变化因素称为“视觉变量冶或“图形变量冶。有了这些变量系统,地图符号就具备了描述各种事物性质、特征的功能。

视觉变量也叫图形变量。通常是指可以引起视觉差别的最基本的图形因素(含色彩)的变化,即是图形结构元素中能引起视觉差别的元素。

最早研究视觉变量的是法国人贝尔廷(J.Bertin,巴黎大学图形实验室)。他总结出一套图形符号的变化规律,提出了包括形状、方向、尺寸、明度、密度和颜色的视觉变量,各国地图学家在此基础上也进行了多方面的研究,提出了地图符号的种种视觉变量,见表6-4。

1.形状

对于点状符号来说,形状就是符号的外形,可以是规则图形(如几何图形),也可以是不规则图形(如艺术符号);对于线状符号,形状是指构成线的那些点(即像元)的形状,而不是线的外部轮廓。一个面积相同的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最主要特征之一。面状符号没有形状变化。

形状是点状符号和线状符号最重要的构图要素。

形状变量是基本的视觉变量,具有明显的差异性。一般地,形状上的不同,表现了空间数据的不同。

注意,线和面的形状变量指它们的构成元素的形状,而非线、面的轮廓。

2.尺寸

尺寸是描述数量特征最有效的变量之一。点状符号的尺寸是指符号整体的大小,即符号的直径、宽、高和面积大小。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。

3.方向

符号的方向指点状符号或线状符号的构成元素的方向,面状符号本身没有方向变化,但它的内部填充符号可能是点或线,也有方向。方向变量受图形特点的限制比较大,如三角形,有方向区别,而圆形就无方向之分。

4.明度

指符号色彩调子的相对明暗程度。明度差别不仅限于消失色(白、灰、黑),也是彩色的基本特征之一。需要注意的是,明度不改变符号内部像素的形状、尺寸、组织,不论视觉能否分辨像素,都以整个表面的明度平均值为标志。明度变量在面积符号中具有很好的可感知性,在较小的点、线符号中明度变化范围就比较小。

5.密度

指在保持符号表面平均明度不变的条件下改变像素的尺寸和数量。它可以通过放大或缩小符号图形的方式体现。当然,对于全白或全黑的图形是无法使用密度变量的。

6.结构

结构变量指符号内部像素组织方式的变化。与密度的不同在于它反映符号内部的形式结构,即一种形状的像素的排列方式(如整列、散列)或多种形状、尺寸像素的交替组合和排列方式。结构虽然是指符号内部基本图解成分的组织方式,需要借助其他变量来完成,但仅依靠其他变量无法给出这种差别,因而也应列入基本的视觉变量之中。

7.颜色

颜色作为一种变量除同时具有明度属性外,还包括两种视觉变化,即色相和饱和度变化,它们可以分别变化以产生不同的感受效果。色相变化可以形成鲜明的差异,饱和度则相对比较含蓄平和。

8.位置

在大多数情况下,位置是由制图对象的地理排序和坐标所规定的,是一种被动因素,因而往往不被列入视觉变量。但实际上位置并非没有制图意义,在地图上仍然存在一些可以在一定范围内移动位置的成分。如某些定位于区域的符号、图表或注记的位置效果;某些制图成分的位置远近对整体感的影响等。所以从理论上讲,位置仍然是视觉变量之一。

以上视觉变量是对所有符号视觉差异的抽象,它依附于这些符号的基本图形属性,其中大多数变量并不具有直接构图的能力,因为它们只相当于构词的基本成分(词素),但每一种视觉变量都可以产生一定的感受效果。为构成地图符号间的差别,不仅可以根据需要选择某一种变量,为了加强阅读的效果,往往同时使用两个或更多的视觉变量,即多种视觉变量的联合应用。

6.4.3视觉变量的扩展

上述视觉变量是传统的纸介质地图上构成图形(图像)符号的基本参量。现在电子地图已成为地图大家族中的新品种,与传统地图相比,屏幕电子地图在视觉表达形式上有了新的发展,这主要反映在对过程(动态)信息的描述方面。为描述对象的动态特征,电子地图上的动态符号还可采用发生时长、变化速率、变化次序和节奏等变量。这些变量需要借助符号的上述静态变量来描述,属于复合变量,见图6-5。

1.发生时长

指符号形象在屏幕上从出现到消失所经历的时间。发生时长以划分为很小的时间单位计算,通常与多媒体技术中“帧冶的概念相对应。在地图设计中,发生时长主要用于表现动态现象的延续过程。

2.变化速率

变化速率也要借助于符号的其他参量来表现,描述符号状态改变的速度,可以反映同一图像在方向、明度、颜色等方面的变化速度,也可以反映图像在尺寸、形状或空间位置上的变化速度。由于变化着的现象对人的视觉有强烈的吸引力,因而成为电子地图的一种重要的图形变化手段。

3.变化次序

时间是有序的,以类似于二维空间中的前后、邻接关系的方式建立时间段之间的先后、相邻拓扑关系。把符号状态变化过程中各帧的状态按照出现的时间顺序,离散化处理各帧状态值,使之渐次出现。它可用于任何有序量的可视化表达。

4.节奏

节奏是对符号周期性变化规律的描述,它是由发生时长、变化速率等变量融合到一起而形成的复合变量,但它又表现出独立的视觉意义。符号的节奏变化可以由周期性函数表示。

节奏变量主要用于描述周期性变化现象的重复性特征。

6.4.4视觉变量的组合

点、线、面符号在视觉变量上的关系,可归纳如表6-6所示。

在点状符号中表示如下。

(1)改变形状。如果选择铜矿的符号,可以出现图6-6(a)中的三角形、圆形、矩形、方形作为铜矿标记在地图的位置上。

(2)间断形状。如图6-6(b)中的废墟、田间路、可通行沼泽,表示为次要等级,降低了符号的重要性。

(3)附加形状。如图6-6(c)所示,构成同一类别地物的一个亚类。

(4)组合形状。如图6-6(d)所示,由两种或多种形状变量组合而成,反映地物相互联系的意义。

(5)改变方向。形状变量表达符号含意,若改变形状变量的方向,那么符号的意义产生变化,如图6-6(e)所示的明礁、暗礁。

线状符号形状的连续变化,可以产生如图6-7所示的实线和间断线。也可以用叠加、组合和定向构成一个相互联系的线状符号系列(见图6-8)。

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集合。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。

见图6-9。

6.5地图符号的视觉变量的效应

视觉变量提供了符号辨别的基础,同时由于各种视觉变量引起的心理反映不同,又产生了不同的感受效果,这正是表现制图对象各种特征所需要的知觉差异。感受效果可归纳为整体感、差异感、等级感、数量感、质量感、动态感和立体感,对它们进行感受效果分析,有助于使它们每个变量能较好地参与地图符号设计,提高地图设计的水平。

6.5.1整体感

整体感也称为联合感受,所谓“整体感冶是指当我们观察出一些像素或符号组成的图形时,它们在感觉中是一个独立于另外一些图形的整体。整体感可以是一种图形环境、一种要素,也可以是一个物体。每个符号的构图也需要整体感。整体感是通过控制视觉变量之间的差异和构图完整性来实现的。换句话说,就是各符号使用的视觉变量差别较小,其感受强度、图形特征都较接近,那么在知觉中就具有归属同一类或同一个对象的倾向。形状、方向、颜色、密度、结构、明度、尺寸和位置等变量都可用于形成整体感(见图6-10),效果如何主要取决于差别的大小和环境的影响,但形状、方向、色彩中的近似色是产生整体感的主要视觉变量。如形状变量(圆、方、三角形等简单几何图形)组合,整体感较强,而其他复杂图形组合则整体感较弱。位置变量对整体感也有影响,图形越集中、排列越有秩序,越容易看成是相互联系的整体(见图6-11)。

地图的整体感是必不可少的,整体感的核心是,从不同的构图元素(不同的视觉变量的组合)中产生整体感,而不是从相同元素中产生。

整体感的原则是,构成图形的视觉变量之间所存在的差别不太明显。

6.5.2差异感

差异感也称为选择性感受,当各部分差异很大,某些图形似乎从整体中突出出来,各有不同的感受特征时,就表现出所谓“差异感冶。当某些要素需要突出表现时,就要加大它们与其他符号的视觉差别。

整体感和差异感这对矛盾的同时性关系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。只注意统一而忽视差异,就难以表现分类和分级的层次感,缺乏对比,没有生气;反之,片面强调差异而无必要的统一,其结果会破坏地图内容的有机联系,不能反映规律性。

与整体感相反,差异感重在选择性,即某一个或几个元素突出于整体之上,突出表示某些内容。对比色、明度、尺寸等视觉变量易产生差异感。

6.5.3质量感

所谓质量感即质量差异感,就是将观察对象一一分出不同的质量、类别的感受效果,它使人产生“性质不同冶的印象。形状、色相是产生质量感的最好视觉变量。见图6-12。

一般而言,点状符号用形状较易产生质量感;面状符号用色相较易产生质量感;线状符号用色彩较易产生质量感;形状与色彩融合在一起更易产生质量感。

6.5.4等级感

指观察对象可以凭直觉迅速而明确地被分为几个等级的感受效果。这是一种有序的感受,没有明确的数量概念,出于人们心理因素的参与和视觉变量的有序变化,就形成了这种等级感。如居民地符号的大小、注记字号、道路符号宽窄等所产生的大与小、重要与次要,一级、二级、三级……的差别(见图6-13)。

在视觉变量中,尺寸、密度和明度是形成等级感的主要因素。例如,用不同尺寸的分级符号、由白到黑的明度色阶表现等级效果是地图上最常用的方法之一。形状、方向和色相没有表现等级的功能;颜色和结构可以在一定条件下产生等级感,但它们一般都要在包含明度因素时才有较好的效果。

等级感是体现地图内容分级系统性的重要手段,应用广泛。

6.5.5数量感

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