第七講第四章專題地圖設計

1、 第四章專題地圖設計 4.1 專題地圖數(shù)學基礎(chǔ)設計 專題地圖數(shù)學基礎(chǔ)設計主要包括三個方面，即地圖投影的選擇與設計，制圖網(wǎng)格密度的設計和地圖比例尺的設計。 一、地圖投影的選擇與設計 地圖投影設計的基本宗旨是要保持制圖區(qū)域內(nèi)的變形為最小，或者投影引起的變形誤差分布符合用途要求，以最大可能保證地圖具有必要的地圖精度和圖上量測的精度。1、制圖區(qū)域 2、地圖用途 3、投影性質(zhì) 大比例尺的自然地圖(地質(zhì)圖、地貌圖、土壤圖、植被圖）都是反映國家和區(qū)域自然資源狀況的基本地圖，要求形狀正確，面積正確。采用高斯克呂格投影。 中比例尺則采用國際UTM投影。 小比例尺的自然地圖，則根據(jù)制圖區(qū)域本身的位置、大小和形狀來

2、選擇投影。 政區(qū)地圖：等面積性質(zhì)。 中小比例尺統(tǒng)計地圖：選擇區(qū)域慣用的地圖投影。 航空圖必須選擇等角性質(zhì)的投影，根據(jù)比例尺的不同，從大比例尺用通用的高斯克呂格投影，中比例尺用國際UTM投影，到小比例尺用等角圓錐投影或等角斜方位投影 。 大比例尺的工程圖、旅游圖要求方位正確為首位，故應采用高斯克呂格投影。中、小比例尺的工程圖、旅游圖：等角性質(zhì)的投影。 二、地圖比例尺設計 專題地圖對比例尺的規(guī)定不像普通地圖那樣嚴格，并要求形成系列。專題地圖中只有像地質(zhì)圖、地貌圖、土壤圖、植被圖以及航空圖、航海圖等有著像普通地圖那樣的，較為嚴格的，有一定比例關(guān)系的系列比例尺系統(tǒng)。隨著比例尺不同，其內(nèi)容的詳細程度，分

3、類級別的表達，制圖綜合的大小及用途都會隨之改變。除此以外，其它的各專題圖的比例尺是隨專題內(nèi)容表達的詳細程度，表示方法的精確與概略，地圖的用途和地圖精度要求而定的。因此對單張圖而言，往往是在用途、內(nèi)容、量測精度要求和表示方法確定后，依據(jù)紙張大小來確定和調(diào)整。對地圖集而言，主要依據(jù)區(qū)域的級別，以及制圖區(qū)域的形狀與大小來確定一個基本比例尺，并依此設計基本比例尺為基礎(chǔ)的系列比例尺。 三、制圖網(wǎng)格密度的設計 專題地圖上對制圖網(wǎng)格的表示沒有明確的規(guī)定，主要視用途而定。 坐標網(wǎng)的作用： 1、通過制圖網(wǎng)格便于指示并量測出某制圖現(xiàn)象或制圖物體的位置； 2、通過制圖網(wǎng)格反映不同制圖現(xiàn)象因地理位置的差異而發(fā)生在性質(zhì)

4、上的差異，尋求其發(fā)生發(fā)展的規(guī)律性。 大于1：100萬的普通地圖上，存在著兩種制圖網(wǎng)格， 小于1：100萬的普通地圖僅標示有經(jīng)緯網(wǎng)。 1：1萬1：20萬地形圖：以圖廓線的形式繪出經(jīng)緯網(wǎng)； 1：50萬1：100萬直接繪出經(jīng)緯網(wǎng)。 1：1萬1：10萬地圖上必須繪出方里網(wǎng)。密度依次為10*10，4*4，2*2，2*2（CM）。專題地圖上對制圖網(wǎng)格的表示沒有肯定的規(guī)定，主要視用途而定。 大比例尺自然地圖： 與普通地理圖一樣，有分幅和編號的標準系統(tǒng)，也有同樣的方里網(wǎng)即坐標網(wǎng)，其密度與同比例尺普通地圖一樣。政區(qū)地圖：表示經(jīng)緯網(wǎng)，主要用于指示居民地的地理位置。 大比例尺的城市平面圖：由編圖人員自行構(gòu)建方格網(wǎng)，

5、這種方格網(wǎng)是獨立的，隨意的，與坐標網(wǎng)是不一個系統(tǒng)，目的是為了易于查找各種地名，密度一般55厘米。人文地圖：對制圖網(wǎng)格的表示沒有特別的要求，只是概略地表示一些密度較稀的經(jīng)緯網(wǎng)格，有的根本不表示。 某些用網(wǎng)格形式表示的環(huán)境質(zhì)量評價圖，城市地價評級圖或由點數(shù)法轉(zhuǎn)換為其他表示方法的圖型而需用網(wǎng)格作為過渡時，需要在圖面打上一定的密度網(wǎng)格。網(wǎng)格的密度的確定往往與比例尺有關(guān)，根據(jù)比例尺不同，有的換算為相當于實地的100100米，有的相當于250250米的網(wǎng)格。在用點數(shù)法表示人口密度圖上，如果要轉(zhuǎn)換另外的表示方法，地圖比例尺是1：100萬，那末網(wǎng)格密度以11厘米為好；如果是1：250萬，則網(wǎng)格密度以44毫米為

6、好，因為這兩種網(wǎng)格大小都相當于實地1010公里，一個網(wǎng)格為100平方公里，很易于計算人口密度，便于利用網(wǎng)格直接得到統(tǒng)計值，并轉(zhuǎn)換成其它表示方法。航空圖、航海圖都必須表示有一定密度的經(jīng)緯網(wǎng)，其密度與比例尺有關(guān)，大致與自然地圖的要求一樣。工程地圖中亦必須有制圖網(wǎng)格，大比例尺工程圖用的是坐標方里網(wǎng)，以便于計量的100米100米，250米250米，500米500米等為好。密度依比例尺為準。小比例尺圖則用經(jīng)緯網(wǎng)。4.2 專題地圖的符號設計一、 視覺變量的基本概念視覺變量：能引起視覺差別的最基本的圖形和色彩變化因素叫做視覺“變量”或“基本圖形變量”。法國學者J 伯庭（JBertin）所領(lǐng)導的巴黎大學圖形實

7、驗室經(jīng)過多年研究，從具體圖像中抽象出6個最基本的因素，也就是6個最基本的視覺變量，即：形狀、方向、尺寸、明度、密度、和顏色。J 伯庭的視覺變量觀點被人們認為是比較完善的分析方法，不過許多地圖學家對其中的“密度”變量尚存在著不同的看法。 1、 形狀： 由有區(qū)別的外形所提供的圖形特征。 點狀符號：形狀就是符號的外形，它們可以是有規(guī)則的圖形（如幾何圖形）也可以是不規(guī)則的圖形（如藝術(shù)符號）； 線狀符號和面狀符號：形狀則是指構(gòu)成線和面的那些像元的形狀，而不是線和面的外部輪廓，但通過這些像元形成了不同的線狀符號和面狀圖紋、圖案。形狀變量是符號在視覺上最重要的差別。形狀變量表達定性數(shù)據(jù)。 2、尺寸：指符號在

8、大小直徑、寬度、高度、面積，甚至在體積上的變化。 點狀符號：是指符號整體的大小，包括符號的直徑，或?qū)挾?、高度和面積的大小。 線狀符號：指線條的寬度。 面狀符號：則是指構(gòu)成其符號的像元大小，像元大小的變化引起的是整個面狀圖紋紋理的變化，而不是面狀范圍的變化。尺寸變量表達定量數(shù)據(jù)。 3、方向：指點狀符號和線狀、面狀符號的構(gòu)成元素的方向。方向符號受圖形特點的限制較大，有的幾何符號能區(qū)別其方向，而圓形符號則無方向分。 4、明度：指圖形色調(diào)的相對明、暗程度，它能引起人在視覺上的差別。明度差別不僅限于消色（白、灰、黑），在彩色圖形中，在同樣色調(diào)基礎(chǔ)上也同樣可反映其明暗的程度。通常表示分級數(shù)據(jù)。 5、密度：

9、指保持符號平均明度不變的條件下改變像素的尺寸和數(shù)量。它可以通過放大或縮小內(nèi)部圖形的方式體現(xiàn)。 6、結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)變量是指符號內(nèi)部像素組織方式的變化。與密度不同的是在于符號內(nèi)部像素的結(jié)構(gòu)組合或排列方式的不同，它反映出符號在視覺上的較大差異，因而被列入基本視覺變量之中。通常表示定性數(shù)據(jù) 7、顏色：色彩變量主要指色相變化，色相變化可以形成鮮明的差異。既可以表達定性數(shù)據(jù)也可以表達定量數(shù)據(jù)。 視覺變量的感受效果：1、整體感和差異感 形狀、方向、近似色、密度都可以產(chǎn)生整體感。強對比的色彩、亮度和尺寸可以產(chǎn)生差異感。2、等級感 主要是尺寸和亮度變量，密度有時也可以，色彩、方向和形狀變量通常不產(chǎn)生等級感。3、數(shù)量

10、感 尺寸變量產(chǎn)生數(shù)量感。4、質(zhì)量感 色彩變量或與形狀變量的組合產(chǎn)生質(zhì)量感。5、動態(tài)感 視覺變量有規(guī)律的排列可以產(chǎn)生動態(tài)感。6、立體感 線性透視、空氣透視、紋理梯度、色彩變化、亮度變化和光影變化產(chǎn)生立體感。 二、符號設計涉及的因素 地圖語言：地圖符號、地圖色彩、地圖注記。 地圖符號是地圖語言中最主要、最基本的部分。地圖符號設計的必要條件是必須規(guī)定符號構(gòu)形的閾值，這里有兩層概念，一層是符號作為整體的最小尺寸，也就是最小的可見度；另一層是符號內(nèi)部在構(gòu)形上的差異度，即符號的可分辯性。同時，符號設計時還要受到地圖用途、比例尺、生產(chǎn)條件以及地圖內(nèi)容和制圖技術(shù)方面的制約。符號構(gòu)形的知覺閾值 ：見下表 符號設

11、計的制約因素： 地圖內(nèi)容， 地圖比例尺， 地圖用途， 所需的感受水平， 視覺變量， 視力及視覺感受規(guī)律， 技術(shù)和成本因素， 傳統(tǒng)習慣與標準。 三、各類符號設計的要點1、 幾何符號 幾何符號是指以簡單幾何形狀為輪廓的，表示呈點狀分布物體的一種符號類型。幾何符號的構(gòu)圖方法：幾何符號的基本圖形是圓形、三角形、方形、菱形、五星形、六邊形及梯形等（圖43），幾何圖形的基本形雖然不多，但是通過多種變化和組合可以形成豐富的幾何符號家族。幾何符號的構(gòu)圖方法有以下幾種：（1）輪廓變化 （2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化（3）方向變化（4）幾何變形（5）組合 （6）顏色 幾何符號的系列結(jié)構(gòu) 幾何符號通過上述的幾種構(gòu)圖方法可以演變

12、成許多不同的符號，從而解決了幾何符號基本圖形不多和欲表達對象十分眾多的矛盾。然而真正應用于具體的專題圖，如經(jīng)常見到的礦產(chǎn)圖和工業(yè)圖時，因為幾何符號簡單的圖形不易與對象引起聯(lián)想，而使讀者難以記憶，從根本上降低了讀圖的效果。所以在設計幾何符號時，應該按照系列設計的概念，即利用不同的基本形態(tài)表現(xiàn)一級分類，依各自的差異表現(xiàn)二級分類，再依不同的顏色表現(xiàn)三級分類（圖4-6）。當符號不大時，顏色差異比結(jié)構(gòu)差異更明顯，所以也可依顏色差異區(qū)分二級分類，依結(jié)構(gòu)差異區(qū)分三級分類（圖47）。按照系列概念來設計符號，是提高符號可讀性和自明性的最好途徑。 1、 藝術(shù)符號 藝術(shù)符號是區(qū)別于幾何符號的另一種以表示呈點狀分布物體為主的符號類型，由于符號形象逼真美觀，有較強的自明性，被稱為藝術(shù)符號，并廣泛應用于人文經(jīng)濟地圖和旅游地圖中。藝術(shù)符號的設計是一個藝術(shù)提煉和加工改造的過程，歸結(jié)起來有以下三個手段，即提煉、夸張和結(jié)合。透視符號的設計 透視符號是按照一定的透視原理繪制的，多半用來表現(xiàn)各種建筑物，多用于各種旅游地圖中。 為了說明透視符號的設計，在此先對涉及透視的有關(guān)基本知識作一簡單介紹。 （1）視點 指畫者眼睛的位置。 （2）畫面 是假設在眼睛和建筑物之間的一個與地面垂直的透明平面。 （3）視