地图符号课件

1、第四章 地图符号(Map symbols)主要内容：4.1 地图语言-地图符号概述(Map symbol Summary)4.2 地图符号的分类 (Classification of map symbols)4.3 构成地图符号的视觉变量(Visual variable of map symbol)4.4 视觉变量的感受效果(Feel the effect of visual variables)4.5 地图符号图形与色彩(Map symbol graphics and color)4.6 地图注记(Map lettering)4.1 地图语言-地图符号概述(Map symbol Summar

2、y )人类创造文明的同时，也创造了用图形形式表现客观事物相互位置关系的地图。据说，最早的图版可能用于礼仪或祭祀，逐渐地，用于军事和治理国家的地图多了起来，图形的体例也就建立起来了。如果说，地图概括是地图的核心，那么，符号化是形成一张地图的结果。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。法国贝尔廷（J. Bertin）领导的图形实验室用了很长的时间系统地研究了图形的视觉特征，并归纳出图形视觉变量构成地图符号的基本要素。由于地图符号与视觉相联系，心理学中的格式塔原则成为阐

3、述地图感受理论与实践的基础。地名，既是历史的见证，又具有政治敏感性。所以，编制地图时应特别注意。1.基本概念(basic concept)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。地图符号是地图的图解语言，是地表要素在地图上的表达形式，是传输信息，沟通客观世界、制图者和用图者的桥梁。没有好的地图符号就没有高质量的地图。 2.地图符号的定义 3.地图符号的实质把点、线、面、体几何图形及文字与色彩等视觉记号，甚至听、触、味、嗅等各种感觉的空间构成信号。统称为广义的“地图符号”。是以约定关系为基础，用一种视觉形象图形来代指事物现象的抽象概念。1 按制图

4、对象的几何特征分类： 点状符号：地物的分布面积不大，不能按比例表示，仅能表明其分布点位的符号。如三角点、工矿企业等。多为几何符号、文字符号和象形符号； 线状符号：呈线状或带状延伸的地物，如河流、岸线、道路、境界线和航线等，在地图上用线状符号表示； 面状符号：占有相当面积，具有一定的轮廓范围的地物，如水域、动植物与矿藏资源的分布范围，用面状符号表示； 体状符号：既占有相当面积，又占有相当体积的符号，如三维矿体的表示。4.2 地图符号的分类(Classification of map symbols )2 按视觉特征分类： 形象符号：指对应于空间事物形态特征的符号。如森林、房屋、岸线等地物。普通地

5、图上的多数符号，其本质是形象符号，并且它的象征性和约定性比较强。 抽象符号：指用几何形状和色彩表示的符号系列。这些符号能体现量的变化，但约定性很差。 3 按定位情况分类：定位符号：即在地图上有确定的位置，一般不能任意移动的符号。地图上大部分符号都属于定位符号，如河流、居民地、道路、境界、地类界等。它们都可以根据符号的位置确定出相应物体的实地位置。非定位符号：即不是精确指位的，而只表明某范围内地理要素质量特征的一类符号。例如，森林、果园、竹林等符号，它们在图上的配置，由整列、散列两种形式，但都没有精确的定位意义。 4 按比例关系分类： 依比例符号（比例符号）：即能保持地物平面轮廓形状的符号。一般

6、用于表示在实地占有相当大面积，按比例尺缩小后仍能清晰地显示出真实轮廓形状的地物。缩小程度与成图比例尺一致，具有相似性和准确性；用轮廓线表示真实位置和形状，在轮廓线内填绘其他符号、注记或颜色，以表明该地物的质量（性质）与数量特征。如大比例尺地形图的街区、湖泊、林区、沼泽地、草地等。不依比例符号（非比例符号）：即不能保持地物平面轮廓形状的符号。一般用于表示在实地占有很小面积且独立的重要物体，当按比例尺缩小后仅为一个小点子，无法显示其平面轮廓；通常用一定图形与尺寸的符号夸大表示。此种符号仅显示地物的位置和类别，不能量测其实际大小，如三角点、水井、独立树等。半依比例符号（半比例符号）：即只能保持地物平

7、面轮廓的长度，不能保持其宽度的符号。一般用于表示在实地狭长分布的线状地物，如道路、堤、城墙、部分河流等，按比例尺缩小后其长度仍能依比例表示，而宽度不能依比例，只能夸大表示。例如，单线铁路，标准轨宽只有1.435米，连路基也不过5米至6米宽，在1：5万地形图上只有0.1毫米至0.12毫米，难以依比例描绘成黑白节的双线，只好将其宽放大到0.6毫米表示。此种符号只供图上量测其位置与长度，不能量测宽度。4.3构成地图符号的视觉变量(visual variable of map symbol) 4.3.1 静态符号的基本视觉变量（1）形状变量形状变量是视觉上能区别开的几何图形的单体。 点状符号，符号本身

8、就体现了形状的变量。如圆形、方形、三角形等。 线状符号，是由连续的点或点的排列组成。形状变量在线状符号中是一个个形状变量的连续。 面状符号，是由连续的点或点的排列组成。形状变量在面状符号中是一排排形状变量的连续。 （2）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。 图a是尺寸变量的形式图b由于组成图斑的符号都是大小相同的点，因此被认为是没有尺寸变量的变化。 （3）方向变量 适用于长形或线状的符号。所谓方向变化是对图幅的坐标系统而言的，在整幅图中必须和地理坐标的经线或直角坐标线成同一的交角，才不至于混淆。如风向风力符号F。圆形符号甚

9、至正方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。颜色分彩色和非彩色，色彩具有色相、亮度和彩度三种特性，而非彩色只有亮度特性。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。（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，可归纳为点状网纹、线划网纹和混合网纹。 4.3.2 动态符号的基本视觉变量发生时长：指符号形象在屏幕上从出现到消失所经历的时间。 变化速率：描述符号状态改变的速度。 变化次序：把符号状态变化过程中各帧状态按出现的时间顺 序，离散化处理成各帧状态值，使之渐次出现。节 奏：是对符号周期性变化规律

10、的描述。 屏幕地图符号的动态视觉变量 4.3.3 视觉变量的组合点、线、面符号在视觉变量上的关系，可归纳如图：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，如下图的点状符号的变化：4.4 视觉变量的感受效果(Feel the effect of visual variables ) 整体感和差异感 整体感 是指当我们观察由一些像素或符号组成的图形时，感觉是一个独立于另外一些图形的整体。 差异感 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“差异感”。 整体感的形成 数量感 是从图形的对比中获得具体差值的感受

11、效果。 采用抽象的几何图形如方形、圆形、三角形作变量的形态较好， 图形愈复杂，数量判别的准确性愈差。 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。亮度、网络、尺寸变量都能产生这种次序级别。 等级感的主要形式 质量感 就是观察对象被知觉区分为不同类别的感知效果，它使人产生 “性质不同”的印象。 动态感 尺寸和明度渐变产生运动感 立体感是指在平面上采用适当的构图手段使图形产生三维空间的视觉效果。 符号立体感的形成4.5 地图符号图形与色彩(Map symbol graphics and color)4.5.1 地图符号图形(Map symbol graphics)4.5 地图

12、符号图形与色彩(Map symbol graphics and color)4.5.1 地图符号图形(Map symbol graphics)1.设计要求(Design principle of map symbol) 图案化 象征性 清晰性 系统性 所谓“图案化”就是抓住物体的基本特征并加以扩张，用较规则的图案表示出来。指符号群体内部的相互关系，主要是逻辑关系。 提高符号清晰性的方法 适应性 各种不同的地图类型和不同的读者对象对符号形式的要求不同。 生产可行性 包括符号的尺寸、精细程度、符号用色是否可行及经费成本。可辨尺寸 点的直径单线粗度实线间隔虚线间隔汉字大小 250 500 1000

13、0.17 0.30 0.70 0.05 0.13 0.20 0.10 0.20 0.40 0.12 0.15 0.50 1.75 2.50 3.50距离 一般视力的线划分辨能力2.地图符号库(Map symbol library ) 设计的一般原则在国家基本比例尺地图符号库中，符号信息块表示的图形、颜色、符号含义以及适用的比例尺等，应尽量符合国家规定的地图图式。在专题地图制图或其它需要新设计地图符号的情况下，在设计符号时应遵循地图符号设计的基本要求。 符号信息块的构成的方法 直接信息法 间接信息法 信息块中存贮符号图形的矢量数据(图形特征点坐标)或栅格数据(足够分解力的点阵数据)，直接表示符号

14、图形的每个局部。这种信息块占用存贮空间大，但有可能使绘图程序统一算法。 信息块中只存贮符号图形的几何参数(如图形的长、宽、间隔、半径、夹角等)，其余数据都由计算机相应绘图程序的算法解算出来。这种方法程序量大，图形差异大的符号都需各编绘图程序，但信息块要求的外存空间都较小。 符号库的应用 地图符号库，常来源于系统供应商和用户自定义。主要有点符号库、线符号库和面符号库，作用是为用户提供原始符号素材。目前大多数的地图制作软件考虑到软件的应用范围和使用的方便，常带有符号库。4.5.2 地图色彩(map color)1. 色彩三要素(Three color elements) 色相（Chromatici

15、ty) (色别、色种) 就是颜色的相貌 ，是一种颜色区别于另一种颜色的表相特征。从光学意义上讲，它是波长的的别名。色相是色彩最根本的属性。黄黄绿绿青绿青青紫 紫紫红 红橙红 橙黄橙 亮度(Brightness)(明度、光度) 指色彩本身的明暗程度。对于颜料来讲,它也可理解为接近白色的程度,其本身含黑、白成分的多少。 各种色相本身的亮度是不同的,七种标准色按亮度由高低的顺序排列是:黄、橙、绿、青、兰、紫。 纯度(Colorsaturation)(饱和度、鲜艳度)指颜色接近标准色的纯净程度。七种标准色是最为纯正和鲜艳的。某色相越接近同色相的光谱色，其饱和度越高。纯度又包含了一种色相与其它色相混合，

16、某色所占比例大小的意义。混合其它色越少，其纯度越高；反之，纯度越低。2. 色彩的表示(color showing) 孟赛尔色立体 它是用一个立体圆锥体模型，来表示色彩的三属性的方法。由于这种模型是美国人孟赛尔创立的，故称为孟赛尔色立体。孟赛尔色立体三维空间坐标系：色相（Hue) 以围绕垂直轴的圆环表示，记为“H”。色相环是以五种基本色-红（R）、黄（Y）、绿（G）、蓝（B）、紫（P）为基础，再加上五个中间色相黄红（YR）、黄绿（GY）、蓝绿（BG）、蓝紫（PB）、红紫（RP）组成十个主要色相，顺时针排列成色环。再把每一个种色相详细分成十个等级，整个色环色相为100。色环中凡加“5”字的(如5R

17、为红、5YR为黄红， 5Y为黄)为10个主要色。亮度（Value)以垂直轴（即消色轴）表示亮度变化，用“V”表示。自黑至白等距离划分11个等级：黑色亮度定为0，白色亮度定为10 ，1至9为灰色系列，整个消色轴再分为暗调（0、1、2、3）、中调（4、5、6）、明调（7、8、9、10）三种亮度。饱和度（Chroma)用横轴表示，并以“C”为记号。在垂直轴上，C=0，距离垂直轴越远，C值越大，饱和度最大为十四级。孟氏系统彩色的标定方法： HV/C消色系统的标记方法：NV/亮度为4的中性灰，写法：N4/ H-色相（Hue) V-亮度（Value) C-饱和度（Chroma)如：色调是红，明度是中等，饱

18、和度最大，写法：5R5/14 色谱表示法以黄、品红、青、黑四色为基础，把不同比例的网点颜色相互交叉叠印，并按一定规律排列，得到许多标准色块即为色谱。 色彩数据库表示法为满足数字制图的需要，在电子出版系统及有关的计算机制图软件中，常设置有色彩数据库供制图使用，可生成海量有效色彩。 3. 色彩的混合(color mix)色光的混合：加色法混合 色料的混合：减色法混合 加色法混合 指两种或两种以上色光的混合，构成新的色光的方法。 色光三原色（基色） 红光（R)700nm 绿光(G)546.1nm 蓝光(B)435.8nm 动画 红光+绿光=黄光(Y)，红光+蓝光=品红光(M) 绿光+蓝光=青光(C)

19、，红光+绿光+蓝光=白光间色光 两种原色光双双混合而得的新色光。 三原色光等量混合得三种标准间色光：黄、品红、青光 改变三原色比例可得到各种间色: 红光3+绿光1=红橙光 红光2+绿光1=橙黄光互补色光 在三原色光中，任二原色光混合而成的色光，与另一原色光相对，互为互补色光。如红光与青光，绿光与品红光，蓝光与黄光。色光混合的主要规律(main law) 中间色律：任何两种色光进行混合，都可以得到一种介于两者之 间的中间色。补色律：每一种色光都有一种相应的补色，它们以适当比例混合可 得到白色或灰色。亮度相加律：色光直接叠加时，其混合色亮度等于各色光亮度之 和，叠加的色光越多，就越明亮。 色光混合

20、的规律，可用一个色彩混合方程表示： C加 RG B 其中，是三原色系数。 减色法的混合（色料:颜料 、涂料、印刷油墨的混合） 原理 从投射光中减去某些色光后，将剩余色光进行混合。三原色、间色、互补色 a .三原色（三减原色） 黄、品红、青 品红=白光绿光（减绿色） 黄=白光蓝光（减蓝色） 青=白光红光（减红色） b.间色 由两种原色混合而得的色。 等量混合 品红+黄=橙，黄+青=绿，青+品红=紫 不等量混合 品红2+黄1=红橙 黄2+青1=黄绿 青1+品红2=紫红 c.互补色 色料三原色中，任二原色混合而成的间色与另一原色相对互为互 补色。如品红与绿、黄与紫、青与橙。4.色彩设计(color

21、design)a.地图色彩设计与地图的性质、用途相一致 b.色彩与地图内容相适应 c.充分利用色彩的感觉与象征性 d.色彩的对比与协调规律 一般要求 色彩对比(color contrast) 指地图整体中各个组成部分在符号色彩方面的区别与差异。 色相对比 明度对比 饱和度对比 冷暖对比 色相的对比德国斯图加特市职业构成图。该图背景采用暖色调的色级色表示人口密度的分布范围，定位结构图表表示人口流动的比例，其特色是采用较深的红色与白色形成强烈的明度对比，既清晰易读，又十分活跃，酷像灯光在闪烁。 冷暖对比 色彩协调(matching in color) 指图面上各种色彩形式具有某些共同特征和彼此相互

22、关联、依 存、呼应的关系，整个图面形成一个有机整体。使色彩配合在差别中表现出调和统一，常采用： 同种色、类似色调和 增加共同色素调和 同中性色分割调和 面积调和 渐变调和 弱化调和美国东部地区人口图。该图背景采用由黄色过渡到橙色的色级表示地区人口密度的分布范围，紫色定位圆形符号表示城市人口数量，图面上黄色、紫色、橙色与蓝色构成强烈的色相对比，具有较强的视觉冲击力，又不失在主色调下的统一和谐。 城市布局 色彩三要素的设计色相的选择与设计亮度的设计纯度的设计色相的变化常用来表示制图对象的类别和性质。亮度是决定图面清晰性和易读性的基础，亮度对比越大，分辩率越高，清晰易读性越好。纯度变化常用来表示制图

23、对象的数量指标。德国汉堡城市平面图。该图采用不同色相的质别色表示城市用地的类别。另用浅紫和深紫表示工业用地中的新开发区和老区的分布范围。用深蓝和浅蓝表示深水港和浅水港的分布范围。大面积的紫色与黄色高速公路之间形成强烈对比，使得高速公路符号明显易读，勾黑边线的彩色像形符号与底色对比明显，十分突出， 整幅图色彩浓淡适宜，层次分明，清晰醒目。4.6 地图注记(Map lettering) 1.地图注记的分类(Classification)指地理事物的名称。地名分为11类:行政区域名称，城乡居民地名称，机关和企事业单位名称，交通要素名称,纪念地和名胜古迹名称,历史地名,社会经济区域名称，山名，陆地水域

24、名称，海域地名，自然地域名。用于补充说明制图对象的质量或数量属性，又分文字和数字两种。 名称注记 说明注记要素名称 文字说明注记 数字说明注记独立地物矿产、采挖地、场地、库房、井、塔形建筑物性质等比高管 线管线性质，输送物质管径，电压道 路铁路性质，公路路面性质路面宽，铺面宽，里程碑，公里数及界碑，桥宽及载重等水 系泉水、湖水性质，渡口、桥梁性质，河底、海滩性质等河底、水深、流速，水井地面高，时令河、湖水有水月份等地 貌地貌性质（如黄土溶斗、冰崖）高程、比高，冲沟深，山洞、溶洞的洞口直径及深度等植 被树种、林地及园地性质等平均树高、树粗、防火线宽度 大比例尺地形图说明注记 注记的构成要素及应用

25、(Elements and applicaton) 字体：字的形状，在地图上常用来表示制图对象的名称、类别。 字级：指注记字的大小，常用来反映被注对象的等级和重要性。 字色：字的颜色，字色一般与所注记的要素颜色一致。 字距：指注记中字间的距离大小。 字位：指注记说明对象所安放的位置。 注记的配置(configuration) 水平字列、垂直字列、雁行字列、屈曲字列 配置方法举例点状符号的注记：应以水平字列配置，且多置于其右方。线状符号的注记：常以水平、垂直、雁行和屈曲字列设计编排。面状符号的注记：多用雁行和屈曲字列,配置在符号相应面积内。地图注记自动配置依靠程序和算法逻辑推理解决注记的配置问题

26、。主要研究注记规则方面的研究；点状要素自动注记；线状要素自动注记；面状要素自动注记。国内研究成果1996年，解放军测绘的李艳等探讨了注记问题的基本分类和解决方案；1996年，刘镜年等提出了一种采用矢量数据结构的线状要素注记方案；1997年，陈孔哲重点探讨了点状要素注记问题；1998年，樊红等提出了注记问题的整体最优理论及应用神经元网络算法解决 点状要素自动注记问题的方案；2000年，杜世宏提出了一种求取主骨架线的算法；2001年，樊红等提出了遗传算法解决点状要素注记问题的方案。2007年，刘树安.吕帅等探讨了地图文本注记问题的遗传算法求解 2008年，沈敬伟等对面向三维的注记自动配置进行了研究 地名数据库(Geographical name database)是利用数据库技术来管理地名，从而实现地名管理的科学化和现代化。 1. 地名数据库设计的原则(design principles) 规范化 其数据结构、编码、标准等都应遵从中国地名信息系统技