第五讲 地图符号设计及图形设计

基本图形变量

为了适应不同用途的地图，需要以有效的方式传输不同形式的数据。制图中所使用的是改变地图符号的外观，调节图形特征，使地图上的符号变得较有特色和突出。

为了使一个符号同另一个符号产生差别，就要改变符号的某个部分。由J·伯廷所领导的巴黎大学图形研究室经过二十多年的研究，总结出一套图形符号的规律——视觉变量，也称为基本图形变量(图2—6)。这包括形状、尺寸、方向、亮度、密度和色彩。它们又可以区分出点、线、面的变化。基本图形变量

基本图形变量

一、基本图形变量

（1）形状：由有区别的外形所提供的图形特征。形状变量由不同的图形及结构组成，它们包括：有规律的图形(各种几何图形)，无规律的范围轮廓线性要素(河流岸线、等值线等)。形状差别是符号在视觉上最重要的差别。

基本图形变量

一、基本图形变量（2）尺寸：指符号大小——直径、宽度、高度、面积、甚至体积的变化。尺寸变化可以使符号间产生差别，提供了区分的可能性。但这里的尺寸变化只涉及点状符号和各种非比例的几何图形，也包括线状符号的宽度。依比例尺轮廓图形的大小是位置的函数，不能理解为尺寸的变化。基本图形变量

一、基本图形变量

（3）方向：指符号的方位变化。它是对地图上一定系统而言的，这种系统可能是地图上的地理坐标系统或平面直角坐标系统。但是，方向变量的运用要受到具体图形的限制，例如点图，若不与其他变量相配合就不能区分出方向，正方形也不易区分方向。基本图形变量

一、基本图形变量

（4）色彩：图形变量中色彩变量主要指的是色相变化。我们说符号具有不同的颜色，通常是指它所具有的色相，即红、蓝、黄等。

（5）亮度：指图形色调的明暗程度，它也能形成视觉上的差别。这可以指图形的黑白度之比(由线划的粗细、疏密构成)，或者指彩色图形同样色调基础上的明暗程度。

基本图形变量

一、基本图形变量

（6）密度：是指保持亮度不变的条件下改变像素的尺寸和数量，例如整体地放大或缩小符号，或在面积不变的条件下黑白像素的重新组合。美国地图学家罗宾逊在地图学原理中提出的六个图形变量中也有密度，他和伯廷的密度概念有很大的差别，把密度看成是合成标记的一系列点和线的间距，用每英寸或每厘米线数来描述，这事实上又和亮度变量混杂在一起。基本图形变量

一、基本图形变量图形变量理论提出以后，对于地图符号设计有了更深的认识，得到各国制图学家的普遍重视，并且在许多著作中提出更多的图形变量。例如结构，图案纹理，图案排列，甚至有人把位置也列为基本图形变量。仔细推敲，我们认为还是伯廷提出的六个图形变量比较严密。

基本图形变量

一、基本图形变量图形变量作为图形符号的基础，在提高符号的构图规律和加强地图表示效果上起了不可忽视的作用。但是，它们并不能解释全部符号化的现象和构图法则，因此还不能把它们作为设计符号的惟一理论基础。基本图形变量

二、基本图形变量的视觉效果各种图形变量的组合运用，能产生视觉感受上的多种效果。

1．整体感和差异感整体感指的是当我们观察不同像素组成的图形时，它好像一个整体，没有哪一种显得特别突出。所形成的具有整体感的现象可以表示一种环境、一种现象、一个概念或一个物体。基本图形变量

1．整体感和差异感例如，森林类型图上首先应当有森林分布的整体概念，它的产生要靠由不同图形变量的组合产生的整体感。这种整体感靠起主导作用的图形变量之间存在不明显的差别来实现。基本图形变量

1．整体感和差异感设计地图符号时，掌握差异的程度，就可能在一定的条件下产生整体感。形状、方向、近似色、密度等都可以产生图形的整体感(图2—7)。图中运用方向、亮度、形状等因素不但表达了主区的区域整体，还可以把不同类型的森林、学校和不同等级的居民地表现为类型整体。基本图形变量

基本图形变量

二、基本图形变量的视觉效果在形成整体感时，由表达定名量表的图形变量所形成的整体感较强，含有量的因素的图形变量，如亮度和尺寸，整体感就相对差一些。和整体感相对的是差异感，整体感好的选择性就差。要想把某种要素的图形突出于图面之上，即明显地区别于周围的环境，就要利用差别大的图形变量，例如用强烈对比的色彩、亮度和尺寸差别，来加强图形的选择性感受效果。基本图形变量

二、基本图形变量的视觉效果2．等级感

等级感指的是制图对象能迅速而明显地区分出几个等级的效果。不论是普通地图还是专题地图上，符号的等级感都十分重要。产生明显等级感的图形变量是尺寸和亮度(图2—8)。密度差别有时也可以产生弱的等级感效果，色彩、形状和方向变量一般不会产生等级感的印象。基本图形变量

基本图形变量

二、基本图形变量的视觉效果3．数量感数量感指的是读图时从图形中获得具体差值的感受效果。在地图上读出数量，受读者心理因素的影响很大，例如读者的教育水平，实践经验等，而且还应有一个比较的标准。尺寸变量是产生数量感的最有效的变量，并受图形复杂程度的影响。基本图形变量

二、基本图形变量的视觉效果3．数量感因为图形复杂，判断其尺寸的准确性就会下降。圆形、方形、柱形和三角形等简单的几何图形，是设计带有数量意义的符号时经常使用的图形，它们的不同尺寸很容易形成数量感(图2—9)。

基本图形变量

基本图形变量

二、基本图形变量的视觉效果4．质量感

将观察对象区分出几个类别，使读者产生不同质的感受效果称为质量感。地图上的不同地类等面状对象，主要由色彩变量形成质量差别，而表达物产分布的点状符号，则通常用形状并配合色彩来表达其质量差别(图2—10)。

基本图形变量

基本图形变量

二、基本图形变量的视觉效果5．动态感读者从图形的构图上获得一种运动的视觉效果。单一的视觉变量一般并不能产生动态感，但有些视觉变量有规律的排列会产生动态感。作为视觉变量的一种特例，箭头符号是一种反映动态感的有效的特殊方法，同样形状的符号在尺寸上有规律的变化与排列、亮度的逐渐改变等都可以造成动感效果(图2—11)。

基本图形变量

基本图形变量

二、基本图形变量的视觉效果6．立体感立体感指的是通过变量组合，使读者能从二维平面上产生三维的立体视觉效果。地图上利用线性透视、空气透视、纹理梯度、色彩变化、亮度变化、光影变化等因素产生立体感(图2-12)。

基本图形变量

地图符号设计

地图用符号表示制图对象的位置、类别、级别及各种不同的含义，因此，构成符号时要使其保持一定的差别。地图符号之间的差别通过改变六个图形变量中的一个、多个或全部来实现。通过它们构成符号的形态、尺寸、颜色变化。地图符号设计

形态变化主要用于点状和线状符号设计，由不同的图形及其方向变异来实现。它只反映制图对象间质的差别，不反映数量关系。

尺寸变化在符号设计中有广泛的用途，用于表达点状符号的各种数量关系。地图符号设计

颜色变化通过改变色相、亮度和饱和度来实现，密度变量也可以造成颜色上的差异。颜色变化应用于各种符号。一般来说，点状符号只使用色相，只有当它的尺寸被足够的夸张或作为统计图表使用时，才使用亮度和饱和度的变化。线状符号通常也只使用色相的变化，极少使用亮度和饱和度变化。地图符号设计

面状符号则广泛地使用颜色变化的各个方面。单色地图上也有颜色变化，利用灰度梯尺上的亮度变化可以产生不同的数量效果，甚至密度变化也可以产生某种数量感。下面按点、线、面符号分别予以讨论。

地图符号设计

一、符号的形态变化1．点状符号点状符号的基本形态可以是规则的或不规则的。简单的几何图形是规则的形态；当用非比例尺的符号以尽可能简单的方式表达物体的实际形态或物体外貌的某些要素时，就成不规则的形态(图2—13)。

地图符号设计

地图符号设计

一、符号的形态变化1．点状符号

①平面形态：用物体在实地上的平面图形作为符号设计的基础，如独立房屋、水井等。

②侧面形态：用简化了的侧视外形来设计符号。如普通地图上工厂烟囱、独立树，专题地图上大量的艺术符号(图2-14)，它们可能是制图物体的整体侧面，也可能只取该物体的某个有特征的局部的侧面形态。地图符号设计

地图符号设计

一、符号的形态变化1．点状符号

③会意形态：有些符号的形态和它所表示的物体的外观很少或不存在任何联系，但却同它们所表示的物体或现象有某种观念上的联系。阅读这类符号时能根据形态判读它的含义，例如矿山符号、教堂符号、古战场符号、化学工厂符号等(图2—15)。地图符号设计

地图符号设计

一、符号的形态变化1．点状符号

③会意形态：

某些点状符号在形态不变的条件下，可以用方向来限定它的含义，也可以派生出新的符号(图2-16)。

地图符号设计

地图符号设计

一、符号的形态变化2．线状符号线状符号的形态变化在地图符号的设计中被广泛应用(图2—17)。它的形态和所代表的实地物体之间的关系有着丰富的内涵。稳定性好的物体用实线表示，稳定性差的用虚线；重要的用实线，次要的用虚线；精确的用实线，不精确的用虚线；地面上的用实线，地面下的用虚线。地图符号设计

地图符号设计

一、符号的形态变化3．面状符号面状符号是根据其边线的实地位置表示的，因此它不产生形态变异的问题。地图符号设计

二、符号的尺寸变化

符号的尺寸是表达数量特征最有效的变量。只有那些能按比例尺正确表达其位置范围的物体才表达其实际尺寸，这种情况不涉及尺寸变化的问题。在非比例尺的条件下，符号的尺寸与物体的其他特征有关。地图符号设计

二、符号的尺寸变化为了区分重要程度，点状符号的尺寸常常要放大到使其面积达到可以比较的程度。这时，要使用规则的几何符号，通常是用圆、正方形和矩形等，不规则的符号只能用于表达物体的顺序，如大、中、小等，不宜用于区分更多的等级和表示精确的比率数值。

地图符号设计

地图符号设计

二、符号的尺寸变化2．线状符号

线状符号的尺寸通常指线的粗细，对于组合线则增加线距的大小及基本单元(元素)的大小和间隔等。线状符号的基本尺寸通常使用能够感知、描绘、印刷的最小尺寸，以表达线状物体和现象的存在。地图符号设计

对于具有重要意义或某些具有测定值的线状物体，则根据具体情况放宽它们的符号的尺寸。例如中、小比例尺地图上的道路符号一般都用比真实尺度大很多倍的符号表示，其中等级高的使用的符号应更加粗大。有些符号可以表达一定的测定值或估算值，例如交通流量(货运、客运、车流)，风暴强度，人口流动的规模等。地图符号设计

3．面状符号尺寸变化不适用于面状符号，因为它的范围是由位置确定的。地图符号设计

三、符号的颜色变化颜色变化也是设计符号时最常用的手段之一。其中，色相变化主要用于表达事物质的方面，即定名数据，有时还可用于表达顺序数据，而亮度则被用于表达各种与数量有关的数据类型，但主要是分级数据。

地图符号设计

三、符号的颜色变化

1．点状符号点状符号的颜色差异基本上是色相变化，但色相的选择要受到符号大小、重要性、分类标志、颜色的对比或协调等因素的影响。把点状符号放大(如表示工厂规模的点状符号)，它就有了面积，也可以使用亮度、饱和度的变化。地图符号设计

三、符号的颜色变化2．线状符号

单线符号主要是色相变化。与点状符号一样，色相的选择也要受到符号大小、分类标志、重要性和颜色的对比、协调特性的约制。当线状符号的宽度被夸大到一定的程度时，可以产生亮度、密度和饱和度的变化。为了使某些符号不要太突出，对于同一类物体中次要物体的符号有时也单独采用降低饱和度的方法来改变颜色。

地图符号设计

三、符号的颜色变化

3．面状符号通过颜色的变化可以表示出区域外观的各种变化。既可以用色相、亮度、饱和度的变化表达区域的特征，也可以用不同的网纹来实现这个目的。

地图符号设计

三、符号的颜色变化

3．面状符号印刷时通过加网，对于同一种颜色产生不同的灰度值改变了图形的亮度，同时使图面产生了不同点、线的颜色同白纸颜色的不同比例的混合，使图面上反射的波长发生变化，视觉上的饱和度也产生了变化。亮度和饱和度改变的结果，使任何一种颜色(包括黑色)都可以产生几种(通常使用4-5种)色调。用它来表示面状物体的不同等级或不同数量是十分方便的。地图符号设计

三、符号的颜色变化3．面状符号把网点(线)加粗，使之成为有自己形态和尺寸的符号，就会使图面上产生视觉上看得见的不同的纹理，也能达到区分不同区域的效果。

图形设计地图图形是指地图符号及其他图形要素的总称。基本图形变量构成地图符号设计的理论基础，但地图符号仅仅是构成地图的语言，给地图符号赋予定性或定量的含义并在平面上配置它们，使之相互配合，它们就有了地理意义，这个过程构成地图图形设计的主体。图形设计一、地图图形设计的目的性与过程从普通地图，到五花八门的各种专题地图，每种地图都包含各自的目的，因而影响到地图图形设计。

普通地图，它的任务在于表示地面的各种地理信息，这些信息不像专题地图要经“选择”，亦不存在“偏重”。图形设计一、地图图形设计的目的性与过程在地图上需要表示的每一要素或特征都必须用独特方式编码，以免其含义与其他要素混淆，因此，每一符号的图解特征都必须是明确的(地形图符号已规范化、标准化和系列化)，不应有这类符号显得更重要，也不应有哪一类符号显得非常突出，因而图形设计的任务就相对简单。

图形设计

专题地图，主要是表示某种(或两、三种)空间分布的总的形态和结构，每一局部对于整体的结构关系都是极为重要的，某些地理特征被认为比其他特征“重要”，因而在视觉上应给以突出显示。在图解上必须仔细地选择符号系统、符号调节的可能性以及各种图形在空间的组合关系，使地图成为处理某些地理分布的空间变量和相互关系的图解作品。显然，地图图形设计的任务就更繁重。图形设计

尽管图形设计的目的性有一定的或很大的差异，但其设计过程是大致相同的。而且不因制图机构的大小差别的影响，亦不论是常规制图还是机助制图，通常可将设计过程归结为三个连续的阶段：构思是设计过程的第一阶段。构思时要找寻各种可能性，考虑到问题处理的全部途径，并尽量使解决问题的各种方案具体化。图形设计构思的结果就是提出解决问题的总的想法，包括作出各种决策，如图幅数量及其关系，图幅大小和形状，图面配置方案，选取需要表示的数据，为了将数据表示出来进行图形组合，等等。设计过程的第二阶段，是研究具体的图解设计。此时，要在总体设想范畴内权衡可供选择的各种方案，对一些具体规定作出决定，并说明图解上如何配合等。图形设计设计过程的第三阶段，是要制订所编地图的技术要求，无论是常规制图还是机助制图，都要规定所采用的全部符号、线划、色彩、字体大小等，尽可能详尽。只有这样，设计才有良好的可操作性。图形设计当然，设计过程随制图任务的大小有繁简之别。二、图形感受人们对地图图形的感受，有许多方面是共同的。它们形成“原理”，影响地图图形的设计。这些可称之为原理或规则的有：视觉平衡、图形和背景关系、层次结构等。图形设计1．视觉平衡传统艺术要求在视觉中心各方对称，达到平衡，但地图上不可能要求绝对的对称，那样会使图面显得呆板，缺乏生气。地图上的对称应当是动态的，从不对称中取得视觉上的平衡。

图形设计

视觉平衡指的是按一定原则确定各图形要素的位置，使之看起来觉得合理，“看上去舒服”。它主要涉及到图面设计的一些问题。

影响视觉平衡的因素主要有：①视觉中心：读者读图时视觉上的中心和图廓几何中心是不一致的，通常视觉中心比图廓的几何中心高出大约5％，视觉平衡则要求所有的图形都要围绕视觉中心来配置。图形设计

确定视觉平衡最基本的因素当然是制图主区的形状，但主区形状在地图投影确定后是不能人为改变的，它的重心并不总是能够同视觉中心一致，特别是在专题地图和地图集上，当主区呈岛状重复配置时，这种不一致几乎是必然的，这时就要靠其他的图形要素平衡它。这种平衡主要靠视觉重量和视觉方向来调整。图形设计

②视觉重量：地图上的图形，由于受到位置、大小、颜色、结构和背景等因素的影响，有的看起来重些，有的看起来轻些，称为视觉重量。

图形设计

③视觉方向：读者观察地图习惯上是有方向性的，对于幅面不大的地图，通常其视线从左上角进入团面，扫视整图之后从右下角退出。进入点和退出点都是视觉上的重点，因此，希望把图名放在左上角，而图例放在右下角。当然，这样也同时增加了这两个部位的视觉重量感。图形设计

2．图形和背景读者在观察地图时，眼睛和大脑一起工作，对任何外来的刺激序列，都会本能地作出反应，立即把视觉影像组织为两个基本的可相互对比的感受印象：眼睛注视并能看得清楚的图形和不稳定的近于无形状的背景。图形和背景不会混淆。这时，观察者大脑中会根据以前的经验给这种图形赋予某种地理含义。图形设计根据格式塔理论可知，人们自动地把视场分为图形和背景，这不是有意识的作用，而是视觉感受的自然的、基本的特征。为了能使读者在读图时立即聚焦到目标上，减少用目光搜索的时间，在进行图形设计时应遵守以下的一些原则：

图形设计①差别：为了使一个区域作为图形出现，就必须使它同周围环境有差别。例如，用淡蓝色表示水域，绿色表示森林，都能作为明确的图形出现在图面上。造成图形同周围环境差别的最重要的是图形在视觉上的同质性，这种同质性可以借助色彩、亮度、密度等来进行区分。图形同质性越强，同周围的差别就越明显。图形设计②封闭形状：一般来说，被封闭的较小面积容易被视为图形。对于一个较大的区域，其完整结构比其只绘出其中一部分时更容易被看成图形。读者熟悉的区域对形成图形有很大作用。在设计地图时，如果表示的是一个读者不太熟悉的区域，就应采取更多其他的补救措施来促进图形的形成。图形设计

③明亮度：亮度差别能促进图形的出现，当某个区域的亮度和周围环境不一致时，不管它是较亮或较暗，都能吸引读者的注意力。

图形设计

④良好轮廓：格式塔理论认为，简单、规则、对称、连续、相似和接近的图形被视为良好轮廓。设计地图时不但要使地图上真实的客观轮廓尽可能地形成良好轮廓，还要促进那些由视场组织趋势形成的主观轮廓也形成良好轮廓，从而导致图形和背景的差别。

图形设计

3．层次结构客观世界是复杂的，制图者通过为某种具体目的编制的地图，把其中的某一部分信息传递给读者，为了提高传输效率，首先要对这些信息进行分析，加以抽象和概括，使其变为有序的。这样就可以通过图形的内部结构，以有序的形式传递给读者。有序意味着其重要性水平的差别。图形设计时合理地使用基本图形变量表现出视觉上的不同层次，称为层次结构。共有三种层次结构：图形设计

3．层次结构①延伸结构：延伸结构指的是用不同等级的符号描述的同类要素的网络结构，例如，由不同等级道路组成的道路网，河系中不同等级的河流，居民地中不同等级的居民地等。图形设计

延伸结构应当是有序的，描述事物的相对重要性，这种重要性差别除了定名量表之外，还可以用顺序量表、间隔量表或比率量表来表达。地图上用于表达延伸结构的手段主要是能够产生等级感的尺寸和亮度变量。色彩主要用来表达质的差别，但色彩的刺激仍可用来反映事物的重要程度。图形设计②细分结构：细分结构描述层次的内部关系，例如，土壤图中第一层区分出土类——水稻土、黄境，山地棕壤等；第二个层次则是在土类中区分出亚类，如水稻土又分为膀育型、侧育型、潜育型、淹育型、沼泽型等亚类。普通地质图上，地层按地质年代先后分为五个界，每个界又分为若干系，每个系再分为统等。图形设计细分结构主要关系到面状符号，通常利用色彩和网纹变化，用定名量表或同顺序量表相结合来描述。由于细分结构要同时描绘出若干个层次，就要合理地利用视觉对比与调和等规律。类间的视觉变化要大于同类中亚类间的视觉变化，即亚类间除要求变化以外，还要保持某种调和性。例如，普通地质图上，把抹罗系的岩层用普蓝表示，该系内的不同岩类则使用不同深浅的同一种普蓝色相相应地，如果三迭系用土红，相应于它的不同岩类则都用不同明度的土红来表示。以此来保证愈高级的类别间其视觉差别应愈明显。图形设计

③立体结构：有时制图者希望突出地图的某一部分内容或一些特殊的关系，使读者的视线能很快聚焦到这些图形上，而把其余的资料置于次要地位，这就要使用立体结构，即我们常说的不同层面。它要求把各种不同重要性的要素置于不同的视觉平面上。图形设计

③立体结构：