第四章专题地图设计

第四章专题地图设计专题地图的构成TitleScaleLegendBodyoftheMapNorthArrowCartographer（制图者）Neatline（内图廓线）DateofProductionProjectionsUsedSourceInformation……专题地图基本要素本章要求一、学习目的和要求掌握专题地图的数学基础设计、符号设计、图例设计和图面视觉效果设计的原则、要求和方法二、主要教学内容专题地图的数学基础设计专题地图的符号设计专题地图的图例设计专题地图的图面视觉效果设计第一节专题地图数学基础设计一、地图投影的选择与设计宗旨：制图区域内变形最小或变形误差分布符合地图用途要求，以保证地图精度和图上量测的精度，主要受三个因素制约制图区域投影性质地图用途1、制图区域区域地理位置:范围大小:区域形状:小范围内采用何种投影均可标准：纬差——22.5度或半径为2200公里我国的省（区）地图，纬度跨度在15度以内，常用等角圆锥投影。面积变形不超过1%，长度变形更小

极地赤道中纬度圆形：方位投影东西延伸：圆柱或圆锥投影南北延伸：横圆柱投影第一节专题地图数学基础设计2、投影性质变形性质：等角、等面积、任意（等距离）变形分布和大小：与制图区域形状匹配例：正圆柱、正圆锥变形与经度无关，适于东西方向延伸的地方经纬线形状：曲线经纬网易表达球体直线经纬网易表达地理事物分布的地带性规律。特殊线段的形状：如等角航线为直线第一节专题地图数学基础设计任意投影等角投影等面积投影3、地图的用途：决定投影选择的方向自然地图：大比例尺：要求形状、面积正确，采用高斯-克吕格投影，方便利用地形图的地理基础要素，实现各专题要素的转绘中比例尺：用UTM投影（遥感影像大都是UTM投影）小比例尺：制图区域位置、形状及大小选择反映资源分布状况——等面积人文地图：政区图—等面积航空图—等角工程图—高斯-克吕格……第一节专题地图数学基础设计投影选择专题地图通常都使用其基础底图（一般为地形图）投影。只有少数小比例尺地图才需要特别设计投影在纬差12°以内的制图区域上，所有投影的变形差别实际上都可以忽略不计二、比例尺在用途、内容、量测精度要求和表示方法确定后，依据大小纸张确定比例尺第一节专题地图数学基础设计印刷用纸的种类:新闻纸，胶版纸，凸版纸，凹版纸，铜版纸……纸张的规格：包括型式和尺寸纸张的计量：①分两种，即定量和计数.定量指每平方米面积纸张具有的重量，单位是g/m2;②计数单位一般采用令、刀、印张。一令等于500页全张纸；一刀等于100页全张纸。一个印张指一张全开纸印刷一次的数量制图纸张简介纸张的开数、开本与开度开数：一张纸可以折叠或裁切成相等大小的分数；国内通用全张纸：1092mm×787mm，如2开开本：开数大小纸张对折，即开数×2，为装订大小开度：原始纸张裁切分幅方式与裁切结果的总称。一般将国内全开纸为基础的开度形式成为正度，以国际通用尺寸为基础的开度形式成为大度，如大度A型纸（1189×841mm）制图纸张简介国际标准化组织的ISO216标准定义了A、B、C三组纸张尺寸。A组纸张尺寸的长宽比是√2：1，A0定义成面积为一平方米，长宽比为√2：1的纸张。最常用到的纸张尺寸是A4，它的大小是297乘以210毫米为了书刊装订时易于折叠成册，印刷用纸多数是以2倍数来裁切全开纸裁切方法的示意图正度纸张

787×1092mm三、制图网格密度的设计（经纬网、坐标网/方里网等）便于指示并量测某制图现象或制图物体的位置反映不同制图现象因地理位置的差异而发生在性质上的差异，寻求发生规律大比例尺自然地图和普通地图一样，有分幅和编号的标准系统大比例尺城市平面图可自行构建网格，用于查找各种地名人文地图对制图网格没有特别要求，常为密度较稀疏的经纬网，或不表示小比例尺图常去除了方里网，仅标示经纬网第一节专题地图数学基础设计1：10万和更大的比例尺地形图绘制方里网，其间隔规定如下表：

比例尺图上方里网间隔相应实地长度

1：1万10cm1km1：2.5万4cm1km1：5万2cm1km1：10万2cm2km注意：绘制密度灵活掌握，坐标网的密度要合适，当前GIS软件都具有自动绘制功能第二节专题地图符号的设计附：色彩基础简介色彩基础

Part1色彩的三要素色彩是如何形成的？色彩是光刺激眼睛再传送给大脑的视觉中枢而产生的一种感觉光是一种能在人眼的视觉系统上引起明亮感觉的电磁辐射一、光与色彩的关系

物体本身没有色彩，只是由于他们对光谱中不同波长光的选择性吸收，才决定了它的颜色物体在不同的光照射下，会呈现出不同的色彩例如，同样是绿色的玻璃、金属、木板、瓷器等物品在阳光下会呈现不同的绿色无光则无色，是光赋予了大千世界五彩缤纷的色彩色与光的关系：二、色彩三要素

1、色相（hue，简写为H）

指色彩的相貌。（色彩最本质的属性）

色相由刺激人眼的光谱成分决定，可见光谱不同波长的辐射在视觉上就表现为不同的色相。色彩主波长相同，色相便相同；主波长不同，色相就有差别。色相：色彩的外观特征，就是色彩的相貌伊登（JohannesItten）十二色相环2、明度（value，简写为V）

指色彩的明暗程度，也叫亮度（brightness或lightness）。

色彩的明度取决于人眼所感受的辐射能的量，由于物体反射（透射）光量的不同，就会产生明暗强弱的差异。

相同彩色物体或消色物体表面反射率越高，它的明度就越高。即、越接近白色明度越大；越接近黑色，明度越小。明度相同色相的明度关系对比：深红大红浅红（从明度低的向明度高的依次排列）不同色相的明度关系对比：（从明度低的向明度高的依次排列）

蓝

红

黄明度最适于表现物体的立体感与空间感！3、饱和度（chroma或saturation，简写为C或S）

指色彩的纯净程度，即反射和透射光线接近光谱色（标准色）的程度，也叫纯度、浓度、鲜艳度、彩度等。

饱和度的高低是纯色与非彩色混合比例高低的结果。若饱和度高，则含中性灰色量少；若饱和度低，则含中性灰色量多。饱和度越高，色彩越鲜艳，当饱和度为0时，图像的色彩就是灰度图像（平常所说的黑白图像）饱和度即色彩的纯净程度。纯度越高色彩越鲜艳纯度越低色彩越灰暗高纯度中纯度低纯度越多的颜色相混合，颜色的纯度越低三、色彩的分类

1、无彩色系

也叫消色色调，即：黑、白、灰（由黑与白调合形成的）

无彩色系的颜色只有明度特性，而没有色相和饱和度特性。

2、有彩色系

也叫彩色色调，即：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等色

。任何一个有彩色都具有色相、明度、饱和度三个方面的性质，即、任何彩色都有它特定的明度、色相和饱和度。

Part2色彩的混合

色彩的混合是指两种或两种以上色光或颜料构成一种新的颜色。分为：加色法混合和减色法混合。一、加色法混合也叫色光混合、正混合，是指利用两种或两种以上的色光混合，构成新的色光的方法。

特点：混合出的新色光明度增高，明度是参加混合各色光的明度之和。1、色光三原色

即：红色（R）、绿色（G）、蓝色（B）。

色光三原色可以混出其它任何色光，但这三种色光却不能由光谱中的其它色光混合得到。2、色光三间色即：青色、品红色、黄色。二、减色法混合

也叫色料混合、负混合。是指利用色料混合或颜色透明层叠合的方法获得新的色彩。

特点：色料的混合是明度与饱和度均降低的混合，越混明度、饱和度越低，最后趋向于黑灰（暗浊）色。色料：任何具有选择性吸收光的波长，反射一定波长的光，用以涂染其它物体表面的有色物质。（如：颜料、染料等）1、色料三原色

也称第一次色，是指青（C）、品红（M）、黄（Y）。自然界中绝大部分颜色都可以由色料三原色混合而成（部分颜色除外），但是，这三种原色是任何颜料也混合不出来的。色料三原色又称“三减原色”，即：减绿、减蓝、减红。2、色料三间色

是指由两种色料相混而得到的色，又称为第二次色。

即：品红+黄=橙黄+青=绿青+品红=紫三原色混合（1）三原色等量混合得到黑色；

品红+青+黄=灰黑色（2）三原色不等量混合得到复色。

若品红多于黄，黄又多于青，则呈枯叶色。若黄多于青，青又多于品红，则呈柠檬色。若青多于黄，黄又多于品红，则呈橄榄色。Part3色彩的美学原理一、色彩的心理

色彩在给人以美的同时，也从多方面影响着人们的心理活动。从直接的视觉刺激而产生，到通过间接的联想而产生，这些影响总是在不知不觉中发生作用，左右着我们的情绪、情感、思想及行为。色彩具有强大的心理作用。色彩的视觉心理感受（1）色彩的冷暖感暖色：可使人联想到火焰、太阳、灼热的金属等的色彩，如：红色、橙色、橙黄色等冷色：可使人联想到水、冰雪、天空、阴影等的色彩，如：青色、蓝色、蓝绿色等中性色：不暖不冷的色彩，如：绿色、紫色、黑色、灰色、白色等（2）色彩的轻重感明度（最主要因素）：明度高的色彩感觉轻，明度低的色彩感觉重饱和度：色相相同的前提下，饱和度高的色彩感觉重，饱和度低的色彩感觉轻色相：红、橙、黄等暖色感觉轻，蓝、蓝绿、蓝紫等冷色感觉重（3）色彩的空间感高纯度、高明度的暖色具有向前迫近与扩大的感觉，称为“前进色”或“膨胀色”低纯度、低明度的冷色具有后退与收缩的感觉，称为“后褪色”或“收缩色”色彩的明度变化是表现色彩空间感的有效手段（5）色彩的兴奋与沉静感色相（最主要因素）：红、橙、黄等暖色使人兴奋，青、蓝、蓝绿、蓝紫等冷色使人感觉沉静饱和度：高饱和度的色彩视觉冲击力强，使人感觉兴奋、积极，低饱和度低的色彩感觉沉静明度：饱和度相同的情况下，明度高的色彩视觉冲击力强，低饱和度、低明度色彩属于沉静色二、平面设计中的色彩传达要素1、主色调

在平面设计中，面积最大的色彩为画面的主色相。主色调是色彩作品的生命，掌握整个画面的色彩气氛。主色调的确定受内容主题、表达意境和欣赏对象等多方面因素的影响。2、辅色

辅色面积较小，起强调或缓冲调和的作用。起强调作用的辅色是画面空间中动感和活力的来源，还可以使主色相在整个画面中得到连贯，一般为醒目突出的色彩。3、背景色

背景色彩的设计是突出主体的重要手段，也是增加画面空间感的重要手段。第二节专题地图符号的设计一、视觉变量的基本概念地图中的符号是地图语言中最重要的部分。要表达成千上万的物体与现象，就必须设计相应的众多的图像符号视觉变量（基本图形变量）：能引起视觉差别的最基本的图形和色彩变化因素法国学者J.伯庭（J.Bertin）：形状、尺寸、方向、明度、密度和颜色我国学者认为：还应包括“结构”5、密度：像素的尺寸和数量1、形状：有区别的外形2、尺寸：大小3、方向：构成元素的方向4、明度：色调对比明暗程度——视觉差别6、结构：符号内像素组织方式的变化7、颜色：色相变化1.形状变量----是视觉上能区别开来的几何图形的单体2.尺寸变量----是组成不同形状的符号在量度上的变量3.方向变量----适用于长形或线状的符号4.颜色变量----最活跃的视觉变量，包含两个子分量：色相、饱和度5.明度（亮度）符号色彩调子的相对明暗程度。明度包含顺序，能用来显示数据集的顺序状况。如：分级6.密度：在保持符号表面平均明度不变的条件改变像素的尺寸和数量7.结构符号内部像素组织方式的变化

8.位置制图对象的地理位置是由坐标决定，是一种被动因素，但专题图中无定位符号位置会产生视觉的差异感。如：定位图表、注记等第二节专题地图符号的设计上述这些视觉变量（图形变量）可以作为图形符号设计的基础。地图符号在设计时可根据需要选择其中某一变量或某几个变量联合应用，以提高地图符号的感受效果二、符号设计涉及的因素符号构形的阈值：尺寸地图内容：符号设计的基本点地图比例尺：决定符号的形式地图用途：质量及数量的分类分级感受水平：内容主次不同视力及视觉感受：视觉变量选择及组合技术及成本：计算机、印刷水平传统习惯与标准第二节专题地图符号的设计三、各类符号设计要点1、点状符号几何符号艺术符号透视符号第二节专题地图符号的设计第二节专题地图符号的设计几何符号轮廓变化内部结构变化方向变化变形组合颜色几何符号的构图方法构成几何符号的各种基本几何图形分别具有不同的视觉个性，给人以不同的感觉。如：圆形——最为完美，饱满柔和、引人注目、具有较强的动感正方形——端正、稳重，具有坚实感和静态感三角形——个性较强、棱角鲜明、刺激作用强，正三角形具有良好的稳定性、倒三角形则有强烈的动感菱形——不稳定、具有较强的刺激作用和动感平行四边形——不稳定、具有较强的动感……在构造几何符号时应充分利用几何图形的上述特点，通过变化组合来构成各种形态各异、又具有一定象征意义，符合所指代对象特点的符号。具体方法如下：（1）利用轮廓变化轮廓线的粗细、虚实、结构、色彩等变化。

（主要表现为粗细和色彩变化）（2）内部结构变化几何符号构图的主要手段。（3）方向变化使用很受限制，可与结构变化配合起来使用。（4）变形——由基本形演变成其它形状（5）组合

由基本几何图形组合成新的几何符号。

（近似于“平面构成”里面由基本形组合成超基本形的过程）组合的常用手法：①相加：

A．相交

B．相切

C．相离②相减③分割A．等形分割——单位相等，面积相等，加上明度和色相的变化，使造型更为严紧耐看；B．等量分割——仍然是面积形状都相同，但在位置上相互转换，是造型赋予变化，体现出一种均衡的安定感或动态感。④重叠：两个大小不同的形象重叠在一起，构成正负形——“阴像符号”，可以产生空间的前后关系、透明关系、和向心的进深及扩散感等。⑤透叠：两个形象相互重叠后，留取不重叠的部分，具有一定透明质感。（6）尺寸符号图形大小的变化，体现了符号的分级或主次关系。

[例]：大型水库和小型水库

（7）颜色主要以色相变化为主。（8）反衬也叫阴像符号，指符号图形外实内空，如：黑色背景上的白色图形。反衬符号具有独特的视觉符号，对比性强。艺术符号提炼夸张结合第二节专题地图符号的设计提炼简化：保留对象外形、颜色、结构等方面的本质特征夸张特征——对于对象在视觉上并不明显的本质特征，可以进行适度的夸张，但要注意保持比例协调

象征结合——在基本图形上添加其它图形或象征性标记第二节专题地图符号的设计透视符号：具有三维特征的符号，多表现各种建筑物，多用于各种旅游图中第二节专题地图符号的设计利用不同色相表示质量差别，合理利用接近色、象征色和标记色（如红色表示火力发电厂，蓝色表示水力发电厂）设色时多用原色和间色，多采用对比色与互补色的组合，以达到清晰可辨的效果点状色彩面积较小，应用时加强颜色的饱和度利用不同色相反映数量级别变化（如人口分布图上，用不同色相的圈形符号表示不同城市的人口增长率：浅灰色代表0-20%，浅蓝色代表20%-50%，朱红色代表50%-100%等）点状符号设色第二节专题地图符号的设计2、线状符号

形状、颜色、结构形式等表达一定象征意义，尺寸配合使用体现等级。①形状例：河流粗细渐变——形状变化体现等级差异②颜色例：等高线、道路、水系的不同色相——类型差异③结构例：铁路、公路不同的结构——等级差异④尺寸例：道路的宽度变化——等级差别第二节专题地图符号的设计可以采用各种接近色（地貌-棕色）、象征色（红色-暖流）和标记色（地质图上鲜明色彩较多时，用黑色表示河流—显示深远感）对线划色一般线粗用浅色，线细用深色，依此视对象的条件确定（如单一的线划，实线比虚线明显，实线设浅色，虚线设深色；宽线（运动线）设浅色，窄线（公路）设深色）线划也有重要、次要之分。主要或重要的，可用同类色中亮度、纯度较大的颜色，其他的视其等级设置不同亮度或纯度的颜色线状符号设色3、面状符号第二节专题地图符号的设计形状、结构、方向、颜色描述面积性质和范围的属性差异a.底色——专题对象的背景，衬托主题作用，是常用的装饰性色彩。易浅淡，以便突出主题。面状符号设色b、质别色—区分专题事项本质差异及其分布范围所用的色彩。主要用于表示地质、地貌、土壤、植被等内容的类型图、分布图、区划图尽量运用接近色或象征色保证一种色相只代表一种现象或一类现象色相设计应便于分类或分区色相设计既要表现出鲜明、对比的特征，又要在对比中求协调c、色级色：是利用颜色的色相、亮度、饱和度的变化，构成有层次差别的各级颜色。如反映地势高低的地势图和反映人口差别的人口密度图等。色级的变化主要利用亮度和饱和度的变化来体现，一般亮度小或纯度大的颜色所表示的数量意义越大色级可用一种色相构成，其级数变化有限；也可用两种色相混合构成，色及变化较多，级差大小容易调整。地图符号库是将常用的符号经分类整理后以数据库的形式存储到计算机中，以实现符号信息的检索存储、修改、定义和重组等功能数字化地图符号生成：两个途径：（1）手工描绘，扫描，图像处理软件提取，存入可重复调用的图标库，（2）利用软件交互式完成符号设计，存入地图符号库大多GIS软件提供符号库，并且提供建立、更新、及增添功能。如ArcGIS，MapInfo，MapGIS一些通用制图软件也带有符号库，但不针对地图制图，不能满足地图制图要求，但可以利用交互式创建符号的功能，生成新的符号和符号库。如AutoCAD，CorelDraw。由用户自行制作地图符号库成为利用通用软件进行地图制图的必要前提符号库建立与应用地图注记地图注记的功能地图注记的分类地图注记的设计地图注记（Label）是地图符号的一种，能起定位和说明的作用，是将地图信息在制图者与用图者之间进行传递的重要方式。地图注记主要有标识对象，指示对象的属性，表明对象间的关系以及转译地图符号的意义等功能。一、地图注记的功能地图注记可分为名称注记和说明注记两大类名称注记是指地理要素的名称；说明注记包括文字和数字两种形式，主要用来说明对象的质量特征和数量特征二、地图注记的分类1、字体注记字体主要有宋体及其变形体、黑体及其变形体、仿宋体、隶体、魏碑体及美术体等。我国习惯：区域名称：扁等线（黑体）、扁隶书居民地名称：等线、宋体、仿宋水系名称：左斜宋山脉名称：耸肩等线山峰名称：长等线

地图注记的构成要素包括：字体、字色、字大、字隔、字位、布置等。地图注记设计时要综合考虑这些要素。三、地图注记的设计3字大常用单位有：毫米、点数、号数、级数（K）等4字隔最小：自然间隔；最大：字大的4－5倍2字色习惯：水系（青）、地貌（棕）、植被（绿）……字号磅数级数(近似)毫米主要用途七号5.2581.84排角标小六号7.78102.46排角标、注文六号7.87112.8角注、版权注文小五号9133.15注文、报刊正文五号10.5153.67书刊报纸正文小四号12184.2标题、正文四号13.75204.81标题、公文正文三号15.75225.62标题、公文正文小二号18246.36标题二号21287.35标题小一号24348.5标题一号27.5389.63标题小初号365012.6标题初号425914.7标题231455字位：注记距离被说明物体不能太远，一般间距应小于1/2字大注记布置指注记在图上的排列方式，有以下四种：水平字列垂直字列雁行字列：各字连线与物体走向平行，且字向一致。屈曲字列：各字连线与物体走向平行，字向平行或垂直于物体走向。

6注记布置建设路建设路王家村张家村赵家庄李家庄水平字列水平和垂直字列屈曲字列注记配置的基本原则注记定位要清晰，以使读者容易把它与它所描述的对象联系起来注记的尺寸要与被标注对象的等级相适应注记尽量不要压盖地图上的其他内容或重要部位注记与被标注对象应视为一体，保持其空间上的一致性，密度一致设计步骤1.分析地图内容及其地图资料，拟定分级、分类原则；2.确定内容在整体结构中的地位，排定应有的感受水平；3.选择适当视觉变量和变量组合方案；4.概括形成具体的图案符号第二节专题地图符号的设计第三节专题地图的图例设计图例是地图上使用符号的归纳和地图内容的必要说明，是沟通制图者与读者的桥梁图例可以揭示地图上表达的内容图例设计的目的，不仅是为了便于读图和理解地图内容，而且为了更充分地揭示地图的科学内涵，查明科学分类的系统联系第三节专题地图的图例设计一、图例设计的要求图例必须完备，图例要素要齐全，要包含地图中全部专题内容的符号图例的符号、颜色必须与图内所代表的内容完全一致制图标志说明（符号、颜色、注记）应体现出艺术性、明确性和逻辑性第三节专题地图的图例设计二、各种图例的设计单一（标志）图例的设计：按一定顺序罗