基于要素結構選取模型的手繪寫意地圖制圖綜合研究

羅紹輝，杜若櫻

(南寧市勘察測繪地理信息院，廣西南寧 530022)

1 引言

地圖作為描述、研究人類生存環境的一種信息載體，融科學、藝術于一體。成功的地圖作品一定是科學性和藝術性結合的典范［1］。地圖可視化是一種空間認知行為，它將地理數據用可見的圖形表現，有助于人們觀察、研究客觀存在或各種自然、社會現象的空間分布，獲得深層次的信息［2］。地圖符號是地圖的語言，是地圖可視化的主要表現形式。地圖有嚴格的數學基礎，統一的比例關系，特定的投影類型，保持了物體的正確的形狀、大小和立體相關位置，并有標準及規范的圖廓整飾［3］。地圖設計是對地圖內容的綜合取舍及表示方法上的設計［4］。

選擇的多元必然導致個性化的產生，地圖設計范疇擴寬，市面上地圖品種日漸豐富，城市手繪寫意地圖見于各山水旅游城市，手繪圖表現方法更活潑，有較大的自由度，運用寫意手法，展現地圖藝術觀賞性，在設計中注意每一個細節，把地圖刻畫成文化創意產品。地圖從編繪到出版的整個過程都有嚴密的理論作基礎和先進的技術作支撐，科學性是地圖的根本屬性［5］。手繪寫意地圖上雖然一般不作精確量算，在地理精度上可適當降低標準，但同樣要有一定的數學基礎，遵循地圖的科學性原則，否則將成為地道的“示意圖，不再具有地圖的基本屬性。

結合南寧手繪寫意地圖編制，建立地圖要素選取指標模型，通過研究地圖要素的選取規律，為實施制圖綜合提供科學的選取指標。將制圖綜合后地圖要素用于手繪地圖編繪，使其質量更有保證。

2 基于模糊綜合評判模型地圖要素結構選取

地圖要素選取模型是確定選取具體要素的模型。根據制圖物體的結構關系，從大比例尺地圖資料上的制圖物體中尋找出更重要的一部分物體表示在新編地圖上。從地物的層次關系(等級)、空間關系(毗鄰和包含)和拓撲關系(鄰接和關聯)等方面來解決具體問題。本次手繪寫意地圖涉及河流結構選取、道路網結構選取、地貌結構選取等。下面以河流結構選取為例，采用模糊綜合評判模型［6］，主要考慮河流的長度及密度，選取河流結構。

2.1 河流選取因素集

根據地圖制圖綜合原理，河流長度(L):河流越長，選取的可能性越大;河流間距(D):河流越密，選取的可能性越小。另外考慮河流在人文、地理位置上的重要性(R)和河網類型(W)等，得地圖上河流選取因素集:

2.2 河流選取評判集

制圖綜合中，對河流只有選取或舍去，河流選取的評判集:

2.3 因素權重A確定

針對影響河流選取的4個因素分配不同權重，根據專家評定和統計分析得:

2.4 建立模糊綜合評判矩陣

通過因素評判，確定每個因素對于各等級模糊子集的隸屬度。

式中ri1是單因素對河流選取的隸屬度，ri2是單因素對河流舍去的隸屬度。

模糊綜合評判矩陣:

2.5 模糊綜合評判結果集

據式(5)和式(3)，通過模糊變換，得評判結果:

式中?是合成運算中模糊矩陣乘算子，按最大隸屬原則，bk=max(b1，b2)，若 bk=b1該河流選取，bk=b2，該河流舍去。為防止b1=b2出現，采用M(⊕，·)模糊算子［6］。

3 模型選取河流實驗

利用上述模糊數學模型，經過MATLAB矩陣計算，對現有南寧市地圖中的河流自動選取進行試驗，確定各因素對選取河流的隸屬度。圖1是利用模糊數學模型對河流自動選取的結果，從選取結果來看，結構選取是令人滿意的。

圖1 河流選取結果

選取河流要素的同時，運用相關模型選取道路要素，地貌要素，為下一步手繪地圖確定帶有數學基礎的地理底圖。

4 地圖要素選取后手繪地圖設計

本次南寧手繪寫意地圖探討計算機設計和手繪設計創新結合，發揮設計本質。繪圖工具不再是傳統畫筆、調色板，而采用數位圖形手寫板，具體參數:電磁感應方式/坐標分辨率200 lpmm(5080 lpi)/精確度+/－0.25 mm(0.010 in)/讀取速率200點/秒/數位板體積435*290/可創建自然表現的筆刷和橡皮擦功能。特點:2048級壓力感應與60°傾斜感應，能精確模擬各種傳統畫筆、筆刷與馬克筆的筆觸表現。

對地圖要素結構選取后地理底圖做相應處理，運用圖形手寫板修飾后得南寧市手繪地底圖效果如圖2，確定地圖框架后，針對細節要表現個體，塑造形體和準確表達。

圖2 南寧市手繪地圖底圖局部效果

數位板的應用，提高了手繪地圖的真實性、可修改性以及制作速度，保留了計算機設計的準確性、逼真性、可修改性、復制性，從不同角度、不同空間感受設計效果，完善自己的作品;可修改性和復制性提高了工作效率，更方便完善設計方案;同時涵蓋了制圖者個性和主觀意識的發揮和表達，情感的自然流露，創意靈感的快速捕捉，做到優勢互補，融合兩者的優勢，全面展示設計的多樣性。

5 結語

手繪地圖設計要遵守地圖編制的大原則，本著實現其科學性、實用性、藝術性的思想進行，從全方位服務于讀者的角度，選擇其內容，決定其形式。本文從地圖要素結構選取模型入手，探討手繪寫意地圖的數學基礎，保證了在遵循地圖的科學性原則下編繪寫意地圖;采用數位板輸入，提高了手繪的效率。從設計作品的角度，以藝術化的表現手法，提高地圖藝術觀賞性，使其真正成為值得收藏與紀念的地圖產品。

［1］肖燕萍.構圖的形式美法則在地圖設計中的應用［J］.測繪通報，2006(10):65～67.

［2］蔡國林，李永樹，馮德俊.基于ArcGIS Engine地圖符號化模塊的設計與實現［J］.計算機應用研究，2006(12):268～269.

［3］羅紹輝，黃炳強，阮明.基于模糊綜合評判模型數字影像地圖集質量控制分析［J］.測繪科學，2010(3):113～114.

［4］劉艷.關于旅游地圖設計的探討［J］.測繪與空間地理信息，2008(3):183～184.

［5］過家春，高飛，柳錦森.論旅游地圖的文化內涵與審美價值［J］.測繪通報，2008(3):47～49.

［6］何宗宜.地圖數據處理模型的原理與方法［M］.武漢:武漢大學出版社，2004.

［7］羅紹輝，阮明.基于模糊綜合評判模型數字影像地圖集質量評價分析［J］.城市勘測，2009(4).