專題地圖的結構符號與動態符號設計

閆 俊 王俊友

(1. 新疆維吾爾自治區第二測繪院, 新疆 烏魯木齊 830002; 2. 中國地圖出版社, 北京 100054)

0 引言

近年來,國內外許多學者在專題地圖符號設計領域做了廣泛而深入的研究工作。我國高俊院士提出了基于地圖符號可視化的知識發現和數據挖掘功能,主要討論了通過色彩、符號、圖形等要素表現地物在地理空間中的相互關系并進行分析,從而獲得知識、發現規律。他強調“視覺——心像——形象思維——創新”的認知過程[1]。美國學者MacEachren和Kraak提出了專題地圖符號可視化表達面臨的五大任務:(1)如何建立表達復雜現實世界的規范的地理可視化理論和方法;(2)如何引進有關地理現象及其時空變化過程的新的表達形式;(3)如何表達動態變化的數據以及數據之間的相互關系;(4)如何發展可視化表達方法,為各個學科領域的研究提供知識發現和決策支持;(5)如何利用不斷發展的計算機技術以及新的數據格式,為可視化表現提供新的技術手段[2]。本文結合對專題地理信息“現狀”“變化”“關系”的表達,對地圖符號進行更深一層次的表達設計,即地圖符號的設計應體現出數據的特有結構屬性和數據的時間屬性。因此,本文將專題地圖符號分為結構符號、動態符號和動態結構結合符號三個類別。

1 結構符號設計

結構符號用于表達兩種或兩種以上相關指標的類別和結構(表1),既有從屬于同一種類別的并列指標,也有從屬于不同類別的關系指標。例如,在教育類專題地圖中,表達留學生經費來源的組成結構,將留學生分為自費和非自費兩大類,其中非自費又包括中國政府支助、本國政府支助、國際組織支助和學校間交換四種形式,這幾個并列指標共同從屬于同一類別;又比如,表達普通高校在校生數與恩格爾系數的關系時,將兩個不同類別的指標分別用不同形狀的符號組合在一起表示,這兩個指標就是從屬于不同類別的關系指標,其中恩格爾系數又包含城市和農村兩類[3]。結構符號設計的目的是為了進行指標對比或相關性分析,反映專題地理信息的現狀和關系。

表1 結構符號設計

續表1

2 動態符號設計

動態符號用于表達某段時間內單一指標或多指標研究對象的變化情況(表2),反映對象的變化歷程,同時加入人口、環境、經濟等關聯指標,進行影響因素的分析和變化趨勢的預測等。例如,在教育類專題地圖中,表達1978—2006年間普通初中教育經費收入和支出的變化情況,則可以設計折線動態符號來表達,其中一條動態折線表達教育經費的收入,而另一條表達教育經費的支出;又比如,表達新中國成立以來我國各地區普通高等學校數量的發展變化情況,以分區統計圖式的點狀符號來表達若干關鍵年份的數量值,以面狀的區域符號表達學校數量的變化速度,這樣同時從兩個方面來展現學校數在時間序列上的發展變化情況[7]。動態符號設計的目的是為了表達某一個或多個指標在時間上的發展變化,反映專題地理信息的發展狀況。

表2 動態符號設計

續表2

3 動態結構符號設計

動態結構結合符號是動態符號和結構符號的有機組合,同時具有動態和結構兩種特征,用于表達具有總——分關系或并列關聯的一系列指標在時間序列上的發展變化(表3),利用動態特征表達總的發展變化,利用結構特征反映個體之間的結構關系?？梢园褎討B結構結合符號看作是結構符號在時間序列上的組合,即每一具體時間的指標用一個結構符號表示,再將結構符號按照一定的時間順序排列,這樣就能夠同時表達出研究對象內部結構關系和發展變化情況[10],從而形成動態符號與結構符號的有機結合——動態結構符號(圖1)。教育類專題地圖中表達專任教師的職稱構成及歷年的發展變化情況,以不同的色相來區分高級、副高級、中級、初級、無職稱五中類型,以玫瑰型符號區分四個年份的專任教師數量。

圖1 動態結構符號設計實例

表3 動態結構符號設計

4 結束語

地圖符號是地理信息圖形表達的最主要形式,地圖符號的設計制作是實現“數—圖”轉換的創造性工作。在專題地圖中,地圖符號的設計有 “形式”和“內容”兩個層面。在“形式”上,按照地圖符號的幾何特征,可以將地圖符號分為點、線、面三種形式分別設計;在“內容”上,按照其所揭示地理信息的類型,可以為分結構符號、動態符號、動態結構符號三種。在專題地圖中進行“內容”層面上的地圖符號設計,便于深入展示專題地理信息空間布局和空間位置關系的現狀(空間信息)、探討專題地理信息的發展變化(時間信息)、分析專題地理信息內部結構以及與其他事物之間的關系(特有屬性信息)。

本文以專題地圖符號設計理論和技術為指導進行可視化表達的初步研究,后續可對以下兩方面進一步研究:(1)在專題地圖符號可視化表現形式方面。本文進行的教育地理信息可視化表達,其表現形式是平面的電子地圖或紙制地圖,而目前可視化的發展方向越來越傾向于以多媒體技術為支撐的三維地圖、動態地圖、虛擬現實、交互式地圖等,所以應大力開發這種多媒體可視化產品,以滿足人們的需求。(2)在地圖整飾的色彩設計方面。目前,在可視化色彩設計(主要指地圖色彩設計)中少有統一的理論指導,多數的地圖色彩設計都是依據制圖者的個人經驗或某些行業標準來進行的。本文在地圖符號的色彩設計中試圖引入色彩心理學理論加以分析論證,但由于客觀原因,沒有做深入的探討。色彩心理學是從心理學的角度出發,結合色彩的物理性質和生理性質綜合分析人的色彩感覺與各種事物和現象之間的關系。因此,以色彩心理學為理論基礎進行可視化色彩設計,有著很深的研究潛力。