電子地圖的干擾因素對視覺變量量級感受的影響

毛文芳

摘要：地圖的視覺變量是地圖研究的核心要點之一，視覺變量承載了地圖的信息傳達與表達。本文運用視覺感受實驗方法探究干擾性視覺變量的作用下，尺寸變量（線條寬度）量級感的感受變化及規(guī)律，為更高效的使用視覺變量提出指導性意見。

關鍵詞：電子地圖;視覺干擾;視覺感受實驗;視覺變量;量級感受

中國分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2019）02-0154-03

電子地圖是地圖與現(xiàn)代技術結(jié)合的產(chǎn)物，隨著技術的普及和觀念的更新，電子地圖已經(jīng)成為了應用廣泛并與人們生活密切相關的地圖形式[1]。地圖的本質(zhì)是空間認知工具，電子地圖的研究主要在對其可視化表達的探索，視覺變量承載了信息的表達，不僅可以區(qū)分事物的屬性特征也可表示同屬性間的等級差異，合理的運用視覺變量可以更有效地傳達地圖信息。

在目前對視覺變量的研究中，將視覺變量分為靜態(tài)視覺變量和動態(tài)視覺變量，本文旨在于研究靜態(tài)視覺變量之間的干擾性，不涉及對動態(tài)視覺變量的探討。電子地圖由于受顯示設備的制約，可視化構(gòu)建中，一個數(shù)據(jù)集包含多種屬性的數(shù)據(jù)，則需要多種視覺變量的組合。視覺變量編碼組成數(shù)據(jù)圖形，數(shù)據(jù)圖形構(gòu)建可視化，不同視覺變量的內(nèi)在屬性可以適應不同的數(shù)據(jù)特征。

盡管多位學者在對于評估視覺變量的有效性和效率做了不少努力，但極少有人關注Bertin的“分離性”概念，根據(jù)Bertin的觀點，變量有兩種屬性“分離的”、“聯(lián)想的”。“聯(lián)想的”視覺變量可以將觀察者將一組視覺符號從其他視覺變量中區(qū)分出來，同時忽略變量中的變量。多個視覺變量構(gòu)建一個完整視覺認知體系，單一變量所帶來的視覺感知和認知效率在整個可視化體系中受到其他視覺變量的關聯(lián)影響，多種視覺變量的屬性相互作用，影響用戶對每個獨立變量的感知。

本文的研究重點是電子地圖的在干擾因素下視覺量級感受研究，探究在其他視覺變量的干擾影響下，對尺寸變量（線條長度變量）等級感受的影響及影響關系和規(guī)律。

1 電子地圖的視覺變量分類及特點

視覺變量這個概念最初是于1967年法國學者Bertin提出，確定了7個視覺變量：形狀、尺寸、方向、色彩、密度和色彩，并將視覺變量理論引入地圖學。在Bertin的研究基礎上，不少學者對視覺變量提出了一些異議和補充。Morrison建議增加顏色飽和度和排列，MacEachren建議增加三個：模糊性、分辨率和透明度[4]。可視化構(gòu)建的過程中，需要不同的視覺變量的組合，構(gòu)造具有不同屬性意義和數(shù)據(jù)值的可視化模型。

有學者對靜態(tài)變量進行了分類整理靜態(tài)視覺變量根據(jù)變量類型劃分為兩個一級類型：圖形變量、色彩變量，圖形變量又可分為三個兩級類型：形狀變量、尺寸變量、紋理變量。尺寸變量可分為線條寬度變量、線條長度變量。色彩變量分為三個兩級類型：色相變量、純度變量、亮度變量[5]。隨著電子地圖和GIS地圖的發(fā)展，透明度作為視覺變量，受到了越來越多的地圖學家關注。與Bertin的視覺變量體系中的七個變量相比，透明度與明度變量有一點的相似性，善于表現(xiàn)符號尤其是面狀符號之間的等級感，但透明度和明度又有著顯著差異，透明度可以表現(xiàn)物體虛實之間的差異感，可用來表示時空數(shù)據(jù)的變化[3]。圖形透明度的變化能夠給人以虛實不同的視覺感受，透明度高則圖形邊界模糊圖形表達較為虛無，透明度低則圖形邊界清晰圖形表達較為實在，本文稱這種視覺感受為虛實感。透明度不僅可以表達事物的重要程度，也可以表達事物隨著時間變化出現(xiàn)與消失的狀態(tài)，適合與色彩變量配合使用，共同建立視覺符號系統(tǒng)的整體感、等級感和差異感。

2 電子地圖的等級感受及其實驗背景

等級感受是指觀察對迅速且明顯的區(qū)分出幾個等級的效果[2]。地圖中常使用同一色相的亮度變化來產(chǎn)生等級感，但色彩為差別變量，用于描述地圖數(shù)據(jù)之間的定性差別，而尺寸為等級變量，用于描述地圖數(shù)據(jù)間的定量差別，等級變量和差別變量聯(lián)合使用可以增強地圖數(shù)據(jù)的等級感受，但變量與變量之間的視覺等級感受又相互影響，削弱或增強其視覺感受。例如地圖運用已精確數(shù)據(jù)量的尺寸變量時，如寬為5cm的線段代表對應屬性類別的數(shù)量為50，寬為10cm的線段代表對應屬性類別的數(shù)量為100，但由于其他信息因素的干擾及其他視覺變量的影響，該尺寸變量的外觀梯級視覺效果與數(shù)據(jù)值并不相等，從而影響讀圖者、讀圖效率和正確率及讀圖時的感受特征。電子地圖承載信息量較大所以讀圖的過程是復雜的，讀圖的過程經(jīng)過察覺、辨別、識別和解釋，察覺和辨別的過程是視覺感受的重點，與讀圖者的生理和心理因素有關。地圖視覺感受的研究主要圍繞視覺變量、視覺感受過程與視覺感受效果這三個點深入。地圖是空間信息化的可視化產(chǎn)品，視覺變量傳達地圖信息，傳輸?shù)倪^程通過視覺感受來進行。前人對視覺感受進行可很多研究，但研究的基礎都是建立在紙質(zhì)地圖之上，電子地圖雖區(qū)別于紙質(zhì)地圖，但也沿襲了部分紙質(zhì)地圖的特點。

對電子地圖等級感受的研究大部分是對于單一視覺變量的研究，排除其他視覺變量的干擾因素，探究單一視覺變量的高效運用規(guī)律。但地圖可視化是復雜信息的視覺展示，多種視覺變量共同作用，互相影響達成地圖信息展示的多層次立體動感展示。所以多種干擾因素下視覺變量的有效性是一個值得探究的重要問題。在本實驗中，不僅是探究線條寬度對線條長度變量，透明度對線條寬度變量的等級感受及這兩種視覺變量對線條長度變量的影響，分析視覺變量之間的干擾結(jié)果和干擾程度。本論文的干擾研究僅研究視覺變量間的單向干擾。

由于電子地圖和紙質(zhì)地圖所承載的媒介不同，所以電子地圖實驗方法與紙質(zhì)地圖實驗方法所考慮的因素不同，需考慮操作設備及環(huán)境因素。電子地圖依托電子屏幕顯示，在實驗過程中需給被試提供舒適的可閱讀的電子環(huán)境。屏幕的尺寸及顯示性能和環(huán)境光線都會影響實驗結(jié)果，實驗時需準確控制環(huán)境變量，保證數(shù)據(jù)的精確性。由于地圖視覺感受實驗具有強烈的主觀因素與不確定性，設計過程中需嚴格遵循科學的設計方法，并考慮用戶的認知能力，確保實驗的可實施性和有效性。