Value-by-alpha地圖原理與制作

劉福良

Value-by-alpha地圖原理與制作

劉福良

（江西省天久地礦建設工程院 江西鷹潭 335001）

Value-by-alpha地圖是制圖學家Robert Roth等人于2010年提出的新型專題地圖制圖，可用于可視化定性數據或定量數據。Value-by-alpha地圖已成為地圖學專題地圖中的新成員，引起國際上廣泛關注，而國內對value-by-alpha地圖的研究較少。本文旨在概述專題地圖、闡述value-by-alpha地圖在專題地圖框架中的地位、解釋value-by-alpha地圖的原理，同時提出一種value-by-alpha地圖的制作思路。

專題地圖；value-by-alpha地圖；透明地圖

引言

地圖是人類認識世界的重要途徑，在人類文明史上具有舉足輕重的地位。根據用途，地圖分為普通地圖（general-purpose maps或reference maps）和專題地圖（thematic maps）。Value-by-alpha地圖（VBA 地圖）是地圖學家于近年提出的新型專題地圖表達形式，其于2010年首次由美國賓夕法尼亞州立大學地圖學家Robert Roth等人提出[1]，隨后在地圖學界引起了廣泛的關注（例如文獻[2～3]）。本文旨在介紹VBA地圖的原理和制作方法。

關于VBA地圖的中文釋義，目前國內尚未明確地翻譯。VBA地圖的關鍵是使用了計算機視覺RGBA色彩空間中alpha通道，該通道的作用是控制圖像的透明程度，其取值范圍為0～100%，其中0代表完全透明、100%代表完全不透明。鑒于此，本文提倡將VBA地圖譯為透明地圖。考慮到釋義的嚴謹性，該譯名尚需更多學者討論。余文中采用原名“VBA地圖”。

1 專題地圖概述

前文將地圖根據使用目的分為普通地圖和專題地圖，其中專題地圖是指為一定地使用目的繪制、突出顯示地圖上與單一或若干主題相關的空間要素的地圖。根據內容，專題地圖分為三大類[4]：自然地圖、人文地圖和其它地圖。自然地圖例如植被覆蓋圖、氣象圖等，人文地圖例如行政區劃圖、歷史文物地圖等。根據制圖形式，常見的專題地圖又可分為分級統計圖、比例符號圖、點地圖、等值線地圖等。本節根據制圖形式概述專題地圖。

1.1 分級統計圖

分級統計圖是按區域匯總的統計數據的常用表達方法，其通過為地圖上的不同的統計區域設置不同的顏色或紋理的方式可視化統計數據。由于統計數據往往數值不一、大小各異，在實際使用中往往將統計數據分成有限的若干組，即從小到大根據數值分級，因此這類地圖稱為分級統計圖。分級統計圖是最常用的專題地圖之一。

1.2 比例符號圖

比例符號圖的功能類似分級統計圖。在比例符號圖中，統計數據在分級后，各級使用大小不同、但尺寸成比例的符號展示出來。常用的符號包括圓、正方形和三角形，此外，也有不少比例符號圖使用圓柱作為符號、講統計數據繪制成柱狀圖。在所有符號中，最常用的是圓，對應的地圖稱為圓形比例符號地圖。

1.3 點地圖

與比例符號圖中常用大小不一的圓作為符號表達統計數據不同，點地圖中使用大小均一的圓點，一個圓點代表一定量的數值。例如，在人口分布的點地圖中，如果使用1個圓點表示100萬人口，則需在人口1000萬的甲省上均勻繪制10個圓點，而在人口2500萬的乙省上繪制25個圓點。顯而易見，點地圖與比例符號圖相比，不僅同樣能夠表達數量，而且還能在一定程度上表達數量的分布特性。

1.4 等值線地圖

等值線地圖是重要的專題地圖，在地質、測繪、礦產等多領域具有重要的用途。在等值線地圖中，數值相同的地點被連接成線（稱為“等值線”），甚至形成閉合圈。實際使用時，并且將所有的數值相等的地點都連接呈現，而往往是間隔一定的數值，這樣的數值稱為等值距。常見的等值線圖例如等高線圖和等溫線圖。

2 VBA地圖原理和分類

VBA地圖可視為繼分級統計圖、比例符號圖、點地圖、等值線地圖后的又一種新型的專題地圖。

根據Robert Roth推薦的背景顏色，VBA地圖可分為黑色背景VBA地圖和白色背景VBA地圖。根據其所繪制的變量本質，VBA地圖又可分為三類，分別是：定性VBA地圖、單極限定量VBA地圖、雙極限定量VBA地圖。

2.1 定性VBA地圖

定性VBA地圖是指用于可視化定性變量（qualitative variables）的VBA地圖。

2.2 單極限定量VBA地圖

單極限定量VBA地圖是指用于可視化單極限定量變量（unipolar quantitative variables）的VBA地圖。單極限定量變量是指具有單向極限的定量變量，例如地區內男性人口比重，其理論最小值應為零，而且只能為正值、不能為負值，即改變量的取值以零為起點只具有單向的極限。在單極限定量VBA地圖上，主色調只有一種。

2.3 雙極限定量VBA地圖

雙極限定量VBA地圖是指用于可視化雙極限定量變量（bipolar quantitative variables）的VBA地圖。與單極限定量變量不同，雙極限定量變量具有雙向的極限。典型的雙極限定量變量如不同國家的人口增長率，有正值亦有負值、以零值為中點具有正負雙向的極限。在雙極限定量VBA地圖中，主色調有兩重，每種色調的色級可以有多種。

3 VBA地圖制作

由于VBA地圖較新、是國際上提出的新型專題地圖，常用GIS軟件（例如ESRI ArcGIS、Supermap）中尚無專門的VBA制圖模塊。經探索，筆者建議如下的制圖方法。

（1）使用ArcGIS打開普通地圖數據、選擇合適的投影；

（2）修改地圖數據的屬性表、為需要用于VBA制圖的變量設置專門的字段；

（3）在ArcGIS“圖層屬性”中，為新增字段設置不同的顏色；

（4）在ArcGIS“Data framepro perties”中，設置VBA地圖的背景顏色；

（5）利用ArcGIS“圖層屬性”中“顯示”選項卡中的“透明度”設置，調整alpha值。

4 結語

VBA地圖是新型專題地圖，是國際上新近提出的制圖技術，目前國內尚無對VBA地圖的介紹。本文從專題地圖的概述起，解釋了VBA地圖的原理、梳理了其分類，并提出了一種VBA地圖的制圖方法。雖然VBA地圖于2010年才提出，目前已經在國際上引起廣泛的關注，希望本文對VBA地圖在國內的應用起到點滴的推動作用。

[1]ROTH R E，WOODRUFF A W，JOHNSON Z F.Value-by-alpha Maps：An alternative technique to the cartogram[J].The Cartographic Journal，2010，47（2）：130～40.

[2]ETHERINGTON T R，PERRY G L.Visualising continuous intra-landscape isolation with uncertainty using least-cost modelling based catchment areas：common brushtail possums in the Auckland isthmus[J].International Journal of Geographical Information Science，2016，30（1）：36～50.

[3]WHEELER A.Visualization techniques for journey to crime flow data[J].Cartography and Geographic Information Science，2015，42（2）：149～61.

[4]祝國瑞.地圖學[M].武漢：武漢大學出版社，2004.

P283.1

A

1004-7344（2016）27-0198-02

2016-9-8

劉福良，男，助理工程師，本科，從事測繪工程工作。