專題地圖的結(jié)構(gòu)符號與動態(tài)符號設(shè)計

閆 俊 王俊友

(1. 新疆維吾爾自治區(qū)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(nèi)外許多學(xué)者在專題地圖符號設(shè)計領(lǐng)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(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)挖掘功能,主要討論了通過色彩、符號、圖形等要素表現(xiàn)地物在地理空間中的相互關(guān)系并進行分析,從而獲得知識、發(fā)現(xiàn)規(guī)律。他強調(diào)“視覺——心像——形象思維——創(chuàng)新”的認知過程[1]。美國學(xué)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(wù):(1)如何建立表達復(fù)雜現(xiàn)實世界的規(guī)范的地理可視化理論和方法;(2)如何引進有關(guān)地理現(xiàn)象及其時空變化過程的新的表達形式;(3)如何表達動態(tài)變化的數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系;(4)如何發(fā)展可視化表達方法,為各個學(xué)科領(lǐng)域的研究提供知識發(fā)現(xiàn)和決策支持;(5)如何利用不斷發(fā)展的計算機技術(shù)以及新的數(shù)據(jù)格式,為可視化表現(xiàn)提供新的技術(shù)手段[2]。本文結(jié)合對專題地理信息“現(xiàn)狀”“變化”“關(guān)系”的表達,對地圖符號進行更深一層次的表達設(shè)計,即地圖符號的設(shè)計應(yīng)體現(xiàn)出數(shù)據(jù)的特有結(jié)構(gòu)屬性和數(shù)據(jù)的時間屬性。因此,本文將專題地圖符號分為結(jié)構(gòu)符號、動態(tài)符號和動態(tài)結(jié)構(gòu)結(jié)合符號三個類別。

1 結(jié)構(gòu)符號設(shè)計

結(jié)構(gòu)符號用于表達兩種或兩種以上相關(guān)指標(biāo)的類別和結(jié)構(gòu)(表1),既有從屬于同一種類別的并列指標(biāo),也有從屬于不同類別的關(guān)系指標(biāo)。例如,在教育類專題地圖中,表達留學(xué)生經(jīng)費來源的組成結(jié)構(gòu),將留學(xué)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(xué)校間交換四種形式,這幾個并列指標(biāo)共同從屬于同一類別;又比如,表達普通高校在校生數(shù)與恩格爾系數(shù)的關(guān)系時,將兩個不同類別的指標(biāo)分別用不同形狀的符號組合在一起表示,這兩個指標(biāo)就是從屬于不同類別的關(guān)系指標(biāo),其中恩格爾系數(shù)又包含城市和農(nóng)村兩類[3]。結(jié)構(gòu)符號設(shè)計的目的是為了進行指標(biāo)對比或相關(guān)性分析,反映專題地理信息的現(xiàn)狀和關(guān)系。

表1 結(jié)構(gòu)符號設(shè)計

續(xù)表1

2 動態(tài)符號設(shè)計

動態(tài)符號用于表達某段時間內(nèi)單一指標(biāo)或多指標(biāo)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(huán)境、經(jīng)濟等關(guān)聯(lián)指標(biāo),進行影響因素的分析和變化趨勢的預(yù)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(jīng)費收入和支出的變化情況,則可以設(shè)計折線動態(tài)符號來表達,其中一條動態(tài)折線表達教育經(jīng)費的收入,而另一條表達教育經(jīng)費的支出;又比如,表達新中國成立以來我國各地區(qū)普通高等學(xué)校數(shù)量的發(fā)展變化情況,以分區(qū)統(tǒng)計圖式的點狀符號來表達若干關(guān)鍵年份的數(shù)量值,以面狀的區(qū)域符號表達學(xué)校數(shù)量的變化速度,這樣同時從兩個方面來展現(xiàn)學(xué)校數(shù)在時間序列上的發(fā)展變化情況[7]。動態(tài)符號設(shè)計的目的是為了表達某一個或多個指標(biāo)在時間上的發(fā)展變化,反映專題地理信息的發(fā)展?fàn)顩r。

表2 動態(tài)符號設(shè)計

續(xù)表2

3 動態(tài)結(jié)構(gòu)符號設(shè)計

動態(tài)結(jié)構(gòu)結(jié)合符號是動態(tài)符號和結(jié)構(gòu)符號的有機組合,同時具有動態(tài)和結(jié)構(gòu)兩種特征,用于表達具有總——分關(guān)系或并列關(guān)聯(lián)的一系列指標(biāo)在時間序列上的發(fā)展變化(表3),利用動態(tài)特征表達總的發(fā)展變化,利用結(jié)構(gòu)特征反映個體之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。可以把動態(tài)結(jié)構(gòu)結(jié)合符號看作是結(jié)構(gòu)符號在時間序列上的組合,即每一具體時間的指標(biāo)用一個結(jié)構(gòu)符號表示,再將結(jié)構(gòu)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(nèi)部結(jié)構(gòu)關(guān)系和發(fā)展變化情況[10],從而形成動態(tài)符號與結(jié)構(gòu)符號的有機結(jié)合——動態(tài)結(jié)構(gòu)符號(圖1)。教育類專題地圖中表達專任教師的職稱構(gòu)成及歷年的發(fā)展變化情況,以不同的色相來區(qū)分高級、副高級、中級、初級、無職稱五中類型,以玫瑰型符號區(qū)分四個年份的專任教師數(shù)量。

圖1 動態(tài)結(jié)構(gòu)符號設(shè)計實例

表3 動態(tài)結(jié)構(gòu)符號設(shè)計

4 結(jié)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(shè)計制作是實現(xiàn)“數(shù)—圖”轉(zhuǎn)換的創(chuàng)造性工作。在專題地圖中,地圖符號的設(shè)計有 “形式”和“內(nèi)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(shè)計;在“內(nèi)容”上,按照其所揭示地理信息的類型,可以為分結(jié)構(gòu)符號、動態(tài)符號、動態(tài)結(jié)構(gòu)符號三種。在專題地圖中進行“內(nèi)容”層面上的地圖符號設(shè)計,便于深入展示專題地理信息空間布局和空間位置關(guān)系的現(xiàn)狀(空間信息)、探討專題地理信息的發(fā)展變化(時間信息)、分析專題地理信息內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及與其他事物之間的關(guān)系(特有屬性信息)。

本文以專題地圖符號設(shè)計理論和技術(shù)為指導(dǎo)進行可視化表達的初步研究,后續(xù)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(xiàn)形式方面。本文進行的教育地理信息可視化表達,其表現(xiàn)形式是平面的電子地圖或紙制地圖,而目前可視化的發(fā)展方向越來越傾向于以多媒體技術(shù)為支撐的三維地圖、動態(tài)地圖、虛擬現(xiàn)實、交互式地圖等,所以應(yīng)大力開發(fā)這種多媒體可視化產(chǎn)品,以滿足人們的需求。(2)在地圖整飾的色彩設(shè)計方面。目前,在可視化色彩設(shè)計(主要指地圖色彩設(shè)計)中少有統(tǒng)一的理論指導(dǎo),多數(shù)的地圖色彩設(shè)計都是依據(jù)制圖者的個人經(jīng)驗或某些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來進行的。本文在地圖符號的色彩設(shè)計中試圖引入色彩心理學(xué)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(xué)是從心理學(xué)的角度出發(fā),結(jié)合色彩的物理性質(zhì)和生理性質(zhì)綜合分析人的色彩感覺與各種事物和現(xiàn)象之間的關(guān)系。因此,以色彩心理學(xué)為理論基礎(chǔ)進行可視化色彩設(shè)計,有著很深的研究潛力。