地图学地图符号课件.ppt

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1、第 3 章 地 图 符 号,第 3章 地 图 符 号,1 地图符号概述 2地图符号视觉变量及视觉感受效果 3 地图符号设计 4 地图色彩5 地图注记,1 地图符号概述,1.1 符号与地图符号 符号是表达观念、传输特定信息的工具，或者说是一种标志，用来代表某种事物或现象。 地图符号属于表象性符号。它以其视觉形象指代抽象的概念。它们明确直观、形象生动。很容易被人们理解。客观世界的事物错综复杂，人们根据需要对它们进行归纳（分类、分级）和抽象，用比较简单的符号形象表现它们，不仅解决了描绘真实世界的困难，而且能反映出事物的本质和规律。因此，地图符号的形成实质上是一种科学抽象的过程，是对制图对象的第一次综

2、合。,1 地图符号概述,1.1 符号与地图符号 广义的地图符号概念是指表示地表各种事物现象的线划图形、色彩、数学语言和注记的总和。 狭义的地图符号概念是指在图上表示制图对象空间分布、数量、质量等特征的标志、信息载体，包括线划符号、色彩图形和注记。,1 地图符号概述,地图符号也称为“图解语言”。 图解语言也有“写”和“读”两个功能。 “写”就是制图者把制图对象用一定的符号表现在地图上 。 “读”就是用图者通过对地图符号的识别，认识制图对象。 图解语言更形象直观，一目了然，既可显示制图对象的空间结构，又能表示它在空间和时间中的变化。地图符号本身可以说是一种物质的对象，它用来代指抽象的概念，并且这种

3、代指是以约定关系为基础的，这就是地图符号的本质特点。,1.2 地图符号的符号特征 （1）综合抽象性 （2） 系统性 （3） 约定性 （4） 传递性 （5）时空性,（1）综合抽象性 地图符号能表示具体的、现实存在的（如山、河、湖泊）地理事物，又能表示抽象的（如人口密度）、历史存在的（如古河道）和将要实现的（如正在修建、规划中的铁路、公路）地理事物。它能反映外部的、有形的、肉眼能看到的（如森林、草原、沼泽）地理事物，又能反映事物内部的（如城市内部结构）、无形的（如气温、气压）、看不见或感觉不到的（如地磁）地理现象。它能表示各种地理事物或现象的数量和质量（如海底的高程和地貌类型），又能反映地理事物或

4、现象的复杂的动态变化（如城市的发展），以及对各种数量、质量、措施、条件等的综合评价（如农业区划，经济区划）等等。,（2） 系统性 地图符号的系统性一方面表现为，它是由一系列线划符号、色彩符号和地图注记组成的相互关联的统一体；另一方面表现为对于一种事物现象，能根据其性质、结构等划分为类、亚类、种、属等不同类别或级别，分别设计为互有联系的系列符号与其对应，构成某一事物现象的符号链。,（3） 约定性 地图称号是建立在约定关系基础之上，即人为规定的特指关系之上的人造符号。制图者对客观事物现象进行综合、概括后，然后确定相应的符号形式以及相互之间的关系规则，形成地图符号。其过程就是建立地图符号图像与抽象概

5、念之间一一对应关系的过程，并一经约定就成为地图符号，并对制图者和其的使用者都具有相应的约定性。,（4） 传递性 在人类认识客观世界的活动中，地图符号是将客观转化为主观的手段；在用图的实践活动中，地图符号又是将主观转化为客观的必不可少的工具，所以地图符号是主体和客体相互联结、相互转化，有以传递地学信息的媒介物。（5） 时空性 地图符号既可以表达地表事物现象的空间特征，也可以表达地表事物现象的时间特征。地图符号是在客观时空变化中，体现人类图形思维能力的结晶。,1.3 地图符号的分类,空间分布：三维 0, 1, 2, 3 x, y, z时空分布：四维 0, 1, 2, 3, 4 x, y, z, t

6、,地图符号的几何分类,点状符号线状符号面状符号体积符号,空间信息的几何特性,点状符号：表达空间上一个点位的符号。具定位特征，为不依比例符号。线状符号：表达空间上沿某个方向延伸的线状或带状现象的符号。具定位特征，为半依比例符号。面状符号：表达空间上具连续两维分布的现象的符号。具定位特征，为依比例符号。体积符号：表达空间上具三维特征的现象的符号。具定位特征，与比例尺相关。,形象符号抽象符号,比例符号半比例符号非比例符号,地图符号的视觉含义分类,地图符号的比例分类,半比例符号,1.4 地图符号的功能,使用地图符号能对地理事物进行不同程度的抽象、概括和简化 地图符号赋予地图极大的表现能力 地图符号能提

7、高地图的应用效果,1.5 地图符号的量表1.定名量表2.顺序量表3.间距量表4.比率量表,1.定名量表,依据制图对象固有特征进行区分 。,众数是最佳的数字统计量，以一个群体中出现频率最大的类别定名。,2.顺序量表,按某种标志将制图对象排序，表现为相对等级。,标志是以定量为基础，通过计算或人为确定。,分位法是其中一种常用的定量分类方法。,四分位法,将数据从小到大排列，然后按各级内部数据个数相等的规则确定分级。,n + 1 40 + 1Q1 = = = 10.25 4 4,2(n+1) 2 41Q2 = = = 20.5 4 4,3(n+1) 3 41Q3 = = = 30.75 4 4,第一个四

8、分位序号,第二个四分位序号,第三个四分位序号,按内插法计算各分位数的数值,假定有40个数,X1 = N10 + ( N11 -N10 ) 0.25X2 = N20 + ( N21 -N20 ) 0.5X3 = N30 + ( N31 -N30 ) 0.75,3.间距量表,通过一定量值形成的制图对象排序,常用的统计量是算术平均值 X 和标准差d,Xx = n,x- 2 d ， x- d ， x， x + d ， x+ 2d,分级间隔值：,4.比率量表,以明确的比率数值描述制图对象的数值差异,L, kLr, kLr2, kLr3, kLr4, kLr5, , H,等比数列是常用的方法之一,符号的类

9、别和量表组合起来，再加上注记，便成为地图符号的基本体系,2 地图符号视觉变量及视觉感受效果,2.1 基本视觉变量 1.形状变量 2.尺寸变量 3.方向变量 4.明度变量 5.密度变量 6.结构变量 7.颜色变量 8.位置变量,1.形状变量,是视觉上能区别开来的几何图形的单体。,2.尺寸变量,是组成不同形状的符号在量度上的变量。,3.方向变量,符号的方向指点状符号或线状符号的构成元素的方向，面状符号本身没有方向变化，但它的内部填充符号可能是点或线，也有方向。方向变量受图形特点的限制较大，如三角形、方形有方向区别，而圆形就无方向之分（除非借助其他结构因素）。,4.明度变量,指符号色调的相对明暗程度

10、。明度差别不仅限于消失色（白、灰、黑），也是彩色的基本特征之一。需要注意的是，明度不改变符号内部像素的形状、尺寸、组织，不论视觉能否分辨像素，都以整个表面的明度平均值为标志。明度变量在面积符号中具有很好的可感知性，在较小的点、线符号中明度变化范围就比较小。,5.密度变量,在保持符号表面平均明度不变的条件下改变像素的尺寸和数量。它可以通过放大或缩小符号图形的方式体现。当然，对于全白或全黑的图形是无法使用密度变量的。,6.结构变量,结构变量指符号内部像素组织方式的变化。与密度的不同在于它反映符号内部的形式结构，即一种形状的像素的排列方式（如整列、散列）或多种形状、尺寸像素的交替组合和排列方式。,7

11、.颜色变量,是最活跃的视觉变量，又包含三个子分量：色相，明度，饱和度。,8.位置变量,在大多数情况下，位置是由制图对象的地理排序和坐标所规定的，是一种被动因素，往往不被列入视觉变量。但实际上位置并非没有制图意义，在地图上仍然存在一些可以在一定范围内移动位置的成分。如某些定位于区域的符号、图表或注记的位置效果；某些制图成分的位置远近对整体感的影响等。所以从理论上讲，位置仍然是视觉变量之一。,2.2 视觉变量的感受效果 1.整体感和差异感 2.等级感 3.数量感 4.质量感 5.动态感 6.立体感 7.视觉平衡,1.整体感和差异感,“整体感”也称为“联合感受”“差异感”“也称为“选择性感受”，这是

12、矛盾的两个方面。 所谓“整体感”是指当我们观察由一些像素或符号组成的图形时，它们在感觉中是一个独立于另外一些图形的整体。整体感可以是一种图形环境、一种要素，也可以是一个物体。当各部分差异很大，某些图形似乎从整体中突出出来，各有不同的感受特征时，就表现出所谓“差异感”。当某些要素需要突出表现时，就要加大它们与其他符号的视觉差别。,3.数量感,指观察对象可以凭直觉迅速而明确地被分为几个等级的感受效果。这是一种有序的感受，没有明确的数量概念，由于人们心理因素的参与和视觉变量的有序变化，就形成了等级感。,2.等级感,数量感是从图形的对比中获得具体差值的感受效果。等级感只凭直觉就可产生，而数量感需要经过

13、对图形的仔细辨别、比较和思考等过程，它受心理因素的影响较大，也与读者的知识和实践经验有关。,5.动态感,“质量感”即质量差异感，就是观察对象被知觉区分为不同类别的感知效果，它使人产生 “性质不同”的印象。,4.质量感,在一定的条件下某些图形却可以给读者一种运动的视觉效果，即动态感，也称为 “自动效应”。图形符号的动态感依赖于构图上的规律性。一些视觉变量有规律地排列和变化可以引导视线的顺序运动，从而产生运动感觉 。,7.视觉平衡,“立体感”是指在平面上采用适当的构图手段使图形产生三维空间的视觉效果。,6.立体感,在美国阿恩海姆提出视觉平衡是由两个主导因素造成的：重力和方向。地图图廓内，图形是根据

14、它所在绝对位置、尺寸、形状决定重力，图形的相关位置、内容、形状决定方向。,2.3 地图符号对制图对象特征的描述制图对象的基本特征标志主要包括以下几个方面：定位特征：空间对象的基本标志之一，包括物体的位置和空间范围性质特征：用以辨别不同类型对象的标志，属于定名尺度的范畴空间结构特征：指对象的外部形状特征标志，包括轮廓的形状和内部空间的结构差异数量特征：对象数量大小及数量关系的标志，包括间隔尺度和比率尺度的数值关系关系特征：在制图对象中，每一个对象所处的地位及其与其他对象的相互关系时间特征：确定对象性质或数量的时点或时段标志，反映对象的发展变化及趋势特点,描述对象性质种类或类型差别的符号属于定性符

15、号。描述性质特征的变量主要是形状、颜色、结构、方向。明度、密度等变量只能作为次要的辅助手段，起增强差别的作用。,1.性质特征的描述,点状符号以符号个体表示对象的整体形象，形状变量是表现性质差别最主要的因素。,（1）点状符号,（2）线状符号,线状对象通常通过形状、颜色、结构形式来表达一定的象征性意义。,（3）面状符号,面状符号所能使用的变量是像素在形状、结构、方面的差异，用它们来描述面积范围的属性差异。,表现数量特征的变量较少。实践证明，尺寸是表现准确数值关系惟一有效的变量。表现数量相对大小的顺序或等级既可用尺寸，也可用明度、结构等变量。,2.数量特征的描述,用点状定量符号描述具体数量指标要在符

16、号尺寸与数值之间建立一种函数关系，使之可以根据符号的大小量算或估读出其相应的数值。因而符号的形象必须整齐、规则，有可供量度的基准线，一般都采用几何图形。,（1）点状符号,（2）线状符号,线状符号的数量描述比点状符号单纯，符号类型也较少，如运输量、流量等线状符号以符号宽度表示数值的大小，线宽与数值成一定比例。,（3）面状符号,面状符号很难表现非分级数值，如果要表示，只能通过面积内基本元素图形的尺寸来表现，但基本元素图形太大会影响面状效果，因而这种方法有一定的使用限制。,制图对象极为多样，它们既有统一性，又有不同程度的差异性，这种关系的描述表现为地图符号系统分类、分级以及层次结构和空间组合。,3.

17、关系特征的描述,3 地图符号设计一、设计地图符号的考虑因素（一）影响符号设计的因素,1.地图内容 普通图：地形图、地理图 专题图: 2.资料特点 空间特征：决定符号的类型，点、线、面等 测度特征：如定名、等级或是数量 组织结构：关系特征。如有无层次，单层或是多层 其它特征：如资料的精确性、制图对象在形象、颜色、结构等方面特征的表现等,3. 地图的使用要求 地图的类型、主题、比例尺、地图使用对象和使用条件等，影响地图内容的确定，制约符号设计。4.所需感受水平 资料特点、内容主次、图面结构等影响感受水平 如，地形图各要素感受水平一致 专题图的主题内容需较强的感受效果,5.视觉变量 决定视觉效果 影

18、响地图符号的设计6.视力及视觉感受规律 一般视力的分辨能力数据可作为确定符号线划粗细、疏密和注记大小的参考。 在实际使用时要根据预定读图距离、读者特点、使用环境、图面结构复杂程度等做必要的调整、修改和试验。,7.技术和成本因素8.传统习惯与标准 普通地图要素一般应尽量沿用标淮符号或至少与之相近似；专题内容虽然大多尚无标准化规定，但也应尽可能采用习惯的形式、如水系用蓝色，植被用绿色等。,（二）符号设计要求1. 图案化2. 象征性3. 清晰性4. 系统性5. 适应性6. 生产可行性,1.图案化“图案化”就是对制图形象素材进行整理、夸张、变形，使之成为比较简单的规则化图形。 图案化主要体现在两个方面

19、。首先，要对形象素材进行高度概括，去其枝节成分，把最基本的特征表现出来，成为并非素描的简略图形；其次，图形应尽可能地规则化。 2.象征性设计图案化符号时，一般都应尽可能地保留甚至夸张事物的形象特征，包括外形的相似、结构特点的相似、颜色的相似等。,3.清晰性影响符号清晰易读的因素主要在于简单性、对比度和紧凑性三个方面。 4.系统性不能孤立地设计每一个符号；而要考虑它们与其他符号的关系。5.适应性不同的地图类型和不同的读者对象对符号形式的要求有很大的不同。 6.生产可行性设计符号要顾及在一定的制图生产条件下能够绘制和复制。,二、地图符号常规实现方法分析（一）矢量地图符号常规实现方法1.程序块法2.

20、信息块法3.综合法,（二）地图符号的系统设计 符号设计首先应从地图使用要求出发，对地图基本内容及其地图资料进行全面的分析研究，拟定分类分级原则；其次是确定各项内容在地图整体结构中的地位，并据以排定它们所应有的感受水平；然后选择适当的视觉变量及变量组合方案。进入具体设计阶段，要选择每个符号的形象素材，在这个素材的基础上，概括抽象形成具体的图案符号。初步设计往往不一定十分理想，因而常常需要经过局部的试验和分析评价，作为反馈信息重新对符号进行修改。在这个主要的设计过程中还要同时考虑上述各种有关的因素。,4 地图色彩,4.1色彩的量度 1.色相 2.亮度 3.饱和度,1.色相 hue,紫色 蓝色 绿色

21、 黄色 橙色 红色420nm 470 510 580 620 700nm,色相即每种颜色固有的相貌，取决于反射光谱的主波长。,锥体细胞包含三种感色细胞：感红细胞，感绿细胞和感蓝细胞。其中任何两种受到相应波长光刺激时，经神经纤维传至大脑，起光学组合作用，产生色彩感觉。,2.明度 brightness(value),色光的强度，也指色彩对光照的反射程度。同一颜色加白或黑两种颜料搀和之后，能产生各种不同的明暗层次。在颜料中调入不同比例的白颜料，可以提高混合色的光谱反射比，提高明度。,3.饱和度 saturation (chroma),相对于光谱色的纯洁度，也称纯度、饱和度。指反射色光总量中某种色光所

22、占比例的大小。黑白阶调效果可以表示出色彩明度的高低，某种颜色的明度高，不一定纯度高，如果它掺杂其他较浅的颜色，明度提高了，纯度降低了。,4.2 色彩的表示与感觉（一）色彩的表示 地图上色彩作为一种表示手段，主要是运用色相、明度以及饱和度的变化与组合，结合人们对色彩感受的物理心理特征，建立起色彩与制图对象之间的一定联系。 色彩学中，红、绿、蓝三色称为三原色，由红、黄、蓝三色依次分别混合，就可以得到橙、绿、紫、黑各色。这些都是色系的差别。每种颜色又都可以有不同的纯度和饱和度，即由淡到浓或由浅到深的变化。,地图色彩运用的总原则是：使每一种色相、亮度、饱和度的设计同所有表示对象的实质和特征联系起来，最

23、有效地反映制图对象的特征及其分布规律与区域差异。,（二）色彩的感觉 1.色彩的兴奋与沉静 2.色彩的冷暖感 3.色彩的进退和胀缩 4.色彩的轻重与软硬 5.色彩的华丽与朴素 6.色彩的活泼与忧郁,4.3 地图符号色彩设计（一）地图上色彩的作用 1.色彩的运用简化了图形符号系统 2.丰富了地图内容 3.提高地图内容表现的科学性 4.改善地图语言的视觉 5.提高地图的审美价值,（二）地图色彩的特点 1.地图色彩大多以均匀色层为主 2.色彩使用的系统性 3.地图色彩的制约性 4.色彩意义的明确性,（三）地图色彩设计的一般要求 1.地图色彩设计与地图的性质、用途相一致 2.色彩与地图内容相适应 3.充

24、分利用色彩的感觉与象征性 4.和谐美观、形成特色,（四）地图色彩选择1.点状色彩用色时多利用色相变化表示物体的质和类的差异，而很少利用明度和饱和度的变化。为了印刷方便，点状符号一般只选用一种颜色。 2.线状色彩 用色要求基本与点状符号相似。 3.面状色彩色彩是面状符号最重要的变量，它可以使用色相、明度、饱和度的变化。色彩的对比和调和设计也主要运用于面状符号。,5 地图注记,5.1 地图注记的功能,标识地图对象 指示对象的属性 表明对象间的关系 转译,5.2 地图注记分类,地图注记分为：名称注记：说明各种事物的专有名称。说明注记文字注记：说明事物的种类、性质、或特征。 数字注记：说明事物的数量特征。图幅注记：说明地图的编制状况。,系统地利用注记字体、尺寸、色相、间隔和注记配置，地图注记便成为空间信息归类的手段。,6.3 注记的定位,注记排布 注记在图上的排列方式，主要有四种： 水平字列：平行于南北图廓。 垂直字列：垂直于南北图廓。 雁行字列：字符连线与注示物走向平行，成直线，字直立。 屈曲字列：字符连线与注示物走向平行，成自然弯曲，字向不直立。,慎重地进行注记定位能够加强地图的视觉平衡。,作业：1、试说明方位投影的投影表象及变形规律。2、墨卡托投影具有什么特性和用途？,