南师大地图学教案第8讲 地图符号

第八讲地图符号一．

本讲的内容概述

1.地图符号的实质和分类

1.1地图符号的实质

1.2地图符号的分类

按符号表现的制图对象的几何特征分类

按符号与地图比例尺的关系分类

按符号表示的地理尺度分类

按符号的形状特征分类

2.地图符号的视觉变量

2.1地图符号的视觉变量

基本的视觉变量

视觉变量的扩展

2.2视觉变量能形成的图形知觉效果

3.地图符号对制图对象特征的描述

3.1性质特征的描述

3.2数量特征的描述

3.3关系特征的描述

4.地图符号的设计

4.1影响符号设计的因素

4.2符号设计要求

4.3地图符号的系统设计二．

本讲内容

1.

地图符号的实质和分类

1.1地图符号的实质

地图符号属于表象性符号。它们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。

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合。

1.2地图符号的分类

地图符号是一个开放的大系统，随着地图内容的扩展、地图形式的多样化，地图符号还在不断变革、补充和完善，地图符号的类别也更多，现代地图符号可以从以下几个不同的角度分类。

（1）按符号表现的制图对象的几何特征分类

按地图符号的几何性质可将符号分为点状符号、线状符号和面状符号。

点状符号是指具有点的性质，不论符号大小，实际上以点的概念定位，而符号的面积不具有实地的面积意义。

线状符号是指它们在一个延伸方向上有定位意义，而不管其宽度。

面状符号具有实际的二维特征，它们以面定位，其面积形状与其所代表的对象的实际面积形状一致。

（2）按符号与地图比例尺的关系分类

按符号与地图比例尺的关系分为依比例符号、不依比例符号（非比例符号）和半依比例符号。

依比例符号主要是面状符号；不依比例符号的则主要是点状符号；而半依比例符号是指线状符号。随着地图比例尺的缩小，有些依比例符号将逐渐转变为半依比例符号或不依比例符号。因此不依比例符号将相对增加，而依比例符号相对减少。

（3）按符号表示的地理尺度分类

按符号表示的地理尺度分为定性符号、等级符号和定量符号。虽然依比例符号可以反映出对象的实际大小，但这种大小是由对象在图面上的形状自然确定的，所以普通地图符号除数学注记外绝大多数属于定性符号。以表现对象数量特征（包括间隔尺度和比率尺度）为主的符号称为“定量符号”。凡定量符号都必须在图上给定一个比率关系（并非地图比例尺），借助这一比率关系可以目估或量测其数值。

（4）按符号的形状特征分类

按符号的形状特征分为几何符号、艺术符号、线状符号、面状符号、图表符号、文字符号、色域符号。

几何符号：指用基本几何图形构成的较为简单的记号符号；

艺术符号：是指与被表示对象相似，艺术性较强的符号；

面状符号：既可由各类结构图案组成，也可由颜色组成，但它们在视觉形式上不同，所以面积颜色可称为“色域符号”；

图表符号：主要是指反映事物数量概念的定量符号；

文字符号：文字本身就是一种符号，地图上的文字仍然保留着其原来的性质，但它们毕竟又具备了地图的空间特性，因而无疑是地图符号的一种特殊形式。2.

地图符号的视觉变量

2.1地图符号的视觉变量

最早研究视觉变量的是法国人贝尔廷（J.Bertin）。他所领导的巴黎大学图形实验室经多年的研究，总结做出一套图形符号的变化规律，提出了包括形状，尺寸，方向，明度，密度和颜色的视觉变量。（1）基本的视觉变量

从制图实用的角度看，视觉变量包括形状，尺寸，方向，明度，密度，结构，颜色和位置（如图8－1所示）。

图8-1地图符号的视觉变量1）形状

对于点状符号来说，形状就是符号的外形，可以是规则图形（如几何图形），也可以是不规则图形（如艺术符号）；

对于线状符号，形状是指构成线的那些点（即像元）的形状，而不是线的外部轮廓。一个面积相同的图形元素可以取无数种形状，所以形状变量范围极大，是产生符号视觉差别的最主要特征之一。

面状符号没有形状变化。2）尺寸

点状符号的尺寸是指符号整体的大小，即符号的直径，宽，高和面积大小；

线状符号构成它的点尺寸变了，线宽的尺寸也变；

面状符号—尺寸与面状符号的范围轮廓无关。3）方向

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，但是它的内部填充符号可能是点或线，也有方向。4）明度

指符号色调的相对明暗程度。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。5）密度

指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无法使用密度变量。6）结构

结构变量指符号内部像素组织方式的变化。7）颜色

颜色包括三种视觉变化除了明度，还包括色相和饱和度。色相变化可以形成鲜明的差异，饱和度变化则相对比较含蓄平和。8）位置

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。但是实际上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。（2）视觉变量的扩展

为描述对象的动态特征，电子地图上的动态符号还可采用发生时长、变化速率、变化次序、节奏等变量。1）发生时长

指符号现象在屏幕上从出现到消失所经历的时间。发生时长以划分为很小的时间单位计算，通常与多媒体技术种“帧”的概念想对应。在地图设计中，发生时长主要用于表现动态现象的延续过程。2）变化速率

变化速率也要借助于符号的其他参量来表现，描述符号状态改变的速度，可以反映同一图像在方向、明度、颜色等方面的变化速度，也可以反映在图像在尺寸、形状或空间位置上的变化速度。3）变化次序

时间是有序的，以类似于二维空间中的前后、邻接关系的方式建立时间段之间的先后、相邻拓扑关系。把符号状态变化过程中各帧状态按出现的时间顺序，离散化处理成各帧状态值，使之渐次出现。它可用于任何有序量的可视化表达。4）节奏

节奏是对符号周期性变化规律的描述，它是由发生时长、变化速率等变量融合到一起而形成的复合变量，但它又表现出独立的视觉意义。符号的节奏变化可以用周期性函数表示。节奏变量主要用于描述周期性变化现象的重要性特征。2.2视觉变量能形成的图形知觉效果

视觉变量提供了符号辨别的基础，同时由于各种视觉变量引起的心理反映不同，又产生了不同的感受效果，这正是表现制图对象各种特征所需要的知觉差异。

图形的知觉效果可以归纳为整体感，差异感，等级感，数量感，质量感，动态感，立体感。（1）整体感和差异感

整体感和差异感这一对矛盾的同时性关系对制图设计具有重大意义。地图设计者必须根据地图主题，用途，处理好两者的关系，寻求适当的平衡。（2）等级感

指观察对象可以凭直觉迅速而明确的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，就形成了这种等级感。

尺寸和明度是形成等级感的主要因素。（3）数量感

数量感是图形的对比中获得具体差值的感受效果。数量感需要经过对图形的仔细辨别、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。

尺寸大小是产生数量感的最有效变量。（4）质量感

所谓“质量感”是质量差异感，就是观察对象被知觉区分为不同类别的感知效果。

形状，颜色（主要是色相）和结构是产生质量差异感的最好变量；密度和方向也可以在一定程度上形成质量感。（5）动态感

传统的地图图形是一中静态图形，但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”。

运动感有方向性，因而与形状有关。在一定的形状图形中，利用尺寸，明度，方向，密度等变量的渐变都可以形成一定的运动感。（6）立体感

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。立体感的产生主要有两种途径：双眼线索和单眼线索。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有以下几个方面：

定位特性—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；

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；

关系特征—在制图对象系统中，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。3.1性质特征的描述

（1）点状符号

由于点状符号是以符号个体表示对象的整体形象，因此形状变量是表现性质差别最主要的因素。（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

地理现象中无论是呈面状连续分布还是离散分布于一定范围的现象，都可以以面状符号的形式出现。面状符号所能使用的变量是像素在形状、结构、方向等方面的差异，用它们来描述面积范围的属性差异。3.2数量特征的描述

（1）点状符号

用点状定量符号描述具体数量指标要在符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。不规则的象形符号只能给出相对的等级概念。（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的宽度表示数值的大小，线宽与数值成一定比例。线状符号也可以用明度，结构和密度等变化描述分级数据。（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。

描述数量的变量主要是明度和尺寸，在大多数情况下用多种变量配合以加强视觉效果。3.3关系特征的描述

如果说符号对质量、数量特征的描述属于直接语义描述的话，对于制图对象相互关系的描述则属于句法的描述。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。

这种不同层次的隶属关系或等级关系，对于符号设计来说就是统一和差异的关系。4.

地图符号的设计

4.1影响符号设计的因素

（1）地图内容

（2）资料特点

（3）地图的使用要求

（4）所需的感受水平

（5）视觉变量

（6）视力及视觉感受规律

（7）技术和成本因素

（8）传统习惯与标准

4.2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4.3地图符号的系统设计

图8－2符号设计步骤三．

课堂提问、课后作业及思考题

（1）课堂提问

●地图符号如何分类？

●制图对象有哪些基本特征？

（2）课后作业

●地图符号有哪些视觉变量？它们的含义是什么？

●如何使用点、线、面状符号表达制图物体的性质、数量特征？

（3）思考题

●有哪些基本因素影响