南师大地图学课件13地图设计

13.1地图的图形设计13.1.1视觉感受性与视敏度一、视觉感受性及其评量

视觉感受性就是视觉的灵敏度。 视觉感受性用视觉阈值的大小来评量。所谓感觉阈值，就是刚刚能引起感觉的、持续一定时间刺激量（或变化）。 心理学上把感受性分为：绝对感受性和差别感受性。

视觉的绝对感受性以绝对阈值为指标，绝对阈值（R）越小，感受性（E）就越高：

差别感受性是指能区分两种刺激性强度的灵敏度，用差别阈值的指标来衡量。差别阈值的特点：从绝对值来说，原有刺激的强度不同，其差别阈值也不同；但就相对值而言，差别阈值与原有刺激强度之比在很大范围内是固定的。

著名的韦伯定律就反映了这个规律：

I表示最初的基准刺激强度，I＋I表示刚刚觉察出变化的较强刺激的强度，差别阈值（I）和基准刺激（I）成正比，其比值K称为韦伯常数。 对感受性的研究中，德国心理学家费希纳进一步对感觉经验的量和引起感觉的刺激强度之间的关系进行了定量的研究。

他设计了心理物理函数，即费希纳定律：

式中，E为感觉经验量，I为刺激量（以绝对阈值的倍数计），K、C为常数。

费希纳定律表达的基本概念是：物理刺激量I的对数性增加，将引起感觉经验量E的直线增加。

二、视觉敏锐度

指眼睛能够辨别出视野中空间距离很小的两个物体的能力。 心理学上可以通过多种方式来检查各种视觉能力，如对测试物的察觉、认知、解像力和定位等。

1.察觉

2.认知

3.解像力

4.定位

1.察觉

观察者只判断在他视野中是否存在刺激物，这是强度的判断，属于绝对阈值的测定。

2.认知

不仅要察觉到刺激物的存在，而且要能够分辨二维物体的形状和位置。3.解像力

指对一个视觉形状各组成部分之间距离的辨别能力。4.定位

标志视觉辨别空间两条线相对位置的能力，即微差视力。

三、符号构形的知觉阈值

地图上不同的图形的视觉阈值各不相同，它们有自己的辨认阈值。

a.由于制图者本身视敏度的客观限制，任何地图都不会设计到接近视觉阈值的程度。

b.由于地图上符号的复杂程度、图形环境、背景明度和颜色、使用条件等变化很大，因而各项视觉阈值会大幅度上升（感受性下降）。

为了使图形符号能够被确认或更易引起注意，必须使符号及各部分的尺寸大于阈值很多。13.1.2图形视觉感受性的影响因素

一、图形视觉感受的基本过程二、影响视觉感受的因素

一、图形视觉感受的基本过程

地图图形的认知过程包括感觉和知觉两个基本环节。

感觉是指客观事物直接作用于人的视觉器官，在人脑中产生对这些事物的个别属性的反映；

知觉是指人脑接受客观刺激后对这些事物的综合性、整体性的反映。 为了探索视觉感受的性质和特点，可以把认识过程进一步分为察觉、辨别、识别和解译四个环节。

二、影响视觉感受的因素

1.刺激条件因素：

a.对比因素；b.照度因素；c.时空因素

2.生理因素

3.心理因素：

a.知识经验；b.主观定式；

c.兴趣和情绪；d.实践活动的任务

4.心理物理因素13.1.3图形视觉的特点和组织规律一、视知觉的特性二、图形组织的塔式塔原则一、视知觉的特性1.整体性2.选择性3.理解性4.恒常性5.视错性

二、图形组织的塔式塔原则

1.图形的轮廓

2.图形与背景

1.图形的轮廓

轮廓线或图形边界内外要有较大的差别。差别大，就容易形成轮廓图形的知觉；差别很小，轮廓就模糊，图形容易消失。轮廓是构成图形的基本一个“形状构成”的过程。

主观轮廓是图形知觉中的一种有趣的现象，当图形中包含某些不完整因素时，视知觉具有一种使之完整起来转变为简单稳定图形的能动性。

2.图形与背景（附图）

图形－背景结构是人类视知觉的特性之一。知觉的发展过程是先区分图形和背景，然后才形成完整的、有组织的图形知觉。 在一个图形环境中，哪些成为目标图形，哪些作为背景，一方面受人的需要和兴趣影响；另一方面也受制于图形的组织特点。 地图上任何符号都可能成为目标对象，因而都要考虑其构图规律以及促使知觉场上形成完整目标的规律：

a.接近性b.相等性和相似性c.封闭性

d.连续性e.对称性f.简单性和规律性13.1.4地图的图形设计 根据地理环境，给地图符号赋予定性或定量的含义并将它们配置在相应的位置上，是其具有地理意义所形成的图形称为地图图形。

一、地图设计的目的性 二、图形感受一、地图设计的目的性

普通地图的内容相对固定。在地形图上每种要素的图解特征都已通过规范、图式实现了标准化、系列化。在普通地图上不应有某类要素的符号图形显得特别重要和突出，因而其图形设计的任务相对较简单。

专题地图要素突出表示某（几）个主题，某些地理要素被认为比其他要素更重要，视觉上应给予突出显示。在图解上需仔细选择视觉变量、符号系统，调节各种图形的空间组合关系，使地图成为处理某些地理分布的空间变量和相互关系的图解作品。

设计过程： 1.构思；

2.图解设计；

3.制定对所编地图的技术要求。

二、图形感受

1.视觉平衡 地图上的对称是通过图形、色彩、与视觉中心的距离、方向等因素的调整，求得在视觉上的平衡。 （1）视觉中心 读者读图时其视觉上的中心同图廓上的几何中心是不一致的，通常视觉中心要高出几何中心大约5％，视觉平衡要求所有图形都围绕视觉中心配置。影响视觉平衡的最主要的因素是制图主区的形状，它的重心并不一定能同视觉中心一致。

（2）视觉重量 图形大小：面积大的、线划粗的、黑度大的图形看起来重一些。 图形结构：复杂的图形、有特性的（规则的、紧凑的）图形看起来较重。 图形颜色：色彩特性中，对视觉冲击力越强的，看起来越重。图形位置：同样的图形距离视觉中心远的较重，上下方向中上方显得重，左右方向中左方显得重。 图形背景：背景越明亮，图形就越显得重。

要使图形产生平衡，还要做到：（附图）

a.把主题部分放在视觉中心。

b.调整图形格局。 2.层次结构 图形设计时要合理地使用基本图形变量表现出视觉上的不同层次，这种不同层次称为层次结构。地图制图中一般用到以下三个层次：（1）延伸结构（2）细分结构（3）立体结构（1）延伸结构 用不同等级的符号描述同类要素的重要性序列。地图上表达延伸结构的变量主要是能产生等级感的尺寸和亮度。色彩在表达质量差别的同时，也反映事物的重要程度。（2）细分结构 描述同一要素各层次的内部关系。细分结构主要涉及面状符号，通常利用色彩或网纹变化，用定量表和顺序量表相结合的办法描述。（3）立体结构 即分为几层平面，把各种不同重要性的要素置于不同的视觉平面上。13.2地图色彩设计

13.2.1色彩的基本特征与色彩心理 一、色彩的基本属性

1.色相 每种颜色固有的相貌。

2.明度 色彩的明暗程度，也指色彩对光的反射程度。

3.饱和度 色彩的纯净程度。太阳光谱

二、色彩的感觉 主要表现在：

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

三、色彩的象征性 色彩的象征性是人类长期实践的产物，其形成有一个历史过程。由于地区、民族习惯等的不同，在用色象征事物或现象时有不少差别。

13.2.2色彩的混合 定义：两种或两种以上的颜色混合在一起会产生一种新的颜色。 色彩的混合包括色光混合和色料混合。 一、加色法混合 即色光的混合。

1.色光的三原色

三原色：

2.色光的混合（见下图）红、绿、蓝

由图可见，每两种原色光叠加混合都得到了一种新的色：

红光＋绿光＝黄光（Y） 绿光＋蓝光＝青光（C） 蓝光＋红光＝品红光（M） 这种由每两种原色光混合得到的色，称为色光的三个间色。 人们以某种比例混合获得白光的两种色光称为互补色。

（1）中间色律

—任何两种色光进行混合，都可以得到一种介于两者之间的中间色。当其中一种色光的量作连续的变动时，混合的中间色也连续变化，即中间色的色相取决于两种色光的比例。 （2）补色律

—每一种色光都由一种相应的补色，它们适当比例混合可得到白色或灰色。 （3）替代律

—在色光混合中，颜色（主要是色相）相似的色可以互相替代。 （4）亮度相加律

—色光直接叠加时，其混合亮度等于各色光的亮度之和，叠加的光越多，就越明亮。色光混合定律： 3.色光混合类型（1）直接光混合 不同光源同时投射于同一空间区域上时称为直接光混合，两种或两种以上的光叠加的区域就属于这种类型。（2）间接光混合 不同的色光不是在空间混合后再反射到人眼中，而是分别反射到人眼中而产生的混合称为间接光混合。

以下两种形式都属于间接光混合：

a.静态空间混合：在一定距离外观察由各色并列网点构成的印刷品时，由于网点很小、相互距离很近，人眼无法辨认每种色点的存在，而是感觉到它们的混合色。

b.动态空间混合：一个圆形转盘上各扇形区涂上不同的色块，当它快速旋转时，人们无法辨认其各色块的颜色，而是感觉到一种介于各色之间混合色。

间接光混合对人眼来说，同一时间在同一空间区域上只受到一种光的刺激，各色光并不同时将能量叠加起来，因而人眼感觉到的混合色不如直接混合光那么明亮，其亮度为各刺激色亮度的平均值。二、减色法混合 利用色料混合或颜色透明层叠合的方法获得新的色彩。

1.色料三原色、间色、复色及互补色 （1）色料三原色 指品红、黄、青三种标准的颜色。 色料三原色与色光三原色之间存在着十分密切的关系。从下图可知色料三原色的性质，每种原色能够减去白光中的一种原色，并同时透射出其余的两种原色。红绿蓝白光红红绿绿蓝蓝白光白光}}}黄品红青品红滤色片青滤色片黄滤色片

由上图可得关系式：黄＝白光－蓝（减蓝色）品红＝白光－绿（减绿色）青＝白光－红（减红色）（2）色料的三间色 由两种色料原色相混合而得到的色。 色料三间色的形成规律：品红＋黄＝橙（R） 黄＋青＝绿（G）青＋品红＝紫（B）（3）复色 由两种间色或三原色不等量混合而得到的色。（4）互补色 色料三原色中，任意两种原色相混合而成的间色与第三种原色互为补色。2.减色法混合的类型 （1）直接混合 将两种或两种以上颜料用水、胶、或油等均匀地调配在一起，得到一种新的混合色。 （2）间接混合 彩色印刷品中油墨层重叠所呈现的色彩属减色法间接混合；滤色片的呈色也属于减色法的间接混合。

色彩的应用在于根据各自不同的设色对象、目的及功能要求，选择色彩的组合关系，用以描述对象的性质、特征，并运用配色规律，给人以色彩美的享受。13.2.3色彩的应用一、色彩的对比与调和 （一）色彩的对比 指当两种以上的颜色放在一起时，能清楚的发现其差别的现象。可分为：同时对比和连续对比。 同时对比：发生在同一时间、同一空间内 的色彩的变化。 连续对比：先后连续观看不同颜色的，色 彩感觉也会发生变化。

对比的形式：

1.明度对比：由于对比作用产生明度异样的现象。分为两种：

a.同种色之间的明度对比

b.不同色相之间的对比 明度对比的结果是扩大了色之间的明度差异。明度对比是其他形式对比的基础，是决定设色对象明快感、清晰感、层次感的关键。同一亮度的色块在不同亮度的背景下感觉亮度发生变化

2.色相对比：同一色相的色块放置在不同的色相环境中，会因对比而产生视觉上的色相变异，这种对比关系称为色相对比变化。 （1）同种色的对比 （2）类似色的对比 （3）对比色的对比 （4）互补色的对比互补色对比对比色对比品红–绿橙–绿色相不变，双方的色相更鲜明互相倾向于对方的互补色--橙偏红，绿偏青 3.饱和度的对比：将不同饱和度的色彩相互搭配，根据饱和度之间的差别，可形成不同饱和度的对比关系。 色彩间饱和度差别的大小决定饱和度对比的强弱。红灰–红鲜红–红同一红色，在红灰底中变鲜明同一红色，在鲜红底中变陈旧 4.冷暖对比：利用色彩感觉的冷暖差别而形成的对比。

5.面积对比：色彩面积的大与小、多与少之间的对比，是一种比例对比。（二）色彩的调和

指有明显差异的、对比强烈的色彩经过调整之后，形成符合目的、和谐而统一的色彩关系。 构成和谐色彩的基本法则是“变化统一”，即必须使各部分的色彩既要有节奏的变化，又要在变化中求得统一。度或饱和度，使之调和隔开，使之调和能缓冲对比作用减弱 割断 渗透改变一色或两色的亮用黑线条将两色 两色各向对方渗透，

渐变 改变面积对比 增加共同色素使一色逐渐过渡到另适当改变一方面积，使之

在诸色素中增加共一色，使之调和面积不等，以达调和目的同色素，使之调和

为使色彩配合在差别中表现出和谐统一，以下几点可供参考：

1.配色符合主题目的

2.引起读者审美心理的共鸣

3.同种色调和

4.类似色调和

5.增加共同色素调和

6.同中性色分割调和

7.面积调和

8.渐变调和

9.弱化调和

二、配色的类型 色彩的配合是指各种颜色的搭配，包括白色和黑色，地图设色也是这样，以几种面状色彩、线状色彩、点状色彩及彩色注记相配合。 配色类型：

1.同种色配色

2.类似色配色

3.对比色配色

4.互补色配色

5.冷色系和暖色系配色

在色彩的设计实践中，上述配色类型要根据具体条件进行选择和变化，具体到地图设色时：

首先，应根据不同图幅（图集）的主题内容和具体条件进行全面考虑，是色彩配合形式与地图内容相统一。

其次，提出设计方案，制作色彩样图，进行各种色彩的配合实验。 掌握色彩的配色技巧，除懂得色彩基本理论及其配色方法外，还要善于观察、体会各种自然色彩的特点。

13.2.4地图色彩设计 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效果

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

2.线状色彩

3.面状色彩 面状符号用色分为： （1）质别底色 （2）区域底色 （3）色级底色 （4）衬托底色13.3地图注记13.3.1地名与地图 地名是人们对地球或其他星球上为表示特定方位，范围的地理实体所赋予的文字代号，或者说它是区别不同地理实体的一种语言文字标志。 一、地名的基本特征

1.地名三要素

音、形、义

2.地名的指代性包括指位性和指类性两重含义。指位性——表示地名所代表的地理实体具有一定的位置（坐标）和范围。指类性——表示地名代表地理实体的性 质（类别）。3.地名的社会性地名是社会的产物，反映人地关系，受到地域，文化，语言，历史，政治，名族等方面的影响。4.地名的民族性不同民族区域内的地名一般总是由当地的民族以其民族语言命名。5.地名的相对稳定性随着社会的发展和时间的推移，地名会发生变化，尤其是人文目标。但相对稳定性是必须的，否则就无法起到交流的作用。6.地名向简便发展的趋势为了更好的进行社会交流，地名的称谓向简化方向发展，长地名变短，生僻字简化，使地名易认好写，有利于传播。二、地名的功能 指具有的社会效能，或地名在经济、文化建设及人民生活中所发挥的作用。

1.地名的社会效能

2.地名的历史功能

3.地名的现代功能

4.地名的科学功能三、地名与地图

1.地名是地图的重要内容之一

2.地图是传播和推广地名的重要工具

3.地图是地名工作的依据，是地名的载体四、地名工作的内容 有地名标准化、地名译写规范化、地名管理、地名的理论研究。五、地名数据库地名数据库是利用数据库技术来管理地名，从而实现地名管理的科学化和现代化，为社会各方面快速提供标准化，规范化，现势性强的地名。地名数据库也可以脱离GIS单独存在，成为地名信息系统。1.地名数据库设计的原则

(1)规范化

(2)完备性

(3)可扩充性

(4)适用性2.地名数据库系统设计

(1)需求分析（见下图）

a.用户需求

b.GIS的系统需求GIS结构与处理要求用户调查地名系统规范

需求分析数据标准与编码

地

名概念设计数据采集与处理数

据逻辑与功能设计数据输入方案库

设物理设计用户界面应用开发数据输入计

及系统初步建立建

库连接GIS及后期开发流

程地名数据库系统建立(2)逻辑与功能设计

a.地名数据库中的实体关系是多层次的多对一的关系。

b.地名数据库应具有存储、更新、管理、查 询、统计地名信息，按用户输入的要求进行处理，并将处理结果按用户要求的方式输出的功能。3.数据结构设计我国地名数据库的数据文件分为七类：（1）行政区域名（2）居民地名（3）街巷地名（4）机关、企事业单位名（5）人工建筑物名（6）自然物体名（7）纪念地、名胜古迹名（可增加照片、视频图像、声音等数据）4.数据代码设计数据代码分为四类：（1）地名分类代码（2）行政区域代码（3）隶属代码（4）地名交通代码5.接口码设计接口码一般用8位编码，第一位为要素分类代码，第二位为要素类型标识码，第三到第七位为顺序号，第八位一般为“0”，当出现正副时，正名用“1”，副名用“8”。6.数据标准在保持和《中国地名信息系统规范》兼容的前提下制订扩展数据项部分的数据标准。7.数字字典地名数据库中用数据字典对系统本身和元数据进行必要的描述，以便于系统建设、管理及数据共享。数据字典可由二维的数据表格组成，存储地名数据库系统简介、数据项说明、地名分类代码表、交通状况代码表。8.建库和应用开发

1.建库：有数据准备、地名定位点数字化、数据入库、正确性检查等过程。

数据准备包括收集地名信息资料及补充资料，数据编码，在地图上标注地名定位点，编写地名简介及填写地名信息输入表等； 地名定位点数字化则是用数字化方法获得定位点的地理坐标并采集定位点的高程；

数据入库包括输入地名信息，按规定格式组成数据文件并赋予名称，随即装载入库； 数据正确性检查贯穿每一步，以保持输入数据的正确性。

2.应用开发：包括选用地名数据库支持环境平台和系统的功能开发，即用户界面、多种方式的查询及输出、容错功能、多媒体功能、地名图及统计图生成、数据录入及维护、其他实用功能等。13.3.2地图注记 地图注记是地图语言的组成部分。地图符号由图形语言构成，地图注记则由自然语言构成。地图注记对地图符号起补充作用。 一、地图注记的功能 地图注记有标识各对象、指示对象的属性、表明对象间的关系及转译功能。

（1）标识各对象：地图用符号表示物体或现象， 用注记注明对象的名称。（2）指示对象的属性：文字或数字形式的说明 注记标明地图上表示的对象的某种属性。（3）表明对象间的关系：经区划的区域名称往往表明影响区划的各重要因素间的关系。（4）转译：地图符号通过文字说明才能担负起信息传输的功能。二、地图注记的分类

地图注记分为名称注记和说明注记两大类。

1.名称注记指地理事物的名称。名称注记是地图上不可缺少的内容，并且占据了地图上相当大的负载量。

2.说明注记说明注记又分文字和数字两种，用于补充说明制图对象的质量或数量的属性。三、地图注记的设计地图注记的设计包括字体、字大、字色、间隔、配置等方面。

1.注记字体地图上最常用的是宋体及其变形体，等线体及其变形体，仿宋体，隶体，魏碑体及其他美术字体。地图上用字体的不同来区分制图对象的类别。地图注记的字体设计应遵照明显性、差异性和习惯性的原则。（1）宋体有字型方正、结构匀称、横平竖直、横细竖粗、起落笔或拐角处常有一定的棱角等特征。在地图上用于注记居民地等，应用很广。（2）等线体有字型方正，笔划等粗、横平竖直、笔划统一、刚劲稳重、庄严醒目等特征。在地图上多用于注记重要居民地和地物质量特征。（3）仿宋体有楷书笔法、笔划粗细一致、直多弯少、笔锋棱角分明、清秀挺拔等特征。常用于外业测图、标描图和编稿图上。（4）变体字

将正方形汉字的外形加以变化，使之成为左斜、右斜、耸肩、长方、扁方、圆角等不同字体，这种不同变形的字，统称为变体字。斜体字用于注记水系、耸肩体用于注记山脉、长方字用于注记山峰、扁方与圆角体用于注记行政区域等名称。（5）其它字体

在小比例尺地图上，常用隶体、魏体或艺术体字等书写图名，行政区域名称等。

（6）阿拉伯数字与拉丁字母 2.注记字大 指注记的大小。地图上用字的大小来区分制图对象的重要性或数量关系。制图时首先要对制图对象进行分级。地图用途和使用方式对字大设计有显著影响。

3.注记字色字体的颜色起到增强分类概念和区分层次的作用。

4.注记字隔指在一条注记中字与字之间的间隔。最小的字隔通常为0.2mm，而最大字隔不应超过字大的5至6倍。

5.注记配置 指注记的位置和排列方式。注记摆放的位置以接近并明确指示被注记的对象为原则。 注记的排列有四种方式：

a.水平字列b.垂直字列

c.雁形字列d.屈曲字列13.3.3地名译写 指把地名从一种文字译为另一种文字的工作。

1.造成地名译写不准的原因：（