1、 第四章第四章 专题地图设计专题地图设计 4.1 4.1 专题地图数学基础设计专题地图数学基础设计 专题地图数学基础设计主要包括三个方面，即地图投影的选择与设计，制图网格密度的设计和地图比例尺的设计。 一、地图投影的选择与设计一、地图投影的选择与设计 地图投影设计的基本宗旨是要保持制图区域内的变形为最小，或者投影引起的变形误差分布符合用途要求，以最大可能保证地图具有必要的地图精度和图上量测的精度。1、制图区域 2、地图用途 3、投影性质 大比例尺的自然地图(地质图、地貌图、土壤图、植被图）都是反映国家和区域自然资源状况的基本地图，要求形状正确，面积正确。采用高斯克吕格投影。 中比例尺则采用国际
2、UTM投影。 小比例尺的自然地图，则根据制图区域本身的位置、大小和形状来选择投影。 政区地图：等面积性质。 中小比例尺统计地图：选择区域惯用的地图投影。 航空图必须选择等角性质的投影，根据比例尺的不同，从大比例尺用通用的高斯克吕格投影，中比例尺用国际UTM投影，到小比例尺用等角圆锥投影或等角斜方位投影 。 大比例尺的工程图、旅游图要求方位正确为首位，故应采用高斯克吕格投影。中、小比例尺的工程图、旅游图：等角性质的投影。 二、地图比例尺设计 专题地图对比例尺的规定不像普通地图那样严格，并要求形成系列。专题地图中只有像地质图、地貌图、土壤图、植被图以及航空图、航海图等有着像普通地图那样的，较为严格
3、的，有一定比例关系的系列比例尺系统。随着比例尺不同，其内容的详细程度，分类级别的表达，制图综合的大小及用途都会随之改变。除此以外，其它的各专题图的比例尺是随专题内容表达的详细程度，表示方法的精确与概略，地图的用途和地图精度要求而定的。因此对单张图而言，往往是在用途、内容、量测精度要求和表示方法确定后，依据纸张大小来确定和调整。对地图集而言，主要依据区域的级别，以及制图区域的形状与大小来确定一个基本比例尺，并依此设计基本比例尺为基础的系列比例尺。 三、制图网格密度的设计 专题地图上对制图网格的表示没有明确的规定，主要视用途而定。 坐标网的作用： 1、通过制图网格便于指示并量测出某制图现象或制图物
4、体的位置； 2、通过制图网格反映不同制图现象因地理位置的差异而发生在性质上的差异，寻求其发生发展的规律性。 大于1：100万的普通地图上，存在着两种制图网格， 小于1：100万的普通地图仅标示有经纬网。 1：1万1：20万地形图：以图廓线的形式绘出经纬网； 1：50万1：100万直接绘出经纬网。 1：1万1：10万地图上必须绘出方里网。密度依次为10*10，4*4，2*2，2*2（CM）。专题地图上对制图网格的表示没有肯定的规定，主要视用途而定。 大比例尺自然地图： 与普通地理图一样，有分幅和编号的标准系统，也有同样的方里网即坐标网，其密度与同比例尺普通地图一样。政区地图：表示经纬网，主要用于
5、指示居民地的地理位置。 大比例尺的城市平面图：由编图人员自行构建方格网，这种方格网是独立的，随意的，与坐标网是不一个系统，目的是为了易于查找各种地名，密度一般55厘米。人文地图：对制图网格的表示没有特别的要求，只是概略地表示一些密度较稀的经纬网格，有的根本不表示。 某些用网格形式表示的环境质量评价图，城市地价评级图或由点数法转换为其他表示方法的图型而需用网格作为过渡时，需要在图面打上一定的密度网格。网格的密度的确定往往与比例尺有关，根据比例尺不同，有的换算为相当于实地的100100米，有的相当于250250米的网格。在用点数法表示人口密度图上，如果要转换另外的表示方法，地图比例尺是1：100万
6、，那末网格密度以11厘米为好；如果是1：250万，则网格密度以44毫米为好，因为这两种网格大小都相当于实地1010公里，一个网格为100平方公里，很易于计算人口密度，便于利用网格直接得到统计值，并转换成其它表示方法。航空图、航海图都必须表示有一定密度的经纬网，其密度与比例尺有关，大致与自然地图的要求一样。工程地图中亦必须有制图网格，大比例尺工程图用的是坐标方里网，以便于计量的100米100米，250米250米，500米500米等为好。密度依比例尺为准。小比例尺图则用经纬网。4.2 4.2 专题地图的符号设计专题地图的符号设计一、 视觉变量的基本概念视觉变量：能引起视觉差别的最基本的图形和色彩变
7、化因素叫做视觉“变量”或“基本图形变量”。法国学者J 伯庭（JBertin）所领导的巴黎大学图形实验室经过多年研究，从具体图像中抽象出6个最基本的因素，也就是6个最基本的视觉变量，即：形状、方向、尺寸、明度、密度、和颜色。J 伯庭的视觉变量观点被人们认为是比较完善的分析方法，不过许多地图学家对其中的“密度”变量尚存在着不同的看法。 1、 形状： 由有区别的外形所提供的图形特征。 点状符号：形状就是符号的外形，它们可以是有规则的图形（如几何图形）也可以是不规则的图形（如艺术符号）； 线状符号和面状符号：形状则是指构成线和面的那些像元的形状，而不是线和面的外部轮廓，但通过这些像元形成了不同的线状符
8、号和面状图纹、图案。形状变量是符号在视觉上最重要的差别。形状变量表达定性数据。 2、尺寸：指符号在大小直径、宽度、高度、面积，甚至在体积上的变化。 点状符号：是指符号整体的大小，包括符号的直径，或宽度、高度和面积的大小。 线状符号：指线条的宽度。 面状符号：则是指构成其符号的像元大小，像元大小的变化引起的是整个面状图纹纹理的变化，而不是面状范围的变化。尺寸变量表达定量数据。 3、方向：指点状符号和线状、面状符号的构成元素的方向。方向符号受图形特点的限制较大，有的几何符号能区别其方向，而圆形符号则无方向分。 4、明度：指图形色调的相对明、暗程度，它能引起人在视觉上的差别。明度差别不仅限于消色（白
9、、灰、黑），在彩色图形中，在同样色调基础上也同样可反映其明暗的程度。通常表示分级数据。 5、密度：指保持符号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内部图形的方式体现。 6、结构：结构变量是指符号内部像素组织方式的变化。与密度不同的是在于符号内部像素的结构组合或排列方式的不同，它反映出符号在视觉上的较大差异，因而被列入基本视觉变量之中。通常表示定性数据 7、颜色：色彩变量主要指色相变化，色相变化可以形成鲜明的差异。既可以表达定性数据也可以表达定量数据。 视觉变量的感受效果：1、整体感和差异感 形状、方向、近似色、密度都可以产生整体感。强对比的色彩、亮度和尺寸可以产生差异感
10、。2、等级感 主要是尺寸和亮度变量，密度有时也可以，色彩、方向和形状变量通常不产生等级感。3、数量感 尺寸变量产生数量感。4、质量感 色彩变量或与形状变量的组合产生质量感。5、动态感 视觉变量有规律的排列可以产生动态感。6、立体感 线性透视、空气透视、纹理梯度、色彩变化、亮度变化和光影变化产生立体感。 二、符号设计涉及的因素 地图语言：地图符号、地图色彩、地图注记。 地图符号是地图语言中最主要、最基本的部分。地图符号设计的必要条件是必须规定符号构形的阈值，这里有两层概念，一层是符号作为整体的最小尺寸，也就是最小的可见度；另一层是符号内部在构形上的差异度，即符号的可分辩性。同时，符号设计时还要受
11、到地图用途、比例尺、生产条件以及地图内容和制图技术方面的制约。符号构形的知觉阈值 ：见下表 7.25.211.218.9-4.55.98.64.37.0-3.88.25.812.520.0-4.86.49.04.57.8-3.710.57.512.16.18.68.6-4.3-5.510.8-6.1符号设计的制约因素： 地图内容， 地图比例尺， 地图用途， 所需的感受水平， 视觉变量， 视力及视觉感受规律， 技术和成本因素， 传统习惯与标准。 三、各类符号设计的要点1、 几何符号 几何符号是指以简单几何形状为轮廓的，表示呈点状分布物体的一种符号类型。几何符号的构图方法：几何符号的基本图形是圆形
12、、三角形、方形、菱形、五星形、六边形及梯形等（图43），几何图形的基本形虽然不多，但是通过多种变化和组合可以形成丰富的几何符号家族。几何符号的构图方法有以下几种：圆形族方形族三角形族菱形族星形族几种主要的几何符号族几何 图形 符号 的构 图方法（1）轮廓变化 （2）内部结构变化（3）方向变化（4）几何变形（5）组合 （6）颜色 几何符号的系列结构 几何符号通过上述的几种构图方法可以演变成许多不同的符号，从而解决了几何符号基本图形不多和欲表达对象十分众多的矛盾。然而真正应用于具体的专题图，如经常见到的矿产图和工业图时，因为几何符号简单的图形不易与对象引起联想，而使读者难以记忆，从根本上降低了读图
13、的效果。所以在设计几何符号时，应该按照系列设计的概念，即利用不同的基本形态表现一级分类，依各自的差异表现二级分类，再依不同的颜色表现三级分类（图4-6）。当符号不大时，颜色差异比结构差异更明显，所以也可依颜色差异区分二级分类，依结构差异区分三级分类（图47）。按照系列概念来设计符号，是提高符号可读性和自明性的最好途径。森林图形类型基本形状阔叶基本形的变形杉松枞针叶颜色和结构4-6符号的系统结构几何符号颜 色按能源的再分按金属加工的再分铁 （浅红）煤褐 煤（能源）铀油页岩黑色金属 （黑）非金属 （蓝）（浅红）采矿动力冶金炼铝 （黄）其他金属冶炼（橙）水力发电（蓝）火力发电（红）泥炭发电（棕）钢铁
14、冶炼（浅红）金属加工（浅红）机器如制造飞机造船机车汽车轧钢电缆零件精密仪器 （橙）纺织 （蓝）服装 （绿）化学及原子能（黄）木材加工纸张（藤黄）玻璃陶器（蓝灰）食品（浅褐）加工工业 1、 艺术符号 艺术符号是区别于几何符号的另一种以表示呈点状分布物体为主的符号类型，由于符号形象逼真美观，有较强的自明性，被称为艺术符号，并广泛应用于人文经济地图和旅游地图中。艺术符号的设计是一个艺术提炼和加工改造的过程，归结起来有以下三个手段，即提炼、夸张和结合。赛车场灯塔滑雪场出租汽车站钓鱼场电话局滑雪场出租汽车站兽医站失物招领处果品加工厂急救站透视符号的设计 透视符号是按照一定的透视原理绘制的，多半用来表现各
15、种建筑物，多用于各种旅游地图中。 为了说明透视符号的设计，在此先对涉及透视的有关基本知识作一简单介绍。 （1）视点 指画者眼睛的位置。 （2）画面 是假设在眼睛和建筑物之间的一个与地面垂直的透明平面。 （3）视平线 是与画者眼睛同高的水平线。 （4）视距 画者与画面之间的远近距离。 （5）消失点 透视线集中消失的点，称消失点。凡与画面垂直的线或与地面平行的线（但不平行画面的），分别消失在该点上，同时，消失点一定位于视平线上。 当绘建筑物的透视图时，必须首先确定以下几个条件： （1） 建筑物与画面的夹角（即图49中的角）。 （2） 视点与画面的距离（即视距SA的长度）。 （3） 视点的高度（即视平线的高度）。
