專題地圖各種要素的設計內容和方法
2014-10-18 15:15:27 來源: 測繪網
A.專題地圖數學基礎設計
專題地圖數學基礎設計主要包括三個方面，即地圖投影的選擇與設計、制圖網格密度的設計和地圖比例尺的設計。
一、地圖投影的選擇與設計
地圖投影設計的基本宗旨是要保持制圖區域內的變形為最小，或者投影引起的變形誤差分布符合用途要求，以最大可能保證地圖具有必要的地圖精度和圖上量測的精度。
專題地圖的多樣性決定了其投影的選擇有很大的空間。然而，地圖投影的選擇受制圖區域的特征、地圖投影自身的性質及地圖的用途所制約。
• 1、制圖區域
制圖區域對投影選擇的影響可以從區域地理位置、范圍的大小、區域形狀等幾個方面來分析。
(1)區域地理位置。不同地理位置的區域分別適用于不同類別的投影。例如,極地附近通常用正軸方位投影，赤道附近常用橫軸方位、正軸圓柱投影,中緯度地區常用正軸圓錐或斜軸方位投影。
(2)范圍大小。投影范圍的大小對投影誤差有極大的影響。對一個小范圍。常常是不管用什么投影都沒有實質性差別；而一個大的范圍，不同的投影或同一種投影但投影性質不同，所產生的誤差差別就可能很大。
區域范圍大小有一個大概的判斷標準：緯差22．5°或半徑為2200公里。小于這個標準的就可以認為是小范圍，選擇投影時沒有必要過多地從投影性質引起的變形大小去考慮。對大范圍的地圖，例如全國圖、大洲圖等，由于投影產生的變形較大，需要認真選擇適當的投影。
(3)區域形狀。選擇投影時，區域形狀也是應當顧及的基本因素之一。例如，對于外形接近于圓形的區域，宜選用方位投影；對于東西延伸的地區，宜選用圓柱(赤道附近)或圓錐(中緯度)投影；對于南北延伸的地區則多采用橫圓柱投影。
•2．投影性質
投影性質包括；變形性質發形分布和大小、經緯線的形狀、極點的表象、特殊線段的形狀等。
(1)變形性質。地圖投影分為等角、等面積和任意投影三大類。在任意投影中常用的則是等距離投影，它們各自適用于不同的情況。
(2)變形分布和大小。變形分布的方向應當同制圖區域形狀相匹配。例如，正圓柱、正圓錐投影，變形同經度無關，隨緯度差的增大而增大，緯度差越小變形也超小，因此它們適用于東西延伸的地區；方位投影的等變形線分布為同心圓，離中心越遠則變形放大，適用于面積不大的圓形區域；投影面和地面相切的投影只有正變形，邊緣地區的變形就可能比較大；投影面和地面相割的投影變形有正有負，分布比較均勻。另外，受變形性質的影響，對于等角投影，面積將有較大的變形；而對于等面積投影，角度會有較大的變形。任意投影時，長度、面積、角度都有變形，但大小比較適中。
(3)經緯線的形狀。不同的投影會構成不同的經緯線形狀。為了使地圖具有良好的視覺效果．通常要求經緯線網格具有正交或近似于正交、等分或近似等分的圖形；曲線形狀的經緯線有利于表示出地面的球體概念，而直線形狀的經緯線則有利于表示出地理事物分布的地帶性規律。例如，橫軸方位投影、若干多圓錐投影都有利于表示出地球的球形感，而用墨卡托投影編制世界時區圖時，則能把時間的地帶性表達得很清楚。各種偽圓柱投影中，經線為曲線，緯線為直線或彎曲不大的曲線，能很好地反映自然地帶性變化，因此特別適用于表示全世界范圍的各種自然地圖。
(4)極點的表象。這與經緯線的形狀有著密切聯系。極點表象為點，視覺上比較好、但整個制圖區域的變形分布不易均勻，有些地區會出現極大的變形；把極點投影成一條直線或曲線，極地附近變形較大，但它常常能換取整個制圖區域變形的較均勻分布。
(5)特殊線段的形狀等。地圖上有些特殊的線段。投影后它們的表象形狀常常成為選擇投影的基本條件。例如，航海圖和字航圖上之所以選擇墨卡托投影，就是因為在采用這種投影的地圖上等角航線表象為直線；而采用球心投影，可以把大圓航線投影成直線，它是地面上距離最短的線．是航海中輔助墨卡托投影(等角圓柱投影)航海圖中尋求員短航程的必要投影。
• 3．地圖的用途
地圖的用途決定了地圖投影選擇的方向。由于不同的比例尺對地圖的用途有著非常大的影響，所以我們有時可以把地圖用途與地圖比例尺連在一起來考慮。采用機助方法制圖，以數字形式存放在數據庫中的資料圖形可任意變換，制圖的投影對新編圖的投影沒有影響。
• 自然地圖
• 大比例尺的自然地圖，要求形狀正確，面積正確。因此這類圖的投影應視同比例尺的國家基本地形圖那樣，采用高斯，克呂格投影，中比例尺圖則應采用國際UTM投影。
• 小比例尺的自然地圖．則可根據制圖區域本身的位置、大小和形狀來選擇投影。一般來說，反映資源分布狀況的圖比較重視面積的概念，所以自然地理圖一般以選擇等面積性質較好。
• 人文地圖
• 政區地圖要求版圖形狀正確，但更注重各局部區域面積的大小對比正確。如對中國全圖．宜選用等面積性質的投影。但對中國省區以下范圍，用不同性質的投影，變形都不會超限。
• 經濟圖中除了少量的資源分布圖要求面積正確而可選擇等面積性質的投影外，其他的經濟圖以反映區域經濟態勢及發展水平為主要內容，以統計因為主體，中小比例尺為多數，對地圖投影沒有很特殊的要求，可以選擇該區域慣用的地圖投影。
• 航空圖、航海圖、工程圖及其他地圖往往依其
用途對地圖投影有特殊的要求。
• 航空圖要求地標方位正確，因此航空圖必須選擇等角性質的投影，根據比例尺的不同．從大比例尺用通用的高斯·克呂格投影，中比例尺用國際UM投影，到小比例尺用等角圓錐投影或等角斜方位投影。
• 航海圖則從航向定位方便出發，用等角團拄(墨卡托)投影。大比例尺的工程圖要求方位正確，故應采用高斯“克呂格投影，中、小比例尺的工程圖也仍十分注重方位的正確性，因此對工程圖應首選等角性質的投影。
二、地圖比例尺的設計
專題地圖對比例尺的規定不份普通地圖那樣嚴格，并要求形成系列。專題地圖中只有地質圖、地貌圖、土壤圖、植被圖以及航空圖、航海圖等有著普通地圖那樣的、較為嚴格的、有一定比例關系的系列比例尺系統。隨著比例尺的不同，其內容的詳細程度、分類級別的表達、制圖綜合的大小及用途都會隨之改變。
其他專題地圖的比例尺是隨專題內容表達的詳細程度、表示方法的精確程度、地圖的用途和地圖精度要求而定的。因此對單張地圖而言，往校是在用途、內容、量測精度要求和表示方法確定后，依據紙張大小來確定和調整比例尺的。對地圖集而言，則主要依據區域的級別、制圖區域的形狀與大小來確定一個基本比例尺．并依此設計以基本比例尺為基礎的系列比例尺。
三、制圖網格密度的設計
在大于1：100萬的普通地圖上，存在著兩種制圖網格，一種是坐標網．也就是通常說的方里網，是圖上的基本網；另一種是經緯網，僅以圖廓和分度帶來體現，為輔助網。小于1：100萬的普通地圖則已去除了坐標方里網，僅標示有經緯網。專題地圖上對制圖網格的表示沒有嚴格的規定，主要使用途而定。
在地圖上標示出一定密度的制圖網格。其作用有兩個：
• 一是通過制圖網格便于指示并量測出某制圖現象或制圖物體的位置；
• 二是通過制圖網格反映不同制圖現象因地理位置的差異而發生在性質上的差異，尋求其發生發展的規律性。
由于地球的赤道面和地球統太陽旋轉的黃道面之間存在著固定的夾角，所以地球在統太陽公轉的一年中，地球上各部分在不同時期受到太陽的熱輻射不斷地產生循環性改變，從地球的兩極到赤道間都形成了不同的溫度帶，由此產生了不同的生物帶。因此在自然地理因上表示一定密度的制圖網格對實現上述兩個目的是十分必要的。
• 大比例尺地形圖上的方里網密度在相應的規范中都有規定，大體為2-10厘米，中、小比例尺地形圖上則多使用經緯線網，它們的密度則應大體相應于系列中前兩級比例尺地圖的分幅范圍，
• 政區圖僅表示經緯網，主要用于指示居民地的地理位置。但大比例尺的城市平面圖中則由編圖人員自行構建方格網，這種方格網是獨立的、隨意的，與坐標網不是一個系統，目的是為了易于查找各種地名，密度一般為5厘米x 5厘米。
• 人文地圖中對制圖網格的表示沒有特別的要求、這與人文經濟現象的表示方法多用概略的統計制圖方法、沒有很多的量測要求有關，所以常常只是概哈地表示一些密度較稀的經緯網格，有的根本不表示。但是對某些用網格形式表示的環境質量評價圖、城市地價評級圖或由點數法轉換為其他表示方法的因型而需用網格作為過渡時，需要在圖面打上一定的密度網格。網格密度的確定往往與比例尺有關，根據比例尺不同，有的換算為相當于實地的100米×100米，有的相當于250米x 250米的網格。
• 航空圖、航海圖都必須表示有一定密度的經緯網，其密度與比例尺有關，大致與自然地圖的要求一樣。工程地圖中亦必須有制圖網格，大比例尺工程圖用的是坐標方里網，以便于計量的100米×100米、250米×250米、500米×500米等為好．密度依比例尺為準。小比例尺圖則用經緯網。
B.專題地圖的符號設計
視覺變量的基本概念
形成眾多類型和形式的圖像符號，是各種基本圖像元素變化組合的結果。這些能引起視覺差別的最基本的圖形和色彩變化因素叫做視覺“變量”或“基本圖形變量”。
法國學者J.伯庭(J．Bertin)所領導的巴黎大學圖形實驗室經過多年研究，從具體圖像中抽象出6個最基本的因素，也就是6個最基本的視覺變量，即形狀、尺寸、方向、明度、密度和顏色。J.伯庭的視覺變量觀點被人們認為是比較完善的分析方法。
我國地圖界的學者認為，從制圖實用的角度看，視覺變量還應包括“結構”這一變量，尤其
是對點狀符號而言更有其必要性。
• 1．形狀：形狀指由有區別的外形所提供的圖形特征。
• 點狀符號：形狀就是符號的外形，它們可以是有規則的圖形(如幾何圖形),也可以是不規則的圖形(如藝術符號)。
• 線狀符號和面狀符號 ：形狀則是指構成線和面的那些像元的形狀,而不是線和面的外部輪廓，但通過這些像元形成了不同的線狀符號和面狀圖紋、圖案。
形狀變量是符號在視覺上最重要的差別。
• 2．尺寸：尺寸指符號在大小——直徑、寬度、高度、面積，甚至在體積上的變化。
• 點狀符號：尺寸是指符號整體的大小，包括符號的直徑，或寬度、高度和面積的大小。
• 線狀符號：尺寸指線條的寬度。
• 面狀符號：尺寸則是指構成其符號的像元大小，像元大小的變化引起的是整個面狀圖紋紋理的變化．而不是面狀范圍的變化。
• 3．方向：方向指點狀符號、線狀符號和面狀符號的構成元素的方向，方向符號受圖形特點的限制較大，有的幾何符號有方向的區別，而圓形符號則無方向之分。
• 4．明度：明度指圖形色調的相對明暗程度，它能引起人視覺上的差別。明度差別不僅限于消色(白、灰、
黑)。在彩色圖形中，在同樣色調基礎上也一樣可反映其明暗的程度。
• 5．密度：密度指在保持符號平均明度不變的條件下改變像素的尺寸和數量。它可以通過放大或縮小內
部圖形的方式體現。
• 6．結構：結構變量是指符號內部像素組織方式的變化。與密度不同的是，結構變量是符號內部像素的結構組合或排列方式的不同，它反映出符號在視覺上的較大差異。因而被列入基本視覺變量之中。
• 7 .顏色：色彩變量主要指色相變化，色相變化可以形成鮮明的差異。
以上的7種視覺變量是對所有符號視覺差異的抽象，但它們并不能解釋全部符號化的現象和構圖法則，其中很多變量并不具有且接構圖的能力，但這些視覺變量(圖形變量)可以作為圖形符號設計的基礎。地圖符號在設計時可根據需要選擇其中某一變量或某幾個變量聯合應用，目的是提高地圖符號的感受效果。
C.專題地圖色彩設計
專題地圖色彩設計的基本要求
一副優秀的專題地圖，除了科學性之外，它的色彩設計還必須悅目、協調、吸引讀者。所以色彩設計是專題地圖編制的重要因素之一。
優秀的專題地圖必須主題明確，層面豐富、內容清晰、色彩協調、表現力強，能使讀者愛不釋手。概括地說，就是既要有對比性，又要有協調性，內容和形式達到統一。專題地圖的色彩設計實際上是在對比中求協調，在協調中求對比，正確地處理協調和對比這一對矛盾。具體有以下9點。
• 層面清晰，用色不能雜亂。一副專題地圖是由多個層面構成的，通過設色理清層面之間的關系，突出主題。
• 不同色相的色彩既要有對比性，又要有協調性。
• 同一色相不同亮度或純度的色彩對比要能分清楚。
• 主題要素色彩突出，底圖要素色彩要淡雅。底圖要素是反映專題要素和環境背景之間的關系，起襯托作用，用色不宜太重，避免“喧賓奪主”；專題要素為主體內容，用色相對濃艷，放在突出
的層面上。
• 盡量和專題要素的自然色、慣用色一致。
• 有效利用色彩的象征性。
• 大面積圖斑用色淺、小面積圖斑用色濃。即色斑的濃淡要和圖斑的面積成反比。
• 非制圖區域用色淺，宜用用冷色或中性色。制圖區域用色濃，且宜用暖色。
• 充分利用色彩的色相、純度和亮度的變化。達到最佳表達效果。題地圖色彩設計的基本方法
專題地圖色彩設計的基本方法
點狀符號色彩設計
（1）用色相變化表示專題要素的類別、性質。
（2）用色相變化反映數量級別變化。
（3）用亮度或純度的變化表示專題要素的動態發展。
（4）點狀符號色彩應盡量和專題要色的自然色一致。
（5）點狀符號色彩應和地圖的性質和用途一致。
（6）符號設色面積宜于純度成反比
線狀符號的色彩設計
（1）界線色彩設計:指代表非實體的界線。設色時應首先確定界線的主次關系。主要界線用鮮艷色，次要界線用淡雅色彩。
（2）線狀物體色彩設計：確定各個要素在圖上的主次關系。利用色彩的對比性，表達主次關系，達到層次分明、清晰易讀。
（3）動線符號色彩設計：按主次設色。可以用色彩變化強化動態變化。點、線、面狀符號色彩
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