计算机制图中地图符号系统的特征及设计原则

摘要：本文介绍了计算机制图中地图符号系统的特征、内容、功能及进行符号系统设计时的主要原则。

关键词：计算机制图 符号系统 特征、设计原则

0 引言

地图是将地理环境诸要素根据一定的数学法则，经过制图综合并运用符号系统，以一定的比例尺缩绘于平面上，以传达各种自然和社会现象的数量、质量、空间分布和联系以及发展变化规律的图形体系。地图有三个明显特征：

（1）特定的数学法则――可量测性。这一特性主要包括基于地球做为球体的不可展开性建立的投影理论和手段和基于地图的位置服务功能而提出的坐标系统要求和比例尺要求。

（2）特殊的符号系统――直观性。地图运用符号表达地理空间诸要素，简洁、概括、重点突出、数量化，不仅能表现常规可见的物体，而且能表现无形要素。

（3）实施制图综合――一览性。地图是作者对地理环境进行思维加工，抽取事物内在的本质特征与联系的科学作品，不仅能表达现在，而且能表达过去和将来。

随着计算机技术的日益发展，从上世纪八十年代以后，我国也步入了计算机技术与制图技术的融合时代，经过二、三十年的发展，目前已完全摒弃了传统制图工艺，制图软件的发展也突飞猛进，百花齐放。本文拟在计算机制图理论和实践的基础上，讨论地图符号系统有别于传统的一些特征和设计原则。

1 符号系统的特征

地图上各种形状、大小、颜色的图形和文字的总称。地图符号是地图表达内容的唯一语言并可以为读者领会，使用符号是地图的基本特征之一。地图符号系统有下列基本特征：

1.1 综合抽象性

地图符号不是地理要素的真实表达，而是经过综合，抽取了地理要素的本质特征。地理要素的符号化本身就是实施制图综合的体现。

1.2 系统性

地图符号内部自恰，以系列化的形状、大小、色彩、纹理共同构成符号体系。

1.3 约定性

一方面，地图符号一经设计完成就对地图内容的表达形成了约束，使用时不得随意改变或替换；另一方面，地图符号在设计和使用时一般都会遵循习惯和约定俗成的规则。

1.4 传递性

符号是地图表现内容的唯一手段，地图通过符号传递地理要素的内容、特征和规律性等信息。

1.5 时空性

地图符号不仅能表现地理要素空间分布的诸特征，而且能表现它们随时间变化的规律。

2 符号系统的内容

完整的地图符号系统包括以下四方面内容：

2.1 图解语言

这是符号系统运用最早、运用最多的一种语言，图形的形状、大小、结构、方向、色彩等均可以构成此符号区别于彼符号的视觉变量。图解语言是地图一览性的具体要求。

2.2 写实语言

写实语言包括色彩和立体两个方面，当色彩的设计使用遵循人们对自然色彩的印象感受时，色彩就成了写实语言，这种色彩不是自然色的真实还原，却迎合了人们对色彩的领悟和预期，令人一望而知；

做为写实语言的立体，并非现代人的发明，事实上，古代地图最先使用的符号就是立体和准立体的，如房子、军营、河流、山脉等。在现代计算技术的支撑下，从模拟的DEM立体，到准三维乃到真三维的DTM，无不体现着地图符号系统的现代化。

2.3 自然语言

地图的自然语言即注记，文字是人们赖以交流、思维的工具，地图上使用自然语言来标示名称、性质、数量等必要内容，辅助读者识别和量测。

2.4 数学语言

地图投影、比例尺、地图定向，这些数学语言是地图赖以形成和应用的基础，也是地图的基本特征之一。

3 符号系统的功能

地图符号系统的功能主要体现在以下三方面：

（1）地图符号是对地理空间和地理要素进行科学抽象和概括的手段；

（2）地图符号是地理空间和地理要素的记载载体和传达方式；

（3）地图符号为再现地理空间和地理要素提供了最充分的表现能力。

4 地图符号设计的原则

4.1 影响符号设计的因素

（1）地图内容 内容决定形式。当要素种类较多时，应更多地考虑符号之间的质量差别，当多种要素要求均衡反映时，还要考虑各类符号之间的协调性。

（2）制图区域及制图资料特征 要研究对象的实地分布特征、质量，数量的分级分类标准、资料的质量、对象的外形特征等。

（3）使用要求 即编图目的、用途及使用方式，例如，用于挂图的符号，其色彩体系要浓重一些，用于桌面图的符号，用色要轻淡一些。

（4）制作与成本 制作方法的可实现性及制印能力的可再现性，同时兼顾成本。

（5）视觉要求 人眼能分辨物体细微结构的最大能力（视力）、受临近图形干扰而产的错觉（视错觉）。

4.2 地图符号设计的原则

（1）可定位性：符号要有可以观察到的定位点或定位线，实质是符号的精确性，以满足地图的可量测性。就计算机制图而言，地图有两方面的要求，一为图形的定位精度，二为图形的符号化或可视化，当图形数据需在两不同制图系统中转换时，符号的可定位性愈显重要。

（2）概括性：抓住事物的主要特征，符号要有高度的概括性和象征性，并以简洁明了的外观加以显示。

（3）易感受性：地图符号应易于识别和记忆，进而提高传达信息的效率。

（4）系统性：符号设计要有内在的逻辑一致性，使地理现象之间的关系实现最佳表达。

（5）艺术性：地图是科学实践的产物，但也有其通俗性，因此符号设计要兼顾艺术性，要有一定美感，符号的色彩、符号内部的各组成部分之间的美学分布和搭配、符号之间的系统性都是艺术性的表现。

5 结语

在现代化地图生产有两方面用途，为各类地理信息系统的进行分析查询提供空间数据，为地图的复制提供精美作者原图，不论哪种用途，地图符号设计都是地图工作者制图实践中永远的工作之一，掌握地图符号和符号系统的基本特征和设计原则，有助于我们更好地制图、用图。

参考文献：

【1】张伟 计算机地图制图中矢量、栅格数据符号化研究 咸阳师范学院学报 2009（04）

【2】薛明，肖学年 关于地图符号库及其标准化问题的探讨 测绘标准化 1998（2）

【3】刘梅 地图符号学在数字制图条件下的应用 测绘 2009（2）

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。