地图学与GIS制图的基础理论(二)
利用GIS技术进行地图制图,其最终目标还是需要回到地图学中去。地图学中关于地图制作的经典要求,有以下几点:
地图必须要与现实相符,符合人类的感知
这点是地图最基本的一条,地图的每一个要素展现的都是跟现实实体对应的,尽管有时候为了突出地理要素的特性而在图面上进行适度的夸张,但总体来说,不能偏离现实世界,与现实不符。这就好像东西方绘画风格一样,东方绘画偏重写意,西方绘画偏重写实,但无论哪种表达方式都是对同一个事物进行描述,能使人们直接通过地图了解现实世界。
与现实相符这一点,GIS有这天然的趋势,因为GIS数据绝大部分是通过测绘等手段获得的,本身就是跟现实世界一一对应,只是比例上有一定的区别,这就像是西方绘画中的写实手法。单纯的与现实相符,那只是显出地图的准确性,而要能让人直接读懂地图,容易接受地图的内容,那还需要对数据进行符号化,使用抽象的符号(类似简笔画的也行)去表达内容,让人能够看到符号便能想到是某种地理要素,这就是符合人类的感知,这看起来像东方绘画的写意效果。例如,单独的一座山峰,可以用一个尖三角符号现实,而连续的山脉,可以用三个尖三角符号合成的图形去表示,这就是山峰和山脉的区别。尽管地图要求里面还有图例这一辅助读图的工具,但能够在符号显示上更加符合阅读和认知习惯,那才是很好的地图。
GIS制图,则更多的需要花精力在如何制作符合人类认知的地图表达符号上。整体大原则,与地图学要求是相符的。
地图要更好的表达各类地理要素的位置关系
在传统的地图学上,关于地图的制作,必须满足地图的真实性(也就是上述第一点要与现实相符),因此,地理要素在地图图面上的位置必须是真实的,最起码是相对位置是真实的,例如,火车站在某公路的西边。相比之下,GIS制图则在已有数据上进行的地图制作,空间位置关系默认是已经准确无误的,为什么这里还要提出地理要素之间的位置关系,这是定义概念上的区别。基于GIS制图,默认的地理要素之间的位置关系,指的是地图符号之间的关系。比如说,水利设施的符号必须在标注在河流两边,而实际GIS数据采集时水利设施(如水文站、水位站)都在河流中心线上。再如国界线,如果以河流划分的国界,GIS数据采集时国界线和河流中心线是重叠的,但国界线的符号必须采用"跳绘"的方式进行表达。这就是各类地理要素在图面上的位置关系。
因此,GIS数据在地图制作方面,是需要对数据进行大量的阅读和检查的,并且对符号规则有一定的要求。这各类要素符号之间的位置关系,往往会给地图制作带来极大的难度和工作量。
图面清晰可读,主次分明
无论是传统制图还是GIS制图,对这方面是极具要求的。何为图面清晰?就是需要表达的地理要素尽在图面上,但又布局整齐,不相互压盖,地图符号简洁但又能显示所有的地理要素种类。
这更像是地图要素排版。合理的符号要素布局,可以增加地图的可读性。在传统制图上,排版是比较方便,可以通过绘图软件任意修改。但对于GIS制图,则需要更多的经验和技巧。例如,在GIS制图的过程中,会涉及到标注的对地理要素的压盖(如某博物馆的名称标注压盖了道路),符号对地理要素的压盖(如堤岸的符号具有一定的宽度,压盖了其对应的水系面)。还有一种更加严重的情况,则是采用大比例尺数据去制图小比例尺地图,如采用1:1000采集回来的数据,制作1:50000的地图,这就需要对地图进行"缩编"(例如将居民地数据综合成为街区数据,既保留了要素的分布状况,也不丢失读图信息,而地图图面却变得简洁),要经过多次的数据处理才可以完成。在地图展示的时候,还需要考虑到地图颜色的使用程度。一般不建议使用过多颜色去渲染地图,这样会让人看起来眼花缭乱。地图学上关于地图着色的理论是非常适合应用在GIS制图上的,例如四色配图,既利用了数学拓扑去区分相邻要素,又可以减少图面颜色。
为了能让地图清晰可读,GIS制图需要考虑标注避让、符号偏移、数据处理等工作。而这部分工作往往需要更多的地图检查和修改才可以完善。
符合专题应用
专题地图应用是非常广泛的,基本上所有的专业用图单位,都在使用专题地图。专题地图的唯一特点就是突出专题数据,其他基础数据可以适度简化。例如土地利用图、森林轮伐图、降水分布图等,这些都属于专题地图。专题地图要把握好专题数据显示与基础地图显示的冲突,也就是说主次关系必须要明确。再者,专题地图在地图符号现实与符号布局上必须按照严格的规范执行。因此,专题符号库是需要在专题图制作之前去完成。如下图,则是水利专题符号库,涉及到水利设施、基本地形要素、流域级别符号等
制作更加精美的地图
这一点其实新时代要求,但不是必须的。精美的地图除了准确性和易读性之外,往往还带上艺术性,让人赏心悦目。这一点更多的来自于互联网地图和大众的参与。例如以下这两张图(注:这两张图来自于http://www.arcgisonline.cn/)
这两张图就非常精美和具有艺术性,基本上人们第一眼就可以辨认出第一张是上海明珠塔一带,第二张是北京鸟巢和水立方周边。地图的几个基本要求在这两张图上都很好的表现出来。
对于GIS地图的制作,绝大部分是来自两方面的需求。一是传统的地图生产部门,这些部门需要进行权威地图制作,并需要打印出图。二是信息化部门的需求,往往是需要根据业务部门构建GIS应用,需要利用GIS工具发布其地图数据。可见,GIS制图应用面还是非常的广泛。
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