基于要素结构选取模型的手绘写意地图制图综合研究

罗绍辉，杜若樱

(南宁市勘察测绘地理信息院，广西南宁 530022)

1 引言

地图作为描述、研究人类生存环境的一种信息载体，融科学、艺术于一体。成功的地图作品一定是科学性和艺术性结合的典范［1］。地图可视化是一种空间认知行为，它将地理数据用可见的图形表现，有助于人们观察、研究客观存在或各种自然、社会现象的空间分布，获得深层次的信息［2］。地图符号是地图的语言，是地图可视化的主要表现形式。地图有严格的数学基础，统一的比例关系，特定的投影类型，保持了物体的正确的形状、大小和立体相关位置，并有标准及规范的图廓整饰［3］。地图设计是对地图内容的综合取舍及表示方法上的设计［4］。

选择的多元必然导致个性化的产生，地图设计范畴扩宽，市面上地图品种日渐丰富，城市手绘写意地图见于各山水旅游城市，手绘图表现方法更活泼，有较大的自由度，运用写意手法，展现地图艺术观赏性，在设计中注意每一个细节，把地图刻画成文化创意产品。地图从编绘到出版的整个过程都有严密的理论作基础和先进的技术作支撑，科学性是地图的根本属性［5］。手绘写意地图上虽然一般不作精确量算，在地理精度上可适当降低标准，但同样要有一定的数学基础，遵循地图的科学性原则，否则将成为地道的“示意图，不再具有地图的基本属性。

结合南宁手绘写意地图编制，建立地图要素选取指标模型，通过研究地图要素的选取规律，为实施制图综合提供科学的选取指标。将制图综合后地图要素用于手绘地图编绘，使其质量更有保证。

2 基于模糊综合评判模型地图要素结构选取

地图要素选取模型是确定选取具体要素的模型。根据制图物体的结构关系，从大比例尺地图资料上的制图物体中寻找出更重要的一部分物体表示在新编地图上。从地物的层次关系(等级)、空间关系(毗邻和包含)和拓扑关系(邻接和关联)等方面来解决具体问题。本次手绘写意地图涉及河流结构选取、道路网结构选取、地貌结构选取等。下面以河流结构选取为例，采用模糊综合评判模型［6］，主要考虑河流的长度及密度，选取河流结构。

2.1 河流选取因素集

根据地图制图综合原理，河流长度(L):河流越长，选取的可能性越大;河流间距(D):河流越密，选取的可能性越小。另外考虑河流在人文、地理位置上的重要性(R)和河网类型(W)等，得地图上河流选取因素集:

2.2 河流选取评判集

制图综合中，对河流只有选取或舍去，河流选取的评判集:

2.3 因素权重A确定

针对影响河流选取的4个因素分配不同权重，根据专家评定和统计分析得:

2.4 建立模糊综合评判矩阵

通过因素评判，确定每个因素对于各等级模糊子集的隶属度。

式中ri1是单因素对河流选取的隶属度，ri2是单因素对河流舍去的隶属度。

模糊综合评判矩阵:

2.5 模糊综合评判结果集

据式(5)和式(3)，通过模糊变换，得评判结果:

式中◦是合成运算中模糊矩阵乘算子，按最大隶属原则，bk=max(b1，b2)，若 bk=b1该河流选取，bk=b2，该河流舍去。为防止b1=b2出现，采用M(⊕，·)模糊算子［6］。

3 模型选取河流实验

利用上述模糊数学模型，经过MATLAB矩阵计算，对现有南宁市地图中的河流自动选取进行试验，确定各因素对选取河流的隶属度。图1是利用模糊数学模型对河流自动选取的结果，从选取结果来看，结构选取是令人满意的。

图1 河流选取结果

选取河流要素的同时，运用相关模型选取道路要素，地貌要素，为下一步手绘地图确定带有数学基础的地理底图。

4 地图要素选取后手绘地图设计

本次南宁手绘写意地图探讨计算机设计和手绘设计创新结合，发挥设计本质。绘图工具不再是传统画笔、调色板，而采用数位图形手写板，具体参数:电磁感应方式/坐标分辨率200 lpmm(5080 lpi)/精确度+/－0.25 mm(0.010 in)/读取速率200点/秒/数位板体积435*290/可创建自然表现的笔刷和橡皮擦功能。特点:2048级压力感应与60°倾斜感应，能精确模拟各种传统画笔、笔刷与马克笔的笔触表现。

对地图要素结构选取后地理底图做相应处理，运用图形手写板修饰后得南宁市手绘地底图效果如图2，确定地图框架后，针对细节要表现个体，塑造形体和准确表达。

图2 南宁市手绘地图底图局部效果

数位板的应用，提高了手绘地图的真实性、可修改性以及制作速度，保留了计算机设计的准确性、逼真性、可修改性、复制性，从不同角度、不同空间感受设计效果，完善自己的作品;可修改性和复制性提高了工作效率，更方便完善设计方案;同时涵盖了制图者个性和主观意识的发挥和表达，情感的自然流露，创意灵感的快速捕捉，做到优势互补，融合两者的优势，全面展示设计的多样性。

5 结语

手绘地图设计要遵守地图编制的大原则，本着实现其科学性、实用性、艺术性的思想进行，从全方位服务于读者的角度，选择其内容，决定其形式。本文从地图要素结构选取模型入手，探讨手绘写意地图的数学基础，保证了在遵循地图的科学性原则下编绘写意地图;采用数位板输入，提高了手绘的效率。从设计作品的角度，以艺术化的表现手法，提高地图艺术观赏性，使其真正成为值得收藏与纪念的地图产品。

［1］肖燕萍.构图的形式美法则在地图设计中的应用［J］.测绘通报，2006(10):65～67.

［2］蔡国林，李永树，冯德俊.基于ArcGIS Engine地图符号化模块的设计与实现［J］.计算机应用研究，2006(12):268～269.

［3］罗绍辉，黄炳强，阮明.基于模糊综合评判模型数字影像地图集质量控制分析［J］.测绘科学，2010(3):113～114.

［4］刘艳.关于旅游地图设计的探讨［J］.测绘与空间地理信息，2008(3):183～184.

［5］过家春，高飞，柳锦森.论旅游地图的文化内涵与审美价值［J］.测绘通报，2008(3):47～49.

［6］何宗宜.地图数据处理模型的原理与方法［M］.武汉:武汉大学出版社，2004.

［7］罗绍辉，阮明.基于模糊综合评判模型数字影像地图集质量评价分析［J］.城市勘测，2009(4).