考虑地图空间认知的大比例尺城市影像地图集设计初探

蒋 雪

(重庆市地理信息中心，重庆 401121)

一、引 言

影像地图是以航片或卫片为基础，经几何纠正、投影变换和比例尺转化，运用适当的地图符号、注记，直接反映制图对象的地理特征及空间分布的地图[1]。高俊院士指出：“地图做出来就是为人使用的，数字化、信息化和知识化的探索，其实目的只有一个，就是地图的人性化，也叫以人为本”[2]。目前，我国一些城市相继编制出版了城市影像地图集，图集制作方法已较为成熟，图面表现效果也不断提高，但是，城市影像地图集在人性化方面还有值得研究的地方。影像地图具有特殊的信息传输方式，除了大量的符号和注记，其影像本身就包含着丰富的内容信息。同时，城市影像地图集的读者有很大部分是该城市的居民，他们对所要展现的城市有着各种需求和感受。但现今大部分设计仍然只是从制图者的角度出发，很少考虑用图者的读图心理、读图过程和阅读的真正需求。要让城市影像地图集人性化，就需要在设计中考虑读者读图时从影像地图上获取空间信息的思维过程，即基于阅读的空间认知过程。我国一些地图学者已经对读者阅读纸质地图、电子地图、影像、虚拟地理环境进行空间认知的过程进行了研究，但是专门把城市影像地图作为认识地理环境的工具，对其认知过程进行的研究还非常少。本文研究城市居民阅读城市影像地图集进行空间认知的过程和认知特点，以及读者对城市的感受，即城市居民真正认同的城市意象元素及其城市意象空间结构，并将两者用于指导城市影像地图集的设计。

二、城市影像地图空间认知

1. 影像地图空间认知

空间认知是认知学科的一个重要研究领域，它研究人们怎样认识自己赖以生存的环境，包括其中的诸事物、现象的相关位置、空间分布、依存关系，以及它们的变化和规律[3]。鲁学军[4]等认为“空间”的一般表现形式分为感知空间、认知空间和符号空间三种。符号空间分为地图(有形符号)空间和影像(无形符号)空间，它是对空间的符号化表达[5]。地图空间的认知机制是基于“点”、“线”、“面”等有形符号的，影像空间的认知机制是基于影像的“空间特征”这一无形符号的。影像地图的特殊性在于它既有普通地图所具有的有形符号，又有影像所具有的无形符号，对于影像地图的认知是地图空间认知与影像空间认知的结合。

2. 城市影像地图空间认知过程分析

地图使用者的认知是在已有地图的基础上，结合其自身的空间知识与背景，完成对地图图像的认知，从而间接地达到认知客观世界的目的[6]。研究读者认知地图的方法主要有认知草图、问卷访谈及图片再认，其中认知草图应用最为广泛。本文采用认知草图和访谈相结合的方式，在文献[7]的试验方法上稍作改进：① 将被试者从40名学生改为40名普通市民(包括地理爱好者)；② 除了绘制认知草图，还要求被试者用语言描述试验图像区域的基本情况。试验结果显示，普通城市居民阅读城市影像地图进行空间认知的过程是从整体到局部，即自上而下的认知过程：

1) 初步阅读影像获得研究区域的整体印象：被试者阅读影像地图时，并不像阅读普通地图一样先学习图例符号再浏览地图图形，而是先阅读影像，通过经验和常识对地理现象进行模糊认识，对大目标(大山、大河、主要道路、大型建筑区等)进行分类，初步了解制图区域的整体形象。这是因为画面中大的、对比强的图形易形成视觉中心的原理[8]，影像直观、真实且布满整个幅面，自然是最先关注的对象。值得注意的是，试验中对制图区域很熟悉的被试者(如制图区域居民)，在这个过程中会直接将自己对于实际空间的心像地图与影像进行匹配，带着选择性进入下一个过程。

2) 详细辨识地物和目标：在这个过程中，对制图区域很熟悉的被试者会直接借助大目标进行定位，寻找自己关心的地物，由于对寻找的地物本身就有一定的认识，此类被试者常常是先通过影像空间特征(形状、大小、颜色、位置、纹理等)对地物进行判别，然后才会去搜寻地物的属性特征(地图符号、注记)以确认自己的判断；对于不熟悉制图区域的被试者，通常是依靠大目标划定区域后，再沿着主要道路、主要河流观察其附近有哪些地物，并且是先通过叠加在影像上的地图符号和注记判别地物，再仔细观察影像上地物的空间特征。在这个过程中，地理爱好者表现出明显的兴趣偏向性，其兴趣点集中于自己爱好的地物，如有历史意义的老建筑的分布位置。

三、重庆居民的城市空间认知

城市居民对自己生活的实际空间本身就会形成认知地图，其反映的是不精确的、定性的空间知识，而不是精确的几何信息[9]。

1. 重庆城市意象元素

凯文·林奇(Lynch)[10]认为城市意象是人的大脑通过想象可以回忆出来的城市印象，也是市民脑中的主观环境空间，他在《城市意象》(1960年)中认为居民对于城市意象的认知模式具有相似的5类构成要素，即道路、边界、区域、节点和标志物。文献[11]结合重庆的山水特色和城市发展，通过对重庆居民进行调查问卷和访谈，把五大要素细分为八大因子，并按照其重要性进行排序，得到5个等级：第一，重要路桥和交通节点；第二，山地与河流；第三，广场与步行街；第四，文化遗产与古迹；第五，标志性建筑和公共绿地。它们就是重庆居民所真正认同的重庆主城区城市意象元素。

2. 重庆城市意象空间结构

城市意象空间是指由于周围环境对城市居民的影响而使居民产生的对周围环境直接或间接的经验认识空间，也是居民头脑中的“主观环境”空间[12]。本文采用Lynch的研究方法，对100个重庆居民的城市意象空间进行了调查，要求主城九区的居民“根据记忆在没有格子的白纸上画出所在城市的地图草图，并在图上标出城市中的独特要素”。对居民的认知地图逐个进行分析，可知其城市意象空间结构与现实中重庆城市空间格局十分相似，这与Lynch的结论是一致的。同时，也可知城市居民常会夸大熟悉区域的大小，并且表现其细节，同时将其置于图的中央，而对不熟悉的地物则采用高度概括的形式。

四、考虑空间认知的城市影像地图集设计

大比例尺城市影像地图是在经过制图处理的影像上叠加若干矢量要素，主要包括道路网、点状符号和注记[13]。

1. 考虑空间认知的图集比例尺设计

大比例尺城市影像地图集比例尺设计的依据主要是开本大小、影像精度和制图区域的地理特点，多采用系列比例尺，如中心城区采用1∶5000比例尺，其余建成区采用1∶10 000比例尺。这种方案系统性强，但不容易让读者获得兴趣范围区域的整体印象，文献[14]采用了变比例尺设计方案设计《兰州城区影像地图集》，但是这种模式会使得比例尺过于细碎，不成系列。根据重庆居民的城市意象空间结构，同时考虑读者的使用需求，设计采用系列比例尺与变比例尺设计相结合的形式：

1) 大多数图幅采用系列比例尺。如当底图为0.5 m分辨率的卫星影像，图集开本为大16开时，设计1∶6000和1∶12 000两种基本比例尺，大多数图幅采用这两种比例尺。

2) 个别图幅采用变比例尺。个别图幅按照区域范围采用小于1∶12 000的比例尺对各区进行恰当描述，如在重庆居民的认知地图中出现频率非常高的渝中半岛。

2. 考虑空间认知的图集分幅设计

城市影像地图集的分幅主要是从制图区域的形状和大小来进行的，大都是采取正北方向无缝矩形分幅且要保持城市各类重要地物的完整性。这种分幅方式图幅之间结合紧密，便于拼接使用且索引清楚。但是，对于重庆这个山多、水多、路多曲折的呈组团式空间分布的山水城市来讲，这种分幅方案从读者的角度来看却不一定是最优的，因为这种分幅方式往往会存在以下几个问题：① 一些图幅包含的街区面积极小，山地、河流的面积却极大，读者从这些图幅上获取的信息量太少，图幅面积严重浪费；② 会出现部分主要功能区被分割的现象，读者将很难对组团内部形成连续、完整的印象；③ 前面认知地图的结果显示，读者喜欢将自己关心的、熟悉的区域置于图的中央，将其作为参照物来定位其他区域，但这种方案中，读者真正关心的区域往往在图幅的边缘或者角落处。

因此，结合比例尺设计方案和读者的用图需求，设计采用拼接矩形分幅与不拼接矩形分幅相结合的形式，如图1所示。

1) 大部分1∶6000和1∶12 000两个基本比例尺的图幅采用拼接矩形分幅，个别图幅采用不拼接的矩形分幅，每个图幅有相应的制图主区，根据主区大小变更比例尺。

2) 拼接矩形分幅为了保证读者关心的区域大致处于图幅的中央，将部分图幅向正南、正北、正东、正西方向进行微小的移动。

3) 少数不拼接矩形分幅可以不采用正北方向，而是与制图主区的大致走向保持一致。

4) 少数面积浪费严重的区域，保持比例尺不变，采用半个幅面保留信息量大的区域。

图1 图集分幅设计(局部)

3. 考虑空间认知的图集内容设计

1) 道路网设计。在道路交通网提取的时候，主流做法是将道路的等级、宽度等作为提取的依据。但是，从前面的分析结果可知，读者在阅读城市影像地图时，更多的是关心道路的定位和路径作用，如从某个地方出发通过哪条道路能够到达哪些地方，对于道路的这些基本属性反而不太关心。因此，设计将道路的重要性、连通性作为提取依据，并使用各种符号对道路的信息进行适当说明：① 对于不易通行的路段或者单行道，采用特殊符号进行标注，以达到对路线选择的指示性，如图2所示；② 商业繁华地段(如步行街)也用特殊符号标识出来，如图3所示；③ 将影像上不易辨认的各地铁站出口进行符号化，方便读者出行，如图3所示。

图2 单向通行道标示

图3 步行街、地铁出站口标示

2) 点状地物设计。在进行点状地物要素提取时，主流做法是依据地物的属性和级别进行重要性划分。但是，不同幅面具有不同的主体内容，读者相应的会有不同的关注点，如商业繁华地段占主体的分图幅，读者会更关心商场、电影院的分布，工业区占主体的分图幅，读者会更关心工厂、企业的分布，这时，在一般制图设计中跟公共管理部门相比不那么重要的电影院、公司，在这些图幅往往是不可或缺的。因此，设计从读者的角度结合图幅主体内容进行重要性划分，并进行权重分配，调整各类要素的选取指标。另外，从用图者的角度，打开一张影像地图，首先映入眼帘的一般为地图上的影像，很多情况下是读图者发现了一幢形状特别的建筑，然后再去搜索属性信息，看这幢建筑到底是什么，但结果往往会让其失望。因此，设计对影像上特别高大的，外形特别的，或者是面积较大的地物，即使重要性不那么强，也对其进行标注。

五、结束语

本文探讨了城市普通居民和专业人士阅读城市影像地图进行空间认知的过程，并以重庆市为例，探讨了该城市居民的城市意象空间结构，将两者融入到地图集的比例尺设计、分幅设计和内容设计中去，对基于空间认知的大比例尺城市影像地图集设计作了初步探索， 并在《重庆市主城区地图集》的制作中作了初步尝试，为进一步的相关研究提供了参考。

参考文献：

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[5] COUCLELIS H，GALE N．Space and Spaces[J].Cognition，1984(68):1-12．

[6] 高俊.地图的空间认知与认知地图学[C]∥中国地图学年鉴.北京：中国地图出版社，1991.

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[8] 马晨燕，刘耀林，邹辉东.基于视知觉的多维地图符号美感建构[J].测绘通报，2005(1):24-27.

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