室内地图的设计与表达

周转向，何宗宜，苗　静

(1. 武汉大学资源与环境科学学院，湖北 武汉 430079； 2. 75711部队，广东广州 510515； 3. 武汉市测绘研究院，湖北 武汉 430022)



室内地图的设计与表达

周转向1,2，何宗宜1，苗静3

(1. 武汉大学资源与环境科学学院，湖北 武汉 430079； 2. 75711部队，广东广州 510515； 3. 武汉市测绘研究院，湖北 武汉 430022)

从空间认知的角度出发，分析了室内空间的特点，总结出其所带来的影响室内空间认知的因素，依此提出了室内地图设计的原则。在上述原则指导下进行了地图要素的分类和选取，提出了基于空间围合的边界表达方法和基于锚固点理论的要素突出表达方法，并对室内地图符号进行了设计。

室内地图；空间认知；地图设计；锚固点；符号设计

随着社会经济的迅猛发展和城市化进程的快速推进，各种大型建筑日益增多，其内部结构日趋复杂，室内地图逐渐走进人们的视野。同时，伴随着互联网的发展普及和人们室内活动的不断增加，室内地图在近几年开始了爆发式的发展，成为人们日常出行的重要工具[1]。在室内地图应用方面，2010年起国内外地图服务商(如Google、诺基亚、Bing Maps、百度、高德、点道、图渊、四维图新、寻鹿、积米等)纷纷推出了移动室内地图产品[2]。在室内地图设计与表达方面，国内外也有众多学者进行了研究。Klippel等[3]参照建筑图的表现形式提出了紧急情况下室内地图设计的原则。Nossum等[4]受到地铁地图的启发，利用拓扑关系来表达室内空间，设计了一种管道地图，提出了平面二维和三维透视两类室内地图视图，并研究了其适用对象。Martin Smit等[2]使用增强现实技术设计了室内导航系统，帮助用户在关键点进行决策。刘兆宏[5]通过室内空间结构分析，设计了室内地图概念模型。陶嘉明[6]基于ArcGIS设计了浏览器版的室内地图服务系统。邓晨等[7]基于空间认知规律提出了移动室内地图的设计原则和要素分类分级方法，并设计了3种表达模式。应申等[8]基于室内空间分割特征，进行了室内要素的建模选择和表达研究。

上述研究对室内地图的设计和应用具有一定的指导意义，但尚处于起步阶段，大多数是从建筑学角度出发，重点关注地图的定位和导航等应用功能，对于从空间认知的角度进行地图设计和表达还有待进一步的研究。本文将从空间认知的角度出发，分析室内空间认知特点，提出室内地图设计的原则，并在上述原则指导下进行地图要素的选取表达和符号的设计，提高室内地图的信息传输效果。

一、室内空间认知特点和制图原则

地图是人类空间认知的重要工具,空间认知是地图的基本功能。从空间认知的角度进行地图设计更加符合人类的认知习惯和规律,满足人们的认知需求。目前室内空间认知研究还比较少，室内外空间认知有何不同，如何用符合用户在室内空间的认知方式来设计室内地图等，这些问题都没有得到较好的研究。本文首先分析室内空间的特点，然后得出其所带来的影响室内空间认知的因素，并依此提出室内地图设计的原则。

1. 室内空间的特点

室内空间与室外空间相比，主要具有以下几个特点：

1) 室内空间尺度较小、信息密度高。相比广袤开阔的室外空间，室内空间相对密闭，空间粒度较小，属于小尺度的感知空间，室外空间则是大尺度的地理空间。而且室内设施细小、繁多，人员众多，导致室内空间信息密度非常高。

2) 室内空间分割明显、通视性差。由于建筑内部墙体、柜台、栏杆众多，室内空间分割明显，用户视线也容易受阻，从而影响了对室内整体空间结构的感知。

3) 室内空间道路复杂。由于水平方向上被众多墙体、柜台等分隔，垂直方向上使用楼梯、电梯等连接各楼层，导致室内空间道路错综复杂、无规律可循；特别是众多消费类、展览类场所，为了使顾客多流连其内，往往布置得更加复杂[2]。

4) 室内空间只有人文要素。室外空间包含自然要素和人文要素，但室内空间没有自然要素，其实体都是人工设施，几何规则性较强。

2. 影响室内空间认识的因素

通过以上对室内空间特点的分析，本文认为上述特点导致形成以下4个主要影响因素，使室内空间认知有别于室外空间认知。

(1) 室内空间线索模糊

空间线索是空间中对人们认知提供帮助的参考信息，可以是实物，也可以是标识系统。室外空间认知可以利用的空间线索很多，包括标志性建筑物、天体、自然景物(山、湖、河流)的名称、建筑物和街道的名称等，这些都可以为人们认知空间提供线索[9]。如很多城市的道路都是东西、南北走向，甚至一些城市有南北为街、东西为路的规律，这不仅提供了位置线索，还隐含着方向提示的线索。

相比于室外，室内空间则缺乏这些信息，而且由于完全是人工设施，建筑结构不同导致无规律性可循，同一建筑内部又风格一致导致有很多相似场景，这种独特性的缺失造成了空间线索的模糊，其中最主要的是名称的缺失，最明显的就是室内的所有通道都没有名称[10]。空间线索的模糊对人们的定位、寻路带来了很大的障碍。

(2) 室内空间结构的围合

围合和开场是建筑空间的基本矛盾[11]。围合是分隔大的空间以达到对当地进行直接占有的目的，包括整个建筑本身受到围合形成的与室外分隔开来的大围合空间，以及其内部自身多次分隔形成的众多小围合空间。空间围合形成了独特的场所感，但切断了室内空间与外界的联系，使对外界空间的认知难以在室内空间延续；同时阻挡了人的视域，而人类获取信息80%以上来自视觉，从而严重影响了对室内空间的整体认知。

(3) 室内空间联通关系复杂

室内空间一方面由于水平方向上同一楼层被众多墙体等分隔及人为的布置，内部通道繁杂，联通关系复杂；另一方面垂直方向上不同楼层的联通关系增加了复杂程度，尤其是人们在使用楼梯进行楼层转换时，方向频繁变换，带来更多的心理旋转[2]。这种复杂的空间联通关系会给人带来很多认知上的困难。

(4) 室内空间环境中人的生理、心理特征

大型室内场所人工设施多而杂碎，包含有丰富的多类POI要素，但人们关心的往往只是少数兴趣要素，其他大量多余的要素对认知会有干扰作用。长时间停留在人工环境中，也容易产生疲劳，加重心理负担[12]。而且大部分大型室内场所人员密集、流动性强、噪音大，加之室内空间的小尺度、相对密闭特点，都会对人的视觉、听觉和心理产生负面作用。

3. 室内地图设计原则

根据上述分析的室内空间特点及影响室内空间认知的4个因素，并借鉴通常地图设计经验，本文提出如下室内地图设计原则。

(1) 一致性

由于地图的主要功能就是帮助人类认知地理空间世界，地图信息是地理空间信息的真实反映，因此进行室内地图表达时，要保持地图对象与空间实体在关系、边界、性质等方面的一致性[13]，以便人们在复杂的室内环境中更好地认知空间。

(2) 简洁性

由于室内空间复杂、要素繁多，且多应用于信息显示能力有限的移动设备，因此室内地图设计要简化空间复杂程度，同时对要素进行一定的综合和简化，使图面简洁、要素清晰。

(3) 层次感

室内空间没有像室外的道路、河流等要素建立起整体空间的骨架，而且人类感知空间遵循从整体到局部的规律[8]，较好的层次感能够使人们利用室内地图进行空间认知时更加容易。因此要将室内地图要素进行分类分级和适当选取，并区分主次、突出重点进行表达。

(4) 通用性

室内地图也是地图的一种，设计时要考虑与室外地图的统一性和用户认知习惯的延续性[14]，提高室内地图的使用效率。如在进行室内地图符号设计时，对于国家标准《标志用公共信息图形符号》(GB/T 10001)[15]目前已经出台的通用符号等图形规范，应该参照执行；对于普通地图常用的及现已约定俗成的标志符号要充分利用。

(5) 针对性

由于室内空间线索模糊，因此，对于过渡空间、容易记忆的空间要素，以及具有寻路意义的点等内容要突出表示。如天井、自动扶梯、建筑出入口等，要在地图上进行强调，以协助使用者定位、认知。

二、室内地图内容表达

不同类型的建筑物，其内部功能、结构、要素、环境都不尽相同，制图内容分类选取与表达方法也不一致。本文基于例证室内空间认知的完整性，以人们日常生活接触最多、最具代表性的大型商场为例，来进行地图设计与表达。

1. 要素分类、选取

根据大型商场的结构和功能特点，将其室内要素分为以下4类。

1) 基础框架要素：即反映室内整体和局部空间特征的要素，包括建筑整体轮廓和将室内划分区域的内部结构，以及由于内部结构形成的通道。基础框架要素是建筑的基本要素，也是地图的底图要素，对于人们室内整体认知具有重要作用。

2) 认知关键要素：即对人们室内认知具有重要作用的要素，包括室内通行要素和用户关心的服务类要素，如门、出入口、步行梯、扶梯、直梯、洗手间、收银台、问讯处、服务台、休息区、ATM等。

3) 主体功能要素：即反映建筑功能和用户目的的要素，可以分为服饰、餐饮、百货(超市)、娱乐4大类。

4) 其他辅助要素：维系建筑功能正常运行但不为用户关心的辅助性要素，包括室内网线、电缆、工具房、配电房、储藏间、设备、垃圾桶等。

对于以上4类要素，根据对认知的重要性、用户的关心程度和室内制图的简洁性原则，选取前3类(基础框架要素、认知关键要素、主体功能要素)进行表达，第4类(其他辅助要素)不在地图上表达。

2. 基于“围”和“透”的空间边界表达

视觉感知是室内空间认知的基础，从视觉连续性和通达性的角度对空间实体进行区分和表达，保持环境可供性与人类视知觉的一致性，能够使用户更容易读懂地图[8]。

应申等从空间“围”的角度，并根据边界的半高情形，将室内空间分为开放、封闭半高、半封闭半高、半封闭全高4种空间类型，并进行了表达方法设计[8]。这种方法研究了空间围合对认知的影响，但没有全面考虑空间的透视性，也没有囊括全部空间类型。在大型建筑内部，基于美观、视觉感知、营销等原因，将很多墙体、栏杆都设计为透明的玻璃材质，这就增加视觉的可达性，也大大影响了人们的室内空间感知效果，本文定义为“半透”状态。

(1) 空间边界划分

基于空间的“围”和“透”，将室内空间实体边界根据高度、性质等划分为开放边界、半高不透边界、半高半透边界、全高不透边界、全高半透边界。

1) 开放边界：没有高度或高度低至不影响通行的边界，也可理解为无边界，如区域线、台阶等，如图1(a)所示。这种类型边界对通行和视觉都没有任何影响。

2) 半高不透边界：高度低于楼层且不可透视的边界，如图1(b)所示。这种类型边界垂直方向上部分阻挡了人的通行，但没有完全阻隔人的视线，部分视域是可达的。

3) 半高半透边界：高度低于楼层半高且可以透视的边界,如图1(c)所示。这种类型边界垂直方向上部分阻挡了人的通行，但视线基本不受影响。

4) 全高不透边界：与楼层同高且不可透视的边界,如图1(d)所示。这种类型边界完全阻挡了人的通行和视线。

5) 全高半透边界：与楼层同高且可以透视的边界,如图1(e)所示。这种类型边界完全阻挡了人的通行，但视线基本不受影响。

考虑到地图的简洁性和层次感，并使用户得到明确的形状概念，对夹杂在其他类型边界中的少量短距离边界进行综合舍弃。如两个玻璃墙中间夹有一根柱子，则视这整条边界为全高半透边界。

图1　不同类型的室内空间边界

(2) 空间边界表达方法

空间边界一般用线来表示，为了表达出不同的边界类型，使用线的形状变量和尺寸变量相配合的方式来进行表达。用线的形状表示边界的围合(高度)，全高边界用实线表示，半高边界用虚线表示，实线长度与空白间隔、线宽之比为4∶2∶1；用线划颜色的明度表示边界的透视性(性质)，不透边界用深灰色(70%黑)表示，半透边界用浅灰色(35%黑)表示；用线的有无表示边界的有无，开放边界不表示。根据此方法，不同类型边界的表达如图2所示。

图2　不同类型室内空间边界的表达

3. 基于锚固点理论的要素突出表达

(1) 锚固点理论

1987年，Couclelis及其同事提出了空间认知的锚固点(anchor-point)理论，认为锚固点提供了“关于空间信息的回忆、组织的骨架性层级结构”。所谓锚固点就是对空间信息的参考点，它是人们寻路和距离判断的基础，人们对空间的认知就是由其中的锚固点决定的[12]。

锚固点理论与我们熟悉的地标概念有着相似之处，并且其中蕴含着层次认知的思想。地标是那些关键特征具有唯一性，或是具有令人难忘的明显特征的元素；地标趋向于共同的大众的，当然这其中就包含了个人的经验，而锚固点强调的是个人的认知地图；地标作为确实的空间知识被对待，而锚固点被假定为除积极的认知功能外，还能帮助促进导航任务、帮助估计距离和方向等[16]。大尺度空间中地标的意义更重要，小尺度空间中锚固点更具有成为空间参考点的价值。

(2) 要素突出表达方法

根据上文分析，室内空间存在线索模糊性，影响用户的空间认知，而锚固点能够提供空间的认知骨架，是解决这一问题的有效方法。可以作为环境参考点、锚固点的地物，是那些在直觉和象征性上突出的、与其特征相互作用密切的、位于寻路决定点附近的、在个人生活中有重要意义的点[17]。在要素分类中，认知关键要素和主体功能要素具备锚固点的条件。地物成为锚固点的原因归结起来有以下4点：品牌熟悉、设计醒目、地理位置及其他因素[10]。而认知关键要素没有自己的品牌名称、铺面设计等，成为锚固点的原因主要是地理位置，而且其数量较少，因此本文主要针对数量最多、地图载负量最大的主体功能要素(商铺)进行锚固点分级选取和突出表达。

通过试验得出，锚固点的选取条件(原则)由高到低依次是对地物的熟悉程度、地物的类别(饮食类要优先选取)、地物的位置(路线关键点处地物要优先选取)和地物本身的设计，其中前3个条件应重点考虑[10]。本文认为在室内地图中选取锚固点要依据上述选取条件及其优先等级，并综合考虑商铺的密度、分类和建筑的空间结构、布局，选取数量占商铺总数的20%左右。

锚固点的突出表达是符号关系特征的描述，而商铺所属的面状符号主要通过图形、结构、明度等差异表现视觉层次。考虑地图的简洁性和层次感，为保持图面的清晰，本文认为采用不同明度进行要素突出表达比较合适，同时配合使用注记突出表示的方法，将商铺注记所占矩形区域的底色填充为白色，增加注记的醒目性。商铺的表达效果如图3所示。

图3　商铺的表达效果

三、室内地图符号设计

合理的地图符号能使地图信息的传递达到最大化，本文在设计地图符号时，结合室内空间认知特点，合理运用形状、方向、尺寸、颜色、明度、结构等基本图形变量，以产生图面所需要的整体感、差异感、等级感、质量感等知觉效果[18]。根据符号形状的不同，在设计时将地图的符号分为面状符号、线状符号、点状符号。

1. 点状符号设计

点状符号表示的要素内容是认知关键要素，如出入口、电梯、卫生间、收银台、ATM等，只需采用定点符号法表示出这些对象的具体位置即可。对于点状符号的设计需要考虑以下几点：①由于室内地图主要应用的移动终端屏幕尺寸较小，符号要相对简洁清晰，风格一致；②在确保符号清晰性的基础上尽量形象化；③由于其表示的要素对人们室内认知具有重要作用，要突出显示出来；④以国家标准(GB/T 10001)标志用公共信息图形符号[14]和现有室内地图符号为基础，结合建筑物室内标志符号进行设计[19]。综上，根据察觉阈值，为使符号视觉感受性好，认知关键要素的点状符号设计采用颜色反衬的方法，符号底色用醒目性较高的橙色(RGB：255,102,0)，图案颜色用白色表示；符号的轮廓设计为统一的圆角正方形，内部图形采用粗线划、大间隔的线画结构[20]。表1为本文设计的部分点状符号。

表1　认知关键要素的点状符号设计

2. 线状符号设计

线状符号表示的要素内容是基础框架要素，包括建筑整体轮廓和内部空间边界。线状符号已经在前文中进行了设计，用线段的虚实和颜色的深浅组合表示不同的边界。主要符号的颜色用深灰色(70%黑)表示，既能使基础框架要素在底图中较明显地表示出来，体现底图的层次感，同时又不会像黑色那样显得突兀，避免了与其他要素颜色的不协调。线状符号设计如图2所示。

3. 面状符号设计

面状符号表示的要素内容是主体功能要素，即各类商铺。其占据了绝大部分图面信息，对地图的整体风格和表达效果起关键性作用。根据室内空间封闭性、小尺度及环境嘈杂等特点，面状符号的颜色应该淡雅、明亮，结构应该简洁，这样能使地图图面清晰、整洁，同时也能较好地将点状符号突出出来。

对于主体功能要素，通常情况下只需表示其轮廓和位置，不必对其内部一桌一椅都进行显示。因此，面状符号以填充颜色的方式进行表示，并通过色相来区分不同要素。由于点状符号用醒目性高的橙色表示，故面状符号用较淡雅的冷色调表示，底图颜色用浅灰色(RGB：242,242,242)表示，服饰类、餐饮类、百货类、娱乐类及其他要素分别用浅蓝色(RGB：161,222,255)、浅绿色(RGB：191,255,145)、浅紫色(RGB：182,167,233)、浅品红色(RGB：255,178,227)和灰色(RGB：186,186,186)表示，其需要突出表达的商铺分别用蓝色(RGB：0,176,255)、绿色(RGB：148,255,18)、紫色(RGB：166,64,255)、品红色(RGB：207,37,170)表示。这些颜色分别与所表示要素的性质相近，总体上又属于同一色调风格，符合室内环境认知的心理状态需要，也利于图面的整洁。表2为本文设计的面状符号。

表2　主体功能要素的面状符号设计

依据上述室内地图设计原则、表达方法和符号系统，以武汉群光广场一楼为对象，设计制作了其室内地图，如图4所示。图5是室内地图局部。

四、结束语

本文以提高地图表达效果为目的，基于室内空间认知特征，总结了室内地图设计的原则，并在上述原则指导下以大型商场为例，进行了地图要素的选取表达和符号的设计，提高了室内地图的信息传输效果。这些理论和设计方法同样适用于其他大型建筑的室内地图设计，如交通中心、会议中心、展览馆、医院等。但文中对室内空间的环境和心理认知研究还不够深入，锚固点选取还只是定性的结果，对室内地图的多尺度表达和基于情境的表达等没有研究，需要进一步研究改进。

图4　武汉群光广场一楼室内地图

图5　室内地图局部

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Design and Representation of Indoor Map

ZHOU Zhuanxiang，HE Zongyi，MIAO Jing

周转向，何宗宜，苗静.室内地图的设计与表达[J].测绘通报，2016(10)：39-44.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0325.

2016-04-27

周转向(1986—)，男，硕士生，工程师，主要从事地图制图学与地理信息工程方面的研究工作。E-mail：418516723@qq.com

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0494-0911(2016)10-0039-06