基于格式塔原则的海洋专题地图设计

肖一心 杜清运，2，3 王荣林 侯孟营

1 武汉大学资源与环境科学学院，湖北武汉，430079 2 武汉大学地理信息系统教育部重点实验室，湖北 武汉，430079 3 自然资源部数字制图与国土信息应用重点实验室，湖北 武汉，430079 4 天津海事测绘中心，天津，300220

专题地图作为信息传输的媒介，其认知功能建立了从制图者到读图者之间沟通的重要途径［1］。有关海洋专题地图编制的研究相对较少，海洋专题地图在色彩运用、图面配置、表示方式上通常与其他专题地图有一定差别，需要提升地图的艺术性与设计性，丰富地图的表现形式［2］。海洋专题地图的制作通常是基于制图者丰富的知识和制图经验，通过地图对读图者进行单向的地理信息与知识的传输［3］，读图者在对地图进行认知和解译的过程中，不可避免会受到内在心理因素的影响。因此，海洋专题地图设计者在设计海洋专题地图时，要兼顾读图者在视知觉的认知过程［4］，使其清晰、有层次、有针对性地表达，提高信息传输的效率。

格式塔心理学的完形法则在艺术设计、工业设计等领域得到了广泛的应用。在地图学领域中，周建平［5］在地图的符号设计中顾及格式塔完形法则，设计出符合读图者的视觉感知的地图符号；郭庆胜等［6］认为虚线型线状符号在视觉上线性连续，才能形成完整线状符号，符合格式塔心理学的整体性和连续性原则。在地理读图的教学方向，邬亚利［7］将格式塔完形法则与地图阅读结合起来，为地理读图能力的培养提供了新视角。因此，格式塔心理学对地理信息的表达过程有一定的影响。

针对当前尚未将格式塔心理学用于海洋专题地图设计与表达的局限性，本文分析了格式塔原则，通过构建“表象-抽象-意象”的表达层次，在格式塔心理学认知理论的指导下，对海洋专题地图划分多层次的可视化表达，并以图集的具体案例对视觉层次的表达技巧和知觉层次的法则进行分析阐述。

1 格式塔心理学的基本原则

1.1 知觉上的完形法则

格式塔心理学是在德国兴起的一种西方心理学流派，也被称为完形心理学。格式塔学者提出的一系列实验所支持的视知觉组织法则称为完形法则，即整体不是部分的简单总和或相加。他们主张用整体的结构来研究心理现象［8］。相似、连续、相近、闭合是格式塔完形法则的重要内在规律和设计原则［9］：①相似。如果一组对象彼此相似，人趋向于将其识别为一个整体。②连续。如果元素的某些部分是连接在一起的，则该部分容易被识别为一个整体。③相近。在空间中距离较近的元素有被识别为一个整体的趋势。④闭合。对于不完整的图像，人有将其闭合和圆满的倾向。格式塔心理学在设计领域的运用主要包括视觉上的图形规律与知觉上的完形法则。

1.2 视觉上的图形规律

1）“图”与“底”的关系。在感知事物时，将视觉的区域分为目标和背景，即“图”与“底”。一般在整体的视觉条件下，大小、颜色、形态、纹理更加突出的图案会更容易被识别为目标，除了目标外的其他要素则被识别为背景。目标和背景的对比度越大，区分度越大，越容易提取图中的信息。“图”和“底”的关系是可逆的［10］，在艺术设计中常利用“图”与“底”的关系设计出优秀的作品。

2）轮廓的“有形”与“无形”。“有形”的轮廓通常是用线条、不同底色或者纹理形成的范围将背景与目标分割开来；而“无形”的轮廓是指视觉感知时读图者心理上易将不完整的图形组织成完整图形，此过程中形成的轮廓被称为主观轮廓［5］。太极阴阳图中利用黑白对比、嵌套将“有形”的轮廓融合于“无形”的轮廓，“相生相克、此消彼长”，与格式塔心理学中的完形法则交相辉映。

2 海洋专题地图的表达

2.1 整体框架

本文以格式塔原则为切入点，建立“表象-抽象-意象”的整体框架，通过海洋专题地图具体案例，阐述格式塔原则在海洋专题地图中的表达。格式塔原则在海洋专题地图表达的整体框架如图1 所示。格式塔原则在海洋专题地图中的表达可以分为表达层次、地图视知觉认知过程、基于格式塔原则的地图设计3个部分：①表达层次是地图设计的基础。地图是层次分明、主题明确的设计理念的呈现，表达层次能构建地图的内在逻辑结构。②地图视知觉的认知过程是理论依据。格式塔原则对设计出符合读者心理的视觉层次的构图有指导作用。③基于格式塔原则的地图设计是重要的表达手段。在格式塔完形法则下形成的构图能有效识别主题、烘托意象、化零为整，调动读者的视觉延伸与心理联想。

图1 格式塔原则在海洋专题地图表达的整体框架Fig.1 Overall Framework of Gestalt Principle in the Expression of Marine Thematic Maps

2.2 表达层次

如何对海洋专题地图的制图对象进行设计，使读者能从复杂的信息中抽象出认知地图是表达的基础。中国的古典哲学中有“立象以尽意”，指出将“象”抽象概括得到“意”，表象是物体最直接的表现，而意象是对表象进行抽象化后的概况与反映。如图2 所示，本文将海洋专题地图的表达层次分为“表象-抽象-意象”，为海洋专题地图的设计框架提供了理论基础。

图2 海洋专题地图的表达层次Fig.2 Expression Levels of Marine Thematic Maps

在海洋专题地图的设计中，旨在从“表象-抽象-意象”层次来传递地图图面配置的主体信息。在表象层次中，制图者需要厘清地图的制图流程与制图基础，通常包括版式设置、符号外观、色彩配置与文字注记等方面，以形成完整统一的可视化结构。在抽象层次上，制图者要在对图面整体设计的基础上，对总体配置具象化表达，确定内容的层次与重点，包括版式层次、符号意义、色彩特征、注记分布，并进行全方位、多层次、有组织的排列，以达到引起读图者进行深层次的理解与抽象的目的。在意象层次上，考虑设计的视觉元素的特点，不同的视觉变量能通过象征手法进行意象表达，利用地图的象征性特点来塑造地图的映像风格与艺术表象，引起读图者的思考与共鸣。

2.3 地图视知觉的认知过程

根据格式塔心理学的理论，人类视知觉的重要特点是在知觉的过程中具有按照一定形式将部分图像组织成整体的倾向。在认知心理学中，有学者通过“心理旋转”实验说明图像信息在头脑中是连续的模拟表达，而并非离散的表达［11］。

在地图的视知觉认知过程中，读图者以局部的地图元素为起点，通过识别地图的特征，如地图特征元素（如符号、注记、文字）的色彩、形状、位置、纹理等，对地图进行视觉表象的识别，其大脑接收到来自视觉表象的信息后，激活的视觉神经会在大脑中进行内隐编码［12］，进行局部元素的认知结构的构建，同时能通过回忆联想知觉的图像再现，形成地图映像，即心象地图［13］。当心象地图中的信息与地图元素相似时，随着眼动位置的变化，读图者将注视范围扩大，经过大脑中的视知觉过程，形成对地图的空间认知。

格式塔心理学与认知心理学中的视觉、知觉的特征能用于解释地图的空间认知过程，为海洋专题地图设计中地图的组织性与完整性、读图者心理认知的过程提供科学依据。

3 图集设计的应用实例

本文选取的海洋专题地图案例为《世界航海地图集》《21世纪海上丝绸之路沿线区域航海地图集》和《深圳市地图集》中的部分地图。在选取特色案例的基础上，从视觉层次厘清地图主题内容，分清地图设计的主次层次，并将格式塔原则在视知觉层次的表达技巧应用在海洋专题地图的可视化设计中。

3.1 视觉层次的图面配置

在进行海洋专题地图的设计时，制图者根据格式塔心理学的认知理论构建不同视觉层次。以《海洋表面温度与盐度》为例，在图面配置的设计中将视觉层次的构建分为3个部分，如表1 所示。

表1 格式塔原则下的图面配置Tab.1 Layout Configuration Under Gestalt Principle

1）确立主体层次的主要内容。根据视觉传达的F 型视觉模型［14］与视觉重心理论，确定内容的优先层级。“年平均海水表面温度”是此图需要表达的重点，占据了视觉优先层次的第一层，因此在版面中占据左上大部分区域。

2）提取主体层次的次要内容。在确定视觉重心后，需要确定主体层次的次要内容，即“北极地区、南极地区的平均海水表面温度与海冰面积”。次要内容是对主要内容的补充，位于图面F 型的右侧，形状分布也和主体区别较大，便于读者对专题图表进行特征识别。

3）选择次要层次。将“海面盐度”主题置于右下对角线，以均匀图面的配置，将“一月、七月海表面气温异常”置于左下角F 型的分支，以减少图面的负载量。

通过视觉重心理论能清晰合理地划分地图内容表达的层次与重点，均匀图面的负载量，引导读图者对不同内容进行区分，使图面整体一致、层次分明。

3.2 视觉层次表达技巧的设计

在视觉层次上，运用了格式塔心理学的视觉表达技巧［15］。格式塔心理学在视觉表达中的重点是视知觉的感受与认知，主张研究具有特殊内在规律的整体结构原则。在海洋专题地图中视觉层次表达分为“图”与“底”的区分及轮廓的“有形”与“无形”两部分。

1）“图”与“底”的区分。基于格式塔原则中目标与背景的关系，通过颜色与形状的强烈对照，凸显出来的视觉对象形成目标，其他要素被视为背景。在图3 的色彩配置中，地图的背景与目标的颜色对比强烈，色卡中的深蓝色为背景色，设色深沉；而专题图底图为灰白色，设色浅淡，海冰面积专题图的颜色为深蓝及浅紫色系，这样就能快速将“图”与“底”区分开来，对比分明。

图3 “图”与“底”的区分示例Fig.3 Example of the Distinction Between“Figure”and“Background”

2）轮廓的“有形”与“无形”。地图的轮廓通常表现为用线条、色彩区分的轮廓以及读者心理上的轮廓。在图3 中，南极的轮廓通过圆形的线条进行勾勒，利用对比度和亮度较大的白色和饱和度低的紫色划分；而图4 的图形轮廓是通过相同的浅色系进行组合，将其在心理上组成一个整体范围。

图4 轮廓的“有形”与“无形”示例Fig.4 Example of“Tangible”and“Intangible”of Contours

3.3 知觉层次完形法则的应用

在知觉层次上，海洋专题地图的表达策略运用了格式塔原则的完形法则，即相似性、连续性、相近性、闭合性法则。

1）相似性原则，即相同特征的图形能被看作一个群组。在图5 的设计中，相似的颜色斑块能组成一个群组，不同的颜色代表不同的产业类别。相似性原则在符号设计中有广泛的应用，相同或相似的颜色或符号能将地图专题信息进行区分表达。

图5 相似性原则的示例Fig.5 Example of the Similarity Principle

2）连续性原则。在格式塔原则中用线条连接的元素易被视为一个整体。在图6 中用不同颜色的线条与色块表示不同大洋的变化，在视觉上形成了延伸。同时加强了读图者对分组信息的感知，引导读者进行不同分组内容的划分。

图6 连续性原则的示例Fig.6 Example of the Continuity Principle

3）相近性原则。在空间中比较接近的部分容易被视为一个整体。如图7 所示，相近区域的地图上表征的颜色相近，在视觉上更容易将该地理元素周围相近的元素归结为同层级的海水表面温度，作为同组地理目标。

图7 相近性原则的示例Fig.7 Example of the Proximity Principle

4）闭合性原则。人们对不完满、没有闭合的图像有一种将其闭合的倾向，因此，在海洋专题地图中，封闭、小面积、结构简单的图形更容易被识别出来。图8 中不同类型水环境物质的专题符号为橙色、绿色、紫色的圆形，随着季节的更替，圆形的尺寸也随之变化，专题符号的制作符合格式塔完形法则，因此，在读图时更容易被读者识别出来，给其留下深刻印象。

图8 闭合性原则的示例Fig.8 Example of the Closure Principle

4 结束语

目前少有学者从格式塔心理学的角度系统研究其在海洋专题地图中的表达，因此，本文将格式塔心理学与海洋专题地图的设计结合起来，构建“表象-抽象-意象”的理论层次，基于格式塔原则分析了地图视知觉的认知过程，根据认知理论对海洋专题地图构建不同视知觉层次，并对格式塔原则在海洋专题地图中的表达手法进行了案例分析。将格式塔心理学的完形法则运用于海洋专题地图中，利用格式塔心理学的多种表现技巧与表达手段，能有效识别地图主题、构建多层次可视化结构。本文方法具有一定的通用性，可应用于其他海洋专题地图的设计，为地图设计的心理学研究提供参考依据。

目前仍存在以下不足：①在研究格式塔原则的具体应用时，案例仅限于海洋专题地图，对其他类型的专题地图还有待继续探究。②未分析格式塔心理学在地图设计过程中不同个体的差异性和局限性。因此，笔者将在以后通过实验、问卷调查等手段进一步研究其局限性。