面向共享的地图符号可用性指标构建研究

廖嫣然 刘青峰

摘  要：首先依据可用性概念提出了地图符号的可用性，并从有效性、效率、满意度三个方面明确了地图符号可用性的评价内容。而后总结了六种专题制图方法和视觉变量的关联关系，在此基础上构建了面向共享的地图符号可用性指标，并将其应用在不同的专题地图制图任务和地图符号共享过程中。应用表明，文章构建的地图符号可用性指标，充分遵循评价指标的构建原则，内容全面、层次清晰，能够满足丰富的地图制图需求，为提高地图符号可用性提供了较好的依据和指导意义，进而为研究地图符号共享方法、拓展地图符号共享深度奠定基础。

关键词：地图符号;可用性;可用性指标;视觉变量;符号共享

中图分类号：TP391        文献标识码：A文章编号：2096-4706（2022）01-0124-04

Abstract： Firstly， according to the concept of usability， this paper puts forward the usability of map symbol， and defines the evaluation content of map symbol usability from three aspects： effectiveness， efficiency and satisfaction. Then it summarizes the relationship between six thematic mapping methods and visual variables， on this basis， constructs the shared-oriented map symbol usability metrics， and applies it to different thematic map mapping tasks and the process of map symbol sharing. The application shows that the usability metrics of map symbol constructed in this paper fully follows the construction principle of evaluation metrics， has comprehensive content and clear level， can meet the rich needs of map mapping， provides good basis and guiding significance for improving the usability of map symbol， and then lays a foundation for studying the methods of map symbol sharing and expanding the depth of map symbol sharing.

Keywords： map symbol; usability; usability metrics; visual variable; symbol sharing

0  引  言

地图符号共享是地理信息共享中的重要组成部分。当前，地图符号的共享方法从实现原理上来说可以归纳为两类：一类是在不同符号类型之间相互转换，包括基于数据格式转换的符号共享[1]、基于符号格式转换的符号共享[2]方法;一类是基于统一标准的符号共享，包括基于TrueType字体的符号共享[3]、基于通用符号库的符号共享[4]、基于统一编码的符号共享[5]方法等。前一类符号共享方法从狭义的符号共享角度实现，用户通常使用符號转换工具将获取的符号转换为所需的格式，然后在制图软件中使用，因此受到制图软件的约束。后一类共享方法通常是在实现对地图符号统一描述的基础上，再设计相应的符号绘制引擎将源符号信息传递给用户，但是目前研究学者和相关标准机构都没有对其进行深入研究。因此目前这些方法仍然以地图符号信息的传递为主，未能很好地与用户的制图需求结合，导致符号的可用性不高。

针对以上地图符号共享的局限性分析，本文将可用性概念引入地图符号共享领域，依据专题符号化方法构建地图符号可用性指标，从而提高地图符号可用性，为进一步研究地图符号共享方法、拓展地图符号共享深度奠定基础。

1  可用性概念

可用性的概念随着可用性的不断应用也在不断发展。1993年，Nielsen在《可用性工程》（Usability Engineering）一书中指出可用性包括以下五个属性：易学性、交互效率、可记忆性、出错频率和严重性、用户满意度。Hartson认为产品的可用性包含两层含义：有用性和易用性[6]。国际标准化组织在ISO 9241-11标准中把可用性定义为“产品所拥有的有效性、效率和主观满意度就是该产品的可用性”[7]。

可见，可用性的定义有很多，总结起来应该包含有效性、效率、满意度三个方面。对于地图符号来说，可用性也应包括这三个方面的内容：

（1）有效性：主要体现在用户使用地图符号有效地达到想要的制图目标时的功能实现。

（2）效率：是指符号化效率，即利用地图符号进行地理要素绘制的时间开销比率。

（3）用户满意度：是用户完成制图目的的主观满意度和接受程度，对于地图符号的可用性来说体现在地图符号化呈现的质量效果等方面。

2  可用性指标构建

为限定研究范围，本文主要讨论用户使用地图符号完成不同类型专题地图的制作目标。可用性和用户的制图目标紧密联系，制图目标不同，地图符号可用性的评判指标亦不相同。本文将从符号视觉变量角度分析计算机专题制图的各种方法，并据此建立地图符号可用性的评价指标。

2.1  地图符号视觉变量的选择

视觉变量是指图形符号之间具有可引起视觉差别的图形或色彩因素的变化[8]。视觉变量的组合是专题要素表示方法最基本的运作手段[9]。目前国内外研究学者对符号视觉变量的构成认识还不统一，但普遍都包含以下几个方面：形状、尺寸、方向、色彩、亮度、纹理、密度等。

用户制作不同类型的专题地图时，对地图符号可用性的评判指标不同，视觉变量的选择也不尽相同：

（1）单一符号化制图：采用统一的形状、尺寸、方向、色彩、亮度、纹理进行视觉变量表达。

（2）分类符号化制图：采用形状、方向、色彩或纹理的变化进行视觉变量表达。

（3）分级符号化制图：采用尺寸、亮度或纹理的变化进行视觉变量表达。

（4）比率符号化制图：采用尺寸的变化进行视觉变量表达。

（5）图表符号化制图：采用形状、色彩或纹理的变化进行视觉变量表达。

（6）点值符号化制图：采用形状、尺寸统一的符号的密度变化进行视觉变量表达。

2.2  面向共享的地图符号可用性指标构建

为了使指标体系科学化、规范化，指标体系的构建需要遵循共同的原则，本文通过对相关文献查阅总结可用性评估指标的构建原则应包括[10-12]：目的性原则、全面性原则、层次性原则、独立性原则、可行性原则。

在指标构建原则的引导下，并依据上文对专题符号化方法和视觉变量的关系分析，本文将面向共享的地图符号可用性指标总结为四个一级指标和十八个二级指标，如图1所示。

2.2.1  符号数据指标

符号数据指标包括符号数据的开放性、完备性和易用性这三个二级指标。开放性是指用户可以直接或间接获取地图符号的完整数据信息，一个地图符号只有是开放的，才能被用户使用;完备性体现符号数据信息的完整性，例如对于符号的尺寸不应丢失单位信息，对于符号色彩不应丢失色彩模式信息等;易用性体现在获取一个开放地图符号的完整数据信息的难易程度，在相同表达效果的前提下，用户倾向选择更容易使用的地图符号。

2.2.2  基本制图功能指标

基本制图功能指标是指使用地图符号进行地图要素专题属性表达以及地图制图时必不可少的功能性指标。包括能否完成形状变化、尺寸变化、方向变化、色彩变化、亮度变化、纹理变化、密度变化等二级指标。在进行各种专题地图制图的过程中通常利用地图符号的形状、色彩、尺寸、纹理等视觉变量的变化来表达制图对象之间数量和质量的差异。

2.2.3  辅助制图功能指标

辅助制图功能指标包括地图符号旋转、符号位移、单位转换、色彩模式转换等二级指标。符号旋转、符号位移指标是用户制图时用以对地图符号进行整饰性操作的功能性指标。地图符号在绘制到屏幕的过程中可能存在符号色彩模式和单位与符号化需求不一致的情况，此时需要进行单位转换和色彩模式转换。这些指标不是必不可少的指标。

2.2.4  高质量制图功能指标

高质量制图功能指标主要为提高用户满意度和效率而设计的指标，包括一致性、反走样、高效性等二级指标。其中一致性是指地图符号被用户用来制图的过程中要能保证源符号几何样式信息等不丢失，并最终准确呈现在地图上。反走样是用于减少或消除倾斜直线边界锯齿状效果以及图形细节失真的技术[13]。高效性是指尽可能提高符号绘制效率。这些指标是保证制图的质量和提高用户体验的必要指标。

以上指标的建立充分遵循评价指标的构建原则，符号数据指标中的开放性、完备性以及基本制图功能指标和辅助制图功能指标是对“有效性”评价指标的具体化，高质量制图功能指标中的高效性是对“效率”评价指标的具體化，而符号数据指标中的易用性以及高质量制图功能指标中的一致性和反走样可以看作是用户“满意度”的具体化。

3  可用性指标应用

本文构建的地图符号的可用性指标内容全面、层次清晰，各子指标都是影响地图符号可用性的重要因素，都是相对独立的，能够满足丰富的地图制图需求。下面将分别从不同制图任务和地图符号的共享过程两个角度阐述其应用。

3.1  在不同制图任务中的应用

不同的制图任务所需要的符号可用性指标并不相同。表1列出了六种专题地图制图任务和符号可用性的二级指标之间的对应关系。从表中可以看出，开放性和完备性是完成任意制图任务时地图符号都必须满足的指标。而一致性、反走样、高效性是旨在提高绘图质量和用户的满意度，在制图时应该都尽可能考虑到。在制作地图时，如果能够充分地考虑到各项相关的地图符号可用性指标，对提高地图符号的可用性、制作出用户满意度更高的地图，具有重要的意义。

3.2  在地图符号共享过程中的应用

地图符号共享过程包括地图符号的选择、地图符号共享方法的选择以及引导完成制图任务并进行结果评价几个阶段，将地图符号可用性指标应用于地图符号共享过程中，通过各项指标的约束，用户能够更好地实现地图符号共享，提高地图符号的可用性。

3.2.1  符号选择

用户在明确制图任务后，选择感兴趣的地图符号进行地图制图。此时可以通过开放性、完备性、易用性指标指导用户筛选符号。例如，如果一个符号是不公开的内部格式，即不具备开放性，用户无法获取其详细的语义信息和语法信息，则该符号对用户来说是不可使用的。

3.2.2  共享方法选择

符号共享方法各有其使用范围和优缺点，此时地图符号可用性指标可以指导用户对地图符号共享方法的选择。在选择或组合选择符号共享方法的过程中最需要考虑的是一致性指标。例如，基于数据格式转换的符号共享方法会导致部分符号数据的丢失，不符合地图符号可用性中一致性原则。

3.2.3  引導制图

在地图符号化阶段，从数据库或文件中读取地理要素信息，从符号库中解析符号信息，根据地图符号可用性指标的基本制图功能指标（形状、方向、色彩、尺寸、亮度、纹理、密度）完成制图任务。

3.2.4  结果评价

结果评价包括评价用户满意度和地图符号绘制效率，通过高质量制图指标的反走样、一致性、高效性三个指标衡量制图结果。

4  结  论

本文首先分析了当前地图符号共享研究的局限性，这些研究通常仅仅实现符号数据的共享，而忽略了符号共享的最终意义是实现地图制图应用。为提高地图符号的可用性，本文将可用性概念引入地图符号共享领域，并从有效性、效率、满意度三个方面明确了地图符号可用性的评价内容。而后总结了六种专题制图方法和视觉变量的关联关系，在此基础上将可用性评价内容细化为四个一级评价指标和十八个二级指标。最后将构建的地图符号可用性指标应用在不同的专题地图制图任务中，明确了在不同的制图任务中应考虑哪些可用性指标，从而制作出用户满意度更高的地图。同时，将地图符号可用性指标应用于地图符号共享过程中，通过可用性指标的约束，提高地图符号的可用性。应用表明，本文构建的地图符号可用性指标，充分遵循评价指标的构建原则，内容全面、层次清晰，能够满足丰富的地图制图需求，为提高地图符号可用性提供了较好的依据和指导意义，进而为研究地图符号共享方法、拓展地图符号共享深度奠定基础。

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作者简介：廖嫣然（1989.07—），女，汉族，江苏灌南人，工程师，硕士研究生，研究方向：地理信息系统;刘青峰（1992.05—），男，汉族，江苏宿迁人，工程师，硕士研究生，研究方向：地理信息服务。