考慮地圖空間認知的大比例尺城市影像地圖集設計初探

蔣 雪

(重慶市地理信息中心，重慶 401121)

一、引 言

影像地圖是以航片或衛(wèi)片為基礎，經(jīng)幾何糾正、投影變換和比例尺轉化，運用適當?shù)牡貓D符號、注記，直接反映制圖對象的地理特征及空間分布的地圖[1]。高俊院士指出：“地圖做出來就是為人使用的，數(shù)字化、信息化和知識化的探索，其實目的只有一個，就是地圖的人性化，也叫以人為本”[2]。目前，我國一些城市相繼編制出版了城市影像地圖集，圖集制作方法已較為成熟，圖面表現(xiàn)效果也不斷提高，但是，城市影像地圖集在人性化方面還有值得研究的地方。影像地圖具有特殊的信息傳輸方式，除了大量的符號和注記，其影像本身就包含著豐富的內(nèi)容信息。同時，城市影像地圖集的讀者有很大部分是該城市的居民，他們對所要展現(xiàn)的城市有著各種需求和感受。但現(xiàn)今大部分設計仍然只是從制圖者的角度出發(fā)，很少考慮用圖者的讀圖心理、讀圖過程和閱讀的真正需求。要讓城市影像地圖集人性化，就需要在設計中考慮讀者讀圖時從影像地圖上獲取空間信息的思維過程，即基于閱讀的空間認知過程。我國一些地圖學者已經(jīng)對讀者閱讀紙質(zhì)地圖、電子地圖、影像、虛擬地理環(huán)境進行空間認知的過程進行了研究，但是專門把城市影像地圖作為認識地理環(huán)境的工具，對其認知過程進行的研究還非常少。本文研究城市居民閱讀城市影像地圖集進行空間認知的過程和認知特點，以及讀者對城市的感受，即城市居民真正認同的城市意象元素及其城市意象空間結構，并將兩者用于指導城市影像地圖集的設計。

二、城市影像地圖空間認知

1. 影像地圖空間認知

空間認知是認知學科的一個重要研究領域，它研究人們怎樣認識自己賴以生存的環(huán)境，包括其中的諸事物、現(xiàn)象的相關位置、空間分布、依存關系，以及它們的變化和規(guī)律[3]。魯學軍[4]等認為“空間”的一般表現(xiàn)形式分為感知空間、認知空間和符號空間三種。符號空間分為地圖(有形符號)空間和影像(無形符號)空間，它是對空間的符號化表達[5]。地圖空間的認知機制是基于“點”、“線”、“面”等有形符號的，影像空間的認知機制是基于影像的“空間特征”這一無形符號的。影像地圖的特殊性在于它既有普通地圖所具有的有形符號，又有影像所具有的無形符號，對于影像地圖的認知是地圖空間認知與影像空間認知的結合。

2. 城市影像地圖空間認知過程分析

地圖使用者的認知是在已有地圖的基礎上，結合其自身的空間知識與背景，完成對地圖圖像的認知，從而間接地達到認知客觀世界的目的[6]。研究讀者認知地圖的方法主要有認知草圖、問卷訪談及圖片再認，其中認知草圖應用最為廣泛。本文采用認知草圖和訪談相結合的方式，在文獻[7]的試驗方法上稍作改進：① 將被試者從40名學生改為40名普通市民(包括地理愛好者)；② 除了繪制認知草圖，還要求被試者用語言描述試驗圖像區(qū)域的基本情況。試驗結果顯示，普通城市居民閱讀城市影像地圖進行空間認知的過程是從整體到局部，即自上而下的認知過程：

1) 初步閱讀影像獲得研究區(qū)域的整體印象：被試者閱讀影像地圖時，并不像閱讀普通地圖一樣先學習圖例符號再瀏覽地圖圖形，而是先閱讀影像，通過經(jīng)驗和常識對地理現(xiàn)象進行模糊認識，對大目標(大山、大河、主要道路、大型建筑區(qū)等)進行分類，初步了解制圖區(qū)域的整體形象。這是因為畫面中大的、對比強的圖形易形成視覺中心的原理[8]，影像直觀、真實且布滿整個幅面，自然是最先關注的對象。值得注意的是，試驗中對制圖區(qū)域很熟悉的被試者(如制圖區(qū)域居民)，在這個過程中會直接將自己對于實際空間的心像地圖與影像進行匹配，帶著選擇性進入下一個過程。

2) 詳細辨識地物和目標：在這個過程中，對制圖區(qū)域很熟悉的被試者會直接借助大目標進行定位，尋找自己關心的地物，由于對尋找的地物本身就有一定的認識，此類被試者常常是先通過影像空間特征(形狀、大小、顏色、位置、紋理等)對地物進行判別，然后才會去搜尋地物的屬性特征(地圖符號、注記)以確認自己的判斷；對于不熟悉制圖區(qū)域的被試者，通常是依靠大目標劃定區(qū)域后，再沿著主要道路、主要河流觀察其附近有哪些地物，并且是先通過疊加在影像上的地圖符號和注記判別地物，再仔細觀察影像上地物的空間特征。在這個過程中，地理愛好者表現(xiàn)出明顯的興趣偏向性，其興趣點集中于自己愛好的地物，如有歷史意義的老建筑的分布位置。

三、重慶居民的城市空間認知

城市居民對自己生活的實際空間本身就會形成認知地圖，其反映的是不精確的、定性的空間知識，而不是精確的幾何信息[9]。

1. 重慶城市意象元素

凱文·林奇(Lynch)[10]認為城市意象是人的大腦通過想象可以回憶出來的城市印象，也是市民腦中的主觀環(huán)境空間，他在《城市意象》(1960年)中認為居民對于城市意象的認知模式具有相似的5類構成要素，即道路、邊界、區(qū)域、節(jié)點和標志物。文獻[11]結合重慶的山水特色和城市發(fā)展，通過對重慶居民進行調(diào)查問卷和訪談，把五大要素細分為八大因子，并按照其重要性進行排序，得到5個等級：第一，重要路橋和交通節(jié)點；第二，山地與河流；第三，廣場與步行街；第四，文化遺產(chǎn)與古跡；第五，標志性建筑和公共綠地。它們就是重慶居民所真正認同的重慶主城區(qū)城市意象元素。

2. 重慶城市意象空間結構

城市意象空間是指由于周圍環(huán)境對城市居民的影響而使居民產(chǎn)生的對周圍環(huán)境直接或間接的經(jīng)驗認識空間，也是居民頭腦中的“主觀環(huán)境”空間[12]。本文采用Lynch的研究方法，對100個重慶居民的城市意象空間進行了調(diào)查，要求主城九區(qū)的居民“根據(jù)記憶在沒有格子的白紙上畫出所在城市的地圖草圖，并在圖上標出城市中的獨特要素”。對居民的認知地圖逐個進行分析，可知其城市意象空間結構與現(xiàn)實中重慶城市空間格局十分相似，這與Lynch的結論是一致的。同時，也可知城市居民常會夸大熟悉區(qū)域的大小，并且表現(xiàn)其細節(jié)，同時將其置于圖的中央，而對不熟悉的地物則采用高度概括的形式。

四、考慮空間認知的城市影像地圖集設計

大比例尺城市影像地圖是在經(jīng)過制圖處理的影像上疊加若干矢量要素，主要包括道路網(wǎng)、點狀符號和注記[13]。

1. 考慮空間認知的圖集比例尺設計

大比例尺城市影像地圖集比例尺設計的依據(jù)主要是開本大小、影像精度和制圖區(qū)域的地理特點，多采用系列比例尺，如中心城區(qū)采用1∶5000比例尺，其余建成區(qū)采用1∶10 000比例尺。這種方案系統(tǒng)性強，但不容易讓讀者獲得興趣范圍區(qū)域的整體印象，文獻[14]采用了變比例尺設計方案設計《蘭州城區(qū)影像地圖集》，但是這種模式會使得比例尺過于細碎，不成系列。根據(jù)重慶居民的城市意象空間結構，同時考慮讀者的使用需求，設計采用系列比例尺與變比例尺設計相結合的形式：

1) 大多數(shù)圖幅采用系列比例尺。如當?shù)讏D為0.5 m分辨率的衛(wèi)星影像，圖集開本為大16開時，設計1∶6000和1∶12 000兩種基本比例尺，大多數(shù)圖幅采用這兩種比例尺。

2) 個別圖幅采用變比例尺。個別圖幅按照區(qū)域范圍采用小于1∶12 000的比例尺對各區(qū)進行恰當描述，如在重慶居民的認知地圖中出現(xiàn)頻率非常高的渝中半島。

2. 考慮空間認知的圖集分幅設計

城市影像地圖集的分幅主要是從制圖區(qū)域的形狀和大小來進行的，大都是采取正北方向無縫矩形分幅且要保持城市各類重要地物的完整性。這種分幅方式圖幅之間結合緊密，便于拼接使用且索引清楚。但是，對于重慶這個山多、水多、路多曲折的呈組團式空間分布的山水城市來講，這種分幅方案從讀者的角度來看卻不一定是最優(yōu)的，因為這種分幅方式往往會存在以下幾個問題：① 一些圖幅包含的街區(qū)面積極小，山地、河流的面積卻極大，讀者從這些圖幅上獲取的信息量太少，圖幅面積嚴重浪費；② 會出現(xiàn)部分主要功能區(qū)被分割的現(xiàn)象，讀者將很難對組團內(nèi)部形成連續(xù)、完整的印象；③ 前面認知地圖的結果顯示，讀者喜歡將自己關心的、熟悉的區(qū)域置于圖的中央，將其作為參照物來定位其他區(qū)域，但這種方案中，讀者真正關心的區(qū)域往往在圖幅的邊緣或者角落處。

因此，結合比例尺設計方案和讀者的用圖需求，設計采用拼接矩形分幅與不拼接矩形分幅相結合的形式，如圖1所示。

1) 大部分1∶6000和1∶12 000兩個基本比例尺的圖幅采用拼接矩形分幅，個別圖幅采用不拼接的矩形分幅，每個圖幅有相應的制圖主區(qū)，根據(jù)主區(qū)大小變更比例尺。

2) 拼接矩形分幅為了保證讀者關心的區(qū)域大致處于圖幅的中央，將部分圖幅向正南、正北、正東、正西方向進行微小的移動。

3) 少數(shù)不拼接矩形分幅可以不采用正北方向，而是與制圖主區(qū)的大致走向保持一致。

4) 少數(shù)面積浪費嚴重的區(qū)域，保持比例尺不變，采用半個幅面保留信息量大的區(qū)域。

圖1 圖集分幅設計(局部)

3. 考慮空間認知的圖集內(nèi)容設計

1) 道路網(wǎng)設計。在道路交通網(wǎng)提取的時候，主流做法是將道路的等級、寬度等作為提取的依據(jù)。但是，從前面的分析結果可知，讀者在閱讀城市影像地圖時，更多的是關心道路的定位和路徑作用，如從某個地方出發(fā)通過哪條道路能夠到達哪些地方，對于道路的這些基本屬性反而不太關心。因此，設計將道路的重要性、連通性作為提取依據(jù)，并使用各種符號對道路的信息進行適當說明：① 對于不易通行的路段或者單行道，采用特殊符號進行標注，以達到對路線選擇的指示性，如圖2所示；② 商業(yè)繁華地段(如步行街)也用特殊符號標識出來，如圖3所示；③ 將影像上不易辨認的各地鐵站出口進行符號化，方便讀者出行，如圖3所示。

圖2 單向通行道標示

圖3 步行街、地鐵出站口標示

2) 點狀地物設計。在進行點狀地物要素提取時，主流做法是依據(jù)地物的屬性和級別進行重要性劃分。但是，不同幅面具有不同的主體內(nèi)容，讀者相應的會有不同的關注點，如商業(yè)繁華地段占主體的分圖幅，讀者會更關心商場、電影院的分布，工業(yè)區(qū)占主體的分圖幅，讀者會更關心工廠、企業(yè)的分布，這時，在一般制圖設計中跟公共管理部門相比不那么重要的電影院、公司，在這些圖幅往往是不可或缺的。因此，設計從讀者的角度結合圖幅主體內(nèi)容進行重要性劃分，并進行權重分配，調(diào)整各類要素的選取指標。另外，從用圖者的角度，打開一張影像地圖，首先映入眼簾的一般為地圖上的影像，很多情況下是讀圖者發(fā)現(xiàn)了一幢形狀特別的建筑，然后再去搜索屬性信息，看這幢建筑到底是什么，但結果往往會讓其失望。因此，設計對影像上特別高大的，外形特別的，或者是面積較大的地物，即使重要性不那么強，也對其進行標注。

五、結束語

本文探討了城市普通居民和專業(yè)人士閱讀城市影像地圖進行空間認知的過程，并以重慶市為例，探討了該城市居民的城市意象空間結構，將兩者融入到地圖集的比例尺設計、分幅設計和內(nèi)容設計中去，對基于空間認知的大比例尺城市影像地圖集設計作了初步探索， 并在《重慶市主城區(qū)地圖集》的制作中作了初步嘗試，為進一步的相關研究提供了參考。

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