Value-by-alpha地圖原理與制作

劉福良

Value-by-alpha地圖原理與制作

劉福良

（江西省天久地礦建設(shè)工程院 江西鷹潭 335001）

Value-by-alpha地圖是制圖學(xué)家Robert Roth等人于2010年提出的新型專題地圖制圖，可用于可視化定性數(shù)據(jù)或定量數(shù)據(jù)。Value-by-alpha地圖已成為地圖學(xué)專題地圖中的新成員，引起國(guó)際上廣泛關(guān)注，而國(guó)內(nèi)對(duì)value-by-alpha地圖的研究較少。本文旨在概述專題地圖、闡述value-by-alpha地圖在專題地圖框架中的地位、解釋value-by-alpha地圖的原理，同時(shí)提出一種value-by-alpha地圖的制作思路。

專題地圖；value-by-alpha地圖；透明地圖

引言

地圖是人類認(rèn)識(shí)世界的重要途徑，在人類文明史上具有舉足輕重的地位。根據(jù)用途，地圖分為普通地圖（general-purpose maps或reference maps）和專題地圖（thematic maps）。Value-by-alpha地圖（VBA 地圖）是地圖學(xué)家于近年提出的新型專題地圖表達(dá)形式，其于2010年首次由美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)地圖學(xué)家Robert Roth等人提出[1]，隨后在地圖學(xué)界引起了廣泛的關(guān)注（例如文獻(xiàn)[2～3]）。本文旨在介紹VBA地圖的原理和制作方法。

關(guān)于VBA地圖的中文釋義，目前國(guó)內(nèi)尚未明確地翻譯。VBA地圖的關(guān)鍵是使用了計(jì)算機(jī)視覺RGBA色彩空間中alpha通道，該通道的作用是控制圖像的透明程度，其取值范圍為0～100%，其中0代表完全透明、100%代表完全不透明。鑒于此，本文提倡將VBA地圖譯為透明地圖?？紤]到釋義的嚴(yán)謹(jǐn)性，該譯名尚需更多學(xué)者討論。余文中采用原名“VBA地圖”。

1 專題地圖概述

前文將地圖根據(jù)使用目的分為普通地圖和專題地圖，其中專題地圖是指為一定地使用目的繪制、突出顯示地圖上與單一或若干主題相關(guān)的空間要素的地圖。根據(jù)內(nèi)容，專題地圖分為三大類[4]：自然地圖、人文地圖和其它地圖。自然地圖例如植被覆蓋圖、氣象圖等，人文地圖例如行政區(qū)劃圖、歷史文物地圖等。根據(jù)制圖形式，常見的專題地圖又可分為分級(jí)統(tǒng)計(jì)圖、比例符號(hào)圖、點(diǎn)地圖、等值線地圖等。本節(jié)根據(jù)制圖形式概述專題地圖。

1.1 分級(jí)統(tǒng)計(jì)圖

分級(jí)統(tǒng)計(jì)圖是按區(qū)域匯總的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的常用表達(dá)方法，其通過為地圖上的不同的統(tǒng)計(jì)區(qū)域設(shè)置不同的顏色或紋理的方式可視化統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。由于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)往往數(shù)值不一、大小各異，在實(shí)際使用中往往將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分成有限的若干組，即從小到大根據(jù)數(shù)值分級(jí)，因此這類地圖稱為分級(jí)統(tǒng)計(jì)圖。分級(jí)統(tǒng)計(jì)圖是最常用的專題地圖之一。

1.2 比例符號(hào)圖

比例符號(hào)圖的功能類似分級(jí)統(tǒng)計(jì)圖。在比例符號(hào)圖中，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)在分級(jí)后，各級(jí)使用大小不同、但尺寸成比例的符號(hào)展示出來。常用的符號(hào)包括圓、正方形和三角形，此外，也有不少比例符號(hào)圖使用圓柱作為符號(hào)、講統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)繪制成柱狀圖。在所有符號(hào)中，最常用的是圓，對(duì)應(yīng)的地圖稱為圓形比例符號(hào)地圖。

1.3 點(diǎn)地圖

與比例符號(hào)圖中常用大小不一的圓作為符號(hào)表達(dá)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不同，點(diǎn)地圖中使用大小均一的圓點(diǎn)，一個(gè)圓點(diǎn)代表一定量的數(shù)值。例如，在人口分布的點(diǎn)地圖中，如果使用1個(gè)圓點(diǎn)表示100萬人口，則需在人口1000萬的甲省上均勻繪制10個(gè)圓點(diǎn)，而在人口2500萬的乙省上繪制25個(gè)圓點(diǎn)。顯而易見，點(diǎn)地圖與比例符號(hào)圖相比，不僅同樣能夠表達(dá)數(shù)量，而且還能在一定程度上表達(dá)數(shù)量的分布特性。

1.4 等值線地圖

等值線地圖是重要的專題地圖，在地質(zhì)、測(cè)繪、礦產(chǎn)等多領(lǐng)域具有重要的用途。在等值線地圖中，數(shù)值相同的地點(diǎn)被連接成線（稱為“等值線”），甚至形成閉合圈。實(shí)際使用時(shí)，并且將所有的數(shù)值相等的地點(diǎn)都連接呈現(xiàn)，而往往是間隔一定的數(shù)值，這樣的數(shù)值稱為等值距。常見的等值線圖例如等高線圖和等溫線圖。

2 VBA地圖原理和分類

VBA地圖可視為繼分級(jí)統(tǒng)計(jì)圖、比例符號(hào)圖、點(diǎn)地圖、等值線地圖后的又一種新型的專題地圖。

根據(jù)Robert Roth推薦的背景顏色，VBA地圖可分為黑色背景VBA地圖和白色背景VBA地圖。根據(jù)其所繪制的變量本質(zhì)，VBA地圖又可分為三類，分別是：定性VBA地圖、單極限定量VBA地圖、雙極限定量VBA地圖。

2.1 定性VBA地圖

定性VBA地圖是指用于可視化定性變量（qualitative variables）的VBA地圖。

2.2 單極限定量VBA地圖

單極限定量VBA地圖是指用于可視化單極限定量變量（unipolar quantitative variables）的VBA地圖。單極限定量變量是指具有單向極限的定量變量，例如地區(qū)內(nèi)男性人口比重，其理論最小值應(yīng)為零，而且只能為正值、不能為負(fù)值，即改變量的取值以零為起點(diǎn)只具有單向的極限。在單極限定量VBA地圖上，主色調(diào)只有一種。

2.3 雙極限定量VBA地圖

雙極限定量VBA地圖是指用于可視化雙極限定量變量（bipolar quantitative variables）的VBA地圖。與單極限定量變量不同，雙極限定量變量具有雙向的極限。典型的雙極限定量變量如不同國(guó)家的人口增長(zhǎng)率，有正值亦有負(fù)值、以零值為中點(diǎn)具有正負(fù)雙向的極限。在雙極限定量VBA地圖中，主色調(diào)有兩重，每種色調(diào)的色級(jí)可以有多種。

3 VBA地圖制作

由于VBA地圖較新、是國(guó)際上提出的新型專題地圖，常用GIS軟件（例如ESRI ArcGIS、Supermap）中尚無專門的VBA制圖模塊。經(jīng)探索，筆者建議如下的制圖方法。

（1）使用ArcGIS打開普通地圖數(shù)據(jù)、選擇合適的投影；

（2）修改地圖數(shù)據(jù)的屬性表、為需要用于VBA制圖的變量設(shè)置專門的字段；

（3）在ArcGIS“圖層屬性”中，為新增字段設(shè)置不同的顏色；

（4）在ArcGIS“Data framepro perties”中，設(shè)置VBA地圖的背景顏色；

（5）利用ArcGIS“圖層屬性”中“顯示”選項(xiàng)卡中的“透明度”設(shè)置，調(diào)整alpha值。

4 結(jié)語

VBA地圖是新型專題地圖，是國(guó)際上新近提出的制圖技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)尚無對(duì)VBA地圖的介紹。本文從專題地圖的概述起，解釋了VBA地圖的原理、梳理了其分類，并提出了一種VBA地圖的制圖方法。雖然VBA地圖于2010年才提出，目前已經(jīng)在國(guó)際上引起廣泛的關(guān)注，希望本文對(duì)VBA地圖在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用起到點(diǎn)滴的推動(dòng)作用。

[1]ROTH R E，WOODRUFF A W，JOHNSON Z F.Value-by-alpha Maps：An alternative technique to the cartogram[J].The Cartographic Journal，2010，47（2）：130～40.

[2]ETHERINGTON T R，PERRY G L.Visualising continuous intra-landscape isolation with uncertainty using least-cost modelling based catchment areas：common brushtail possums in the Auckland isthmus[J].International Journal of Geographical Information Science，2016，30（1）：36～50.

[3]WHEELER A.Visualization techniques for journey to crime flow data[J].Cartography and Geographic Information Science，2015，42（2）：149～61.

[4]祝國(guó)瑞.地圖學(xué)[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2004.

P283.1

A

1004-7344（2016）27-0198-02

2016-9-8

劉福良，男，助理工程師，本科，從事測(cè)繪工程工作。