GIS中地圖配色、顯示優(yōu)化策略與方法實(shí)踐

1、GIS中地圖配色、顯示優(yōu)化策略與方法實(shí)踐摘要：在GIS應(yīng)用系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)地圖進(jìn)行恰當(dāng)配置來(lái)優(yōu)化顯示效果可以大幅度改進(jìn)用戶操作體驗(yàn)。本文將地圖類型分為基礎(chǔ)地形圖、專題地圖、普通電子地圖、卡通游戲地圖等四大類，從地圖類型、地圖要素、顯示優(yōu)化等方面對(duì)地圖配置策略進(jìn)行了探討。根據(jù)不同地圖的特點(diǎn)，結(jié)合GIS軟件的符號(hào)、注記、專題圖等功能，總結(jié)了地圖配置策略和優(yōu)化方法，并以SuperMap為例進(jìn)行了驗(yàn)證。關(guān)鍵詞：地圖配置,地圖色彩,顯示優(yōu)化,SuperMapKeyWords：MapConfiguration,MapColor,OptimizeVisualization,SuperMap1 引言GIS系統(tǒng)中

2、，地圖配置是非常重要的一部分內(nèi)容，但是對(duì)于同樣的數(shù)據(jù)，無(wú)論從美觀的角度還是效率的角度，不同的用戶配置出的地圖都有較大的差別。本文針對(duì)GIS應(yīng)用的這個(gè)難點(diǎn)，根據(jù)不同地圖的特點(diǎn)，結(jié)合GIS軟件的符號(hào)、注記、專題圖等功能，從地圖類型、地圖要素、顯示優(yōu)化等方面對(duì)地圖配置策略進(jìn)行了探討，對(duì)地圖配置優(yōu)化方法進(jìn)行了總結(jié)，并以SuperMapGIS軟件為例進(jìn)行驗(yàn)證。2 GIS地圖配色原則2.1 顏色配置原理當(dāng)我們看到一幅地圖的時(shí)候，除了圖形、線劃、符號(hào)、文字以外，最先進(jìn)入眼簾的就是地圖的色彩。合理的地圖配色可以簡(jiǎn)化地圖符號(hào)系統(tǒng)，如同一種線型，藍(lán)色表示河流，棕色為等高線；地圖色彩還可以改善地圖的視覺(jué)效果，使地圖

3、要素更容易判讀。2.1.1 顏色構(gòu)成三要素顏色三要素包括色相、亮度、飽和度。色相是區(qū)別色彩種類的名稱，通常所說(shuō)的紅、黃、綠、紫等顏色就是指色相而言的。在地圖設(shè)色中，色相差別是一個(gè)最顯著的色差指標(biāo)。亮度是指色彩的明暗程度。白色亮度最高，黑色最低。在地圖設(shè)色中，亮度差別通常用在表示數(shù)量變化的專題內(nèi)容上，比如用藍(lán)色的深淺表示海洋的深度變化。飽和度是指色彩的純凈程度，也稱為純度，一般來(lái)講，色彩越鮮艷，飽和度越大；反之，飽和度越低。在顏料中紅色飽和度最高，藍(lán)綠色飽和度最低。以人口分布圖為例，一般飽和度高的區(qū)域人口密度大，飽和度低的區(qū)域人口密度小。2.1.2 顏色心理的影響電子地圖的要素內(nèi)容和配置方式非常

4、靈活，掌握一些顏色理論和顏色心理方面的內(nèi)容是必要的。實(shí)驗(yàn)證明，人辨別顏色的能力在不同波長(zhǎng)是不一樣的，在光譜的某些部位比如480nm和580nm附近，只要改變1nm人眼便能看出顏色差另J,其它部位約為1-2nm才能看出其變化。藍(lán)顏色的波長(zhǎng)為470nm,綠顏色白波長(zhǎng)為510nmx黃顏色白波長(zhǎng)為580nmt因此可以看出人對(duì)綠色敏感，綠色的圖像感覺(jué)清晰，細(xì)節(jié)豐富。而褐色、棕色的圖像細(xì)節(jié)表現(xiàn)不是很好。人對(duì)色彩的感知有很大的共性，例如色彩的積極感和消極感、色彩的冷暖感、輕重感等。影響人的感情最重的是色相，其次是亮度，最后是飽和度。從色相上講，紅、黃、橙色等是令人興奮積極的暖色；而藍(lán)、藍(lán)綠、藍(lán)紫色則是給人沉

5、靜而消極的冷色；從飽和度上講，高飽和度的色彩比低飽和度色彩給人感覺(jué)積極；從亮度上講，同飽和度的不同亮度，一般為亮度高的色彩比亮度低的色彩刺激性大，感覺(jué)積極。2.2 GIS地圖配色原則地圖給讀者的第一感覺(jué)便是色彩效果，地圖的色彩設(shè)計(jì)最重要的是整體色彩的協(xié)調(diào)。2.2.1 確定總體基調(diào)地圖的整體色調(diào)非常重要，因此首先要確定整體色調(diào)，然后再進(jìn)行局部的色彩設(shè)計(jì)，這是色彩設(shè)計(jì)的第一步。設(shè)色時(shí)各色圍繞著主色調(diào)有節(jié)奏地變化。在實(shí)際工作中，應(yīng)進(jìn)行色彩配合的試驗(yàn)，并參考己出版的地圖和網(wǎng)站上比較經(jīng)典的地圖，經(jīng)反復(fù)比較，求得理想的色彩效果。2.2.2 顏色的協(xié)調(diào)性面狀區(qū)域或背景色的設(shè)色是地圖設(shè)色的關(guān)鍵，因?yàn)槊鏍罘?hào)所

6、占面積大，面狀符號(hào)色彩設(shè)計(jì)的成功與否直接影響到地圖的總體效果。面圖層設(shè)色時(shí)，整體的色彩飽和度不宜太高。一般小面積、少量分布的對(duì)象多使用飽和度較高的色彩，以求明顯突出，而大面積范圍的對(duì)象則最好用飽和度偏低的色彩，以免過(guò)分明顯刺眼。另外，在一幅地圖中，雖然各種面域的色值不同，但所使用的顏色應(yīng)協(xié)調(diào)，例如地貌圖中，海洋用藍(lán)色，平原用綠色，丘陵用黃色，山地用棕色，極高山地用淺紫色等。線劃要素與面域的色彩要有較大的反差，使他們之間有清晰的對(duì)比。由于線劃要素比較細(xì)長(zhǎng)，因此可考慮采用飽和度大一些的色彩，不同等級(jí)的同類要素可以采用不同的線寬、顏色加以區(qū)分。注記色彩也要考慮到背景的顏色。在深色背景下注記的設(shè)色可淺

7、亮些，在淺色背景下注記的設(shè)色可深一些，以使注記與背景有足夠的反差。注記用色不宜多，且一般按習(xí)慣用色進(jìn)行設(shè)計(jì)，如水系注記用藍(lán)色，山峰注記用棕色。2.2.3 顏色種類不宜過(guò)多利用色彩三屬性來(lái)表示要素的數(shù)量、質(zhì)量差異，不同類要素可采用不同的色相表示，但一幅電子地圖所用的色相數(shù)不宜過(guò)多，實(shí)際上采用4種顏色就可以保證所有相鄰的面域不會(huì)出現(xiàn)同色。2.2.4 符合用色習(xí)慣和顏色心理正確利用色彩的象征意義，把地理要素和人的主觀感受、地圖功能、用圖對(duì)象結(jié)合起來(lái)考慮設(shè)色。例如，藍(lán)色是表示河流、湖泊的習(xí)慣色；黃色和棕色表示沙漠和戈壁；植被用綠色表示等。另外，設(shè)色時(shí)考慮到顏色心理因素，比如溫度從低到高的表示，體現(xiàn)在顏

8、色上可以采用從藍(lán)紫色到黃色再到紅色的漸變顏色。3 GIS地圖配色策略及實(shí)踐3.1 常見(jiàn)GIS地圖的特點(diǎn)根據(jù)地圖應(yīng)用和地圖功能的不同，筆者將地圖分為基本地形圖、專題地圖、普通電子地圖、卡通游戲地圖四大類。基本地形圖和專題地圖經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，理論指導(dǎo)比較豐富，關(guān)鍵是進(jìn)行配圖實(shí)踐，研究如何快速、高效的配圖；而電子地圖、卡通游戲地圖風(fēng)格各異，目前沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)?；镜匦螆D即國(guó)家基本比例尺地形圖。它是編制其它地圖的基礎(chǔ)，也是制作專題地圖的地理底圖。國(guó)家對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)地形圖要素內(nèi)容、要素顏色、線劃要素線寬等有明確的規(guī)定。專題地圖是以基礎(chǔ)地理要素為基礎(chǔ)，著重表示制圖區(qū)域內(nèi)某一種或幾種自然或社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的地圖。這類

9、地圖的顯著特點(diǎn)是，專題要素需要詳盡表示，其基礎(chǔ)地理內(nèi)容則視主題而異，專題地圖的內(nèi)容由基礎(chǔ)地理和專題要素兩部分構(gòu)成。其中，專題統(tǒng)計(jì)地圖通過(guò)圖形、圖表表示數(shù)量分布和對(duì)比情況，比如經(jīng)濟(jì)類統(tǒng)計(jì)地圖；專題分布地圖通過(guò)顏色、標(biāo)簽等表示專題分布，比如氣候類型圖、溫度圖等。普通電子地圖是公眾接觸最多的地圖，比如城市旅游地圖、公眾服務(wù)地圖。對(duì)于普通電子地圖，目前沒(méi)有統(tǒng)一的配色方案，比如各大網(wǎng)站發(fā)布的網(wǎng)絡(luò)地圖風(fēng)格各異，這也是電子地圖的一大特點(diǎn)。電子地圖配置的關(guān)鍵是配置出有個(gè)性的漂亮的地圖?？ㄍ?游戲地圖是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一類地圖類型。這類地圖的特點(diǎn)是非常時(shí)尚，也很吸引人,在SuperMap軟件中同樣可以制作此類地

10、圖。要配置一幅完整的地圖，需要有相應(yīng)的地圖要素，還要經(jīng)過(guò)圖層組織、風(fēng)格渲染、創(chuàng)建專題圖、顯示優(yōu)化、圖廓整飾等過(guò)程。并且不同地圖類型在地圖要素、顏色方案、圖廓整飾等方面有所不同，因此本文對(duì)不同的地圖類型分別加以說(shuō)明。3.2 標(biāo)準(zhǔn)地形圖配色策略在標(biāo)準(zhǔn)地形圖配置過(guò)程中，首先對(duì)規(guī)定的地形圖要素進(jìn)行組織。圖層的順序從下到上為：植被、水系面、地貌、水系線、道路、境界、居民地、管線和垣柵、測(cè)量控制點(diǎn)、獨(dú)立地物、注記，每個(gè)圖層還可以根據(jù)屬性信息把地圖要素分成不同的等級(jí)。由于國(guó)家對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地形圖要素顏色有明確的規(guī)定，因此在標(biāo)準(zhǔn)地形圖的配色中，使用標(biāo)準(zhǔn)顏色值進(jìn)行風(fēng)格渲染，比如等高線、水系分別采用規(guī)定的顏色。在Supe

11、rMap軟件中可以采用圖層、地圖模板功能，快速重復(fù)利用設(shè)置好的圖層、地圖風(fēng)格，加快地圖配置的效率。另外，在文本標(biāo)簽的風(fēng)格設(shè)置方面，SuperMap支持一些比較特殊的字體顯示效果，比如水系的左聳肩體，山脈的右聳肩體，表示列島、群島的扁字體等，主要是通過(guò)設(shè)置字體的高、寬、斜體和傾斜角度等參數(shù)實(shí)現(xiàn)。標(biāo)準(zhǔn)地形圖的一個(gè)主要目的是進(jìn)行打印輸出。圖廓整飾可以通過(guò)SuperMap桌面軟件中的標(biāo)準(zhǔn)圖幅圖框生成，再配上圖例。如果自動(dòng)生成的圖例不能滿足要求，可以把圖例打散，對(duì)圖例中的圖層、符號(hào)信息、文字描述等進(jìn)行編輯。最后，可以將布局保存為模板，便于以后再配置此類標(biāo)準(zhǔn)地形圖時(shí)直接套用。圖表3-1基礎(chǔ)地形圖標(biāo)準(zhǔn)地形圖

12、很重要的使用目的是印刷出版，因此對(duì)于各要素顏色的設(shè)置主要是從打印輸出的角度考慮，下表列出了標(biāo)準(zhǔn)地形圖部分要素的顏色方案。名稱顏色名稱顏色主要河流、湖泊邊線、海岸線RGB(170,231,0)高速公路外RGB(173,0,0),內(nèi)RGB(255,125,123)計(jì)曲線、首曲線RGB(173,113,0)等級(jí)公路、等外公路RGB(173,0,0)居民地邊線RGB(173,0,0)國(guó)界、省界RGB(0,0,0)單線鐵路、復(fù)線鐵路RGB(0,0,0)地區(qū)界、縣界RGB(0,0,0)圖表3-2線劃要素配色方案（1:25萬(wàn)，1:50萬(wàn)）名稱前景色背景色河流、湖泊、水庫(kù)深RGB(115,223,255),淺

13、RGB(189,235,255)深RGB(115,223,255),淺RGB(189,235,255)居民地RGB(255,125,123)RGB(255,125,123)沙地、鹽堿地RGB(173,113,0)RGB(255,255,255)森林RGB(214,255,189)RGB(214,255,189)經(jīng)濟(jì)林、灌木林RGB(82,255,0)RGB(214,255,189)草地RGB(82,255,0)RGB(255,255,255)圖表3-3面域要素配色方案（1:25萬(wàn)，1:50萬(wàn)）名稱大小字體角度顏色首都高66寬0黑體0RGB(0,0,0)省、自治區(qū)、直轄市人民政府駐地高54寬0黑

14、體0RGB(0,0,0)自治州人民政府駐地高45寬0黑體下劃線0RGB(0,0,0)地級(jí)市人民政府駐地高45寬0黑體0RGB(0,0,0)縣級(jí)人民政府駐地高35寬0黑體0RGB(0,0,0)鎮(zhèn)級(jí)人民政府駐地高28寬0黑體0RGB(0,0,0)七大洋高90寬0宋體斜體290RGB(0,170,231)海洋高72寬0宋體290RGB(0,170,231)河流高54寬0黑體290RGB(0,170,231)湖泊高48寬0宋體290RGB(0,170,231)水庫(kù)高35寬0宋體290RGB(0,170,231)圖表3-4注記配色方案（1:25萬(wàn)，1:50萬(wàn)）3.3 專題地圖配色策略專題地圖中，最重要的

15、是通過(guò)創(chuàng)建專題圖突出顯示專題信息，因此專題信息的顏色設(shè)置尤其重要。在顏色的選擇上，一般采用SuperMap默認(rèn)的顏色方案，比如人口一般用黃紅色帶，氣象一般用藍(lán)青色帶。同時(shí)要符合行業(yè)特點(diǎn)和人的顏色心理，比如氣溫高的地方，選用暖色表示，氣溫低的地方，宜采用冷色表示；氣壓高的地方用沉重的顏色，氣壓低的地方用輕的顏色；環(huán)境污染的地方宜用灰的顏色等等。以世界氣候分布圖為例，創(chuàng)建一個(gè)單值專題圖表現(xiàn)不同的氣候類型，熱帶雨林氣候可用綠色，溫帶氣候用淺紅色，寒帶氣候用藍(lán)紫色等。另外，SuperMap軟件支持專題圖的導(dǎo)入、導(dǎo)出，可以實(shí)現(xiàn)同類別專題圖的快速創(chuàng)建。圖表3-5專題地圖專題地圖的圖廓整飾，一般要有圖名、圖

16、例、圖框、比例尺、指北針、出版單位、領(lǐng)屬注記等信息。專題地圖的圖例相對(duì)簡(jiǎn)單，在SuperMap布局窗口中可以添加單值、范圍分段、統(tǒng)計(jì)專題圖圖例。復(fù)雜圖框可以通過(guò)布局的復(fù)雜邊框?qū)崿F(xiàn)。最后，將制作的專題地圖布局保存為布局模板，便于重復(fù)利用。3.4 普通電子地圖配色策略普通電子地圖的背景要素一般包括綠地、水系、居民地等，而道路、地名信息等是需要突出顯示的要素。在顏色配置方面，電子地圖總體的配色原則是讓使用者感覺(jué)舒服，不刺眼，并突出道路、地名信息。還需要考慮到顏色心理因素，比如顏色的冷暖感、軟硬感、遠(yuǎn)近感等。在實(shí)際配色過(guò)程中，首先配置面要素的顏色，因?yàn)槊嬉厮济娣e大，面的顏色會(huì)決定地圖的整體風(fēng)格。對(duì)

17、面要素的顏色配置，一般采用創(chuàng)建單值專題圖的方法，在顏色的選擇上，盡量設(shè)置淺淡的顏色，避免視覺(jué)沖擊過(guò)于強(qiáng)烈。這里介紹一下行政區(qū)域的四色配圖，行政區(qū)域的配色一般采用色相相差較大，亮度高的顏色，比如淡黃(255,255,223)、淡綠(223,255,223)、淡藍(lán)(223,223,255)、淡粉(255,223,255)。另外介紹一種行政邊界襯色的配置方法：行政邊界一般采用粉色(深(255,0,198)、淺(255,133,222)和棕紅色(深(255,0,0)、淺(255,255,123),并且采用線型偏移的方式效果不是很好，一般采用兩邊等寬的線型或做緩沖區(qū)填充作為襯色，然后通過(guò)行政區(qū)域面壓蓋住

18、線型在行政區(qū)域內(nèi)的部分，達(dá)到境界襯色的目的。對(duì)于線劃要素，重點(diǎn)是設(shè)置線的顏色和線型風(fēng)格。設(shè)計(jì)線劃色彩時(shí)首先要考慮其所代表的信息的主次關(guān)系，主要的界線和線狀地物用色宜濃、艷、粗的顏色，次要信息可用淡、灰、細(xì)些的顏色表示，使地圖層次分明，清晰易讀。比如不同等級(jí)的道路采用不同顏色、寬度的線型，等級(jí)高的公路采用飽和度高的色相和寬線型。電子地圖上的點(diǎn)要素非常多，且大多是和日常生活密切相關(guān)的信息，比如政府機(jī)構(gòu)、學(xué)校、醫(yī)院、賓館飯店、銀行、地鐵、停車場(chǎng)、地下通道，對(duì)于這些點(diǎn)要素一般采用形象化的符合生活習(xí)慣的符號(hào)表示(比如醫(yī)院符號(hào)可采用紅色的十字表示)，在SuperMap的城市范例數(shù)據(jù)中也提供了這樣的符號(hào)庫(kù)供

19、用戶使用。圖表3-6電子地圖4 GIS地圖顯示優(yōu)化方法及實(shí)踐4.1 顯示效果優(yōu)化在地圖配色和效果優(yōu)化方面，SuperMap支持指定和管理顏色方案，用戶可根據(jù)行業(yè)需求定制顏色方案，該顏色方案是全局顏色方案，軟件中涉及顏色方案的功能均可使用，且顏色方案支持導(dǎo)入、導(dǎo)出；支持調(diào)色板管理，比如可以將標(biāo)準(zhǔn)地形圖使用到的基本顏色保存為一個(gè)調(diào)色板文件，調(diào)色板文件支持導(dǎo)入、導(dǎo)出；系統(tǒng)提供三種常見(jiàn)的顏色模式RGBCMYKHLS,可以用一種顏色模式來(lái)編輯顏色，在顏色編輯時(shí)支持直接輸入顏色值來(lái)指定顏色，或根據(jù)顏色的十六進(jìn)制值來(lái)指定顏色，選擇預(yù)定義顏色名稱來(lái)指定顏色，以及通過(guò)色域顏色拾取和顏色滑塊結(jié)合指定顏色。還可以編

20、輯顏色表，設(shè)置不同顏色分別對(duì)應(yīng)的高程值，用于DEM/Grid數(shù)據(jù)的分層設(shè)色；GIS中的地圖由多個(gè)圖層疊加組成，圖層順序是首先需要設(shè)置的。而且合理的圖層順序可以使地圖更加美觀，一般圖層根據(jù)類型不同的疊加順序是，從上到下依次為文本、點(diǎn)、線、面；根據(jù)對(duì)象的范圍不同從上到下依次為小、中、大。普通電子地圖的特點(diǎn)是區(qū)域切換比較快，因此刷新速度快，并且要求流動(dòng)顯示注記、沿線標(biāo)注文本，因此，需要對(duì)電子地圖的標(biāo)注、線劃要素等進(jìn)行顯示優(yōu)化。對(duì)于道路線劃要素，設(shè)置道路名稱標(biāo)簽流動(dòng)顯示，保證地圖移動(dòng)時(shí)名稱顯示的完整性；設(shè)置標(biāo)簽沿線標(biāo)注，比如沿著線的方向從上到下，從左到右標(biāo)注；如果線圖層的對(duì)象很長(zhǎng)，比如用一根很長(zhǎng)的線表

21、示八達(dá)嶺高速公路，則可以采用固定周期的重復(fù)標(biāo)注功能；另外，還可以設(shè)置道路名稱標(biāo)簽是否固定角度、避免重疊、忽略小對(duì)象等。對(duì)于線劃圖層，SuperMap中的十字路口顯示優(yōu)化功能顯示的十字路口道路是連通的，更符合真實(shí)的道路情況，這里需要注意，十字路口顯示優(yōu)化功能適用于由兩根不同寬度的線疊加構(gòu)成的雙線型，對(duì)由一根線偏移構(gòu)成的雙線型不起作用。另外，SuperMap支持地圖反走樣，通過(guò)設(shè)置道路線劃圖層的線型反走樣，可以優(yōu)化道路線邊界的顯示效果，去除一些呈鋸齒狀或者臺(tái)階狀的顯示。對(duì)于文本要素，可以設(shè)置文本反走樣、文本過(guò)濾顯示、標(biāo)簽文本自動(dòng)避讓，優(yōu)化文本的顯示效果。文本過(guò)濾顯示可以保證文本不會(huì)出現(xiàn)重疊現(xiàn)象。4.2 顯示速度優(yōu)化很多電子地圖是在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布的，因此地圖效率至關(guān)重要。在SuperMap中有多種技巧優(yōu)化地圖顯示的效率。另外，地圖顯示效果和性能之間有時(shí)不能兼顧，因此需要在實(shí)際配圖中靈活選擇。首先，將圖層設(shè)置為不可捕捉、不可編輯狀態(tài)可以提高顯示速度。其次，圖層風(fēng)格渲