边界电子地图可视化模板库的设计与实现

王超峰，魏 超，吴军雷，温 康，唐衡丽

（1.信息工程大学 地理空间信息学院，河南 郑州 450052；2.73603部队，江苏 南京 210049；3. 96633部队，北京 100096；4. 66240部队，北京 100042；5.中核岩土工程有限公司，河南 郑州 450052；6. 75719部队，湖北 武汉 430079）

边界是一个国家与相邻国家之间领土权属的分界线[1]，具有相对的稳定性、限定性和不可侵犯性。建国以来在长期的外交、勘界、联检等工作中，我国逐步形成和积累了大量的边界工作成果资料，但这些资料基本以纸质为主。随着科技的发展, 我们对资料的需求也在不断提高，传统的边界资料管理、查找和使用的方式已远远不能满足当前的需要。为弥补现有资料的不足，更好地为外交和国防建设服务，促进边境地区的经济发展，迫切需要整合现有各类边界信息资源，形成一个高效、实用的边界电子地图来代替传统的纸质地图。电子地图设计制作过程中，可视化模板库的设计与实现是一个极为重要的内容。

1 地图可视化及其发展

图1 可视化三角形

F.泰勒教授在1994年将地学理论原则、传输与认知分析图解成一个等边三角形，把地图可视化作为核心，处在这个等边三角形的中心，传输和认知模型是地图视觉化的重要内容[2]（如图1所示）。高俊院士提出了“地图学四面体”的学科框架（如图2所示），科学分析了实地-地图-数字地图-读者两两之间的关系[3]。可视化的本意是将客观现实构成人脑意象的方法和过程，或对不可直接察觉的某种东西进行直观表示。在数字地图-地图、数字地图-读者的关系中起到了纽带作用。

图2 地图学四面体

对于纸质地图，可视化是将对制图对象的测量数据描绘到纸张平面上的过程。而对于电子地图而言，其建立的基础是数据的存储与读取。它实现了数据存储过程与数据表示过程的分离。因此，电子地图具有新的特点[5]：①动态性，可以使空间地理数据动态显示；②选择性，在庞大的数据中，可有选择地表示地图数据；③交互性，用户可以对地图数据表示过程进行交互操作；④多维性，借助多媒体技术实现地图数据的多维存储与显示。

2 边界电子地图模板库的设计

地图可视化模板库，包括地图色彩库、符号库及多媒体库等，是指导用户完成一整套地图色彩、符号以及多媒体显示的向导。它由一系列人性化界面构成，可引导用户交互式地完成模板库的设计方案；也可以由用户选择系统提供的自带方案，再由系统自动处理相关数据，自动生成方案相对应的地图色彩、符号以及多媒体显示。

2.1 模板库的结构体系

边界电子地图模板库主要通过地图可视化的手段来实现各个库的功能。根据不同边界的实际情况，设计了边界电子地图色彩库、符号库以及多媒体库，如图3所示。

图3 边界电子地图模板库的体系结构

2.2 主要模板库的设计原则

根据地图可视化的概念和设计理念，在其科学性、直观性、美观性等基础上，针对当前电子地图存在的一些不足，考虑其发展趋势，结合地图学、心理学、美学等多种理论基础，提出以下几方面的设计原则：

1）地图区域特点。不同的边界区域，其环境特点各不相同，如我国南北边界在地形、环境和气候等方面截然不同，南边界毗邻海洋，而北边界气候寒冷、干旱，其色调正好相反。

2）地图重点内容。设计地图时，应注意到地图色彩、符号等与内容相适应、相平衡。根据不同制图对象、设计目的和使用功能来确定地图的主色调，然后再进行局部的具体设计。把握好各要素的对比及调和关系，能够使地图的图面充满生机、色彩层次分明、重点突出。

3）文化差异与民族习惯。不同文化层次的读者对地图颜色、符号的喜好是不同的。同样也存在着民族习惯的差异。不同民族、国家的人，他们的文化背景不尽相同，颜色风格也存在着千差万别。

2.3 主要模板库的设计内容

2.3.1 色彩库

色彩模板要素是指色彩设计所根据的最小单元，如1种道路就由主干、路边、路标框、路标等4部分要素构成，这4个部分都是色彩模板的要素。按照地图的不同，色彩模板要素的种类也不同，尤其是在专题地图上表现得特别明显。

结合色彩模板制作方式及边界地图的特点，设计了如下几种风格的色彩模板：

1）冷暖均衡，朴实典雅型。这一类型是国内网络地图的主流风格，讲究平稳和谐。地图的色彩以浅淡色调为主，尤其是面状要素因为设色面积较大而较为突出。一般陆地色彩为高亮度、低色调、低饱和度的棕色，水系为中色调、低饱和度、较高亮度的墨蓝色，植被为低色调、中饱和度、中亮度的草绿色。

2）冷色为主，清晰明了型。这是另外一种较常见的地图色彩风格，它同样以浅淡色调为主，色彩的冷色相对多、明度相对较大，使得地图各要素清晰明了，很容易突出层次感。

3）暖色为主，柔美亮丽型。这一风格的地图色彩以暖色调为主并且辅以冷色，整体感觉柔美亮丽，虽然在要素的清晰程度方面不够明显，但却给用户不同的视觉享受。

2.3.2 符号库

符号库的设计是本模板库的一个重点。根据侧重点不同，边界地图符号库主要分为基础边界符号、资源符号和特殊符号等。

1）基础符号是基础地理底图可视化表达的主要形式，是边界电子地图表达的重要内容之一。其符号设计相对简洁，并尽量与纸质地图的符号保持一致，其自适应性主要体现在符号的图案和尺寸随着屏幕比例尺的变化而变化。

图案设计是指研究基础地图符号如何构图的过程。地图符号的构图一般应遵循形象、会意、美化、图元化和逻辑性等原则。比例尺不同，地图符号的尺寸也应不同。同一幅面的地图，比例尺大、地图内容相对少而简单，则地图符号相应要大一些；反之则反。

2）资源符号多以点状和面状符号的形式出现。这些符号分别利用各种绘图软件，对边界资源、环境等数据分析之后，进行有效取舍，将取舍后的有效数据进行可视化分析和数据模拟，再通过Excel、Illustrator和Photoshop等软件，将各种数据以图表的形式表示出来，如资源分布柱状图、河流流量图等。此外，本模板将动态符号引入边界电子地图中，让地图符号负载了一系列指向性的趋势和方向表达，为用户更好地了解边界情况提供了很大便利。

3）特殊符号。自古以来，有国则有边，有边必有防，甚至有边必有争。我国是世界上陆地边界最长、陆上邻国最多、边界问题最为复杂的国家，尤其是在中印边界问题双方的划界分歧比较大，本文在该段边界电子地图符号设计中采用了与其他边界不同的特殊符号。

2.3.3 多媒体库

传统的地图只能通过文字、图形和表格等方式进行空间信息的传输和可视化表达，在信息化时代，这些信息远远满足不了地图用户的需求。多媒体模板库结合计算机技术、多媒体技术以及网络传输交互技术，将大量文本、图形、图像、照片、声音、三维动画甚至视频等数据链接到一起[8]，是可交互、多功能的空间信息多媒体可视化的集成[9]，增加了地图的丰富性和可读性。

3 边界电子地图模板库的实现

图4显示了本文设计的色彩库及功能实现。色彩库通过对话框的方式与系统用户进行人机交互，用户根据制图的具体需要、个人喜好以及其他因素，对不同的要素进行色彩的管理和修改。

图4 色彩库的功能实现

其中部分设计代码如下：

m_list.SetExtendedStyle(0x21);

m_list.GetHeaderCtrl()->SetFont(&m_font1);

m_list.SetFont(&m_font1);//设置字体

m_list.SetBkcolor(RGB(247,247,255));//设置背景色彩

m_list.SetTextColor(RGB(0,0,255));//设置文本文字色彩

m_list.SetTextBkColor(RGB(0,0,255));//设置文本背景色彩

m_list.InserColumn(0,"ID", LUCFMT_CENTER,0);

m_list.InserColumn(1,"风格名称", LUCFMT_CENTER,80);

m_list.InserColumn(2,"国家", LUCFMT_CENTER,80);

m_list.InserColumn(3,"暖", LUCFMT_CENTER,80);

图5是本文设计的符号库及功能实现。图中展示的是云南地区的矿产资源分布情况。该图针对矿产资源分布特点，通过饼状符号和柱状符号2种方式，显示了几种矿产资源的数量、比例等资料信息，用户通过点击相应符号即可获取更加详尽的数据统计信息。

图5 符号库的功能实现

图6是本文多媒体库以及功能实现。图中主要以云南地区重要旅游景区为例，以添加图片及相关文字、声音、视频链接等多媒体资源的方式，对地图进行专题表达，用户可以点击相关的景区，通过相应多媒体链接获取更多的地图信息，增加了地图的可读性和直观性。

图6 多媒体库的功能实现

4 结 语

边界电子地图可视化模板库的设计不仅满足了地理数据可视化的一般要求，而且把边界地区的特殊地域条件，如边界地区的人文、地理、军事，作为重要的考虑因素，并且考虑到了用图者的自身条件等影响因素。通过实验可以看出，模板库可以基本满足各级各类用户的使用需求，达到了良好的效果。但如何使模板库的实现更加通用化，即模板库的本体意义与实现，还有待于进一步研究。

[1]华一新.边界信息系统设计[J].测绘学院学报，2000，17(1):46-52

[2]Taylor DRF. Cartography for Knowledge, Action and Development: Retrospective and Prospective [J]. The Cartography Journal，1994（31）

[3]高俊.地图学四面体——数字化时代地图学的诠释[J]. 测绘学报，2004，33（1）：8-13

[4]樊彦国,孙秀玲.地图可视化的技术和分类[J].测绘科学,2007,32(4):183-184

[5]秦建新，张青年，王全科，等.地图可视化研究[J].地理研究，2000（1）：19-21

[6]百度百科.百度名片：模板[EB/OL].http://www.baike.baidu.com. (2012.4.12)

[7]谈晓军,边馥苓,何忠焕.地图符号可视化系统的面向对象设计与实现[J].测绘通报,2003（1）:11-13

[8]Taylor DRF. Geographic Information System: The Microcomputer and Modern Cartography [M]. Pergamon Press,1991

[9]龙毅,温永宁,盛业华，等.电子地图学[M].北京:科学出版社,2006