电子地图的干扰因素对视觉变量量级感受的影响

毛文芳

摘要：地图的视觉变量是地图研究的核心要点之一，视觉变量承载了地图的信息传达与表达。本文运用视觉感受实验方法探究干扰性视觉变量的作用下，尺寸变量（线条宽度）量级感的感受变化及规律，为更高效的使用视觉变量提出指导性意见。

关键词：电子地图;视觉干扰;视觉感受实验;视觉变量;量级感受

中国分类号：TB472 文献标识码：A

文章编码：1672-7053（2019）02-0154-03

电子地图是地图与现代技术结合的产物，随着技术的普及和观念的更新，电子地图已经成为了应用广泛并与人们生活密切相关的地图形式[1]。地图的本质是空间认知工具，电子地图的研究主要在对其可视化表达的探索，视觉变量承载了信息的表达，不仅可以区分事物的属性特征也可表示同属性间的等级差异，合理的运用视觉变量可以更有效地传达地图信息。

在目前对视觉变量的研究中，将视觉变量分为静态视觉变量和动态视觉变量，本文旨在于研究静态视觉变量之间的干扰性，不涉及對动态视觉变量的探讨。电子地图由于受显示设备的制约，可视化构建中，一个数据集包含多种属性的数据，则需要多种视觉变量的组合。视觉变量编码组成数据图形，数据图形构建可视化，不同视觉变量的内在属性可以适应不同的数据特征。

尽管多位学者在对于评估视觉变量的有效性和效率做了不少努力，但极少有人关注Bertin的“分离性”概念，根据Bertin的观点，变量有两种属性“分离的”、“联想的”。“联想的”视觉变量可以将观察者将一组视觉符号从其他视觉变量中区分出来，同时忽略变量中的变量。多个视觉变量构建一个完整视觉认知体系，单一变量所带来的视觉感知和认知效率在整个可视化体系中受到其他视觉变量的关联影响，多种视觉变量的属性相互作用，影响用户对每个独立变量的感知。

本文的研究重点是电子地图的在干扰因素下视觉量级感受研究，探究在其他视觉变量的干扰影响下，对尺寸变量（线条长度变量）等级感受的影响及影响关系和规律。

1 电子地图的视觉变量分类及特点

视觉变量这个概念最初是于1967年法国学者Bertin提出，确定了7个视觉变量：形状、尺寸、方向、色彩、密度和色彩，并将视觉变量理论引入地图学。在Bertin的研究基础上，不少学者对视觉变量提出了一些异议和补充。Morrison建议增加颜色饱和度和排列，MacEachren建议增加三个：模糊性、分辨率和透明度[4]。可视化构建的过程中，需要不同的视觉变量的组合，构造具有不同属性意义和数据值的可视化模型。

有学者对静态变量进行了分类整理静态视觉变量根据变量类型划分为两个一级类型：图形变量、色彩变量，图形变量又可分为三个两级类型：形状变量、尺寸变量、纹理变量。尺寸变量可分为线条宽度变量、线条长度变量。色彩变量分为三个两级类型：色相变量、纯度变量、亮度变量[5]。随着电子地图和GIS地图的发展，透明度作为视觉变量，受到了越来越多的地图学家关注。与Bertin的视觉变量体系中的七个变量相比，透明度与明度变量有一点的相似性，善于表现符号尤其是面状符号之间的等级感，但透明度和明度又有着显著差异，透明度可以表现物体虚实之间的差异感，可用来表示时空数据的变化[3]。图形透明度的变化能够给人以虚实不同的视觉感受，透明度高则图形边界模糊图形表达较为虚无，透明度低则图形边界清晰图形表达较为实在，本文称这种视觉感受为虚实感。透明度不仅可以表达事物的重要程度，也可以表达事物随着时间变化出现与消失的状态，适合与色彩变量配合使用，共同建立视觉符号系统的整体感、等级感和差异感。

2 电子地图的等级感受及其实验背景

等级感受是指观察对迅速且明显的区分出几个等级的效果[2]。地图中常使用同一色相的亮度变化来产生等级感，但色彩为差别变量，用于描述地图数据之间的定性差别，而尺寸为等级变量，用于描述地图数据间的定量差别，等级变量和差别变量联合使用可以增强地图数据的等级感受，但变量与变量之间的视觉等级感受又相互影响，削弱或增强其视觉感受。例如地图运用已精确数据量的尺寸变量时，如宽为5cm的线段代表对应属性类别的数量为50，宽为10cm的线段代表对应属性类别的数量为100，但由于其他信息因素的干扰及其他视觉变量的影响，该尺寸变量的外观梯级视觉效果与数据值并不相等，从而影响读图者、读图效率和正确率及读图时的感受特征。电子地图承载信息量较大所以读图的过程是复杂的，读图的过程经过察觉、辨别、识别和解释，察觉和辨别的过程是视觉感受的重点，与读图者的生理和心理因素有关。地图视觉感受的研究主要围绕视觉变量、视觉感受过程与视觉感受效果这三个点深入。地图是空间信息化的可视化产品，视觉变量传达地图信息，传输的过程通过视觉感受来进行。前人对视觉感受进行可很多研究，但研究的基础都是建立在纸质地图之上，电子地图虽区别于纸质地图，但也沿袭了部分纸质地图的特点。

对电子地图等级感受的研究大部分是对于单一视觉变量的研究，排除其他视觉变量的干扰因素，探究单一视觉变量的高效运用规律。但地图可视化是复杂信息的视觉展示，多种视觉变量共同作用，互相影响达成地图信息展示的多层次立体动感展示。所以多种干扰因素下视觉变量的有效性是一个值得探究的重要问题。在本实验中，不仅是探究线条宽度对线条长度变量，透明度对线条宽度变量的等级感受及这两种视觉变量对线条长度变量的影响，分析视觉变量之间的干扰结果和干扰程度。本论文的干扰研究仅研究视觉变量间的单向干扰。

由于电子地图和纸质地图所承载的媒介不同，所以电子地图实验方法与纸质地图实验方法所考虑的因素不同，需考虑操作设备及环境因素。电子地图依托电子屏幕显示，在实验过程中需给被试提供舒适的可阅读的电子环境。屏幕的尺寸及显示性能和环境光线都会影响实验结果，实验时需准确控制环境变量，保证数据的精确性。由于地图视觉感受实验具有强烈的主观因素与不确定性，设计过程中需严格遵循科学的设计方法，并考虑用户的认知能力，确保实验的可实施性和有效性。