GIS制图的艺术之美

无论GIS的发展走向何处,作为地理学第二语言的地图永远是GIS最重要表现形式,善于制图是一名GIS专业人员应当具备的看家本领。如今,随着大数据、云平台等新技术的发展,传统地图制图学遇到很大的挑战和机遇。面对形式复杂多样、内容丰富多彩的GIS信息,如何利用GIS新兴技术,结合传统的地图学知识和理论,高效制作具有其固有价值而又给人以美感的地图,是新时代GIS地图制图的趋势。

地图学

地图制图不仅仅是简单的作图,它是一门很深的学问。记得大学刚开始接触并学习GIS时,同时必修的课程就有《地图学》,它作为GIS学科的基础之一,却往往没有得到应有的重视(就我个人经历和观察到的而言,可能会有些狭隘)。

首先从地图本身概念出发,地图是将客体(一般指地球)上的地理信息,通过科学的概括,运用符号系统表示在一定载体上的图形,以传递它在时间与空间上的分布规律和发展变化。因此,从功能和本质上来讲,地图是科学性的,它是描述地理信息在空间上的分布;从表现形式上来讲,地图是富有艺术性的,它是由抽象化的符号系统构成的。

当我们打开一幅地图,首先关注的是它的外在效果,然后才关注地图功能和内容,这就说明了地图能够激发人们的审美情感,人们对地图视觉上的艺术性是有一定需求的。

但是,有价值的地图才是有用的。

一幅地图,无论如何优美、雅观,给人艺术上的享受,而一旦脱离了地图的本质,那么就失去了地图的意义。就以下两幅水墨山水画风格的地图为例。它们的区别在于右图有较为丰富的符号注解,包括图名、图例、指北针等。当我们看到这两幅地图,虽然是同样的制图风格,但它们给予我们的感受是不同的,从地图学的角度看,右图更符合我们的地图审美观。由于这些地图要素的存在,才使得一幅地图有了灵魂,具有其应有的价值。

否则,仅仅是一张图片而已,没有地图的价值。

因此,地图制图的艺术不仅仅体现在地图视觉上的美,而更在于其表现的内在意义。最大化的实现地图价值,才是地图真正的艺术之美。

我觉得这一点应当是我们从事GIS行业需要具备的最基本的专业素养。

GIS制图

现代GIS技术的发展,为传统的地理学理论和技术带来了革命性的变化,这同样在地图制图方面也发生了有别于传统制图方法的技术革新。

首先看GIS的数据结构。在GIS中,自然客观要素被抽象概括为两种主要结构,矢量和栅格。这个抽象化表达的过程本身,就存在美学特征。我们通常讲,艺术来源于生活,那么,GIS地图的美来源于自然空间

再看GIS地图的表现形式,或者说地图可视化的呈现方式。从遥感影像、电子地图,到三维地图、虚拟场景;从单机到Web端等,表现形式多式多样,可视化的效果也是越来越让人眼花缭乱。

无论数据结构简单或是复杂,地图表现形式抽象还是具象,其本质都在于有效的表达自然客观事物,而如何去表达,就是GIS制图的艺术所在。

GIS制图方法

GIS制图方法主要是指,当我们拿到制图数据并已知要做什么样的图后,如何把地图做出来?不同于传统手工的地图制图,GIS以及现代地图制图技术发展至今,为我们提供了多种可选择的制图手段。

我们熟悉的也是使用最多的制图工具应该是ArcGIS,它是桌面GIS制图软件的典型代表,尤其是新一代桌面系统ArcGIS Pro,带给我们全新的制图体验,如智能制图、多属性符号系统、3D制图模式、动态地图、甚至可共享至Web端等。

这是桌面GIS制图软件的典型代表,相信它们已经能够解决很大部分的制图需求,但是面对大批量制图任务,比如制作上百幅相同格式不同数据地图,利用软件手动操作就显得十分笨拙了。

这时候,利用计算机语言编程就是一个可行的手段。现在我们利用编程制图也不需要从底层写代码,常用的编程语言已经存在用于地图制图的第三方库,比如Python的、等,R语言的、等

互联网时代已经使得网络成为了我们日常生活、工作和学习中必不可少的一部分,WebGIS也随之产生,并已渗入我们日常生活。WebGIS不但是一种开发技术,同样是一种非常高效的制图工具。

本质上讲,WebGIS也是编程制图的一种,只不过使用的是web端的计算机语言。但WebGIS灵活的地图呈现方式,是大数据制图或有特殊专题制图需求的很好的选择。有人可能觉得用WebGIS技术制图,实在是大材小用,实现成本太高,其实我们用它来做图不需要像WebGIS开发一样有完整的框架,GIS服务器、web服务器,比如Tomcat、ArcGIS Server、GeoServer等,而只需要前端技术就可以,制图目的就是把地图展示出来即可。

学习这么多年也接触不少WebGIS前端工具,常用的比如ArcGIS API for JavaScript、OpenLayers,甚至是不是专门做WebGIS的一些web技术,比如HTML5 canvas、WebGL,都是可以选择的Web制图工具。有些WebGIS前端工具制作的地图远不是软件做的图能比的。做出来的图非常漂亮,制图效率也很高。

GIS数据表现形式

以上是对GIS制图方法的一些经验总结,下面介绍一下关于数据表达的形式。当我们拿到地理空间数据,无论采用什么样的方法,以什么样的形式呈现出来,才能表达或体现出该数据的价值,是一个值得思考的问题。

比如说,我们想表示一个区域的地形特征,以DEM栅格数据为例,就有多种表现的形式。比如利于各种算法结合的特征点表示法,既有等高线基本功能、又有立体感的明暗等高线,写论文时经常用到的彩色渲染或叠加山体阴影的立体渲染,能够展示立体地形的3D建模,亦或是“中看不太中用”的水墨山水画风格地图等。

数据的表现形式有多种,选择何种表现形式,还是由具体的制图目标决定的。很难去总结不同数据类型适用于何种表现形式,不同类型的数据,在不同行业领域,针对不同制图需求,就有无数种组合。

这里只能给出一些建议,当前GIS技术能够带给我们灵活的、绚烂的制图手法和呈现方式,我们也要具备这种灵活的思维模式,充分利用新技术、新方法,高效制作具有其固有价值而又给人以美感的地图,这正是我要表达的GIS制图的艺术。

当然,地图制图是GIS的本领,但GIS的本领也绝不仅限于此,尤其在信息时代。越来越多的事实证明,随着新兴技术的发展,GIS并没有被抛弃,反而焕发出新的活力与生机。

文章授权转载于 易智瑞中国

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