應(yīng)急場(chǎng)景快速制圖及地圖信息傳輸

杜 萍，劉 濤，李鼎凱，楊曉霞

1. 蘭州交通大學(xué)測(cè)繪與地理信息學(xué)院，甘肅 蘭州 730070； 2. 地理國(guó)情監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心，甘肅 蘭州 730070； 3. 甘肅省地理國(guó)情監(jiān)測(cè)工程實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730070； 4. 成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059

近年來(lái)，我國(guó)突發(fā)公共事件較為頻發(fā)，如“5·12”汶川特大地震、“8·7”舟曲泥石流、“7·23”溫州動(dòng)車(chē)事故等，給人民群眾造成了嚴(yán)重的生命財(cái)產(chǎn)損失。《中華人民共和國(guó)突發(fā)事件應(yīng)對(duì)法》將突發(fā)公共事件分為自然災(zāi)害、事故災(zāi)難、公共衛(wèi)生事件和社會(huì)安全事件等4類(lèi)[1]。應(yīng)急地圖是一類(lèi)有特殊用途的專(zhuān)題地圖，以反映突發(fā)公共事件為主題，不僅能夠描繪突發(fā)事件發(fā)生地域的地理、交通、人口分布及經(jīng)濟(jì)發(fā)展等信息，還能夠表達(dá)突發(fā)事件的強(qiáng)度、范圍、危害程度、發(fā)展趨勢(shì)及救援情況等，具有直觀(guān)、信息量大、針對(duì)性強(qiáng)及主題突出等優(yōu)點(diǎn)。由于應(yīng)急地圖能夠迅速被用圖者認(rèn)知，在應(yīng)急管理的過(guò)程中，如果能及時(shí)、高效地為用圖者提供應(yīng)急地圖，有利于用圖者充分了解應(yīng)急態(tài)勢(shì)，有效地組織和實(shí)施減災(zāi)救災(zāi)。

非常規(guī)突發(fā)事件一般具有偶然性大、隨機(jī)性強(qiáng)等特點(diǎn)[2]，預(yù)測(cè)難度極大甚至不可預(yù)測(cè)，因此，常規(guī)的“預(yù)測(cè)-應(yīng)對(duì)”模式已經(jīng)難以有效地應(yīng)對(duì)非常規(guī)突發(fā)事件，“情景-應(yīng)對(duì)”是應(yīng)對(duì)非常規(guī)突發(fā)事件的基本范式[3]。如果能夠事先設(shè)定一些基本可信的突發(fā)事件情景，并針對(duì)情景開(kāi)展應(yīng)急管理工作，則可以提高突發(fā)事件發(fā)生時(shí)的應(yīng)急響應(yīng)速度和處置效果[4]。通過(guò)大量歷史事件及事件發(fā)生之前的危害識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)分析，確立構(gòu)成情景的各情景要素，就可以建立所有可能的事件“情景”。依據(jù)地理場(chǎng)景學(xué)的基本思想[5]，情景中的地理空間就構(gòu)成了非常規(guī)突發(fā)事件的地理場(chǎng)景。地理場(chǎng)景是各情景要素存在或發(fā)生的物理空間，同時(shí)，也是應(yīng)急地圖表達(dá)的對(duì)象。應(yīng)急地圖通過(guò)對(duì)地理場(chǎng)景的各類(lèi)信息進(jìn)行圖形化表達(dá)，服務(wù)于應(yīng)急管理。

地圖是空間信息傳輸?shù)闹饕ぞ遊6]，其本質(zhì)是制圖者與用圖者之間的一種通信。地圖信息的傳輸是指地理環(huán)境信息在地圖上的選擇和符號(hào)化，并能夠?yàn)槭褂谜哒J(rèn)識(shí)和解譯的過(guò)程[7]。地圖信息傳輸模型有10余種，其中，捷克地圖學(xué)家Kolacny提出的地圖信息傳輸模型[8]被大家廣泛接受，它把地圖的生產(chǎn)與使用、制圖者與用圖者、認(rèn)識(shí)和反饋諸因素統(tǒng)一在一個(gè)相互聯(lián)系的系統(tǒng)之中。在地圖信息傳輸?shù)倪^(guò)程中，伴隨著空間信息的認(rèn)知過(guò)程，包括地圖發(fā)送端和接收端兩類(lèi)空間認(rèn)知，兩者相互區(qū)別又相互聯(lián)系，直接影響地圖信息的傳輸效率。

1 情景與地理場(chǎng)景

1.1 情景

與應(yīng)急管理中的“情景”含義最接近的“情景”概念最早出現(xiàn)在1967年Kahn和Wiener合著的《2000年》一書(shū)中。他們認(rèn)為：未來(lái)是多樣的，幾種潛在的結(jié)果都有可能在未來(lái)實(shí)現(xiàn)；通向這種或那種未來(lái)結(jié)果的途徑也不是唯一的，對(duì)可能出現(xiàn)的未來(lái)以及實(shí)現(xiàn)這種未來(lái)途徑的描述構(gòu)成一個(gè)情景[9]。文獻(xiàn)[10]認(rèn)為，情景既不是預(yù)測(cè)，也不是想象，情景是一種被期望的未來(lái)。文獻(xiàn)[11]認(rèn)為，情景是對(duì)不確定環(huán)境中的突發(fā)事件在具體時(shí)刻上的屬性狀態(tài)描述，對(duì)應(yīng)著突發(fā)事件在某個(gè)時(shí)刻片段節(jié)點(diǎn)上的繼承表現(xiàn)。文獻(xiàn)[12—13]認(rèn)為，重大事件情景是一種依據(jù)對(duì)歷史“真實(shí)事件”以及未來(lái)“預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)”的發(fā)生、發(fā)展及其演變過(guò)程與規(guī)律的凝練和集合成的“虛擬事件”情景，是在突發(fā)事件發(fā)生前做出的一種“合理假設(shè)”。文獻(xiàn)[14]認(rèn)為，情景是罕見(jiàn)重大突發(fā)事件中決策主體所正在面對(duì)的突發(fā)事件發(fā)生、發(fā)展的態(tài)勢(shì)。文獻(xiàn)[15]將情景定義為突發(fā)事件發(fā)展過(guò)程中具有一定主觀(guān)色彩的一系列事件及其狀態(tài)的組合。文獻(xiàn)[16]認(rèn)為，情景是指某一時(shí)刻現(xiàn)場(chǎng)或應(yīng)急處置力量的狀態(tài)，包括空間信息、傷亡信息和資源消耗等。文獻(xiàn)[17]從廣義與狹義兩個(gè)視角理解情景概念：所謂廣義的情景，代表在整個(gè)突發(fā)事件演變過(guò)程中所有災(zāi)害要素的集合；而狹義的情景，則僅僅是在非常規(guī)突發(fā)事件發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的某一時(shí)刻所有災(zāi)害要素的狀態(tài)集合[17]。

綜合以上多種情景定義，筆者認(rèn)為，情景是對(duì)處在一定地理空間中的非常規(guī)突發(fā)事件在某一時(shí)間段內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)的結(jié)構(gòu)化描述。這個(gè)相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)是由事件自身的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律以及人為干預(yù)所共同決定的。情景能夠全面、客觀(guān)地反映事件現(xiàn)場(chǎng)，是應(yīng)急主體正在面對(duì)的真實(shí)境況的簡(jiǎn)明表達(dá)。情景與傳統(tǒng)的“典型案例”不同，不特指某個(gè)具體的事件，而是無(wú)數(shù)同類(lèi)事件、預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)急活動(dòng)的集合。非常規(guī)突發(fā)事件孕育、發(fā)生、發(fā)展及消亡的全過(guò)程可以用一個(gè)接一個(gè)這樣的情景來(lái)表達(dá)。突發(fā)事件總體來(lái)說(shuō)可以從事件的“分類(lèi)”、“分級(jí)”和“分期”3個(gè)維度來(lái)界定[18]，因此，“情景”也應(yīng)參照這3個(gè)維度來(lái)構(gòu)建。

1.2 地理場(chǎng)景

地理場(chǎng)景是一定地域、不同時(shí)空范圍內(nèi)各種自然要素、人文要素相互聯(lián)系、相互作用所構(gòu)成的具有特定結(jié)構(gòu)和功能的地域綜合體[19]。所有地理事物和地理現(xiàn)象都是在特定的地理場(chǎng)景中存在和發(fā)生的，非常規(guī)突發(fā)事件也不例外。情景中的地理空間就構(gòu)成了非常規(guī)突發(fā)事件的地理場(chǎng)景，包含事件應(yīng)急所需的各類(lèi)地理信息。

跟情景不特指某個(gè)具體事件相對(duì)應(yīng)，地理場(chǎng)景也不特指某個(gè)具體的時(shí)間和空間。同類(lèi)事件的情景具有統(tǒng)一的地理場(chǎng)景數(shù)據(jù)模型，該模型能夠解釋非常規(guī)突發(fā)事件的時(shí)空分布、時(shí)空變化、演化過(guò)程及成因機(jī)理。地理場(chǎng)景的建?？梢砸罁?jù)地理信息6要素[5](空間定位、幾何形態(tài)、屬性特征、要素相互關(guān)系、演化過(guò)程、語(yǔ)義描述)來(lái)進(jìn)行，如表1所示。其中，空間定位用來(lái)表達(dá)地理對(duì)象或現(xiàn)象發(fā)生、發(fā)展的空間節(jié)點(diǎn)，如非常規(guī)突發(fā)事件的發(fā)生地域、避難場(chǎng)所的位置等；幾何形態(tài)用于描述場(chǎng)景中地理對(duì)象的靜態(tài)組成結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)演化結(jié)構(gòu)，如撤離路線(xiàn)、非常規(guī)突發(fā)事件的影響范圍等；屬性特征是對(duì)場(chǎng)景中的地理對(duì)象與現(xiàn)象固有屬性的描述，如泥石流的規(guī)模、地震的震級(jí)等；要素相互關(guān)系用于描述場(chǎng)景中對(duì)象或現(xiàn)象之間存在的時(shí)間或空間上的定性與定量關(guān)系，如非常規(guī)突發(fā)事件引起災(zāi)情、救援設(shè)備距離事件發(fā)生地大約15 km等；演化過(guò)程用來(lái)描述場(chǎng)景中地理現(xiàn)象的發(fā)生與演化，如暴雨引發(fā)泥石流、地震導(dǎo)致堰塞湖等；語(yǔ)義描述是指場(chǎng)景中基于人類(lèi)認(rèn)知的地理特征，如滑坡易發(fā)區(qū)、預(yù)警范圍等。

表1 非常規(guī)突發(fā)事件的地理場(chǎng)景建模

Tab.1 Geographic scenario modeling of unconventional emergencies

地理信息6要素建模對(duì)象建模實(shí)例空間定位地理對(duì)象或現(xiàn)象發(fā)生、發(fā)展的空間節(jié)點(diǎn)非常規(guī)突發(fā)事件的發(fā)生地域、避難場(chǎng)所的位置等幾何形態(tài)地理對(duì)象的靜態(tài)組成結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)演化結(jié)構(gòu)撤離路線(xiàn)、非常規(guī)突發(fā)事件的影響范圍等屬性特征地理對(duì)象與現(xiàn)象的固有屬性泥石流的規(guī)模、地震的震級(jí)等要素相互關(guān)系地理對(duì)象或現(xiàn)象之間存在的時(shí)間或空間上的定性與定量關(guān)系非常規(guī)突發(fā)事件引起災(zāi)情、救援設(shè)備距離事件發(fā)生地大約15km等演化過(guò)程地理現(xiàn)象的發(fā)生與演化暴雨引發(fā)泥石流、地震導(dǎo)致堰塞湖等語(yǔ)義描述基于人類(lèi)認(rèn)知的地理特征滑坡易發(fā)區(qū)、預(yù)警范圍等

2 應(yīng)急場(chǎng)景快速制圖的基本原理

應(yīng)急場(chǎng)景快速制圖是“情景-應(yīng)對(duì)”思路在應(yīng)急測(cè)繪地理信息服務(wù)中的體現(xiàn)及應(yīng)用，其基本原理是：為避免制圖者在非常規(guī)突發(fā)事件發(fā)生時(shí)在毫無(wú)準(zhǔn)備的狀態(tài)下進(jìn)行制圖，由測(cè)繪地理信息專(zhuān)業(yè)人員以服務(wù)于應(yīng)急管理的“情景”為基礎(chǔ)，以該情景中的地理場(chǎng)景為制圖對(duì)象，事先確立用圖者完成該情景中應(yīng)急任務(wù)所需的應(yīng)急地圖種類(lèi)、尺度、專(zhuān)題及表達(dá)方法等情景知識(shí)，建立情景知識(shí)庫(kù)；在應(yīng)急制圖的過(guò)程中，通過(guò)檢索情景知識(shí)庫(kù)，完成當(dāng)前狀態(tài)與最相似情景的匹配，明確事件的地理場(chǎng)景及所需應(yīng)急地圖，調(diào)用制圖引擎，依據(jù)測(cè)繪地理信息專(zhuān)業(yè)人員創(chuàng)建的應(yīng)急制圖知識(shí)規(guī)則(包括數(shù)據(jù)組織、空間參考、要素關(guān)系、符號(hào)配置等)，引導(dǎo)制圖者設(shè)計(jì)地圖或自動(dòng)為其選擇一個(gè)合理的地圖設(shè)計(jì)方案，快速地將抽象的數(shù)據(jù)“變”為直觀(guān)的地圖。應(yīng)急場(chǎng)景快速制圖的實(shí)質(zhì)是用“類(lèi)比”和“復(fù)用”的思想來(lái)快速成圖，為用圖者提供用于應(yīng)急管理全過(guò)程的應(yīng)急地圖，以提高應(yīng)急制圖的效率和質(zhì)量，其原理如圖1所示。

圖1 應(yīng)急場(chǎng)景快速制圖的基本原理Fig.1 Principle of rapid mapping of emergency scenario

由此可知，應(yīng)急場(chǎng)景快速制圖是基于情景的。情景與應(yīng)急制圖方案之間高度關(guān)聯(lián)，有什么樣的非常規(guī)突發(fā)事件情景，就會(huì)有與之對(duì)應(yīng)的應(yīng)急制圖內(nèi)容、方法與機(jī)制。確定情景與應(yīng)急地圖之間的關(guān)系，是應(yīng)急場(chǎng)景快速制圖首先需要解決的問(wèn)題。

3 應(yīng)急場(chǎng)景快速制圖的主要特點(diǎn)

應(yīng)急場(chǎng)景快速制圖具有以下4個(gè)主要特點(diǎn)：

(1) 應(yīng)急制圖以情景為基礎(chǔ)。測(cè)繪地理信息人員通過(guò)對(duì)情景的分析，把握情景及情景中地理場(chǎng)景的特點(diǎn)，明確隱藏在情景中的應(yīng)急需求和制圖需求，在此基礎(chǔ)上，完成知識(shí)規(guī)則的創(chuàng)建，為緊急情況下應(yīng)急制圖提供知識(shí)儲(chǔ)備和技術(shù)支持。因此，情景是知識(shí)規(guī)則創(chuàng)建的基礎(chǔ)和依據(jù)，是應(yīng)急制圖的起點(diǎn)。

(2) 應(yīng)急制圖以任務(wù)為導(dǎo)向。我國(guó)非常規(guī)突發(fā)事件的應(yīng)急管理通常分為3個(gè)時(shí)段：事前預(yù)防與準(zhǔn)備、事中處置與救援、事后恢復(fù)與重建。在應(yīng)急管理的各個(gè)時(shí)段，不同應(yīng)急主體承擔(dān)的應(yīng)急任務(wù)是不同的。應(yīng)急場(chǎng)景快速制圖采用“情景-任務(wù)-地圖”的思路來(lái)設(shè)計(jì)應(yīng)急地圖，即始終以應(yīng)急任務(wù)為導(dǎo)向，依據(jù)任務(wù)將情景的制圖需求精準(zhǔn)化，以保證應(yīng)急地圖空間信息服務(wù)的針對(duì)性和精確性。對(duì)于不同應(yīng)急時(shí)段的不同應(yīng)急主體，應(yīng)及時(shí)有效地為其提供輔助他們順利完成應(yīng)急任務(wù)的各類(lèi)應(yīng)急地圖。

(3) 應(yīng)急制圖以地理場(chǎng)景為表達(dá)對(duì)象。地理場(chǎng)景是非常規(guī)突發(fā)事件孕育、發(fā)生、發(fā)展及應(yīng)急任務(wù)實(shí)施的物理空間，是應(yīng)急制圖的表達(dá)對(duì)象。應(yīng)急地圖通過(guò)對(duì)非常規(guī)突發(fā)事件地理場(chǎng)景的描繪為應(yīng)急主體提供空間信息，服務(wù)于應(yīng)急管理。

(4) 信息傳輸具有更高的時(shí)效性。知識(shí)規(guī)則是實(shí)現(xiàn)應(yīng)急場(chǎng)景快速制圖“類(lèi)比”和“復(fù)用”基本思想的途徑與方法。由于在知識(shí)規(guī)則中已提前設(shè)定了適用于某情景的應(yīng)急地圖種類(lèi)、尺度、主題、表達(dá)方法、載體介質(zhì)等，因而應(yīng)急場(chǎng)景快速制圖具有更高的信息傳輸時(shí)效性。

4 應(yīng)急場(chǎng)景快速制圖模式下的地圖信息傳輸模型

在應(yīng)急管理的過(guò)程中，應(yīng)急地圖的接收端是用圖者，主要包括應(yīng)急決策者和應(yīng)急處置者，他們對(duì)空間信息的需求不同于傳統(tǒng)的專(zhuān)題地圖。因此，應(yīng)急地圖與普通專(zhuān)題地圖在使用目的、使用方式、適用范圍和使用價(jià)值上都有所區(qū)別。為了更好地為用圖者提供應(yīng)急地圖服務(wù)，需要研究應(yīng)急場(chǎng)景快速制圖過(guò)程中的地圖信息傳輸問(wèn)題，重新認(rèn)識(shí)制圖者與用圖者之間的關(guān)系，以提高應(yīng)急測(cè)繪地理信息保障服務(wù)的質(zhì)量和效率。

目前，對(duì)應(yīng)急地圖信息傳輸模式的研究還不多。文獻(xiàn)[20]通過(guò)對(duì)中國(guó)自然災(zāi)害傳統(tǒng)地圖和多媒體制圖的實(shí)踐和比較，歸納并建立起自然災(zāi)害多媒體地圖語(yǔ)言系統(tǒng)及傳輸模式。自然災(zāi)害多媒體地圖主要通過(guò)聲音媒體、錄像媒體和動(dòng)畫(huà)媒體來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)讀傳輸、實(shí)景傳輸和動(dòng)態(tài)過(guò)程傳輸，以增強(qiáng)信息傳輸功能。利用多媒體渠道傳輸?shù)男畔⑴c專(zhuān)題地圖表達(dá)的信息存在大量的冗余，這種冗余雖然在一定程度上能夠加深用圖者對(duì)空間信息的理解，但由于多媒體占用了較多的信息傳輸通道，使得信息傳輸?shù)臅r(shí)效性并不高。因此，自然災(zāi)害多媒體地圖更多地用于科學(xué)分析。文獻(xiàn)[21]認(rèn)為，自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)地圖傳輸是對(duì)自然災(zāi)害系統(tǒng)實(shí)況和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的數(shù)字信息加工以及地圖信息理解的過(guò)程，在設(shè)計(jì)《中國(guó)自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)地圖集》的過(guò)程中，提出并構(gòu)建了災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)圖的信息傳遞模型。災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)地圖用圖形技術(shù)表示識(shí)別出的風(fēng)險(xiǎn)信息，直觀(guān)地展現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)展趨勢(shì)，主要作用是傳播災(zāi)害知識(shí)，提高災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理水平。災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)地圖主要用于防災(zāi)減災(zāi)，屬于“災(zāi)前”應(yīng)急準(zhǔn)備階段用圖，用圖者在這個(gè)階段有充分的時(shí)間讀圖，因此，對(duì)地圖信息傳輸時(shí)效性的要求也不是特別高。

應(yīng)急場(chǎng)景快速制圖模式具有較高的信息傳輸時(shí)效性。以Kolacny的地圖信息傳輸模型為基礎(chǔ)，提出一個(gè)描述該制圖模式中地圖信息傳輸過(guò)程的模型，如圖2所示。在應(yīng)急地圖的發(fā)送端，首先由測(cè)繪地理信息專(zhuān)業(yè)人員以情景為基礎(chǔ)，提出并創(chuàng)建結(jié)構(gòu)清晰、內(nèi)容涵蓋應(yīng)急制圖全過(guò)程的知識(shí)規(guī)則。知識(shí)規(guī)則是對(duì)非常規(guī)突發(fā)事件所需應(yīng)急地圖及制圖方法的規(guī)律性描述，是制圖者快速、規(guī)范及流程化制圖的基礎(chǔ)，包括“情景知識(shí)規(guī)則”和“制圖知識(shí)規(guī)則”。知識(shí)規(guī)則的創(chuàng)建過(guò)程不是孤立的，而是以用圖者對(duì)空間信息的需求為核心的，具體過(guò)程為：①測(cè)繪地理信息專(zhuān)業(yè)人員通過(guò)對(duì)情景的分析及與用圖者的深入溝通與交流，把握用圖者的心理、偏好及用圖特點(diǎn)，明確不同事件類(lèi)型、不同應(yīng)急時(shí)段、不同應(yīng)急響應(yīng)層次、不同應(yīng)急任務(wù)下應(yīng)急地圖的編制目的和不同類(lèi)別用圖者對(duì)地理信息和專(zhuān)題信息的需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)非常規(guī)突發(fā)事件地理場(chǎng)景的正確認(rèn)知，基于已有的應(yīng)急專(zhuān)題制圖知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)《中華人民共和國(guó)突發(fā)事件應(yīng)對(duì)法》等法律法規(guī)和各類(lèi)應(yīng)急預(yù)案，運(yùn)用災(zāi)害地理學(xué)、地圖學(xué)等基本理論，通過(guò)分類(lèi)、選擇、簡(jiǎn)化等方式，確定用圖者所需應(yīng)急地圖的種類(lèi)、制圖尺度、專(zhuān)題內(nèi)容及表達(dá)方法，并通過(guò)概括和抽象，形成“情景知識(shí)規(guī)則”，確定“制什么圖”；②測(cè)繪地理信息專(zhuān)業(yè)人員精細(xì)化解讀現(xiàn)有的、成熟的災(zāi)害地圖制圖方案，總結(jié)編制過(guò)程中的相似之處，并與地圖制圖專(zhuān)家交流，結(jié)合《基礎(chǔ)地理信息應(yīng)急制圖規(guī)范》等行業(yè)規(guī)范，參照各種應(yīng)急平臺(tái)、災(zāi)害數(shù)據(jù)庫(kù)等信息資源，采用計(jì)算機(jī)地圖制圖等信息技術(shù)，對(duì)應(yīng)急地圖的數(shù)據(jù)組織、空間參考、要素關(guān)系、符號(hào)配置、注記與整飾等制圖專(zhuān)業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行比較、歸納與總結(jié)，針對(duì)不同的地圖載體介質(zhì)和用圖者，應(yīng)需地將語(yǔ)法、語(yǔ)義和語(yǔ)用地圖信息進(jìn)行科學(xué)概括和符號(hào)化，形成形式多樣、內(nèi)涵豐富的“制圖知識(shí)規(guī)則”，解決應(yīng)急地圖“怎樣制圖”的問(wèn)題。

為進(jìn)一步提高應(yīng)急地圖信息傳輸?shù)挠行?，還應(yīng)從“地圖內(nèi)容”和“符號(hào)化”兩方面盡力提高應(yīng)急地圖的信息表達(dá)能力[22]。在“制圖知識(shí)規(guī)則”創(chuàng)建的過(guò)程中，為了讓用圖者能夠最快、最有效地從應(yīng)急地圖中獲取所需的空間信息，測(cè)繪地理信息專(zhuān)業(yè)人員應(yīng)保證應(yīng)急地圖種類(lèi)及數(shù)目適中、圖面信息均衡有用，盡量避免“信息過(guò)載”和“信息匱乏”?！靶畔⑦^(guò)載”是指應(yīng)急地圖種類(lèi)過(guò)多或應(yīng)急地圖載負(fù)的空間信息過(guò)量。當(dāng)前應(yīng)急地圖普遍存在著信息過(guò)載現(xiàn)象[23]?！靶畔⑦^(guò)載”會(huì)加重用圖者的心理負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致讀圖困難，干擾用圖者快速、正確地認(rèn)知地理場(chǎng)景。“信息匱乏”是指應(yīng)急地圖種類(lèi)欠缺或應(yīng)急地圖載負(fù)的空間信息不足?！靶畔T乏”容易導(dǎo)致用圖者無(wú)法全面、充分地認(rèn)知地理場(chǎng)景。無(wú)論是“信息過(guò)載”還是“信息匱乏”，都會(huì)影響地圖信息的傳輸效率，降低應(yīng)急地圖的空間信息保障作用，不利于各項(xiàng)應(yīng)急活動(dòng)的開(kāi)展。此外，應(yīng)急地圖還應(yīng)充分利用色彩和符號(hào)的信息傳遞作用。色彩的合理使用能夠加強(qiáng)緊急狀態(tài)下應(yīng)急決策者與應(yīng)急處置者之間的信息共享[24]，同時(shí)還有一定的情感傳輸功能，能增強(qiáng)用圖者對(duì)事件緊迫性及嚴(yán)重性的認(rèn)知；應(yīng)急地圖符號(hào)應(yīng)以通用地圖符號(hào)為基礎(chǔ)，并與人類(lèi)對(duì)突發(fā)事件的常規(guī)認(rèn)知相吻合，直觀(guān)且針對(duì)性強(qiáng)，這樣才能夠使不同文化背景和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的用圖者能夠快速地獲取應(yīng)急地圖中的信息。以上這些都有利于用圖者對(duì)地圖信息的解譯，提高地理信息的傳輸效率。

與Kolacny提出的地圖信息傳輸模式不同，應(yīng)急場(chǎng)景快速制圖過(guò)程中，應(yīng)急地圖的制作者可以是測(cè)繪地理信息專(zhuān)業(yè)人員，也可以是應(yīng)急地圖的用圖者。雖然用圖者一般不具備地圖學(xué)等專(zhuān)業(yè)知識(shí)，但在“情景知識(shí)規(guī)則”的引導(dǎo)下，他們能夠通過(guò)應(yīng)急制圖引擎，依據(jù)“制圖知識(shí)規(guī)則”快速完成應(yīng)急地圖制作。因此，應(yīng)急場(chǎng)景快速制圖具有用戶(hù)制圖特性。對(duì)于一起具體的非常規(guī)突發(fā)事件，制圖者首先選定事件類(lèi)型、應(yīng)急時(shí)段及地圖載體介質(zhì)，依據(jù)“情景知識(shí)規(guī)則”，確定所需應(yīng)急地圖的種類(lèi)，獲取應(yīng)急地圖模板，然后依據(jù)“制圖知識(shí)規(guī)則”，準(zhǔn)備基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和專(zhuān)題業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并結(jié)合區(qū)域地理特點(diǎn)和非常規(guī)突發(fā)事件的實(shí)際情況，作極少量的調(diào)整與擴(kuò)展，就可以利用地圖語(yǔ)言把事件的地理場(chǎng)景表達(dá)成用圖者易于接受和理解的地圖信息了。應(yīng)急地圖是地圖發(fā)送端與接收端之間信息傳輸?shù)妮d體和通道。用圖者通過(guò)對(duì)應(yīng)急地圖符號(hào)和圖形的解譯、分析和再加工，快速、準(zhǔn)確地獲取所需空間信息，指導(dǎo)應(yīng)急活動(dòng)。用圖者由于在應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)，所獲得的信息可能比制圖者抽象的信息更豐富或者更深刻，可以將自己的用圖感受、期望或特殊的制圖需求實(shí)時(shí)地反饋給制圖者，便于制圖者調(diào)整、修正和改進(jìn)。與此同時(shí)，制圖者也可以糾正用圖者對(duì)地圖信息的不當(dāng)解譯。當(dāng)非常規(guī)突發(fā)事件處置結(jié)束后，用圖者還可以將用圖體驗(yàn)非實(shí)時(shí)地反饋給測(cè)繪地理信息專(zhuān)業(yè)人員，便于他們進(jìn)一步修訂或完善“情景知識(shí)規(guī)則”和“制圖知識(shí)規(guī)則”，以調(diào)整和影響制圖者的空間認(rèn)知結(jié)構(gòu)。這兩種反饋交互有利于地圖發(fā)送端和接收端對(duì)空間信息的認(rèn)知趨于一致，促進(jìn)信息加工和使用逐漸和諧，使服務(wù)于同類(lèi)非常規(guī)突發(fā)事件的應(yīng)急地圖質(zhì)量更高、更加貼近用圖者的需求，從而進(jìn)一步提高應(yīng)急地圖的信息傳輸效率。

圖2 應(yīng)急場(chǎng)景快速制圖模式下的地圖信息傳輸模型Fig.2 The cartographic information transmission model in rapid mapping of emergency scenario

5 應(yīng)急地圖信息傳輸中的空間認(rèn)知

認(rèn)知是一個(gè)人認(rèn)識(shí)和了解他生活于其中的世界時(shí)所經(jīng)歷的各個(gè)過(guò)程的總稱(chēng)，包括感受、發(fā)現(xiàn)、識(shí)別、想象、判斷、記憶、學(xué)習(xí)等[25]。認(rèn)知是人腦的一種特殊機(jī)能?？臻g認(rèn)知是指人們認(rèn)識(shí)自己賴(lài)以生存的環(huán)境(自然的、社會(huì)的、經(jīng)濟(jì)的、文化的、政治的)包括其中的諸事物、現(xiàn)象的相關(guān)位置、依存關(guān)系以及它們的變化和規(guī)律[26]。在應(yīng)急場(chǎng)景快速制圖模式下的地圖信息傳輸過(guò)程中，存在著地圖發(fā)送端和地圖接收端兩類(lèi)空間認(rèn)知，分別承接著制圖過(guò)程中的兩個(gè)重要轉(zhuǎn)化[27]：第1個(gè)轉(zhuǎn)化是把非制圖資料抽象成可供制圖表達(dá)的形式，由地圖發(fā)送端的空間認(rèn)知決定；第2個(gè)轉(zhuǎn)化是地圖接收端從地圖符號(hào)中判斷推理出空間信息，由用圖者的空間認(rèn)知決定。空間認(rèn)知的水平?jīng)Q定轉(zhuǎn)化的程度和效果，直接影響應(yīng)急地圖的信息載負(fù)和應(yīng)急地理信息的傳輸效率。

5.1 地圖發(fā)送端的空間認(rèn)知

認(rèn)知語(yǔ)言學(xué)以“現(xiàn)實(shí)-認(rèn)知-語(yǔ)言”為基本原則，認(rèn)為對(duì)現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)是認(rèn)知的基礎(chǔ)，認(rèn)知又是語(yǔ)言的基礎(chǔ)[28]。對(duì)地理對(duì)象的體驗(yàn)[28]形成了地理概念，而地圖作為一種信息交流的語(yǔ)言，用于對(duì)地理概念進(jìn)行進(jìn)一步的表達(dá)，形成地理空間環(huán)境認(rèn)知的結(jié)果。在“情景-應(yīng)對(duì)”新應(yīng)急響應(yīng)范式下，通過(guò)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)知，在歷史事件、危害分析和風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的基礎(chǔ)上，建立起事件情景。應(yīng)急場(chǎng)景快速制圖始于測(cè)繪地理信息專(zhuān)業(yè)人員對(duì)情景的認(rèn)識(shí)，即從情景中的地理空間概念及其內(nèi)容所形成的地理場(chǎng)景開(kāi)始。從情景到地理場(chǎng)景模型是地圖發(fā)送端地理空間認(rèn)知的第1個(gè)過(guò)程，認(rèn)知主體是測(cè)繪地理信息專(zhuān)業(yè)人員。該過(guò)程通過(guò)概念化對(duì)非常規(guī)突發(fā)事件情景中的地理場(chǎng)景進(jìn)行抽象、概括和精簡(jiǎn)。在此基礎(chǔ)上，為了便于應(yīng)急地圖高效地傳輸空間信息，測(cè)繪地理信息專(zhuān)業(yè)人員依據(jù)應(yīng)急制圖的目的和用圖者的需求，通過(guò)比較、分析與思考，從地理場(chǎng)景中選取最有應(yīng)急使用價(jià)值的信息內(nèi)容，明確最合適的信息表現(xiàn)形式，將其以心象地圖的形式儲(chǔ)存在大腦中，該過(guò)程是地圖發(fā)送端空間認(rèn)知的第2個(gè)過(guò)程——“認(rèn)知制圖”過(guò)程。測(cè)繪地理信息專(zhuān)業(yè)人員對(duì)應(yīng)急制圖規(guī)律和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行高度概括、抽象和提煉，將心象地圖輸出為形式化的知識(shí)規(guī)則，這是地圖發(fā)送端空間認(rèn)知的第3個(gè)過(guò)程。在知識(shí)規(guī)則的基礎(chǔ)上，制圖者運(yùn)用地圖語(yǔ)言來(lái)表達(dá)一起非常規(guī)突發(fā)事件的地理場(chǎng)景，在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)之上，建立地圖數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確、清晰和規(guī)范的應(yīng)急制圖，該過(guò)程是地圖發(fā)送端空間認(rèn)知的第4個(gè)過(guò)程。地圖發(fā)送端的空間認(rèn)知過(guò)程如圖3所示，共包括①—④個(gè)認(rèn)知過(guò)程。

圖3 地圖發(fā)送端的空間認(rèn)知過(guò)程Fig.3 Spatial cognition process of map sender

5.2 地圖接收端的空間認(rèn)知

應(yīng)急地圖是地圖發(fā)送端對(duì)非常規(guī)突發(fā)事件地理場(chǎng)景的認(rèn)知結(jié)果，同時(shí)也是地圖接收端認(rèn)知事件地理場(chǎng)景的工具。用圖者的空間認(rèn)知過(guò)程是指他們?cè)诘貓D圖形符號(hào)的刺激下，從應(yīng)急地圖上獲取輔助應(yīng)急決策或應(yīng)急處置等活動(dòng)所需空間信息的思維過(guò)程。該過(guò)程是應(yīng)急地圖信息傳輸模型中很關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，以地圖認(rèn)知論為基礎(chǔ)。地圖認(rèn)知論是通過(guò)地圖閱讀、分析與解譯，充分發(fā)揮圖形思維與聯(lián)想能力，形成對(duì)制圖對(duì)象空間分布、形態(tài)結(jié)構(gòu)與時(shí)空變化規(guī)律性認(rèn)識(shí)的理論[29]?；诘貓D的地理認(rèn)知過(guò)程，遵循了人類(lèi)認(rèn)知世界的一般過(guò)程，即知覺(jué)、注意、表象和概念等階段[30]。

在應(yīng)急場(chǎng)景快速制圖模式的地圖信息傳輸過(guò)程中，用圖者的空間認(rèn)知包括基于地圖的地理空間感知過(guò)程、表象過(guò)程、記憶過(guò)程和思維過(guò)程[31]，但整個(gè)認(rèn)知過(guò)程中始終存在應(yīng)急管理的心理約束性[32]。應(yīng)急管理的心理約束性是指應(yīng)急主體處于一種高度緊張的心理狀態(tài)，這種心理狀態(tài)往往表現(xiàn)為激動(dòng)、焦慮、恐懼，甚至于內(nèi)心沖突和心理沖突。應(yīng)急管理的心理約束性是一種消極的心理狀態(tài)，直接影響用圖者的認(rèn)知、分析和判斷能力，尤其是在應(yīng)急地圖發(fā)揮最大效用的事中階段。面對(duì)不斷演化的事件，繁重的應(yīng)急決策或處置任務(wù)，用圖者必須盡力克服應(yīng)急管理的心理約束性，在簡(jiǎn)陋的用圖環(huán)境中，利用有限的時(shí)間，依靠應(yīng)急地圖實(shí)現(xiàn)對(duì)事件地理場(chǎng)景快速、準(zhǔn)確的空間認(rèn)知，并對(duì)非常規(guī)突發(fā)事件給予正確的反應(yīng)和控制。此外，用圖者的個(gè)體因素，包括閱歷、文化水平、知識(shí)結(jié)構(gòu)、閱讀思維方式和生理狀態(tài)等都直接影響著他們對(duì)地圖信息的感知速度、理解深度和概括程度，進(jìn)而決定他們對(duì)應(yīng)急地圖的認(rèn)知水平。因此，為保證應(yīng)急地圖的信息傳輸效率，在知識(shí)規(guī)則創(chuàng)建和制圖的過(guò)程中，地圖發(fā)送端應(yīng)充分了解并考慮用圖者的應(yīng)急管理心理約束性和個(gè)體因素，始終堅(jiān)持以用圖者為中心的原則。

地圖接收端的空間認(rèn)知過(guò)程用圖4表示[30，33-34]，包括①—④個(gè)認(rèn)知階段。應(yīng)急地圖的感知過(guò)程包括“親歷”和“閱讀地圖”，然而，用圖者的“親歷”是受限的，甚至對(duì)一些應(yīng)急決策者而言，“親歷”是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，因此，“閱讀地圖”成為用圖者對(duì)事件地理空間環(huán)境感知的主要手段。通過(guò)閱讀地圖，用圖者形成對(duì)事件地理空間環(huán)境的感覺(jué)和知覺(jué)。文獻(xiàn)[35]的研究表明，在有明確任務(wù)的使用空間信息的實(shí)踐活動(dòng)中，知覺(jué)會(huì)服從于當(dāng)前的任務(wù)，表現(xiàn)出“注意”對(duì)象的明顯選擇性。在應(yīng)急地圖的感知過(guò)程中，由于用圖者都肩負(fù)著應(yīng)急決策或應(yīng)急處置任務(wù)，他們對(duì)從背景中選擇出來(lái)的知覺(jué)對(duì)象的理解力和感受性都較平常有所提高。在應(yīng)急地圖空間認(rèn)知的表象過(guò)程中，用圖者與應(yīng)急地圖進(jìn)行交互，在對(duì)事件地理空間環(huán)境多次感知的基礎(chǔ)上，通過(guò)回憶和聯(lián)想把知覺(jué)的圖形再現(xiàn)出來(lái)，形成非常規(guī)突發(fā)事件在制圖區(qū)域內(nèi)屬性及特征的心象地圖。在應(yīng)急地圖空間認(rèn)知的記憶過(guò)程中，用圖者將心象地圖記憶在大腦里，并與大腦中已有的信息發(fā)生聯(lián)系，若用圖者有過(guò)類(lèi)似的應(yīng)急經(jīng)歷，或曾經(jīng)“親歷”當(dāng)前的地理空間環(huán)境，將有助于他們快速、準(zhǔn)確地認(rèn)知現(xiàn)實(shí)地理環(huán)境。應(yīng)急地圖空間認(rèn)知的思維過(guò)程是地圖空間認(rèn)知的高級(jí)階段，用圖者基于心象地圖和存儲(chǔ)記憶，通過(guò)推理、拓展等創(chuàng)造性思維過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)事件地理空間環(huán)境最本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，重現(xiàn)制圖者經(jīng)過(guò)抽象的地學(xué)空間信息，包括事件及各類(lèi)應(yīng)急活動(dòng)的位置分布、事件類(lèi)型的屬性特征、事件的多種數(shù)量特征、事件或現(xiàn)象、過(guò)程的結(jié)構(gòu)聯(lián)系及事件在時(shí)間和空間上的動(dòng)態(tài)變化等，加深對(duì)事件風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)急任務(wù)的理解，并以此作為科學(xué)決策或應(yīng)急處置的依據(jù)。

圖4 地圖接收端的空間認(rèn)知過(guò)程Fig.4 Spatial cognition process of map receiver

6 總 結(jié)

應(yīng)急場(chǎng)景快速制圖是“情景-應(yīng)對(duì)”新應(yīng)急響應(yīng)范式下應(yīng)急地圖的一種新的生產(chǎn)模式。本文將“情景”和“地理場(chǎng)景”理論引入應(yīng)急制圖領(lǐng)域，在論述應(yīng)急場(chǎng)景快速制圖基本原理及主要特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出一個(gè)準(zhǔn)確描述應(yīng)急地圖信息傳輸過(guò)程的信息傳輸模型，并對(duì)該模型中地圖發(fā)送端與地圖接收端的空間認(rèn)知過(guò)程作了深入探討。未來(lái)的研究工作將分析不同類(lèi)別用圖者在不同應(yīng)急時(shí)段及不同地圖載體介質(zhì)下的空間認(rèn)知過(guò)程及特點(diǎn)，以進(jìn)一步完善“情景知識(shí)規(guī)則”和“制圖知識(shí)規(guī)則”，使應(yīng)急場(chǎng)景快速制圖針對(duì)性更強(qiáng)，地圖信息傳輸效率更高。