面向共享的地圖符號可用性指標構(gòu)建研究

廖嫣然 劉青峰

摘? 要：首先依據(jù)可用性概念提出了地圖符號的可用性，并從有效性、效率、滿意度三個方面明確了地圖符號可用性的評價內(nèi)容。而后總結(jié)了六種專題制圖方法和視覺變量的關(guān)聯(lián)關(guān)系，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了面向共享的地圖符號可用性指標，并將其應(yīng)用在不同的專題地圖制圖任務(wù)和地圖符號共享過程中。應(yīng)用表明，文章構(gòu)建的地圖符號可用性指標，充分遵循評價指標的構(gòu)建原則，內(nèi)容全面、層次清晰，能夠滿足豐富的地圖制圖需求，為提高地圖符號可用性提供了較好的依據(jù)和指導(dǎo)意義，進而為研究地圖符號共享方法、拓展地圖符號共享深度奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：地圖符號;可用性;可用性指標;視覺變量;符號共享

中圖分類號：TP391? ? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：2096-4706（2022）01-0124-04

Abstract： Firstly， according to the concept of usability， this paper puts forward the usability of map symbol， and defines the evaluation content of map symbol usability from three aspects： effectiveness， efficiency and satisfaction. Then it summarizes the relationship between six thematic mapping methods and visual variables， on this basis， constructs the shared-oriented map symbol usability metrics， and applies it to different thematic map mapping tasks and the process of map symbol sharing. The application shows that the usability metrics of map symbol constructed in this paper fully follows the construction principle of evaluation metrics， has comprehensive content and clear level， can meet the rich needs of map mapping， provides good basis and guiding significance for improving the usability of map symbol， and then lays a foundation for studying the methods of map symbol sharing and expanding the depth of map symbol sharing.

Keywords： map symbol; usability; usability metrics; visual variable; symbol sharing

0? 引? 言

地圖符號共享是地理信息共享中的重要組成部分。當前，地圖符號的共享方法從實現(xiàn)原理上來說可以歸納為兩類：一類是在不同符號類型之間相互轉(zhuǎn)換，包括基于數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的符號共享[1]、基于符號格式轉(zhuǎn)換的符號共享[2]方法;一類是基于統(tǒng)一標準的符號共享，包括基于TrueType字體的符號共享[3]、基于通用符號庫的符號共享[4]、基于統(tǒng)一編碼的符號共享[5]方法等。前一類符號共享方法從狹義的符號共享角度實現(xiàn)，用戶通常使用符號轉(zhuǎn)換工具將獲取的符號轉(zhuǎn)換為所需的格式，然后在制圖軟件中使用，因此受到制圖軟件的約束。后一類共享方法通常是在實現(xiàn)對地圖符號統(tǒng)一描述的基礎(chǔ)上，再設(shè)計相應(yīng)的符號繪制引擎將源符號信息傳遞給用戶，但是目前研究學(xué)者和相關(guān)標準機構(gòu)都沒有對其進行深入研究。因此目前這些方法仍然以地圖符號信息的傳遞為主，未能很好地與用戶的制圖需求結(jié)合，導(dǎo)致符號的可用性不高。

針對以上地圖符號共享的局限性分析，本文將可用性概念引入地圖符號共享領(lǐng)域，依據(jù)專題符號化方法構(gòu)建地圖符號可用性指標，從而提高地圖符號可用性，為進一步研究地圖符號共享方法、拓展地圖符號共享深度奠定基礎(chǔ)。

1? 可用性概念

可用性的概念隨著可用性的不斷應(yīng)用也在不斷發(fā)展。1993年，Nielsen在《可用性工程》（Usability Engineering）一書中指出可用性包括以下五個屬性：易學(xué)性、交互效率、可記憶性、出錯頻率和嚴重性、用戶滿意度。Hartson認為產(chǎn)品的可用性包含兩層含義：有用性和易用性[6]。國際標準化組織在ISO 9241-11標準中把可用性定義為“產(chǎn)品所擁有的有效性、效率和主觀滿意度就是該產(chǎn)品的可用性”[7]。

可見，可用性的定義有很多，總結(jié)起來應(yīng)該包含有效性、效率、滿意度三個方面。對于地圖符號來說，可用性也應(yīng)包括這三個方面的內(nèi)容：

（1）有效性：主要體現(xiàn)在用戶使用地圖符號有效地達到想要的制圖目標時的功能實現(xiàn)。

（2）效率：是指符號化效率，即利用地圖符號進行地理要素繪制的時間開銷比率。

（3）用戶滿意度：是用戶完成制圖目的的主觀滿意度和接受程度，對于地圖符號的可用性來說體現(xiàn)在地圖符號化呈現(xiàn)的質(zhì)量效果等方面。

2? 可用性指標構(gòu)建

為限定研究范圍，本文主要討論用戶使用地圖符號完成不同類型專題地圖的制作目標?？捎眯院陀脩舻闹茍D目標緊密聯(lián)系，制圖目標不同，地圖符號可用性的評判指標亦不相同。本文將從符號視覺變量角度分析計算機專題制圖的各種方法，并據(jù)此建立地圖符號可用性的評價指標。

2.1? 地圖符號視覺變量的選擇

視覺變量是指圖形符號之間具有可引起視覺差別的圖形或色彩因素的變化[8]。視覺變量的組合是專題要素表示方法最基本的運作手段[9]。目前國內(nèi)外研究學(xué)者對符號視覺變量的構(gòu)成認識還不統(tǒng)一，但普遍都包含以下幾個方面：形狀、尺寸、方向、色彩、亮度、紋理、密度等。

用戶制作不同類型的專題地圖時，對地圖符號可用性的評判指標不同，視覺變量的選擇也不盡相同：

（1）單一符號化制圖：采用統(tǒng)一的形狀、尺寸、方向、色彩、亮度、紋理進行視覺變量表達。

（2）分類符號化制圖：采用形狀、方向、色彩或紋理的變化進行視覺變量表達。

（3）分級符號化制圖：采用尺寸、亮度或紋理的變化進行視覺變量表達。

（4）比率符號化制圖：采用尺寸的變化進行視覺變量表達。

（5）圖表符號化制圖：采用形狀、色彩或紋理的變化進行視覺變量表達。

（6）點值符號化制圖：采用形狀、尺寸統(tǒng)一的符號的密度變化進行視覺變量表達。

2.2? 面向共享的地圖符號可用性指標構(gòu)建

為了使指標體系科學(xué)化、規(guī)范化，指標體系的構(gòu)建需要遵循共同的原則，本文通過對相關(guān)文獻查閱總結(jié)可用性評估指標的構(gòu)建原則應(yīng)包括[10-12]：目的性原則、全面性原則、層次性原則、獨立性原則、可行性原則。

在指標構(gòu)建原則的引導(dǎo)下，并依據(jù)上文對專題符號化方法和視覺變量的關(guān)系分析，本文將面向共享的地圖符號可用性指標總結(jié)為四個一級指標和十八個二級指標，如圖1所示。

2.2.1? 符號數(shù)據(jù)指標

符號數(shù)據(jù)指標包括符號數(shù)據(jù)的開放性、完備性和易用性這三個二級指標。開放性是指用戶可以直接或間接獲取地圖符號的完整數(shù)據(jù)信息，一個地圖符號只有是開放的，才能被用戶使用;完備性體現(xiàn)符號數(shù)據(jù)信息的完整性，例如對于符號的尺寸不應(yīng)丟失單位信息，對于符號色彩不應(yīng)丟失色彩模式信息等;易用性體現(xiàn)在獲取一個開放地圖符號的完整數(shù)據(jù)信息的難易程度，在相同表達效果的前提下，用戶傾向選擇更容易使用的地圖符號。

2.2.2? 基本制圖功能指標

基本制圖功能指標是指使用地圖符號進行地圖要素專題屬性表達以及地圖制圖時必不可少的功能性指標。包括能否完成形狀變化、尺寸變化、方向變化、色彩變化、亮度變化、紋理變化、密度變化等二級指標。在進行各種專題地圖制圖的過程中通常利用地圖符號的形狀、色彩、尺寸、紋理等視覺變量的變化來表達制圖對象之間數(shù)量和質(zhì)量的差異。

2.2.3? 輔助制圖功能指標

輔助制圖功能指標包括地圖符號旋轉(zhuǎn)、符號位移、單位轉(zhuǎn)換、色彩模式轉(zhuǎn)換等二級指標。符號旋轉(zhuǎn)、符號位移指標是用戶制圖時用以對地圖符號進行整飾性操作的功能性指標。地圖符號在繪制到屏幕的過程中可能存在符號色彩模式和單位與符號化需求不一致的情況，此時需要進行單位轉(zhuǎn)換和色彩模式轉(zhuǎn)換。這些指標不是必不可少的指標。

2.2.4? 高質(zhì)量制圖功能指標

高質(zhì)量制圖功能指標主要為提高用戶滿意度和效率而設(shè)計的指標，包括一致性、反走樣、高效性等二級指標。其中一致性是指地圖符號被用戶用來制圖的過程中要能保證源符號幾何樣式信息等不丟失，并最終準確呈現(xiàn)在地圖上。反走樣是用于減少或消除傾斜直線邊界鋸齒狀效果以及圖形細節(jié)失真的技術(shù)[13]。高效性是指盡可能提高符號繪制效率。這些指標是保證制圖的質(zhì)量和提高用戶體驗的必要指標。

以上指標的建立充分遵循評價指標的構(gòu)建原則，符號數(shù)據(jù)指標中的開放性、完備性以及基本制圖功能指標和輔助制圖功能指標是對“有效性”評價指標的具體化，高質(zhì)量制圖功能指標中的高效性是對“效率”評價指標的具體化，而符號數(shù)據(jù)指標中的易用性以及高質(zhì)量制圖功能指標中的一致性和反走樣可以看作是用戶“滿意度”的具體化。

3? 可用性指標應(yīng)用

本文構(gòu)建的地圖符號的可用性指標內(nèi)容全面、層次清晰，各子指標都是影響地圖符號可用性的重要因素，都是相對獨立的，能夠滿足豐富的地圖制圖需求。下面將分別從不同制圖任務(wù)和地圖符號的共享過程兩個角度闡述其應(yīng)用。

3.1? 在不同制圖任務(wù)中的應(yīng)用

不同的制圖任務(wù)所需要的符號可用性指標并不相同。表1列出了六種專題地圖制圖任務(wù)和符號可用性的二級指標之間的對應(yīng)關(guān)系。從表中可以看出，開放性和完備性是完成任意制圖任務(wù)時地圖符號都必須滿足的指標。而一致性、反走樣、高效性是旨在提高繪圖質(zhì)量和用戶的滿意度，在制圖時應(yīng)該都盡可能考慮到。在制作地圖時，如果能夠充分地考慮到各項相關(guān)的地圖符號可用性指標，對提高地圖符號的可用性、制作出用戶滿意度更高的地圖，具有重要的意義。

3.2? 在地圖符號共享過程中的應(yīng)用

地圖符號共享過程包括地圖符號的選擇、地圖符號共享方法的選擇以及引導(dǎo)完成制圖任務(wù)并進行結(jié)果評價幾個階段，將地圖符號可用性指標應(yīng)用于地圖符號共享過程中，通過各項指標的約束，用戶能夠更好地實現(xiàn)地圖符號共享，提高地圖符號的可用性。

3.2.1? 符號選擇

用戶在明確制圖任務(wù)后，選擇感興趣的地圖符號進行地圖制圖。此時可以通過開放性、完備性、易用性指標指導(dǎo)用戶篩選符號。例如，如果一個符號是不公開的內(nèi)部格式，即不具備開放性，用戶無法獲取其詳細的語義信息和語法信息，則該符號對用戶來說是不可使用的。

3.2.2? 共享方法選擇

符號共享方法各有其使用范圍和優(yōu)缺點，此時地圖符號可用性指標可以指導(dǎo)用戶對地圖符號共享方法的選擇。在選擇或組合選擇符號共享方法的過程中最需要考慮的是一致性指標。例如，基于數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的符號共享方法會導(dǎo)致部分符號數(shù)據(jù)的丟失，不符合地圖符號可用性中一致性原則。

3.2.3? 引導(dǎo)制圖

在地圖符號化階段，從數(shù)據(jù)庫或文件中讀取地理要素信息，從符號庫中解析符號信息，根據(jù)地圖符號可用性指標的基本制圖功能指標（形狀、方向、色彩、尺寸、亮度、紋理、密度）完成制圖任務(wù)。

3.2.4? 結(jié)果評價

結(jié)果評價包括評價用戶滿意度和地圖符號繪制效率，通過高質(zhì)量制圖指標的反走樣、一致性、高效性三個指標衡量制圖結(jié)果。

4? 結(jié)? 論

本文首先分析了當前地圖符號共享研究的局限性，這些研究通常僅僅實現(xiàn)符號數(shù)據(jù)的共享，而忽略了符號共享的最終意義是實現(xiàn)地圖制圖應(yīng)用。為提高地圖符號的可用性，本文將可用性概念引入地圖符號共享領(lǐng)域，并從有效性、效率、滿意度三個方面明確了地圖符號可用性的評價內(nèi)容。而后總結(jié)了六種專題制圖方法和視覺變量的關(guān)聯(lián)關(guān)系，在此基礎(chǔ)上將可用性評價內(nèi)容細化為四個一級評價指標和十八個二級指標。最后將構(gòu)建的地圖符號可用性指標應(yīng)用在不同的專題地圖制圖任務(wù)中，明確了在不同的制圖任務(wù)中應(yīng)考慮哪些可用性指標，從而制作出用戶滿意度更高的地圖。同時，將地圖符號可用性指標應(yīng)用于地圖符號共享過程中，通過可用性指標的約束，提高地圖符號的可用性。應(yīng)用表明，本文構(gòu)建的地圖符號可用性指標，充分遵循評價指標的構(gòu)建原則，內(nèi)容全面、層次清晰，能夠滿足豐富的地圖制圖需求，為提高地圖符號可用性提供了較好的依據(jù)和指導(dǎo)意義，進而為研究地圖符號共享方法、拓展地圖符號共享深度奠定基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1] 周曉芹，王偉樺，甘榮成.ArcGIS數(shù)據(jù)到CAD數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與符號化研究 [J].測繪，2014，37（1）：40-43.

[2] 陳夢琳，陳泰生，吳明光，等.GIS平臺點狀地圖符號共享方法探討 [J].測繪科學(xué)，2015，40（11）：159-163.

[3] 陳泰生，閭國年，吳明光，等.CAD點狀符號與TrueType符號模型對比、轉(zhuǎn)換與分析 [J].中國圖象圖形學(xué)報，2011，16（11）：2067-2073.

[4] 吳明光，閭國年，陳泰生.點狀地圖符號數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)同化研究 [J].武漢大學(xué)學(xué)報（信息科學(xué)版），2011，36（2）：239-243.

[5] MIHALYNUK M G，MALLORY S M S，GRANT B. Geological symbol set for Manifold? Geographic Information System [J].Computers & Geosciences，2006，32（8）：1228-1233.

[6] HARTSON H R. Human-computer interaction：interdisciplinary roots and trends [J].Journal of Systems and Software，1998，43（2）：103-118.

[7] ISO/TC159/SC4 Ergonomics of human-system interaction. Ergonomic requirements for office work with visual display terminals （VDTs）—Part 11：Guidance on usability：ISO/DIS 9241-11 [S].International Organisation for Standardization，1998.

[8] 陳毓芬.地圖符號的視覺變量 [J].解放軍測繪學(xué)院學(xué)報，1995，（2）：145-148.

[9] 馬耀峰.符號構(gòu)成元素設(shè)計及其在專題地圖制圖中的應(yīng)用 [J].陜西師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），1995，（3）：75-78.

[10] 邵強，李友俊，田慶旺.綜合評價指標體系構(gòu)建方法 [J].大慶石油學(xué)院學(xué)報，2004（3）：74-76+123.

[11] 任忠斌，孫慶珍.電子地圖可用性評估指標體系問題研究 [J].測繪與空間地理信息，2010，33（3）：14-17.

[12] 劉仁，卞樹檀，于強.評估指標體系構(gòu)建的方法研究 [J].電子設(shè)計工程，2013，21（1）：34-36+40.

[13] 徐文鵬，王玉琨，劉永和.計算機圖形學(xué)基礎(chǔ)（OpenGL版） [M].北京：清華大學(xué)出版社，2014.

作者簡介：廖嫣然（1989.07—），女，漢族，江蘇灌南人，工程師，碩士研究生，研究方向：地理信息系統(tǒng);劉青峰（1992.05—），男，漢族，江蘇宿遷人，工程師，碩士研究生，研究方向：地理信息服務(wù)。