基于名画的数字地图设计初探

李汝嫣，焦继宗，颉耀文，段含明，魏宝成

(兰州大学资源环境学院，甘肃 兰州 730000)

地图作为空间信息可视化的载体，应用地图语言(符号与注记系统)储存制图区域内的空间信息。色彩作为地图符号的基本元素之一，是最活跃的视觉变量[1-2]。地图设计过程中，制图者通过图形符号的选择，尤其是对符号色彩的选择表达各种空间关系。色彩的探索是地图设计过程中的重要一步，也是地图设计过程中的一个难题[3-5]。地图色彩既要满足地理要素间对比的需要，又要使地图具有吸引力。采取合理的配色方案可以提高地图的表现力、地图设计的灵活性及地图的清晰度，增加地图美感[6]。如何准确把握地图配色规律，确保地图图面配色协调，符合美学要求和大众审美观点，一直是制图者关注的热点问题[4-9]。关于地图色彩设计的研究，目前还处于理论研究阶段[10]。有的研究从地图色彩设计知识的角度入手，通过专业人员总结的常用的地图用色习惯，再以色彩和谐理论为基础，指导非专业制图设计人员更科学合理地进行地图色彩设计[11-12]。有研究从美学角度出发，将美学尤其是美术学的用色观点、方法应用到地图设计中，以适合于地图用途的美学形式来美化地图[6，13]。有的研究从色彩心理学角度出发，基于视觉表象、感性意象等进行地图色彩定量感性设计[14-15]。因此，地图不仅具有科学性、实用性，还具有艺术性。艺术性也是影响地图设计的重要因素[16-18]。

绘画作为艺术作品的表现形式之一，与地图均是人们对现实世界的高度概括与提炼。2008年在维也纳召开的制图学与艺术研讨会上，学者首次提出可以将绘画艺术应用到地图设计中[19]。名画，即著名的绘画，这里指有着深远影响和价值、艺术性较高且广为流传的绘画。名画具有基于情感体验唤起思想的能力，还有色调丰富、对比度高、色彩和谐等特点，而色彩和谐通常是非艺术家较难达到的水平[19]。因此，色彩鲜艳的精美名画在一定意义上也是色彩和谐的最佳来源，制图者们可以以此尝试设计更好的地图模板。

与绘画不同的是，地图具有艺术性和信息载体双重特性，且二者传递信息的目的、方式及途径均有所区别。借鉴怎样的绘画进行地图设计，如何从绘画中合理地借鉴色彩，本文针对以上问题进行初步讨论，对比分析应用不同风格名画色彩模式的地图设计结果，探索一种可行的基于名画的按需地图设计方法。

1 色彩学基本原理

1.1 RGB色彩模式

色彩可分解为3种基本色彩：红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)，即三原色，在自然界中肉眼所能看到的任何色彩都可以由这3种色彩混合叠加而成，因此也称为加色法模式。电视机、计算机显示屏、幻灯片等都是基于加色法模式来呈色。本文通过记录名画像元的RGB值提取名画的调色板，分析其色彩模式，并为地图要素着色，进行数字地图设计。

1.2 近似色与互补色

在色环上60°角内的色彩统称为近似色，以近似色为主题的色彩方案可以实现色彩和谐，接近自然界的色彩，但其对比性不强，适用于表达某一现象的定量特征或同一类型的不同事物。表达多种要素时，可以采用对比色或互补色。所谓的互补色，就是以适当比例混合后能产生黑、白、灰等非彩色的色彩，通常是色环中位置相对的颜色。在地图色彩方案中实现补色并列，能够引起强烈的视觉对比，同时达到整体的平衡状态，在整体图面中具体而又鲜明地显示出对立的各种地理要素。

1.3 冷色与暖色

暖色由红色调组成，如红色、橙色和黄色，易使人联想到太阳、火焰和热血，给人以亲密、温暖、热烈和愉快的感觉。冷色来自于蓝色色调，如蓝色、绿色和紫色，常给人以距离、凉爽、宁静和悲伤的感觉。在制作研究区位置图时，以大量的冷色构成主色调，为地图背景着色，以少量的暖色为研究区着色，可起突出作用，将读者的视线瞬间吸引到研究区所处位置。

2 方 法

从互联网上可以访问到许多绘画，虽然每一幅著名绘画都有数百个复制品，且无法与原作相提并论，颜色也不完全相同，但是仅就制图而言，由绘画的复制和数字化引起的色彩变化，其色彩偏移通常是均匀的，即使在一定程度上减少了艺术性，却不会降低作为地图色彩方案的适用性。

2.1 提取名画调色板

从绘画中汲取颜色主要有两种方法：一种是使用颜色模式制作工具汲取颜色并导出调色板，但这种方式通常都有颜色数目的限制；另一种是通过图像处理软件中的“吸管/颜色选取器”工具汲取颜色，创建新的颜色样本，这种方法没有数目上的限制，但是绘画放大程度越大，可区分的颜色也就越多。以凡·高的《星空夜》为例，利用Adobe Photoshop CC 2014中的吸管工具提取绘画像元的RGB值，记录了绘画中最具特色的14种色彩，即《星空夜》调色板(如图1所示)。

2.2 基于名画色彩模式的地图色彩设计

为了保留名画的色彩特征，首先要分析其色彩模式，即该绘画调色板包含了哪些色彩，各色彩在绘画中的面积占比如何，达到了何种效果；然后根据案例区域各土地利用类型的数量特征(主要考虑面积占比和空间频率)，结合绘画的色彩模式选取合适的颜色，以绘画的主色调为基本地类(面积占比最大)着色，根据常规和对比度对其他地类颜色进行调整。

如《星空夜》使用了大面积的蓝色系与棕黑色，黄色、绿色、白色的面积占比较小，但是却起到了突出强调的作用，冷暖色、互补色的并列使《星空夜》轻易达到了对比中和谐。本文的样例制图区域为兰州市东城区部分地区，主要包含5个要素：建筑、道路、水体、土地和标签。从《星空夜》调色板中选取主色调蓝色系作为主要色块，选择黄色、绿色和黑色作为辅色，以浅蓝色标识占比最大的土地、深蓝色标识水体，将道路标记为较为突出的黄色，将零星分布的公园和标签标记为绿色、黑色(图2(a)所示)。以大量的冷色(蓝色)作为地图背景色，少量的暖色(黄色)可以瞬间吸引读者的视线，这种配色方案突出强调了道路的空间分布情况，适合制作交通地图，而不适合制作各类型重要性等同的土地利用地图。该地图通过主色调蓝色创造出阴沉、忧愁的氛围，却难以复制出《星空夜》通过“黑色火舌般的柏树”与“旋涡状的星点与月亮”等意象表达的躁动不安的情感特征。

2.3 结合传统制图规则的地图色彩设计

地图设计中有其必须遵循的规则与传统。直接应用绘画色彩模式的地图设计虽然能够最大限度地保留绘画的色彩与情感特征，但是可能违背读者的普遍认知，如蓝色代表水体，黄色代表沙漠环境等。

合适的语境关联能帮助人们有效地解读地图[20]，因此，图2(a)这种配色方案可能会扰乱地图信息，减弱地图的可读性。图2(b)是整合绘画色彩模式与常规制图规则的一种应用：水体用蓝色标识，植被用绿色表示，不同地类采用不同色调，地类与背景之间对比鲜明。调整后的配色方案保证了各地类之间的对比性，而不会过分强调某一地类，适于进行与土地利用图类似的各类型重要性等同的面状符号配色。

3 基于名画色彩模式的地图设计应用

绘画要描绘某个场景或表达某种情感，需要借助特定的构图方式和色彩搭配。将名画的色彩模式应用到地图设计中去，也应从构图和色彩两个方面考虑。本文选取野兽派、印象派、未来主义、浪漫主义、现实主义和表现主义6个西方美术史上的典型流派的经典绘画，进行地图设计的借鉴分析。这6个画派在构图方式和色彩搭配上各具风格、特色鲜明。野兽派绘画热衷于运用鲜艳、浓重的色彩创造强烈的画面效果；印象派绘画通过色彩的微妙变化描绘眼中所见之景；未来主义绘画利用立体主义的分解物体的方法来表现动的场面和动的感觉；现实主义忠于现实，描绘创作者真实所见的形状与色彩；表现主义通过对现实的扭曲和抽象化，以及对创作客体色彩进行重组，表现创作者自身的内心状态与理想诉求；而浪漫主义则是通过色彩与构图的配合抒发对理想世界的热烈追求。

3.1 构图特征鲜明的名画

未来主义作品强调构图的重要性，热衷于利用立体主义分解物体的方法，描绘光与声音，创造出运动的效果，表现画面内部的张力。然而，在地图设计过程中，各地类的形状往往是确定的，不会因需要表达的情感而有所改变，因此，图3(b)分别是基于未来主义名画《水星在太阳前面经过》和《城市的兴起》色彩模式所设计的地图，简单复制了绘画的色彩模式，却无法通过形与色的配合，复制绘画中运动与力量的精髓。

3.2 色彩特征鲜明的名画

野兽派画家热衷于运用鲜艳、浓重的色彩，以直率、粗放的笔法，采用暗面与亮面的对比，创造强烈的画面效果。因此，野兽派绘画的调色板更加易于提取，且色调更为丰富，基于其色彩模式设计的地图画面感更强(如图4(a)、(b)所示)。《布吉瓦乡村》一画反映了布吉瓦乡村所特有的景观色彩特质，由此设计的地图也更能反映出该区域的自然和人文环境特征[21]。

印象派画家根据眼中景色和直观感受作画，创造和谐的感觉，同时保持充足的对比度，以达到色彩和光感美的极致。因其大胆的笔触，我们可以轻易地识别色彩之间的界限，提取绘画的调色板与色彩模式进行数字地图设计，使用印象派风景画进行地图色彩设计，将其应用到名画所绘地区(如图4(c)、(d)所示)，可以反映当时当地的景观色彩特质[22-24]，但不一定适用于非所绘区域。

印象派绘画大多遵循互补色理论，可以从中提取出基于互补色原理的补充对比的双极色标(如图5所示)，许多地理主题都可以使用这种色标，当然冷暖色对比的双极色标也是适用的。

3.3 构图与色彩配合特征鲜明的名画

浪漫主义主张表现个性化，强调光和色彩的强烈对比，以饱和色调、动荡的构图、奔放而流畅的笔触抒发对理想世界的热烈追求。籍里柯的《梅杜萨之筏》主色调为红棕色，整体色调偏暗沉，多为近似色，由此设计的地图(如图6(a)所示)色彩略显单一，不同地类之间的对比度不高，更适于用作庄严典雅的环境下，给人以内敛、稳重、富有历史文化底蕴之感。德拉克洛瓦的《自由领导人民》色调更为丰富，可获取的色彩更多，设计出的地图(如图6(b)所示)各地类之间对比鲜明，更加轻快明朗，活泼而有张力。两幅绘画的应用可以实现将名画的色彩模式应用到地图设计中去，使地图达到图面色彩和谐，但通过名画场景内容描绘而表达的情感内容却有所丢失。

现实主义主张仔细观察事物的外表，用画笔客观地描绘所见事物，真实地反映现实生活和自然风貌。绘画所用色彩皆来源于现实生活，基于其人物画色彩模式设计的地图与其他风格绘画应用结果类似，地图色彩和谐而艺术性与个性不足(如图6(c)、(d)所示)，基于其风景画色彩模式设计的地图在保证色彩和谐的同时，可以反映当时当地的景观色彩特质。

表现主义绘画根据创作者自身的内心状态、精神体验和理想诉求对创作客体的色彩进行重组。常借助扭曲和抽象化的形状营造情感氛围，引观赏者共鸣，具有极强的主观性、象征性与装饰性特征。地图中各地块的形状是一定的，样例制图区域地块形状相对规则，因此，仅根据《呐喊》和《吻》色彩模式设计出的两幅地图(如图6(e)、(f)所示)，可以复制绘画采用的色彩模式，而无法复制出绘画本身所表达的情感内容。

3.4 视觉构图特征一致的名画

选择与样例制图区域构图特征类似的名画——《百老汇爵士乐》，进行数字地图设计(如图7所示)。设计结果以明亮的黄色(道路)为主，混杂红(建筑)与蓝(标签)形成缤纷彩线，彩线间又散布着红(建筑)、黄(道路)、蓝(水体)色块，营造出节奏变换和频率震动，仿佛充满节奏感的爵士乐，又仿佛夜幕下现代都市不灭灯光的纵横闪烁。

4 结果分析

4.1 按需地图设计

自20世纪90年代中期以来，以用户为中心的设计理念已经流传开来，以功能为导向的地图设计正在转变为关注用户的思想[25]，为地图用户提供视觉满足感，刺激用户情绪，并强烈地传达某种新的信息[26-29]。面向不同的用户需求，适用的名画也不相同，现实主义和印象派的风景画适用于一般性的地图设计，而对装饰性地图及个性化地图设计而言，可能其他风格绘画的色彩模式更为适用。因此需要根据用户数据类型、用户需求、用户偏好及其认知特征进行名画选择，让用户参与到名画选择中来。在满足传统制图规则的前提下，充分考虑以用户为中心的设计元素，反映与地图用户的交互，完成按需地图设计。

4.2 视觉构图相似

名画常借助色彩和构图间的配合来表现某种现象或表达某种情感，仅使用名画色彩模式设计的地图可以复制其色彩使用特征，而无法将其要表达的情感内容表现出来。使用与制图区域视觉构图相似的绘画进行地图设计，可以更好地复制绘画特征，甚至可将绘画所表达的情感内容完美复制。

4.3 语境正确合宜

在普通地图设计过程中，当语境正确合宜时，色彩与地物之间的关联可以帮助人们有效地解读地图[12]，以风景画色彩模式为参考设计地图，可以使读者更好地将地图要素与真实地物相关联。而自然因素和人文因素的共同作用决定了一个地区或城市的建筑色彩，独特的地域色彩又以第一视觉特性反映了一个城市的特色文化、精神风貌和文明程度，阐述该区域居民的色彩审美心，是一个地区形象化、识别性的标志[22-24]。描绘真实场景的，如现实主义和印象派的风景画，真实再现了画家所见的地区景观，从中提取绘画调色板及其色彩模式，并将其应用到地图色彩方案设计中去，可以充分体现地区特色，提高地图信息传输效率，从而达到最好的认知效果。

5 结 语

地图色彩方案设计是一门需要综合多门知识的艺术，不是所有的绘画都适用于地图色彩设计，绘画的选择直接影响地图设计结果。地图设计要求坚持以“以用户为中心”的设计理念，面向不同的用户需求选取不同的绘画，鼓励用户参与绘画选取，以刺激用户情绪，为用户提供视觉满足感。提取并分析传世名画的调色板及其色彩模式，将其应用到地图设计中去，可以实现地图图面和谐，提高地图艺术性效果，但无法将绘画的情感特征表现出来。使用与制图区域视觉构图相似的名画进行地图设计，可以更好地复制绘画的色彩及情感特征，满足艺术地图的设计需要。在一般地图设计过程中，除对比度规则外，还要结合传统的制图规则对其进行调整，以符合读者的普遍认知，增强地图可读性。对比分析发现，参考制图区域风景画色彩模式设计地图，实现地图要素与真实地物相关联，可以反映当时当地的景观色彩特质，体现其特色文化、精神风貌和文明程度。

上述基于名画的地图设计方案，对于指导地图设计和按需地图个性化设计研究具有一定的参考价值，但是如何量化具体的名画选取指标，如何定量评价效果地图的艺术性、科学性以及读者的感受效果，仍然有待进一步的研究。