地图学教学中如何讲解地理信息可视化原理

凌善金

(安徽师范大学 地理与旅游学院，安徽 芜湖 241002)

地图被认为是地理学的第二语言，但它却是表达地理信息的最佳语言，因此地学工作者必须学会运用地图语言来表达地理信息。如何科学地运用地图语言来表达地理信息是地图学的核心问题。地理信息的有效表达有赖于地图语言的科学应用。做好地理信息可视化教学工作，对于学生奠定扎实的地图学理论基础，提高地图语言应用能力和地图符号设计能力具有十分重要的意义。但是其中有一些不容易理解的内容，本文根据多年来的教学体会及理论研究，就该内容教学方法做一些探讨，为地图学教学工作提供参考。

1 教学内容的难点及教材内容的缺陷

地理信息可视化教学内容中有些难以理解，在一定程度上影响着教学效果。同时，现行教材内容存在一些缺陷，无形中也给教学工作带来一定难度。

1.1 教学内容中的难点

1.1.1 教学内容中涉及多个难以理解的术语 在地理信息可视化知识的教学中涉及一些很抽象的基本术语概念，难以理解，比如信息、符号、语言、地图符号和地图语言等概念是地图学中经常出现的专业术语，而且很抽象。这些术语的理解程度还会影响到其他相关知识的理解。

1.1.2 地理信息可视化的影响因素比较复杂 为了更有效地传达地理信息，地理信息可视化(符号设计)应当全面考虑多种因素，比如内容属性特征、地物分布规律、技术条件、地图语言的表达能力、读图心理、使用要求、生产成本、资料特点、视觉变量、视力及感受规律等因素，显得特别复杂。如果面面俱到，不加以整合归类，不抓住主导因素，容易导致理解上的混乱。

1.1.3 地理信息的结构比较复杂 一张地图所要表达的地理信息的内容结构比较复杂，有地理事物空间分布特征和规律信息、地理信息系统结构信息，还有每种事物个体特征信息等。至于这些信息究竟孰轻孰重，在传统地图学理论中根本没有明确说明，地图符号设计思路也就不明确。

1.1.4 地图语法理论尚不成熟 地理信息可视化必须有科学的地图语法。目前地图语法理论尚不成熟，许多地图语法问题还没有完全弄清楚。连专家都没有弄清楚的问题，一般任课教师和学生更难以把握。比如，视觉变量的分类及表意功能在不同教材中观点不同，甚至还存在一些值得怀疑或错误的观点[1]，显然这给我们理解地图语法规律教学带来了更多难题。

1.2 教材内容存在缺陷

在教学内容有难点的情况下，如果教材中有明确解说，也就可以减轻理解难度，遗憾的是，目前发行的教材在这方面做得不够到位，这给做好教学工作带来了困难，增加了学生的学习难度。

1.2.1 对一些重要概念未能说清楚 绝大多数教材都是在未对信息、符号、语言等重要概念做深入解释的情况下，直接叙述地理信息、地图符号、地图语言等概念，显然这是不利于学生从本质上理解这些概念的。

1.2.2 地理信息可视化的理念未明确 地理信息可视化的理念是地图学理论中一个关键性问题，在传统理论中一直未点明或者说得比较含糊。如果设计理念未明确，就不知道最终要达到什么效果，就会迷失方向，那么后面的设计行为就是盲目的，就容易犯方向性错误，对于学生来说，会感到没有头绪。

1.2.3 对一些原理性问题未能说清楚 对地理信息可视化原理方面的内容，大多数教材在信息、符号和语言等基本概念及地理信息可视化的目标、原则、影响因素、地图语言的功能未说清楚的情况下[2-4]，直接告诉人如何去做，只告诉人其然却不告诉其所以然，怎能让学生理解所学知识呢？比如关于地图符号设计的影响因素众说纷纭，有的教材将可视化的影响因素考虑得很多[2]，考虑的因素多了，就容易造成思路的混乱，而有的教材对影响因素避而不谈[3]。对没有任何地图设计经验的学生来说，会很迷茫。教学活动的根本目的是让学生理解和掌握知识，只有达到这个目的才算是有效的教学。只有讲清楚原理，才能让学生真正理解知识。只有理解了才能真正掌握知识，只有理解的知识才是自己的，只有理解的知识才能举一反三地加以应用。在教材不给力的情况下，如果任课教师也只停留在教材内容之上照本宣科，那么，就达不到教学目的，学生也无法真正理解和掌握所学的知识。

2 地理信息可视化原理讲解的教学思路

按照以下思路来进行教学活动，有助于清楚讲解地理信息可视化原理，更好地实现教学目标。

2.1 从大处入手来讲解

讲解科学问题要有大视野，不能把视野局限在一个小学科之内。一门学科的理论知识传授不应当就事论事，观察问题的视野不能只局限在本学科领域，应当居高临下放在一个大的学科背景下，按照从大到小、从宏观到微观的思路进行叙说。这样才有利于说清楚本学科的原理，不仅如此，这样还有利于开阔学生的学科视野，打破学科界限去思考问题，明确当前所学知识在学科的定位，激发创新思维。比如，针对地理信息可视化问题，如果从信息学、符号学、语言学、认知心理学、社会学多学科理论入手，有利于阐明其本质问题。首先要说明清楚的是：信息是什么，信息对人类活动有什么用处，信息沟通常用语言有哪些，地理信息对人类活动有什么用处，地理信息与其他信息有什么联系与区别，地理信息可视化在信息可视化中处在什么地位，地图语言对地理信息可视化有什么功能和优势等。

2.2 从本质入手来讲解

要说清楚一个学科问题，先要说明“是什么”，再说明“为什么”的问题，才能让学生真正理解自己所学的知识。地理信息的本质是什么，有哪些特征，为什么要可视化，为什么要用地图语言可视化而不用其他语言。依据符号学、语言学、信息学理论来阐明地理信息、信息可视化、地图符号、地图语言的本质和概念，可以更好地帮助学生理解。

信息是(物质和非物质)事物的普遍属性，是看不见摸不着的东西，它可以通过符号来告诉你，但不是符号和事物本身。信息是个涵盖面广泛的概念，通常是指以声音、文字、图像、手语等方式所传达的内容、含义。信息不能脱离物质形式而独立存在，必须依托于一定的物质载体，这种载体就是符号或语言。语言通常指自然语言，其实这是狭义的理解。广义的语言应当包括人类有意识地用于传递信息的所有符号。“符号”和“语言”两个术语究竟有没有区别，学界一直没有明确的定论，现在的教材都没有说明白，或者含糊其辞，弄得大家稀里糊涂。笔者认为，这两者虽有共同之处，但是并非相同的概念，主要区别为：语言必须是人工的，而符号未必都是人工的，还有非人工的。也就是说，语言只指人工符号。这一点说清楚以后，学生自然就理解了。教师应当站在更高的理论高度去解释。

2.3 要讲清楚可视化的理念和原则

地理信息可视化就是地图符号设计问题，设计工作开始之前必须确立设计理念，属于顶层设计问题，这也是一切设计行为所要遵循的规律。地理信息可视化应秉承的理念是直观、精准、艺术地表达地理信息[5]，也就是从技术设计和艺术设计两方面去考虑设计地图符号问题，才能提高信息传递效果[6-10]。这是可视化的根本目标。既然目标明确，其他设计问题的展开就有了明确的方向，再将这种理念具体化，就可以制定一些符号的设计原则，环环相扣，这样其他设计就更为严谨、有效。这是说明“为什么”的问题，是关系设计原理的问题。根据可视化的理念，地图信息可视化应当遵循精准化、形象化、系统化、简洁化、艺术化等基本原则[5]，这是全面考虑信息传递效果的一些设计思想。精准化包括位置精准、意义精准；形象化即尽力使各种信息可视化；系统化是要让各种符号组合成一个不可分割的系统；简洁化是要避免符号冗余；艺术化是提高欣赏价值。这是阐明地理信息可视化原理的内容，也是不可或缺的内容，而这一点在大多数地图学教材中极少提到。

2.4 要说清楚可视化需考虑的因素

完美的设计方案是全面考虑了各种因素的，是符合设计原则的，而没有依据的设计是盲目的设计。如果符号设计所要考虑的因素不明确，设计思路也就不能明确。因此，说清楚可视化所要考虑的因素，是解决“为什么”的问题。关于这部分内容，有的教材根本没提到[2]，有的教材将地图符号设计的影响因素分为五种，有的教材分为八种：使用要求、生产成本、地图内容、资料特点、所需感受水平、视觉变量、视力及感受规律、习惯标准[1]。总体上看，有总比没有强。但是没有理清各种因素的逻辑关系和涵盖关系，则不便于理解与掌握，相当于将简单的问题复杂化了。将因素科学合理地整合、归类、简化，有利于设计者把握设计思路。如果将可视化影响因素归纳为内容、读者、技术三个方面[5]，不仅简洁，而且具有全面系统性，更有利于理解和掌握。地图内容(所表达的地理事物)在一定程度上决定着表示方法选择，顺理成章；读者因素包括视觉生理、视觉认知和欣赏心理、认知能力，这些都是地图个体符号及符号系统设计中需要考虑的问题，这样能充分体现人性化设计理念；技术因素包括技术方法和制图工具的功能与可行性等问题。

2.5 要说清楚地理信息的类型及可视化优先级

每一张地图都是一个相对独立的地理信息系统，虽然它所表达的地理信息很多，但是可以分为三大类，按重要程度由高到低依次为：地理信息系统结构信息、地理事物空间分布特点和规律信息、地理事物个体特征信息。第一类信息是不同地物之间的类型和层次关系信息，即系统性信息；第二类信息大家都熟悉，不用解释；第三类是每一种具体事物的个体(如外形、色彩、内在性质等)属性信息[5]。知道信息的类型后，还要知道表达的优先级。当这几类信息表达设计中出现矛盾时，应当先表达上一级信息，下一级的信息应当弱化或省略。必须要有全局意识，遵循下级服从上级、个体服从整体的原则，只有这样才能让地图具有系统性、整体性、有序性。比如说，公路的本色通常为黑色，这是它的个体属性，但是为了体现它在地图符号系统中的类型关系或层次关系，往往不用它的本色，而是用红色、黄色、绿色等。如果用本色，则可能打乱整张图的视觉秩序。正确处理这种关系，就可以让地图变得很有序，再复杂的信息系统都不会显得混乱。掌握了这个规律，学生也就能深入理解地图内容可视化的本质和原理，也就具备了在设计实践中能举一反三的能力。

2.6 要说明地图语言的表达能力及特长

信息是抽象的，语言是物理的、具体可感的，信息必须借助语言这种物理的媒体(工具)才能被传播和接收。信息存在于符号之中，离开符号，信息就不存在。信息可视化全靠视觉语言来实现，而地图语言是地理信息表达的最佳语言。没有一种万能的语言，每一种语言都有其优点，同时也存在缺陷。图形、色彩、文字三种地图语言在信息表达能力上各有千秋。图形语言擅长表达空间定位信息，也能表达性质、数量、外观、动态变化等属性信息；色彩语言擅长表达地理事物分类、数量、等级信息，同时也能表达地物的肌理、硬度、弹性、透明度、比重、冷暖、湿度等属性信息；文字擅长表达地物名称、地物性质、数值、图名等非空间位置信息或抽象属性信息。但是色彩和文字都不适宜表达定位信息[5]。说清楚每一种语言的优缺点，有利于学生学会科学地运用地图语言来表达地理信息。

2.7 要通过制图作业来检验学生的学习效果

地图学理论是应用理论，实践是检验理论学习效果的最好方法，只有能在理论指导下创造性地完成实际工作，才算是真正理解和掌握了理论知识。因此，要观察学生是否掌握了相关知识，还应当布置符号(含色彩、文字)设计作业，作业最好是设计制作一张图。教师再针对学生在作业中出现的错误或不足，结合相关理论进行课堂讲解或个别指导，这样才有利于更好地实现教学目标。

3 结语

地理信息可视化是地图学的核心内容，但是这部分内容中有一些抽象难懂的专业术语，还有一些比较复杂难懂的知识点，加上现有教材内容存在一些缺陷，给教学工作带来了一定的难度。如果能在教学内容上进行优化设计，讲清楚地理信息可视化的基本原理，再加上实践过程，就有助于学生真正理解和掌握这些知识。对于教师来说，除了制定科学的教学方案外，对于个人素养应该有更高的要求，应当具备广博的知识，同时在这方面有所研究，努力成为这方面的专家，这样才能驾驭教学内容，避免照本宣科。