第1章地图风格迁移研究综述
地图学是一门古老而又不断注入新活力的科学（王家耀，2017）。高质量地图在科学研究、国家战略、国计民生等方面持续发挥着科学价值、文化价值、社会价值、权属价值和军事价值（王家耀和成毅，2015）。进入信息时代，地图学衍生出地理可视化、可视化分析（Andrienko et al.，2003；oltekin et al.，2017；Griffin et al.，2017）、泛地图（郭仁忠和应申，2017）、全息地图（周成虎，2014）、叙事地图（苏世亮等，2025）等概念；制图空间由地理空间扩展到信息空间（艾廷华，2016;高俊，2017）;地图类型由二维静态扩展到三维动态（李霖和应申，2005）;地图功能由描述型发展到分析型和诊断型（孟立秋，2017）。随着制图数据（如众筹的OpenStreetMap数据）和制图工具（如开源的QGIS软件）的不断丰富，地图制作的门槛“降低”地图制图呈现出大众化趋势，大众制图时代来临。
人人都能制作地图，制图质量却参差不齐。其主要原因有三：*先，在地图学领域积累的大量制图知识规则中，许多是孤立的、片段的，难以进行整体建模。例如，视觉变量理论讨论如何对定性与定量信息进行图形编码，但是不讨论如何设计美的地图；颜色调和理论讨论如何搭配颜色以增强地图的表现力，却不讨论如何对不同类型的属性量表进行图形表达。其次，对地图知识规则的表达多以经验总结式的描述为主，而对机制解释不够。比如，对视觉变量的研究主要集中于可用性实验，其生理、心理机制尚待深入阐述。*后，现有主流的地图学理论（如信息传输论等）主要源于第二次世界大战以来对地图的功能性需求（如大比例尺地形图），滞后于当前泛地图化、个性化、创意化的制图设计。专业地图设计师更依赖经验和专业知识来设计地图，设计过程费时费力；而大众用户不知道、不理解、不会用视觉变量、信息传输等专业制图理论知识。
泛地图时代，迫切需要发展新的制图理论与方法以支撑大众制图。当前，一方面，地图创新设计的实践先行于制图理论的发展，跨界、融合的地图创意设计作品不断涌现。如果能够从典型案例中归纳出可以泛化的知识规则，则可反哺大众制图理论的发展。另一方面，各行各业已经积累了大量地图作品，定义正、负样本，借助人工智能、大数据分析等技术手段，则有望对地图知识规则进行量化表达和综合建模，与机制解释并行推动地图知识工程构建。
风格迁移研究有望在这两个方面做出贡献。风格迁移的概念源于计算机图像处理领域，指的是将一幅图像的视觉风格迁移到另一幅图像上，已在照片编辑、视频增强等领域取得了广泛的应用。风格迁移也引起了地图学界广泛的关注，出现了大量关于风格迁移算法与可用性实验方面的研究成果。但是，依然存在诸多问题，如地图风格迁移与图像风格迁移有何异同？地图风格迁移如何服务于地图设计？在这些问题的驱动下，本章*先解析地图风格迁移的概念，然后对当前地图风格迁移研究进行综述。
1.1地图风格概念辨析
1.1.1什么是地图风格？
地图风格一词主要有两种定义：①地图符号化的样式，如符号形式、线条、颜色、纹理、字体等的图形参数。应用这一含义比较典型的案例是开放地理空间信息联盟（Open Geospatial Consortium，OGC）提出的风格化图层描述器（styled layer descriptor，SLD）。它定义了点、线、面等要素的符号配置参数。这种含义关注地图的形式，但不涉及地图的内容，常用于地图服务、网络地图开发等应用场景。谷歌、Mapbox等地图厂商均制定了地图样式的文档格式，推出了配套的可视化的样式编辑工具；用户可以在网络社区自由发布、搜索，以及点赞不同的地图样式。②有显著区分度的地图设计特征。它既可以侧重描述地图的形式外观，如淡雅、华丽，也可以侧重形容地图内容选取，如丰赡、充盈，还可以形容整体，如简约、精致。我们认为，**种地图风格的定义主要是从数据文件的层面来记录地图风格的图形参数，方便存档、交换、共享；而第二种定义则主要描述地图风格的视觉感受特征，有利于辨析地图风格的内涵。而且第二种定义中许多描述的内容无法采用**种定义来记载（如淡雅），因此，本书采用第二种定义。
学术界对于地图风格的特征和解析并不统一，尚无系统的分类研究。Dumbliauskiene（2002）从抽象程度、综合程度、标准化程度、表现力与情感反应五个方面来分析地图风格。Beconyte和Viliuviene（2009）从装饰性（decorativeness）、表现力（expressiveness）、原创性（originality）三个维度分析地图风格。他们认为：装饰性可以通过对地图线条、颜色、纹理、符号、文字等各方面的视觉修饰来体现；表现力则涉及地图元素是否设计得醒目、引人注目；原创性则反映地图设计中是否采用了*特、创新的视觉表达方式。基于以上三个维度，其进一步归纳了几种常见的地图风格类型，如表现（expressive）风格、简约（laconic）风格和艺术（artistic）风格等。其中，表现风格具有较高的表现力，简约风格则强调低装饰性，而艺术风格则具有较高的原创性。
在这两个分类体系中，表现力这一维度被一致认可，而其他维度则存在重叠：Dumbliauskiene（2002）所提到的抽象程度部分涵盖了Beconyte和Viliuviene（2009）的装饰性和原创性，即Beconyte和Viliuviene（2009）提出的装饰性和原创性与Dumbliauskien6（2002）提出的抽象程度有重叠。我们认为形式美对地图风格至关重要，但一张具有高抽象程度和表现力的地图不一定具有形式美。因此，我们将这些重叠的维度重新组织为三个：辨识度、形式美和情感反应。接下来将按照辨识度、表现力、形式美和情感反应的顺序，介绍我们对地图风格的理解。
1.辨识度
地图风格在视觉上通常可以通过其元素的明显差异来识别。不同地域可能会形成特定地区或国家的地图风格，以反映其*特的民族、文化和地理特征，如瑞士和法国的地图风格。辨识度还与时间特征有关，如文艺复兴时期具有丰富图形装饰的历史地图。地图风格从时空特征的角度可以分为古典、现代、国风、欧式等类型；从图形特征的角度可以分为扁平、立体、极简等类型；从绘画形式的角度可以分为油画、水墨、水彩等类型。
高辨识度的地图风格能够以好的‘‘**印象”开启地图阅读。如图1.1（a）所示的极简风格的南京道路网地图，去掉了道路的颜色填充，仅用边线表示道路轮廓，能够突出道路网的形态。而图1.1（b）中所示的水彩风格的南京地图，则采用水彩晕染效果的纹理来表达道路、河流和绿地，地图具备了水彩的光影效果。这两种风格都极具装饰性，具有较高的辨识度。
2.表现力
本书所说的表现力指的是用地图语言来表达环境时，制图主题是否显著，以及地图表达是否具有生动、形象、直观等特征。通过视觉对比、鲜明的色彩、生动的纹理和水彩效果等技术可以增强表现力；地图要素的形态也影响地图的表现力。依据主题的表现形式，地图风格可以分为婉约含蓄、夸张醒目、生动、真实等。
高表现力的风格可以使用户更容易获取地图主题，深入解读地图内容。例如，Mapbox发布的南京影像地图中[图1.2（a）]，交通路网这一主题非常鲜明，影像作为底图也增加了地图的真实感。而另一幅南京地形图[图1.2（b）]，综合表达了地形、道路、水系等要素，给人以内容丰赡的感受；所采用的分层设色的地貌晕渲，也简洁、生动地表达了该地区的地形起伏。
需要说明的是，地图并不一定一直需要高表现力的地图风格。例如，在采用多模态可视化的时候，地图表达不是主角，不能过于“抢戏”，这种情况下多采用含蓄、低调的地图表达风格。
3.形式美
形式美不仅是视觉设计的副产品，也是地图的重要特征，具有美感的地图能够有效地吸引读者的注意力，且美感还可能有助于建立个人或组织品牌，具有高度形式美的地图还有助于记忆和想象。地图的美通常指的是其整体的清晰度和一致性（Imus and Loftin，2012）:清晰度指的是每个符号或每类符号之间具有足够的视觉差异，能够用来突出、清晰表达重要元素，弱化不重要的元素；一致性指的是地图视觉元素之间存在着某种程度的关联，这种关联使得地图要素形成一个认知的整体。从图形语言的角度来看，对比和邻近是产生形式美的基本法则，因此，我们考虑地图空间和图形空间各自的两种典型状态，形成四种基本的地图形式美的风格：清晰-对比，一致-对比、清晰-邻近、一致-邻近，分别称为热烈变化、齐整对比、变中统一、和谐齐整。
我们选取四张不同风格的Mapbox交通图为例，来分析这四种典型的形式美。图1.3（a）使用较大的色相和符号差异在视觉上实现交通、水体、植被、地形的清晰表达；视觉上，清新亮丽，属于热烈变化的风格，适合在户外中、高环境照度条件下使用。而图1.3（b）减少了水体、植被的对比，增加了高速公路注记符号与背景的对比，整体上利用相似的亮度、饱和度实现一致性，虽然广泛采用暗色调，但是所表达的主题非常突出，属于齐整对比的风格，适合用于夜间导航等场景。图1.3（c）进一步降低色彩和图形符号之间的差异，采用黑色的强烈对比，突出了水体、道路等有限的要素类型；辅以纹理来区分植被，视觉上属于变中统一，具有较强的辨识度和装饰性。而图1.3（d）再进一步减少了纹理的运用，降低了地图前景、背景的对比；虽然具体要素的区分度不够，却形成了和谐齐整的风格，本身具有较高的辨识度，适合表现单一主题，如城市路网结构。
从以上案例可以看出，形式美是对辨识度和表现力的促进与反馈。形式美本身所携带的清晰与一致有利于形成高辨识度和表现力的地图；高的辨识度和表现力，本身也反馈为地图的清晰与一致，从而形成美的感受。另外，这种形式美的类型来源于清晰与一致，以及对比与邻近的区分，这种区分不是互斥的；实际情况中，内容表达上的清晰与一致，以及形式上的对比与邻近可以以某种比例共处。因此，以上四种类型的形式美风格可以依据具体的制图场景而同时存在。
4.情感反应
除了对地图的直接指代，地图风格还可以携带包括情感在内的隐含意义。人在与地理环境交互时，可能会引发某些情感反应，如愉悦（如观赏美丽的风景）或焦虑（如面对疾病威胁）。设计师经常会将自己的情感体验投射到地图中。Barrett和Russell（1998）提出了一个描述主观情绪的环形模型。这个模型分为两个维度，将主观情绪用愉悦度与唤醒度两个维度来描述（图1.4）。例如，兴奋具有较高的唤醒度和愉悦度，忧虑具有较高的不愉悦度和唤醒度。模型的两极意味着相反的情绪。
例如，高兴和悲伤显示在对立的两极，紧张和放松显示在对立的两极。本章使用Barrett和Russell（1998）的主观情绪环形模型来讨论与地图相关的情感反应，从唤醒度、愉悦度两个维度，将地图区分为高昂与低沉、愉悦与忧伤等风格。
展开
