李紅霞，曾薇薇，李 霖

(武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北武漢430079)

基于感性意象的地圖配色研究

李紅霞，曾薇薇，李 霖

(武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北武漢430079)

在現(xiàn)有的色彩意象體系基礎(chǔ)上，將灰色關(guān)聯(lián)分析、灰色聚類引入配色意象符合度的計算中，提出在兩種色彩意象組合基礎(chǔ)上較符合人們色彩意象的地圖配色方法。通過該方法得出兩種色彩意象組合配出的地圖色彩的整體意象符合度與單個色彩感性意象的符合度成正相關(guān)。將該方法運用到城市交通地圖配色中，經(jīng)過色彩感性意象試驗的調(diào)查結(jié)果分析，驗證了地圖色彩的定量感性設(shè)計方法的可靠性和正確性。

地圖色彩;感性意象;意象組合;灰色系統(tǒng);意象符合度

一、概 述

地圖作為現(xiàn)代社會一種空間信息的重要載體，已經(jīng)越來越深入到社會生活的各個方面。隨著地圖應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展，人們不僅要求地圖有較高的實用性和準(zhǔn)確性，而且也要符合人們的審美心理需求。感性意象是人們通過接受外部信息再把信息傳遞到大腦經(jīng)過處理產(chǎn)生認知知覺后升華為感性認知的過程［1］。將色彩的感性意象融入地圖的色彩設(shè)計中，不僅可以使地圖有效地傳遞信息，而且更符合人們的復(fù)雜多樣的情感需要與審美要求。

根據(jù)不同地圖主題功能的需要，將新穎、特點鮮明、反映人們感性需要的色彩設(shè)計運用到地圖色彩之中，目前基于感性意象的地圖色彩設(shè)計理論和模型還沒有定量的系統(tǒng)研究。本文針對人們對地圖配色的多元化感性需要，設(shè)計了一種基于感性意象的地圖配色基本方法。并通過試驗和數(shù)據(jù)分析，說明提出的理論計算方法是正確可行的，可以將色彩感性意象定量化表達，對于今后進一步了解各種色彩的意象組合，了解不同色彩搭配的意象差異，搭配出滿足不同人群感性需求的地圖有重要意義。

二、基于感性意象的地圖配色

地圖的色彩設(shè)計需根據(jù)地圖的材質(zhì)、功能、使用對象等不同進行色彩的選擇和搭配［2］，好的地圖色彩設(shè)計不僅要滿足科學(xué)性和實用性，還要有表現(xiàn)力。色彩的感性意象即是色彩帶給人們的視覺和情感的心理感受，而形容詞可以表達事物的特點和人們的感受。因此，不同色彩帶給人們的感性意象可以通過不同的形容詞表達出來，故可將色彩意象結(jié)合色彩語義空間系統(tǒng)表達出來，從而將色彩意象的研究定量化。在色彩意象體系基礎(chǔ)上，將色彩的感性意象融入到地圖配色中，可以設(shè)計出更符合人們心理感受的地圖配色。

1.色彩意象體系

色彩意象體系是在色彩心理學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，是研究色彩給大部分人帶來的心理感覺，并通過一定的定量計算，歸納總結(jié)出色彩不同的搭配組合與人們情感因素間的關(guān)系。

色彩意象體系版本眾多，本文采用韓國I.R.I.色彩研究所的色彩意象體系［3，4］。I.R.I色彩研究所制作了單色意象空間和配色意象空間，各個色彩或色彩組合隨相應(yīng)的感性意象分布到以柔和—強硬、動態(tài)—靜態(tài)為心理軸向的坐標(biāo)空間上。意象空間中距離越遠代表意象差異越大，反之亦然。為便于感性形容詞與色彩意象相對應(yīng)，I.R.I.色彩研究所建立了形容詞意象空間，其中的感性形容詞與配色意象空間的色彩組合相對應(yīng)，通常代表了一個配色組的集合。

2.基于灰色理論的感性設(shè)計方法

灰色理論是一門研究信息中有一部分信息不確定的應(yīng)用數(shù)學(xué)。如由問卷調(diào)查得到樣本的評價值，通過灰色理論可以由已知的樣本測量值來預(yù)測未知的樣本組合評價值。

(1)灰色聚類

灰色聚類［5，6］是建立在灰數(shù)的白化函數(shù)基礎(chǔ)上，充分利用已知信息來分析未知信息的分析方法，假設(shè)樣本聚類集合為E={e1，e2，e3，…，en}，樣本屬性集合為G={g1，g2，g3，…，gm}，第j個樣本與第i個屬性間的關(guān)系表示成判斷關(guān)系aij，組成矩陣AN×M

矩陣A用來通過匹配機制F將未知樣本群歸于特定群。

式中，i=1，2，…，n;j=1，2，…，p;p為特定群個數(shù); aij為判斷關(guān)系;fik為關(guān)聯(lián)等級權(quán)重;ηjk為相應(yīng)的權(quán)重。

(2)灰色關(guān)聯(lián)分析

灰色關(guān)聯(lián)分析［5］方法的基本思想是按照序列曲線幾何形狀的相似程度來判斷序列的關(guān)聯(lián)密切度。曲線越相似關(guān)聯(lián)度越大，反之則越小。其優(yōu)點是無論樣本有無規(guī)律，都同樣適用，且計算量小，不會出現(xiàn)量化結(jié)果與定性分析不符合的情況。

設(shè)樣本序列為:Xi=(xi(1)，xi(2)，…，xi(n))，其中i=0，1，…，m。以樣本序列X0為系統(tǒng)特征序列，其他序列相對于X0的關(guān)聯(lián)度由下式得出

式中，ξ為分辨系數(shù)。式(6)表示樣本序列Xi相對于參照序列X0的關(guān)聯(lián)度。

3.地圖感性配色方法

本文的地圖感性配色方法主要分為3部分:計算、評價、驗證。步驟可以概括為:①計算配色意象空間坐標(biāo)值;②計算配色意象符合度;③灰色聚類法評價地圖配色整體意象;④色彩感性意象試驗，分為問卷調(diào)查、試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計、試驗數(shù)據(jù)的假設(shè)檢驗。

(1)配色意象空間坐標(biāo)值計算

在形容詞意象空間中，感性形容詞所在的那一點表達的色彩意象最強烈，而距離這個中心點越遠表達的感性意象則以水波紋狀減弱。確定配色意象里中心意象和每個配色組的坐標(biāo)，就可得每組配色組到感性形容詞中心點的距離。

感性意象的形容詞中心點坐標(biāo)可由形容詞意象空間得到。代表這種感性意象的各個配色組的坐標(biāo)可由其在配色意象空間里的位置相應(yīng)得出。對于沒有出現(xiàn)在I.R.I色彩意象體系配色意象空間中的三色組合，以每組三色組合的RGB值為樣本序列的行為數(shù)據(jù)。借鑒由灰色關(guān)聯(lián)計算色彩感性意象的方法［6］，由式(5)、式(6)計算某個未知坐標(biāo)的三色組合的關(guān)聯(lián)度依次為γ1，γ2，…，γn，已知n個三色組合的坐標(biāo)值依次為(x1，y1)，(x2，y2)，…，(xn，yn)，則待求的三色組合的坐標(biāo)值可由下式求得

(2)配色意象符合度計算

結(jié)合三色組合在配色意象空間里橫軸(動態(tài)的—靜態(tài)的)、縱軸(強硬的—柔和的)的坐標(biāo)值，配色意象符合度的計算公式如下

式中，R為這組三色組合的感性意象的符合度;(xi，yi)為各個三色組合在配色意象空間里的坐標(biāo)值，i= 1，2，…，n;x0、y0為感性意象形容詞中心點坐標(biāo)值; Tx、Ty為該感性意象在意象空間中覆蓋范圍的橫、縱坐標(biāo)的最大值與最小值之差的絕對值大小。

(3)灰色聚類法評價地圖配色整體意象

灰色聚類是在灰數(shù)的白化函數(shù)上生成的［6］，利用已知信息分析得到未知信息。這里使用兩種配色意象里的兩組配色組合搭配，每組配色組包括意象符合度不同的兩個三色組合，將每種意象中符合度較高的兩個三色組合配出一幅地圖，剩下較低的配出一幅地圖，用灰色聚類的評價方法計算得出哪組配色組更接近這種顏色的配色意象。

灰色聚類評價是將聚類集合(兩種感性意象組合的配色地圖)對于不同的聚類指標(biāo)(語義指標(biāo)為“有點符合－基本符合－十分符合”)相對應(yīng)的白化函數(shù)，按數(shù)個灰類(如0～1級)進行歸納，進而判斷出聚類集合屬于哪一指標(biāo)。

本文定義色彩感性意象的語義評估量化值為0～1，“1”表示“十分符合”，“0.5”表示“基本符合”，“0”表示“有點符合”，相互關(guān)系用三角形隸屬函數(shù)表示。計算地圖配色中各感性意象在地圖中所占面積s，比率為q。

式中，qi為第i個感性意象的聚類權(quán)重;n為地圖配色中感性意象的組合個數(shù)，這里取值為2。這樣每個感性意象的權(quán)重值可以組合為聚類權(quán)重集合Q= {q1，q2，…，qn}，其中q1+q2+…+qn=1。

人是善于比較的動物，處在外在世界的包圍下，我們難免會將自己與他人比較，可是在婚姻里，只要一比較，我們就輸了。

結(jié)合式(2)～式(4)，可以求得每幅地圖配色的整體意象對第k個灰類的聚類系數(shù)μik。構(gòu)造各個組合意象地圖的聚類灰數(shù)集

式中，i為灰數(shù)級別的個數(shù)。

(4)色彩感性意象試驗設(shè)計

色彩感性意象試驗采用試驗心理學(xué)中的方法，步驟為:①單個感性意象中計算的各個三色組合的意象符合度是否符合人們對不同色彩搭配感性意象的感覺;②將不同意象符合度的配色方案運用到地圖色彩設(shè)計中后，人們對地圖色彩的意象符合度與計算得到的意象符合度值是否不同;③檢驗灰色聚類評價的結(jié)果;④對試驗數(shù)據(jù)作統(tǒng)計分析前，對試驗結(jié)果數(shù)據(jù)進行信度分析;⑤對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與分析，計算出各個比較對象的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，并分析統(tǒng)計結(jié)果。

三、基于感性意象的地圖配色試驗

1.結(jié)合兩種感性意象的地圖配色試驗

將上節(jié)中介紹的地圖感性配色方法運用到地圖色彩設(shè)計中，選擇“優(yōu)雅的－平靜的”這一對地圖配色方案進行試驗。

(1)配色意象空間坐標(biāo)值的計算

從“優(yōu)雅的”、“平靜的”各自的形容詞意象空間中找到感性形容詞中心點坐標(biāo)，“優(yōu)雅的”坐標(biāo)值X=2.115，Y=－0.123;“平靜的”坐標(biāo)值 X= 0.632，Y=0.321。在“優(yōu)雅的”、“平靜的”各自的配色意象空間中找到每個三色組合的橫縱(動態(tài)的－靜態(tài)的，強硬的－柔和的)坐標(biāo)值。

(2)配色意象符合度的計算

得到“優(yōu)雅的”、“平靜的”中所有三色組合在配色意象空間里的橫縱坐標(biāo)值后，按式(10)計算各個三色組合的意象符合度，并將符合度的值從大到小排序。這里列出離中心點坐標(biāo)較近，即意象符合度較大的3組配色(如表1所示)。

表1 “平靜的”與“優(yōu)雅的”的意象符合度排序

(3)灰色聚類法評價地圖配色整體意象

本文采用城市交通地圖作為配色試驗的地圖，分別選用“平靜的”和“優(yōu)雅的”中意象符合度較大的兩組配色組，即表1中“平靜的”和“優(yōu)雅的”意象中的i和ii組，配出一幅地圖。作為對比，依照以上方法選用意象符合度較低的配色組配出另一幅地圖。取意象符合度較低的配色組，即離感性形容詞中心點較遠的組為組A;意象符合度較高的組，即離感性形容詞中心點較近的組為組B。意象符合度不同的兩組配色后的地圖效果圖如圖1所示。

圖1 地圖配色效果圖

按式(10)計算兩幅地圖的意象組合的聚類權(quán)集合Q分別為:QA=(0.531，0.469);QB=(0.518，0.482)。則兩幅地圖的各個意象的閾值Δi分別為: ΔA=(0.265 5，0.234 5)，ΔB=(0.259，0.241)。依式(2)～式(4)計算得出兩幅地圖的整體感性意象的聚類灰數(shù)集分別為:μA={0.476，0.318，0.323}，μB={0，0，1}。

由兩組數(shù)值的最高值可看出A組中最高值為0.476，屬于有點符合這類;B組的最高值為1，屬于十分符合這類，整體意象值很高，說明更符合“平靜的”和“優(yōu)雅的”組合起來后的綜合意象。由灰色聚類評價地圖整體感性意象的結(jié)果可以看出，組合后的整體意象符合度與單個意象的符合度成正相關(guān)。

2.色彩感性意象試驗

為檢驗地圖配色試驗意象符合度的計算結(jié)果與灰色聚類評價地圖配色意象的結(jié)果是否符合人們對色彩的感性意象規(guī)律，本文設(shè)計了感性意象試驗，試驗中使用對偶比較法和統(tǒng)計手段來驗證地圖配色試驗的結(jié)果。設(shè)計方案定為3部分。

1)單個感性意象中計算的各個三色組合的意象符合度是否符合人們對不同色彩搭配感性意象的感覺。

2)將不同意象符合度的配色方案運用到地圖色彩設(shè)計中后，人們對地圖色彩的意象符合度與計算得到的意象符合度值是否不同。

3)檢驗灰色聚類評價的結(jié)果，即單個意象的符合度越高，兩種意象結(jié)合后配出的地圖的整體意象符合度越高。

通過對收回的有效問卷進行統(tǒng)計分析，試驗的統(tǒng)計得分如表2～表4所示。

表2 試驗第一部分統(tǒng)計結(jié)果

表3 試驗第二部分統(tǒng)計結(jié)果

表4 試驗第三部分統(tǒng)計結(jié)果

由統(tǒng)計結(jié)果表可以看出，第一部分中的優(yōu)雅Ⅰ-1、優(yōu)雅Ⅰ-2、優(yōu)雅Ⅰ-3，第二部分中的優(yōu)雅a、平靜a，第三部分中的優(yōu)雅a－平靜a的均值平均水平都較編號為Ⅱ、b的高，說明被試選擇它們的比較多，而編號為Ⅰ、a的比較對象是離中心點較近的，編號為Ⅱ、b的比較對象離中心點較遠，與研究方法和評價方法得出的結(jié)論相符。標(biāo)準(zhǔn)差表示各個數(shù)據(jù)與平均值的離散程度，值越小說明大家的意見較一致，值越大則相反，同時可以看出編號為Ⅰ的比較對象平均水平較編號為Ⅱ的低，說明被試不僅認為它們更符合感性意象，且看法較一致。

四、結(jié)束語

感性設(shè)計不僅表達了人們的個性，還滿足了人們的心理情感需要。感性設(shè)計中很重要的一部分是色彩的設(shè)計，而色彩對于地圖設(shè)計、圖面信息的表達也很重要。將兩者結(jié)合，不僅拓寬了感性設(shè)計的應(yīng)用領(lǐng)域，而且為地圖色彩設(shè)計打開了創(chuàng)新思路，讓地圖色彩反映人們的感性需要。本文提出將量化的方法引入感性設(shè)計中，將定性的感性需要與定量方法結(jié)合，并在地圖配色基本原理上，提出了將基本的兩種感性意象相結(jié)合的地圖色彩感性設(shè)計方法，最后經(jīng)過色彩感性意象試驗的調(diào)查結(jié)果分析，驗證了地圖色彩的定量感性設(shè)計方法的可靠性和正確性。

［1］ 羅仕鑒，潘云鶴.產(chǎn)品設(shè)計中的感性意象理論、技術(shù)與應(yīng)用研究進展［J］.機械工程學(xué)報，2007，43(3):8-13.

［2］ 李輝.地圖的色彩設(shè)計［C］∥中國測繪學(xué)會.第十七屆海洋測繪綜合性學(xué)術(shù)研討會論文集.延吉:［s.n.］，2005:207-209.

［3］ Image Research Institute Inc.I.R.I.COLOR DESIGN［EB/OL］.［2010-04-17］.http:∥www.iricolor.com/ main.asp.

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［5］ 劉思峰，郭天榜，黨耀國，等.灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用［M］.2版.北京:科學(xué)出版社，1999:40.

［6］ 孫菁，王少梅，朱明鍵.基于灰色理論的產(chǎn)品配色意象值評價算法研究［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報:交通科學(xué)與工程版，2007，31(3):453-456.

Research on the Matching Color of Maps Based on Perceptual Image

LI Hongxia，ZENG Weiwei，LI Lin

0494-0911(2011)06-0018-04

P283

B

2011-01-25

863計劃資助項目(2008AA121601)

李紅霞(1978—)，女，湖南郴州人，博士生，主要研究方向為土地信息系統(tǒng)。