周轉向，何宗宜，苗　靜

(1. 武漢大學資源與環(huán)境科學學院，湖北 武漢 430079； 2. 75711部隊，廣東廣州 510515； 3. 武漢市測繪研究院，湖北 武漢 430022)

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室內(nèi)地圖的設計與表達

周轉向1,2，何宗宜1，苗靜3

(1. 武漢大學資源與環(huán)境科學學院，湖北 武漢 430079； 2. 75711部隊，廣東廣州 510515； 3. 武漢市測繪研究院，湖北 武漢 430022)

從空間認知的角度出發(fā)，分析了室內(nèi)空間的特點，總結出其所帶來的影響室內(nèi)空間認知的因素，依此提出了室內(nèi)地圖設計的原則。在上述原則指導下進行了地圖要素的分類和選取，提出了基于空間圍合的邊界表達方法和基于錨固點理論的要素突出表達方法，并對室內(nèi)地圖符號進行了設計。

室內(nèi)地圖；空間認知；地圖設計；錨固點；符號設計

隨著社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展和城市化進程的快速推進，各種大型建筑日益增多，其內(nèi)部結構日趨復雜，室內(nèi)地圖逐漸走進人們的視野。同時，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展普及和人們室內(nèi)活動的不斷增加，室內(nèi)地圖在近幾年開始了爆發(fā)式的發(fā)展，成為人們?nèi)粘３鲂械闹匾ぞ遊1]。在室內(nèi)地圖應用方面，2010年起國內(nèi)外地圖服務商(如Google、諾基亞、Bing Maps、百度、高德、點道、圖淵、四維圖新、尋鹿、積米等)紛紛推出了移動室內(nèi)地圖產(chǎn)品[2]。在室內(nèi)地圖設計與表達方面，國內(nèi)外也有眾多學者進行了研究。Klippel等[3]參照建筑圖的表現(xiàn)形式提出了緊急情況下室內(nèi)地圖設計的原則。Nossum等[4]受到地鐵地圖的啟發(fā)，利用拓撲關系來表達室內(nèi)空間，設計了一種管道地圖，提出了平面二維和三維透視兩類室內(nèi)地圖視圖，并研究了其適用對象。Martin Smit等[2]使用增強現(xiàn)實技術設計了室內(nèi)導航系統(tǒng)，幫助用戶在關鍵點進行決策。劉兆宏[5]通過室內(nèi)空間結構分析，設計了室內(nèi)地圖概念模型。陶嘉明[6]基于ArcGIS設計了瀏覽器版的室內(nèi)地圖服務系統(tǒng)。鄧晨等[7]基于空間認知規(guī)律提出了移動室內(nèi)地圖的設計原則和要素分類分級方法，并設計了3種表達模式。應申等[8]基于室內(nèi)空間分割特征，進行了室內(nèi)要素的建模選擇和表達研究。

上述研究對室內(nèi)地圖的設計和應用具有一定的指導意義，但尚處于起步階段，大多數(shù)是從建筑學角度出發(fā)，重點關注地圖的定位和導航等應用功能，對于從空間認知的角度進行地圖設計和表達還有待進一步的研究。本文將從空間認知的角度出發(fā)，分析室內(nèi)空間認知特點，提出室內(nèi)地圖設計的原則，并在上述原則指導下進行地圖要素的選取表達和符號的設計，提高室內(nèi)地圖的信息傳輸效果。

一、室內(nèi)空間認知特點和制圖原則

地圖是人類空間認知的重要工具,空間認知是地圖的基本功能。從空間認知的角度進行地圖設計更加符合人類的認知習慣和規(guī)律,滿足人們的認知需求。目前室內(nèi)空間認知研究還比較少，室內(nèi)外空間認知有何不同，如何用符合用戶在室內(nèi)空間的認知方式來設計室內(nèi)地圖等，這些問題都沒有得到較好的研究。本文首先分析室內(nèi)空間的特點，然后得出其所帶來的影響室內(nèi)空間認知的因素，并依此提出室內(nèi)地圖設計的原則。

1. 室內(nèi)空間的特點

室內(nèi)空間與室外空間相比，主要具有以下幾個特點：

1) 室內(nèi)空間尺度較小、信息密度高。相比廣袤開闊的室外空間，室內(nèi)空間相對密閉，空間粒度較小，屬于小尺度的感知空間，室外空間則是大尺度的地理空間。而且室內(nèi)設施細小、繁多，人員眾多，導致室內(nèi)空間信息密度非常高。

2) 室內(nèi)空間分割明顯、通視性差。由于建筑內(nèi)部墻體、柜臺、欄桿眾多，室內(nèi)空間分割明顯，用戶視線也容易受阻，從而影響了對室內(nèi)整體空間結構的感知。

3) 室內(nèi)空間道路復雜。由于水平方向上被眾多墻體、柜臺等分隔，垂直方向上使用樓梯、電梯等連接各樓層，導致室內(nèi)空間道路錯綜復雜、無規(guī)律可循；特別是眾多消費類、展覽類場所，為了使顧客多流連其內(nèi)，往往布置得更加復雜[2]。

4) 室內(nèi)空間只有人文要素。室外空間包含自然要素和人文要素，但室內(nèi)空間沒有自然要素，其實體都是人工設施，幾何規(guī)則性較強。

2. 影響室內(nèi)空間認識的因素

通過以上對室內(nèi)空間特點的分析，本文認為上述特點導致形成以下4個主要影響因素，使室內(nèi)空間認知有別于室外空間認知。

(1) 室內(nèi)空間線索模糊

空間線索是空間中對人們認知提供幫助的參考信息，可以是實物，也可以是標識系統(tǒng)。室外空間認知可以利用的空間線索很多，包括標志性建筑物、天體、自然景物(山、湖、河流)的名稱、建筑物和街道的名稱等，這些都可以為人們認知空間提供線索[9]。如很多城市的道路都是東西、南北走向，甚至一些城市有南北為街、東西為路的規(guī)律，這不僅提供了位置線索，還隱含著方向提示的線索。

相比于室外，室內(nèi)空間則缺乏這些信息，而且由于完全是人工設施，建筑結構不同導致無規(guī)律性可循，同一建筑內(nèi)部又風格一致導致有很多相似場景，這種獨特性的缺失造成了空間線索的模糊，其中最主要的是名稱的缺失，最明顯的就是室內(nèi)的所有通道都沒有名稱[10]。空間線索的模糊對人們的定位、尋路帶來了很大的障礙。

(2) 室內(nèi)空間結構的圍合

圍合和開場是建筑空間的基本矛盾[11]。圍合是分隔大的空間以達到對當?shù)剡M行直接占有的目的，包括整個建筑本身受到圍合形成的與室外分隔開來的大圍合空間，以及其內(nèi)部自身多次分隔形成的眾多小圍合空間?？臻g圍合形成了獨特的場所感，但切斷了室內(nèi)空間與外界的聯(lián)系，使對外界空間的認知難以在室內(nèi)空間延續(xù)；同時阻擋了人的視域，而人類獲取信息80%以上來自視覺，從而嚴重影響了對室內(nèi)空間的整體認知。

(3) 室內(nèi)空間聯(lián)通關系復雜

室內(nèi)空間一方面由于水平方向上同一樓層被眾多墻體等分隔及人為的布置，內(nèi)部通道繁雜，聯(lián)通關系復雜；另一方面垂直方向上不同樓層的聯(lián)通關系增加了復雜程度，尤其是人們在使用樓梯進行樓層轉換時，方向頻繁變換，帶來更多的心理旋轉[2]。這種復雜的空間聯(lián)通關系會給人帶來很多認知上的困難。

(4) 室內(nèi)空間環(huán)境中人的生理、心理特征

大型室內(nèi)場所人工設施多而雜碎，包含有豐富的多類POI要素，但人們關心的往往只是少數(shù)興趣要素，其他大量多余的要素對認知會有干擾作用。長時間停留在人工環(huán)境中，也容易產(chǎn)生疲勞，加重心理負擔[12]。而且大部分大型室內(nèi)場所人員密集、流動性強、噪音大，加之室內(nèi)空間的小尺度、相對密閉特點，都會對人的視覺、聽覺和心理產(chǎn)生負面作用。

3. 室內(nèi)地圖設計原則

根據(jù)上述分析的室內(nèi)空間特點及影響室內(nèi)空間認知的4個因素，并借鑒通常地圖設計經(jīng)驗，本文提出如下室內(nèi)地圖設計原則。

(1) 一致性

由于地圖的主要功能就是幫助人類認知地理空間世界，地圖信息是地理空間信息的真實反映，因此進行室內(nèi)地圖表達時，要保持地圖對象與空間實體在關系、邊界、性質(zhì)等方面的一致性[13]，以便人們在復雜的室內(nèi)環(huán)境中更好地認知空間。

(2) 簡潔性

由于室內(nèi)空間復雜、要素繁多，且多應用于信息顯示能力有限的移動設備，因此室內(nèi)地圖設計要簡化空間復雜程度，同時對要素進行一定的綜合和簡化，使圖面簡潔、要素清晰。

(3) 層次感

室內(nèi)空間沒有像室外的道路、河流等要素建立起整體空間的骨架，而且人類感知空間遵循從整體到局部的規(guī)律[8]，較好的層次感能夠使人們利用室內(nèi)地圖進行空間認知時更加容易。因此要將室內(nèi)地圖要素進行分類分級和適當選取，并區(qū)分主次、突出重點進行表達。

(4) 通用性

室內(nèi)地圖也是地圖的一種，設計時要考慮與室外地圖的統(tǒng)一性和用戶認知習慣的延續(xù)性[14]，提高室內(nèi)地圖的使用效率。如在進行室內(nèi)地圖符號設計時，對于國家標準《標志用公共信息圖形符號》(GB/T 10001)[15]目前已經(jīng)出臺的通用符號等圖形規(guī)范，應該參照執(zhí)行；對于普通地圖常用的及現(xiàn)已約定俗成的標志符號要充分利用。

(5) 針對性

由于室內(nèi)空間線索模糊，因此，對于過渡空間、容易記憶的空間要素，以及具有尋路意義的點等內(nèi)容要突出表示。如天井、自動扶梯、建筑出入口等，要在地圖上進行強調(diào)，以協(xié)助使用者定位、認知。

二、室內(nèi)地圖內(nèi)容表達

不同類型的建筑物，其內(nèi)部功能、結構、要素、環(huán)境都不盡相同，制圖內(nèi)容分類選取與表達方法也不一致。本文基于例證室內(nèi)空間認知的完整性，以人們?nèi)粘Ｉ罱佑|最多、最具代表性的大型商場為例，來進行地圖設計與表達。

1. 要素分類、選取

根據(jù)大型商場的結構和功能特點，將其室內(nèi)要素分為以下4類。

1) 基礎框架要素：即反映室內(nèi)整體和局部空間特征的要素，包括建筑整體輪廓和將室內(nèi)劃分區(qū)域的內(nèi)部結構，以及由于內(nèi)部結構形成的通道。基礎框架要素是建筑的基本要素，也是地圖的底圖要素，對于人們室內(nèi)整體認知具有重要作用。

2) 認知關鍵要素：即對人們室內(nèi)認知具有重要作用的要素，包括室內(nèi)通行要素和用戶關心的服務類要素，如門、出入口、步行梯、扶梯、直梯、洗手間、收銀臺、問訊處、服務臺、休息區(qū)、ATM等。

3) 主體功能要素：即反映建筑功能和用戶目的的要素，可以分為服飾、餐飲、百貨(超市)、娛樂4大類。

4) 其他輔助要素：維系建筑功能正常運行但不為用戶關心的輔助性要素，包括室內(nèi)網(wǎng)線、電纜、工具房、配電房、儲藏間、設備、垃圾桶等。

對于以上4類要素，根據(jù)對認知的重要性、用戶的關心程度和室內(nèi)制圖的簡潔性原則，選取前3類(基礎框架要素、認知關鍵要素、主體功能要素)進行表達，第4類(其他輔助要素)不在地圖上表達。

2. 基于“圍”和“透”的空間邊界表達

視覺感知是室內(nèi)空間認知的基礎，從視覺連續(xù)性和通達性的角度對空間實體進行區(qū)分和表達，保持環(huán)境可供性與人類視知覺的一致性，能夠使用戶更容易讀懂地圖[8]。

應申等從空間“圍”的角度，并根據(jù)邊界的半高情形，將室內(nèi)空間分為開放、封閉半高、半封閉半高、半封閉全高4種空間類型，并進行了表達方法設計[8]。這種方法研究了空間圍合對認知的影響，但沒有全面考慮空間的透視性，也沒有囊括全部空間類型。在大型建筑內(nèi)部，基于美觀、視覺感知、營銷等原因，將很多墻體、欄桿都設計為透明的玻璃材質(zhì)，這就增加視覺的可達性，也大大影響了人們的室內(nèi)空間感知效果，本文定義為“半透”狀態(tài)。

(1) 空間邊界劃分

基于空間的“圍”和“透”，將室內(nèi)空間實體邊界根據(jù)高度、性質(zhì)等劃分為開放邊界、半高不透邊界、半高半透邊界、全高不透邊界、全高半透邊界。

1) 開放邊界：沒有高度或高度低至不影響通行的邊界，也可理解為無邊界，如區(qū)域線、臺階等，如圖1(a)所示。這種類型邊界對通行和視覺都沒有任何影響。

2) 半高不透邊界：高度低于樓層且不可透視的邊界，如圖1(b)所示。這種類型邊界垂直方向上部分阻擋了人的通行，但沒有完全阻隔人的視線，部分視域是可達的。

3) 半高半透邊界：高度低于樓層半高且可以透視的邊界,如圖1(c)所示。這種類型邊界垂直方向上部分阻擋了人的通行，但視線基本不受影響。

4) 全高不透邊界：與樓層同高且不可透視的邊界,如圖1(d)所示。這種類型邊界完全阻擋了人的通行和視線。

5) 全高半透邊界：與樓層同高且可以透視的邊界,如圖1(e)所示。這種類型邊界完全阻擋了人的通行，但視線基本不受影響。

考慮到地圖的簡潔性和層次感，并使用戶得到明確的形狀概念，對夾雜在其他類型邊界中的少量短距離邊界進行綜合舍棄。如兩個玻璃墻中間夾有一根柱子，則視這整條邊界為全高半透邊界。

圖1　不同類型的室內(nèi)空間邊界

(2) 空間邊界表達方法

空間邊界一般用線來表示，為了表達出不同的邊界類型，使用線的形狀變量和尺寸變量相配合的方式來進行表達。用線的形狀表示邊界的圍合(高度)，全高邊界用實線表示，半高邊界用虛線表示，實線長度與空白間隔、線寬之比為4∶2∶1；用線劃顏色的明度表示邊界的透視性(性質(zhì))，不透邊界用深灰色(70%黑)表示，半透邊界用淺灰色(35%黑)表示；用線的有無表示邊界的有無，開放邊界不表示。根據(jù)此方法，不同類型邊界的表達如圖2所示。

圖2　不同類型室內(nèi)空間邊界的表達

3. 基于錨固點理論的要素突出表達

(1) 錨固點理論

1987年，Couclelis及其同事提出了空間認知的錨固點(anchor-point)理論，認為錨固點提供了“關于空間信息的回憶、組織的骨架性層級結構”。所謂錨固點就是對空間信息的參考點，它是人們尋路和距離判斷的基礎，人們對空間的認知就是由其中的錨固點決定的[12]。

錨固點理論與我們熟悉的地標概念有著相似之處，并且其中蘊含著層次認知的思想。地標是那些關鍵特征具有唯一性，或是具有令人難忘的明顯特征的元素；地標趨向于共同的大眾的，當然這其中就包含了個人的經(jīng)驗，而錨固點強調(diào)的是個人的認知地圖；地標作為確實的空間知識被對待，而錨固點被假定為除積極的認知功能外，還能幫助促進導航任務、幫助估計距離和方向等[16]。大尺度空間中地標的意義更重要，小尺度空間中錨固點更具有成為空間參考點的價值。

(2) 要素突出表達方法

根據(jù)上文分析，室內(nèi)空間存在線索模糊性，影響用戶的空間認知，而錨固點能夠提供空間的認知骨架，是解決這一問題的有效方法?？梢宰鳛榄h(huán)境參考點、錨固點的地物，是那些在直覺和象征性上突出的、與其特征相互作用密切的、位于尋路決定點附近的、在個人生活中有重要意義的點[17]。在要素分類中，認知關鍵要素和主體功能要素具備錨固點的條件。地物成為錨固點的原因歸結起來有以下4點：品牌熟悉、設計醒目、地理位置及其他因素[10]。而認知關鍵要素沒有自己的品牌名稱、鋪面設計等，成為錨固點的原因主要是地理位置，而且其數(shù)量較少，因此本文主要針對數(shù)量最多、地圖載負量最大的主體功能要素(商鋪)進行錨固點分級選取和突出表達。

通過試驗得出，錨固點的選取條件(原則)由高到低依次是對地物的熟悉程度、地物的類別(飲食類要優(yōu)先選取)、地物的位置(路線關鍵點處地物要優(yōu)先選取)和地物本身的設計，其中前3個條件應重點考慮[10]。本文認為在室內(nèi)地圖中選取錨固點要依據(jù)上述選取條件及其優(yōu)先等級，并綜合考慮商鋪的密度、分類和建筑的空間結構、布局，選取數(shù)量占商鋪總數(shù)的20%左右。

錨固點的突出表達是符號關系特征的描述，而商鋪所屬的面狀符號主要通過圖形、結構、明度等差異表現(xiàn)視覺層次?？紤]地圖的簡潔性和層次感，為保持圖面的清晰，本文認為采用不同明度進行要素突出表達比較合適，同時配合使用注記突出表示的方法，將商鋪注記所占矩形區(qū)域的底色填充為白色，增加注記的醒目性。商鋪的表達效果如圖3所示。

圖3　商鋪的表達效果

三、室內(nèi)地圖符號設計

合理的地圖符號能使地圖信息的傳遞達到最大化，本文在設計地圖符號時，結合室內(nèi)空間認知特點，合理運用形狀、方向、尺寸、顏色、明度、結構等基本圖形變量，以產(chǎn)生圖面所需要的整體感、差異感、等級感、質(zhì)量感等知覺效果[18]。根據(jù)符號形狀的不同，在設計時將地圖的符號分為面狀符號、線狀符號、點狀符號。

1. 點狀符號設計

點狀符號表示的要素內(nèi)容是認知關鍵要素，如出入口、電梯、衛(wèi)生間、收銀臺、ATM等，只需采用定點符號法表示出這些對象的具體位置即可。對于點狀符號的設計需要考慮以下幾點：①由于室內(nèi)地圖主要應用的移動終端屏幕尺寸較小，符號要相對簡潔清晰，風格一致；②在確保符號清晰性的基礎上盡量形象化；③由于其表示的要素對人們室內(nèi)認知具有重要作用，要突出顯示出來；④以國家標準(GB/T 10001)標志用公共信息圖形符號[14]和現(xiàn)有室內(nèi)地圖符號為基礎，結合建筑物室內(nèi)標志符號進行設計[19]。綜上，根據(jù)察覺閾值，為使符號視覺感受性好，認知關鍵要素的點狀符號設計采用顏色反襯的方法，符號底色用醒目性較高的橙色(RGB：255,102,0)，圖案顏色用白色表示；符號的輪廓設計為統(tǒng)一的圓角正方形，內(nèi)部圖形采用粗線劃、大間隔的線畫結構[20]。表1為本文設計的部分點狀符號。

表1　認知關鍵要素的點狀符號設計

2. 線狀符號設計

線狀符號表示的要素內(nèi)容是基礎框架要素，包括建筑整體輪廓和內(nèi)部空間邊界。線狀符號已經(jīng)在前文中進行了設計，用線段的虛實和顏色的深淺組合表示不同的邊界。主要符號的顏色用深灰色(70%黑)表示，既能使基礎框架要素在底圖中較明顯地表示出來，體現(xiàn)底圖的層次感，同時又不會像黑色那樣顯得突兀，避免了與其他要素顏色的不協(xié)調(diào)。線狀符號設計如圖2所示。

3. 面狀符號設計

面狀符號表示的要素內(nèi)容是主體功能要素，即各類商鋪。其占據(jù)了絕大部分圖面信息，對地圖的整體風格和表達效果起關鍵性作用。根據(jù)室內(nèi)空間封閉性、小尺度及環(huán)境嘈雜等特點，面狀符號的顏色應該淡雅、明亮，結構應該簡潔，這樣能使地圖圖面清晰、整潔，同時也能較好地將點狀符號突出出來。

對于主體功能要素，通常情況下只需表示其輪廓和位置，不必對其內(nèi)部一桌一椅都進行顯示。因此，面狀符號以填充顏色的方式進行表示，并通過色相來區(qū)分不同要素。由于點狀符號用醒目性高的橙色表示，故面狀符號用較淡雅的冷色調(diào)表示，底圖顏色用淺灰色(RGB：242,242,242)表示，服飾類、餐飲類、百貨類、娛樂類及其他要素分別用淺藍色(RGB：161,222,255)、淺綠色(RGB：191,255,145)、淺紫色(RGB：182,167,233)、淺品紅色(RGB：255,178,227)和灰色(RGB：186,186,186)表示，其需要突出表達的商鋪分別用藍色(RGB：0,176,255)、綠色(RGB：148,255,18)、紫色(RGB：166,64,255)、品紅色(RGB：207,37,170)表示。這些顏色分別與所表示要素的性質(zhì)相近，總體上又屬于同一色調(diào)風格，符合室內(nèi)環(huán)境認知的心理狀態(tài)需要，也利于圖面的整潔。表2為本文設計的面狀符號。

表2　主體功能要素的面狀符號設計

依據(jù)上述室內(nèi)地圖設計原則、表達方法和符號系統(tǒng)，以武漢群光廣場一樓為對象，設計制作了其室內(nèi)地圖，如圖4所示。圖5是室內(nèi)地圖局部。

四、結束語

本文以提高地圖表達效果為目的，基于室內(nèi)空間認知特征，總結了室內(nèi)地圖設計的原則，并在上述原則指導下以大型商場為例，進行了地圖要素的選取表達和符號的設計，提高了室內(nèi)地圖的信息傳輸效果。這些理論和設計方法同樣適用于其他大型建筑的室內(nèi)地圖設計，如交通中心、會議中心、展覽館、醫(yī)院等。但文中對室內(nèi)空間的環(huán)境和心理認知研究還不夠深入，錨固點選取還只是定性的結果，對室內(nèi)地圖的多尺度表達和基于情境的表達等沒有研究，需要進一步研究改進。

圖4　武漢群光廣場一樓室內(nèi)地圖

圖5　室內(nèi)地圖局部

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ZHOU Zhuanxiang，HE Zongyi，MIAO Jing

周轉向，何宗宜，苗靜.室內(nèi)地圖的設計與表達[J].測繪通報，2016(10)：39-44.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0325.

2016-04-27

周轉向(1986—)，男，碩士生，工程師，主要從事地圖制圖學與地理信息工程方面的研究工作。E-mail：418516723@qq.com

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B

0494-0911(2016)10-0039-06