翁 敏 申晴蕾 王海銀 李 琳 侯安業(yè)

1 武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北武漢，430079 2 青島市勘察測繪研究院，山東青島，266033 3 青島市海陸地理信息集成與應(yīng)用重點實驗室，山東青島，266033

自然資源數(shù)據(jù)是國家重要戰(zhàn)略信息之一，通過對信息數(shù)據(jù)的深度解讀和有效利用，可以實現(xiàn)自然資源的合理布局、統(tǒng)籌規(guī)劃、精準(zhǔn)實施。海岸帶作為復(fù)雜變化的地球表層自然系統(tǒng)［1］，既是海陸跨層級生態(tài)系統(tǒng)交互脅迫最突出的區(qū)域［2］，也是“海洋強(qiáng)國”和“陸海統(tǒng)籌”兩大戰(zhàn)略的主要實施空間，而海岸帶存在海洋開發(fā)能力不足、環(huán)境質(zhì)量下降、海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后等一系列問題［3，4］，急需對海岸帶進(jìn)行監(jiān)管與評估。地圖具有的直觀性、一覽性、科學(xué)性、藝術(shù)性等使之成為數(shù)據(jù)可視化的重要手段，是輔助決策的重要工具，編制海岸帶專題地圖有助于決策者更高效地掌握數(shù)據(jù)特征，從而科學(xué)有效地管理海岸帶空間。在目前的研究中，海岸帶專題地圖一般以圖組的形式作為海洋地圖集的一部分存在，其表達(dá)內(nèi)容大多為海洋水文、氣象、生物、地貌等學(xué)科科學(xué)要素［5，6］，以對監(jiān)測指標(biāo)的直接呈現(xiàn)為主，表示內(nèi)容較為簡單。此外，還有部分研究運用計算機(jī)制圖技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和遙感制圖技術(shù)等新技術(shù)［7］和地理分析模型，討論海岸帶區(qū)域的時空變化分析［8］。這類研究側(cè)重對地理信息數(shù)據(jù)的分析過程，地圖成果的設(shè)計表達(dá)上大多形式單一。

基于此，本文構(gòu)建了海岸帶專題地圖的主題內(nèi)容框架，并通過分析型專題地圖的形式呈現(xiàn)海岸帶的監(jiān)測情況，將監(jiān)測數(shù)據(jù)分析結(jié)果和專題地圖表達(dá)結(jié)合起來，更有利于讀圖者獲取數(shù)據(jù)信息，同時可為各級政府部門和有關(guān)科研機(jī)構(gòu)研究分析海岸帶資源及其開發(fā)利用狀況提供科學(xué)的參考依據(jù)。

1 海岸帶專題圖的主題內(nèi)容設(shè)計

目前海岸帶空間發(fā)展所面臨的核心問題是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展給生態(tài)環(huán)境帶來的負(fù)面影響［9］，如何協(xié)調(diào)人地（海）關(guān)系共同發(fā)展是海岸帶空間管控的重點。因此，海岸帶監(jiān)管內(nèi)容應(yīng)主要關(guān)注3個方面：生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境的現(xiàn)狀和生態(tài)修復(fù)情況、海洋資源的開發(fā)利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況、人居環(huán)境與自然環(huán)境的相互作用。本文參考文獻(xiàn)［10，11］中有關(guān)資源監(jiān)測指標(biāo)的內(nèi)容，構(gòu)建了海岸帶專題圖的主題內(nèi)容框架，如圖1 所示。考慮到海岸帶可持續(xù)發(fā)展的重點為自然與人文、陸域與海洋、經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)的相互關(guān)系［12］，主題內(nèi)容框架的一級主題設(shè)定為海岸帶監(jiān)管的3個主要目標(biāo)，即生態(tài)保護(hù)修復(fù)、資源開發(fā)利用、人居環(huán)境優(yōu)化。

圖1 海岸帶專題圖的主題內(nèi)容框架Fig.1 Theme Content Framework of Coastal Zone Thematic Map

對一級主題進(jìn)一步細(xì)分，設(shè)置11個二級主題。選取二級主題時，需要保證其表達(dá)內(nèi)容的明確性和可測性，并且能夠體現(xiàn)所從屬的一級主題的特征。生態(tài)保護(hù)修復(fù)主題中，海洋生態(tài)空間與生態(tài)保護(hù)紅線主要反映各類自然保護(hù)地的管控范圍；現(xiàn)狀岸線構(gòu)成反映海岸帶的環(huán)境變化；生態(tài)修復(fù)實施反映岸線修復(fù)、濱海濕地修復(fù)、營造防護(hù)林等的落實情況。資源開發(fā)利用主題中，地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展反映產(chǎn)業(yè)園區(qū)、港口經(jīng)濟(jì)和養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)等內(nèi)容；淡化水資源配置反映海水淡化的開發(fā)效率與產(chǎn)能；海岸帶地表覆蓋反映該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境演變以及土地開發(fā)利用程度。人居環(huán)境優(yōu)化主題中，親海岸線反映具有親海功能且向公眾開放的海岸線的配置情況；防災(zāi)減災(zāi)配置反映相關(guān)設(shè)施配置及抵御災(zāi)害的能力；污染防控反映海岸帶地區(qū)的污染類型、污染源位置及其影響范圍；海島分布統(tǒng)計反映海島資源及其開發(fā)利用情況。

2 青島市海岸帶專題圖設(shè)計

2.1 青島市地理概況及專題圖內(nèi)容設(shè)計

青島市地處山東半島南部，屬溫帶季風(fēng)氣候。海岸線總長792.48 km，占山東省岸線長度的1/4，現(xiàn)有離岸海島55個，海岸帶資源豐富。本文以青島市為例，研究海岸帶專題圖的主題內(nèi)容與表達(dá)策略，研究數(shù)據(jù)主要來自2018—2019年青島市基礎(chǔ)性地理市情監(jiān)測數(shù)據(jù)。

根據(jù)主題內(nèi)容框架，從3個一級主題中各選取一個二級主題（現(xiàn)狀岸線構(gòu)成、海岸帶地表覆蓋和海島分布統(tǒng)計）進(jìn)行闡述，并設(shè)計三級主題與表達(dá)內(nèi)容。案例地圖的表達(dá)內(nèi)容設(shè)計見表1。三級主題表達(dá)的指標(biāo)中，基礎(chǔ)指標(biāo)可通過自然資源監(jiān)測數(shù)據(jù)直接獲得，如岸線長度等；統(tǒng)計指標(biāo)通過較為簡單的地理分析或數(shù)理統(tǒng)計得到，如岸線分類統(tǒng)計等；分析指標(biāo)通過綜合運用空間統(tǒng)計、回歸分析等技術(shù)，對地理信息進(jìn)行解讀獲得，如地表覆蓋變化動態(tài)度指數(shù)等。

表1 案例地圖的表達(dá)內(nèi)容設(shè)計Tab.1 Express Content Design of Case Maps

2.2 制圖表達(dá)設(shè)計

針對海岸帶專題地圖表達(dá)的指標(biāo)內(nèi)容，從版式設(shè)計、符號設(shè)計和色彩設(shè)計3個方面進(jìn)行制圖表達(dá)設(shè)計，從而充分、科學(xué)地表達(dá)監(jiān)測信息與模型分析的結(jié)果。

1）版式設(shè)計。海岸帶專題圖統(tǒng)一設(shè)定外圖廓、圖名、圖例、底圖等制圖標(biāo)準(zhǔn)，使各二級主題之間的風(fēng)格一致，輔助要素的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)見圖2（a）。在視覺任務(wù)層次中，最高層次任務(wù)是使讀者形成對視覺對象的認(rèn)知與記憶［13］，選取圖幅表達(dá)的主要內(nèi)容作為第一層次，海岸帶專題圖中的主要內(nèi)容通過地圖形式來表現(xiàn)。根據(jù)F 型視覺瀏覽模型［14］，圖幅的主要內(nèi)容應(yīng)優(yōu)先排列于頁面左上角和中心區(qū)域。其余次重要的信息表達(dá)位于視覺層次第二層，大多通過副圖、信息圖表的形式表示，其他輔助信息或相對不重要的信息表達(dá)，如圖例、文字信息等，位于視覺層次第三層。

根據(jù)以上設(shè)計理念，現(xiàn)狀岸線構(gòu)成圖的版式設(shè)計如圖2（b）所示，位于視覺層次第一層的岸線構(gòu)成及分布地圖位于圖幅左上角，各市區(qū)現(xiàn)狀統(tǒng)計圖表在圖幅右側(cè)由上至下放置，其余表達(dá)統(tǒng)計信息的圖表位于右下側(cè)。海岸帶地表覆蓋圖的版式設(shè)計如圖2（c）所示，表達(dá)最主要信息的兩幅地圖位于圖幅左上角和中上部，重要性較低的信息圖表排布于圖幅下方和右側(cè)。海島分布統(tǒng)計圖的版式設(shè)計如圖2（d）所示，位于視覺層次第一層次的海島分布地圖和海島信息統(tǒng)計圖表，分別在圖幅左上角和右下角，對稱排列的方式可以增強(qiáng)圖幅的穩(wěn)定性與平衡性，其余表達(dá)內(nèi)容圍繞全域地圖呈發(fā)散狀排列。

圖2 青島市海岸帶專題圖的版式設(shè)計Fig.2 Layout Design of Thematic Maps of Qingdao Coastal Zone

2）符號設(shè)計。專題地圖的符號設(shè)計包括主圖圖面的符號的設(shè)計以及表達(dá)專題信息的獨立圖表的設(shè)計。在主圖的表達(dá)中，對于重點地區(qū)或是需要突出顯示的區(qū)域，可通過局部放大提升其視覺層次。獨立圖表根據(jù)表達(dá)內(nèi)容的復(fù)雜程度可分為兩類：①表達(dá)基礎(chǔ)指標(biāo)和統(tǒng)計指標(biāo)的簡單圖表，一般以柱狀圖、餅狀圖等形式為基礎(chǔ)；②表達(dá)復(fù)雜分析指標(biāo)的圖表，需要根據(jù)數(shù)據(jù)的特征選取合適的圖表類型。

在案例地圖中，對地圖進(jìn)行局部放大，可引導(dǎo)讀者視覺注意力，如圖3（a）所示。對簡單圖表進(jìn)行輪廓變形，與地圖形狀配合放置，保證圖表的關(guān)聯(lián)性，并增強(qiáng)圖面的韻律感和均衡感，如圖3（b）所示。圖3（c）為信息圖表色彩填充，圖3（d）為多個圖表串聯(lián)匹配的組合表達(dá)，兩種方式均能豐富圖表形式，增強(qiáng)視覺注意力。海岸帶地表覆蓋圖中運用弦圖表達(dá)轉(zhuǎn)移矩陣的分析結(jié)果，如圖3（e）所示。弦圖適用于展示數(shù)據(jù)之間的流動關(guān)系，與轉(zhuǎn)移矩陣體現(xiàn)多種土地利用類型之間轉(zhuǎn)換關(guān)系的特點相匹配。

圖3 青島市海岸帶專題圖的符號設(shè)計Fig.3 Symbol Design of Thematic Maps of Qingdao Coastal Zone

3）色彩設(shè)計。在海岸帶專題圖中，地圖內(nèi)容以自然生態(tài)要素、海洋元素為主，色彩的選擇可以從自然色彩中提取?？紤]到海岸帶是陸海分割的重要邊界，制圖設(shè)計時可以從陸域、海域兩個角度進(jìn)行設(shè)計。該專題圖的制圖目的是對自然資源監(jiān)管進(jìn)行輔助決策，表達(dá)內(nèi)容側(cè)重于展示地理信息及其分析結(jié)果，因此在色彩選取上以低飽和度、中等明度的色彩為主，且各色彩間的對比度不宜過強(qiáng)。根據(jù)地圖主題，對地圖的主題色、輔助色和點綴色進(jìn)行選取，案例的色彩設(shè)計如表2 所示。

表2 青島市海岸帶專題圖的色彩設(shè)計Tab.2 Color Design of Thematic Maps of Qingdao Coastal Zone

在現(xiàn)狀岸線構(gòu)成圖中，圖面色彩以象征砂礫、巖石等自然岸線組成成分的棕褐色為主，整體采用暖色調(diào)。在海岸帶地表覆蓋圖中，表示土地利用情況的符號顏色應(yīng)具有代表性，參考土地分類利用標(biāo)準(zhǔn)的顏色色相，并根據(jù)整體地圖風(fēng)格和圖面效果調(diào)整飽和度與明度。在海島分布統(tǒng)計圖中，主圖的呈現(xiàn)形式為淡青色的地形圖，并配以淺藍(lán)色、藍(lán)綠色等海洋系的色彩。

2.3 專題圖成果與輔助決策建議

現(xiàn)狀岸線構(gòu)成圖中表達(dá)的指標(biāo)內(nèi)容有現(xiàn)狀岸線構(gòu)成分布、岸線構(gòu)成變化統(tǒng)計和自然岸線保有率，設(shè)計成果見圖4。青島自然岸線占比37.9%，符合國家“自然岸線保有率不低于35%”的規(guī)定；自然岸線占比逐年提升，說明藍(lán)色海灣整治行動頗具成效。對于規(guī)劃的建議是將擁有豐富海岸資源的黃島區(qū)、即墨區(qū)作為自然岸線的重點開發(fā)保護(hù)對象，在保護(hù)海岸的同時加以適當(dāng)開發(fā)，給予游客、市民觀光游覽的機(jī)會。

圖4 青島市現(xiàn)狀岸線構(gòu)成圖Fig.4 Current Coastline Composition Map of Qingdao

海岸帶地表覆蓋圖中表達(dá)的指標(biāo)內(nèi)容有地表覆蓋分類與空間分布、地表覆蓋的轉(zhuǎn)移矩陣、地表覆蓋變化動態(tài)度指數(shù)、地表覆蓋程度綜合指數(shù)，設(shè)計成果見圖5。青島市海岸帶的藍(lán)綠空間占比略低，海岸帶地區(qū)地表覆蓋近年來逐步進(jìn)入調(diào)整期。建議在開發(fā)建設(shè)過程中，協(xié)調(diào)好綠色生態(tài)保護(hù)空間與各項國土開發(fā)建設(shè)，嚴(yán)守生態(tài)紅線，確定海洋生態(tài)保護(hù)等領(lǐng)域的空間關(guān)系。

圖5 青島市海岸帶地表覆蓋圖Fig.5 Land Cover Map of Qingdao Coastal Zone

海島分布統(tǒng)計圖中表達(dá)的指標(biāo)內(nèi)容有海島空間分布、海島岸線構(gòu)成、海島基礎(chǔ)信息統(tǒng)計，設(shè)計成果見圖6。海島的地表覆蓋以自然類型為主，包括種植土地、林草覆蓋等，土地利用類型中人工開發(fā)利用的占比較低。因此，未來的規(guī)劃可將重點放在海島土地利用的開發(fā)潛力上。

圖6 青島市海島分布統(tǒng)計圖Fig.6 Island Distribution Statistics Map of Qingdao

3 結(jié)束語

本文以海岸帶專題地圖的編制為基礎(chǔ)，在自然資源監(jiān)管的背景下，構(gòu)建海岸帶專題地圖的主題內(nèi)容框架，主要包括生態(tài)保護(hù)修復(fù)、資源開發(fā)利用、人居環(huán)境優(yōu)化3個一級主題和11個二級主題。同時，以青島市海岸帶專題地圖為案例，對主題內(nèi)容框架的表達(dá)指標(biāo)進(jìn)行了補充說明，選取3 幅圖為代表闡述其三級主題與地圖表達(dá)內(nèi)容的設(shè)計。在論述海岸帶專題圖的表達(dá)策略中，具體研究了版式設(shè)計中視覺層次理論的應(yīng)用，符號設(shè)計中圖表的表達(dá)方法，色彩設(shè)計中色彩選取方法。以專題圖形式表達(dá)地理監(jiān)測的指標(biāo)內(nèi)容，通過分析模型提升專題地圖的科學(xué)性，其制圖結(jié)果可為自然資源的有效利用與開發(fā)提供決策依據(jù)。本研究仍存在一定局限性：中國沿海城市海岸帶的自然環(huán)境與社會條件各異，青島市不足以代表所有海岸帶的情況，未來還需要擴(kuò)大研究區(qū)域進(jìn)行實證分析，并對海岸帶專題地圖的制圖過程進(jìn)行總結(jié)與設(shè)計。