Визуальная переменная , в картографической дизайна , графического дизайна и визуализации данных , является одним из аспектов графического объекта , который может визуально отличить его от других объектов, а также можно управлять в процессе проектирования. Эта концепция была впервые систематизирована Жаком Бертином , французским картографом и графическим дизайнером, и опубликована в его книге 1967 года « Графическая семиология». [1] Бертин определил базовый набор этих переменных и дал руководство по их использованию; с тех пор концепция и набор переменных были расширены, особенно в картографии, где они стали основным принципом обучения и практики. [2] [3]
История
Графические методы использовались в картах и статистических диаграммах для представления невизуальной информации с 17 века, а визуализация информации расцвела в 19 веке, о чем свидетельствуют работы Уильяма Плейфэра и Чарльза Джозефа Минарда . Однако прямое изучение этого абстрактного использования графического представления началось с появлением картографии как академической исследовательской дисциплины в середине 20 века. В книге «Внешний вид карт» (1952), которую часто считают зародышем американской картографической теории, Артур Х. Робинсон обсуждал роль размера, формы и цвета в установлении контраста на картах. [4] В то же время во Франции Жак Бертин опубликовал раннюю версию своего списка визуальных переменных: форма, величина и «сверкающее» (зерно). [5] Робинсон в своем 1960 году « Элементы картографии» , который быстро стал доминирующим учебником по этому предмету, обсуждал размер, форму, цвет и узор как качества символов карты, которые устанавливают контраст и представляют географическую информацию. [6]
Бертин был картографом в École pratique des hautes études (EPHE) в Париже, где он создавал карты и графику для преподавателей различных дисциплин, используя широкий спектр данных. Увидев повторяющиеся закономерности, он создал систему для обозначения качественной и количественной информации, очевидно, вдохновленную науками семиотики , человеческим зрением и гештальтпсихологией (иногда трудно сказать, потому что его ранние работы редко цитируют какие-либо источники), кульминацией которой стала графическая семиология. . [5] Несмотря на то, что он имел опыт работы в картографии и выводил многие из своих идей путем оценки карт, он намеревался применить Sémiologie Graphique ко всем формам графического дизайна и визуализации информации . Вскоре идея получила международное признание; в 1974 году Джоэл Моррисон представил очень похожую систему в контексте картографического обобщения , не цитируя ни Бертина, ни Робинсона, но говоря, что это была «традиционная категоризация», предполагая ее широко распространенный характер к тому моменту. [7] Для этого набора категорий было предложено несколько терминов, в том числе «переменные сетчатки глаза» Бертина (используемые, чтобы отличить их от двух его переменных пространственного расположения), а также «Графические переменные», [8] «Измерения символов», [7 ] и «Основные графические элементы», прежде чем в конечном итоге остановились на «Визуальных переменных», которые сегодня используются почти повсеместно (на английском языке).
Бертину в значительной степени приписывают систему визуальных переменных; Несмотря на то, что он не был первым, кто упомянул об этой идее, Sémiologie Graphique была первой систематической и теоретической обработкой, и его общий подход к графической символизации все еще используется сегодня с небольшими изменениями. Несмотря на название работы Бертена, на самом деле в ней мало ссылок на научные знания в области семиотики или какой-либо другой, и она в первую очередь представляет собой практическое обобщение паттернов, которые он обнаружил на практике. «Истина» концепции визуальных переменных была в значительной степени установлена благодаря ее широкому и долгосрочному признанию. Тридцать лет спустя МакИхрен соединил научную поддержку этого и других аспектов картографического дизайна в книге Как работают карты , объединив исследования в области семиотики (особенно семиотической теории Чарльза Сандерса Пирса ), гештальт-психологии , человеческого зрения и 40 лет картографических исследований. . [9]
В самых ранних списках обычно предлагалось шесть переменных: размер местоположения, форма, значение, оттенок, ориентация и зернистость (расстояние между узорами). К этому списку было предложено несколько дополнений, некоторые из которых вошли в канонические списки, найденные в учебниках, в то время как другие предложения в картографии в значительной степени были опущены. С появлением мультимедиа как картографического инструмента были также представлены аналогичные наборы невизуальных коммуникационных переменных.
Основные визуальные переменные
Начиная с Робинсона и Бертина, основной набор визуальных переменных стал в значительной степени каноническим, появился в учебниках картографии и визуализации информации и в той или иной форме встроен в большинство программ для проектирования.
Размер
Размер символа - это то, сколько места он занимает. [2] Обычно это относится к области точечных символов и толщине линейных символов. Различия в размерах относительно легко распознать, что делает их полезной переменной для передачи информации, такой как количественное количество чего-либо или относительная важность. Исследования показали, что люди лучше оценивают относительные различия в линейном расстоянии (например, одна дорога в два раза толще другой), чем относительные различия в площади (например, один круг имеет площадь в два раза больше другого). Такие оценки наиболее точны из квадратов. Различия в площади кругов обычно недооцениваются, но есть большие различия в способности людей оценивать двумерный размер. [10] Правильная оценка относительного объема оказалась еще более сложной задачей.
Поскольку географические объекты имеют реальный размер на Земле, это не всегда можно контролировать, и иногда это работает вопреки желанию картографа; например, может быть сложно составить карту мира, на которой Россия не выделялась бы. В картограмме размер объектов намеренно искажен, чтобы представить переменную, отличную от площади.
Форма
Фигура - это простой рисунок, который используется для обозначения атрибута на карте. [11] Форма обычно прикрепляется к точечным объектам на картах. Некоторые формы просты по своей природе и, следовательно, более абстрактны, в то время как другие формы более наглядны и позволяют читателю легко понять, что пытается передать. [12] Некоторые аспекты формы присущи этому явлению, и ими может быть нелегко манипулировать, особенно в символах линий и регионов, таких как форма дороги или страны. [13] Однако форма по-прежнему может играть роль в символах линий и областей, таких как область, заполненная символами дерева или стрелкой на линии. Кроме того, форма объекта может быть намеренно искажена картографическим обобщением , особенно при создании схематических представлений, таких как многие карты проезда , хотя это искажение редко используется для передачи информации, только для уменьшения акцента на форме и местоположении.
Цвет: оттенок
Оттенок - это свойство визуального восприятия, соответствующее у людей категориям, называемым красным , зеленым , синим и другими. Карты часто используют оттенок для разделения категорий номинальных переменных, таких как типы земного покрова или геологические слои. [14] Оттенок также часто используется в связи с его психологическими коннотациями, например, красный означает тепло или опасность, а синий - холод или воду.
Цвет: значение / легкость
Как аспект цвета, значение относится к тому, насколько светлым или темным выглядит объект. Ценность фактически означает «больше» и «меньше», порядковую меру; это делает его очень полезной формой символов на тематических картах , особенно на картограммах . Ценность вносит большой вклад в визуальную иерархию ; элементы, которые больше всего контрастируют с цветом фона, как правило, выделяются больше всего (например, черный на белом листе бумаги, белый на черном экране компьютера).
Цвет: насыщенность / цветность / интенсивность
Насыщения такого цвета является его чистота или интенсивность, создаваемая разнообразием света составляющих его; одна длина волны света имеет наивысшую насыщенность, в то время как белый, черный или серый не имеют насыщенности (представляя собой равномерную смесь всех видимых длин волн). Из трех психологических аспектов цвета это наименее эффективный для передачи конкретной информации, но он очень эффективен для установления фигурно-фоновой и визуальной иерархии , при этом яркие цвета обычно выделяются больше, чем приглушенные тона или оттенки серого.
Бертин упоминает насыщенность в своем обсуждении «цвета» (оттенка), но не включает его в качестве отдельной переменной. Однако с 1970-х годов он был включен почти во все списки [7] [8]
Ориентация
Ориентация относится к обозначениям направления и символам, обращенным на карту (иногда их называют «направлением» или «углом»). Хотя он не используется так часто, как многие другие визуальные переменные, он может быть полезен для передачи информации о реальной ориентации функций. Общие примеры включают направление ветра и направление, в котором течет пружина.
Узор / Текстура
Хотя терминология для этого аспекта все еще несколько меняется сегодня, текстура или узор в этом контексте обычно относится к совокупному символу, составленному из повторяющихся субсимволов. Это могут быть области (например, лес, заполненный небольшими символами точек на дереве) и линейные символы (например, железная дорога с повторяющейся штриховкой). Эти субсимволы могут быть созданы с помощью любой или всех вышеперечисленных визуальных переменных, но несколько переменных применяются к общему шаблону:
Зерно / Расстояние
Количество пробелов между субсимволами в шаблоне. Французский термин « зернистость» Бертина был переведен как «текстура» в английском издании 1983 г. [1] и часто появлялся как таковой в последующих списках, но другие предположили, что зернистость или просто зернистость - лучший перевод.
Расположение
Упорядоченность расположения субсимволов в шаблоне, обычно либо с регулярным интервалом в строках и столбцах (часто указывающим на построение человека, например, фруктовый сад), либо с произвольным интервалом (часто указывающим на естественное распределение). Эта переменная впервые появляется в списке Моррисона 1974 г. [7]
Дополнительные переменные
Время от времени предлагалось несколько дополнительных переменных. Некоторые из них являются недавними предложениями, основанными на технологиях, а другие - более ранними предложениями, которые вышли из моды.
Должность
Абсолютное расположение символа в дизайне, заданное как координаты (x, y) . Это было основной частью модели Бертина, который отличал эти «переменные наложения» от других «переменных сетчатки». Картографы в значительной степени исключили его из большинства последующих списков, поскольку местоположение на карте предопределено географией. Однако это очень важно для представления информации в виде диаграмм и других визуализаций данных; например, позиция - это основной метод визуализации количественных значений на диаграмме рассеяния . Даже в картографии положение становится переменной при маркировке и размещении элементов, не относящихся к карте, на странице. Это также актуально при представлении полей ; например, расположение изолинии - это абстрактная визуализация свойства, а не расположение реального линейного объекта.
Ориентация узора
В обычном расположении - направление, в котором выстроены субсимволы. Бертин считал это просто версией площади первичной переменной ориентации, но Моррисон включил ее как отдельную переменную [7], вероятно, потому, что ориентация отдельных субсимволов может отличаться от угла, под которым они расположены. В последние годы он редко включался, вероятно, из-за общего сокращения использования шаблонов заливки в эпоху цифровой картографии.
Прозрачность / непрозрачность
Эти дополнительные термины относятся к степени, в которой символ смешивается с другими символами в том же месте, создавая иллюзию полупрозрачности символа впереди. Довольно недавнее дополнение, контроль непрозрачности стал обычным явлением в цифровой картографии. [2] Хотя он редко используется для передачи конкретной информации, он эффективен для уменьшения контраста или сохранения основной информации. Несмотря на широкое распространение, в учебниках упоминается редко.
Четкость / нечеткость
Это степень прорисовки символа с четкими или нечеткими краями. Кратко упомянутая в учебнике « Элементы» в 1978 г. [15], эта концепция была более полно развита Аланом МакИчреном в 1992 г. как инструмент для представления неопределенности местоположения; [16] он сначала назвал это фокусом , затем выбрал четкость , которая была наиболее распространенным термином в последующих списках.
разрешение
Это метод целенаправленной пиксельной обработки символа или признака с целью его обобщения и затемнения, обычно для сообщения некоторой формы неопределенности относительно признака. Это также было впервые введено в этом контексте MacEachren, [16], но обычно не используется и с тех пор редко упоминается. [2] В более широком смысле, это также может относиться к общему уровню детализации символа, который используется чаще, чем пикселизация, особенно в контексте картографического обобщения .
Высота
На трехмерных картах перспективы обычно вытягивают формы в направлении z, так что высота представляет свойство. [17]
Невизуальные переменные
Следуя широко распространенной полезности переменных Бертина, картографы предложили аналогичные наборы управляемых переменных для носителей помимо статических бумажных карт:
- Динамические / анимированные карты : продолжительность, порядок / последовательность, скорость изменения, время отображения, частота изменения, синхронизация (нескольких серий). Многие из них получили широкое распространение. [18] [19]
- Тактильные (сенсорные) карты : вибрация, дрожание, давление, температура, сопротивление, трение, местоположение, высота / возвышение и аналоги большинства основных визуальных переменных. [20] [21]
- Звук : Местоположение, Громкость, Высота, Регистр, Тембр, Продолжительность, Скорость изменения, Порядок (последовательный), Атака / Затухание. [22] На сегодняшний день звук редко используется для кодирования информации на картах и информационных дисплеях.
Визуализация информации
Согласно Бертину, каждая из визуальных переменных предполагает свой собственный способ восприятия и интерпретации, который МакИхрен связывает с когнитивной теорией схемы изображения (например, размер: большой-маленький ~ больше-меньше). [9] Эти режимы позволяют каждой переменной лучше представлять определенные виды информации и служить определенным целям, чем другие. В частности, Бертин вводит четыре свойства этих переменных, которые напрямую связывают их с их ролью в визуальной иерархии и их способностью представлять данные на каждом из уровней измерения Стивена .
- У ассоциативных переменных есть вариации, которые можно мысленно подавить, поэтому они легко группируются вместе, ни одна из них не выделяется естественным образом среди других, поэтому они не вносят большого вклада в визуальную иерархию. Бертен включил в этот список форму, ориентацию, цвет (оттенок) и зернистость (расстояние между узорами); Из переменных после 1967 года ориентация и расположение узора также ассоциативны, а возможна насыщенность цвета. Они хорошо подходят для представления номинальных переменных.
- Напротив, диссоциативные переменные имеют вариации, которые труднее игнорировать, потому что одни значения выделяются намного больше, чем другие; следовательно, они играют важную роль в визуальной иерархии. Размер и значение являются исходными членами этой группы, трехмерная высота, насыщенность цвета, прозрачность, четкость и разрешение также диссоциативны.
- Селективные переменные - это переменные с достаточно сильным изменением, чтобы читатель мог отделить одно значение от всех остальных (например, «где все синие точки?» Среди точек разных оттенков). Все диссоциативные переменные также являются выборочными, плюс интервал между узорами и оттенок (и расположение узоров после 1967 г.). Как правило, они лучше подходят для представления точной информации, чем неизбирательные переменные (Ориентация и Форма, хотя даже их можно сделать выборочными, если сделать их достаточно четкими).
- Упорядоченные переменные показывают четкий линейный порядок между разными значениями. Бертин перечислил размер, стоимость и зерно в соответствии с заказом; позже упорядоченные переменные будут включать высоту, насыщенность, прозрачность, четкость и разрешение. Такой порядок делает их полезными для представления порядковых и интервальных данных. Оттенок и ориентация заказываются; не в типичной метафоре «более-менее», а в циклическом порядке. Таким образом, их можно использовать для представления циклических данных.
- Количественные переменные имеют значения, которые можно измерить напрямую, и поэтому они лучше всего подходят для представления количественных свойств, особенно уровня отношения. Бертин включил в эту переменную только размер, хотя некоторые утверждают, что величина является количественной, хотя ее труднее измерить, чем размер.
Классификация Бертина редко упоминается как таковая, но полученные в результате предпочтения применимости образуют основную часть символизации , включая возможности размера, значения, насыщенности и разрешения для установления визуальной иерархии , а также следующие связи с уровнями измерения Стивена [2]
Уровень | Различие | Предпочтительные переменные | Маржинальные переменные | Примеры |
---|---|---|---|---|
Номинальный | Такой же или другой | Цвет, оттенок, форма | Расположение узора, ориентация | Владелец, Тип объекта |
Иерархический | Степень качественного отличия | Цветовой оттенок | Форма, расположение | Языки, Геологическое образование |
Порядковый | Заказ | Значение цвета, насыщенность цвета, прозрачность, четкость | Размер, высота, оттенок цвета, расстояние между узорами | Социально-экономический статус (богатый, средний класс, бедный) |
Интервал | Сумма количественной разницы | Значение цвета | Размер, насыщенность цвета, непрозрачность, оттенок | Температура , Год |
Соотношение | Пропорциональная разница | Размер, высота, значение цвета | Прозрачность, интервал между узорами | Темпы прироста населения, плотность населения |
Циклический | Угловая разница | Цветовой оттенок, ориентация | День года, Aspect местности |
Использование в символизации карты
Каждая из этих переменных может использоваться для передачи информации, для обеспечения контраста между различными элементами и слоями, для установления контраста фигуры и фона и четкой визуальной иерархии или для добавления эстетической привлекательности карты.
Символы карты обычно используют одновременно несколько визуальных переменных. Это может быть использовано для усиления изображения отдельного свойства; например, столица имеет символ, который больше и отличается по форме от других городов, или изменение цвета на картограмме от бледно-желтого до темно-зеленого с использованием как оттенка, так и значения. В качестве альтернативы можно использовать разные визуальные переменные для представления разных свойств; например, символы городов могут различаться по размеру для обозначения населения и по форме для обозначения столиц провинций и стран. Некоторые визуальные переменные можно гармонично комбинировать, чтобы сделать карту более понятной и информативной, в то время как другие комбинации, как правило, добавляют больше путаницы, чем полезности. Например, ранние эксперименты с использованием лиц Чернова на картах критиковались как трудные для правильной интерпретации. [23]
Рекомендации
- ^ a b Жак Бертин, « Графическая семиология». Les diagrammes, les réseaux, les cartes . С Марком Барбутом [и др.]. Париж: Готье-Виллар. Семиология графики , английское издание, перевод Уильяма Дж. Берга, University of Wisconsin Press, 1983.)
- ^ a b c d e Рот, Роберт Э. Визуальные переменные , в Д. Ричардсон, Н. Кастри, М. Ф. Гудчайлд, А. Кобаяшки, В. Лю и Р. А. Марстон, ред. Международная энциклопедия географии , Wiley, 2016. doi: 10.1002 / 9781118786352.wbieg0761
- Перейти ↑ Tyner, JA (2010). Принципы дизайна карты . Нью-Йорк: Гилфорд Пресс.
- Перейти ↑ Robinson, Arthur, The Look of Maps, University of Wisconsin Press, 1952
- ^ a b Палски, Жиль (2019) Жак Бертин, от классического обучения к систематическому мышлению графических знаков, Картография и географическая информатика , 46: 2, 189-193, DOI: 10.1080 / 15230406.2018.1523026
- Перейти ↑ Robinson, Arthur, Elements of Cartography , Wiley, 1960, p.137
- ^ a b c d e Моррисон, Джоэл, Теоретическая основа для картографического обобщения с упором на процесс символизации, Международный ежегодник картографии , V.14 (1974), стр.115
- ^ a b Китс, Джон С., Картографический дизайн и производство , Лондон: Longman, 1973
- ^ a b МакИчрен, Алан М., Как работают карты: представление, визуализация и дизайн , Гилфорд, 1995 г.
- ^ "Градуированные и пропорциональные карты символов" . GEOG 486: Картография и визуализация . Государственный университет Пенсильвании . Архивировано в июле 2017 года. CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ "Форма" , Словарь ГИС
- ^ Основы символов, «Картографические символы»
- ^ "Визуальные переменные" , Westfaelische Wilhelms Universitaet
- ^ https://www.e-education.psu.edu/geog486/node/1864
- ^ Робинсон, Артур, Рэндалл Д. Сейл, Джоэл Л. Моррисон, Элементы в картографии , 4-е издание, Wiley 1978
- ^ a b MacEachren, Алан М., Визуализация неопределенной информации , Картографические перспективы , 13 (осень 1992 г.), стр.10
- ^ Слокум, Терри А., Роберт Б. Макмастер, Фриц К. Кесслер, Хью Х. Ховард, Тематическая картография и геовизуализация , 3-е издание, Pearson-Prentice Hall, 2009, стр.84.
- ^ DiBiase Д., MacEachren, AM, Krygier, JB, и Ривз, C. (1992). Анимация и роль дизайна карты в научной визуализации. Картография и геоинформационные системы , 19 (4), 201–214.
- ^ MacEachren, AM (1994). Немного правды с картами: азбука символики и дизайна . Ассоциация американских географов.
- Перейти ↑ Griffin, AL (2001). Ощущение: использование тактильной визуализации для исследовательского географического анализа. Картографические перспективы , (39), 12–29. DOI: 10.14714 / CP39.636
- ^ Васконселлос, Р. (1992) Зная Амазонку через тактическую графику. Труды 15-й конференции Международной картографической ассоциации , Борнмут, Великобритания, стр. 206-210.
- ^ Krygier, JB (1994). Звуковая и географическая визуализация. В визуализации в современной картографии . AM MacEachren и DRF Taylor (Eds.). Оксфорд: Пергамон, стр. 149–166.
- ^ Майкл Д. Ли, Рэйчел Э. Рейли, Маркус Э. Бутавичиус «Эмпирическая оценка лиц Чернова, звездных глифов и пространственной визуализации двоичных данных» . Сборник материалов международной конференции ACM; Vol. 142, Труды Азиатско-Тихоокеанского симпозиума по визуализации информации - Том 24