[发明专利]基于力矩平衡原理建立地图视觉平衡模型的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于力矩平衡原理建立地图视觉平衡模型的方法。

背景技术

在力学中力矩平衡分为两种：点力矩平衡的充要条件是其中为第i个点力矩，为i个点力矩的矢量和；轴力矩平衡的充要条件是顺时针方向的力矩和逆时针方向的力矩大小相等；在地图设计领域中，视觉重量是由于地图上的图形由于尺寸、形状、颜色等图形特征及所处的位置的不同，有些看起来重些，有些看起来轻些，这种视觉效果称为视觉重量；视觉平衡是指按一定原则编排地图上的图形单元，使之达到合理、生动的一种视觉效果。地图的图面设计不仅包括主区的构图而且涉及图名、图例、附图、比例尺等图外要素（图外要素是指除主区以外的图上要素）的位置、范围以及形式的设计。如何在满足不同功能需求用户个性化定制的同时，保持地图易阅读和使用效果，图面各种要素的配置就必须满足视觉平衡的要求。

目前，地图设计人员对视觉平衡的评估主要是地图设计者依靠长期的经验定性判断是否达到视觉平衡，经常出现不同设计者结论不统一的现象，甚至设计者对自己的评估结果无法寻找依据。如果设计地图结论不统一或无法判断是否达到视觉平衡，会对地图设计过程和设计结果即地图本身都产生严重的影响。具体如下：

一、如果设计结论不统一则众多的设计环节如图例设计、比例尺设计、版式设计、插图设计、附图设计等无法统一规划，无法统一标准，各个环节互相冲突，那么地图设计整体进程无法顺利进行；

二、如果地图设计结论不统一，则会出现不同设计者有不同质量标准的设计产品，即设计的地图产品质量参差不齐，更为严重的是因为没有视觉平衡的数据标准，因此无法对这些较差质量的地图产品进行有根据的评估，较低水平的设计人员也因为没有标准而找不到设计产品质量较低的原因，因此研究基于力矩平衡原理建立地图视觉平衡模型具有一定意义。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本发明之目的就是提供一种基于力矩平衡原理建立地图视觉平衡模型的方法，可有效解决设计的地图难以判断是否达到视觉平衡和有效使用的问题。

本发明解决的技术方案是，由于力矩平衡模型和视觉平衡模型的模拟相似度，根据力矩平衡模型且兼顾视觉平衡的影响因素，提出视觉重力矩的概念并建立函数模型，计算各个区的视觉重力矩以及视觉平衡模型衡量参数R₁和R₂，将视觉平衡模型衡量参数R₁和R₂与视觉平衡的阈值P₁、P₂，比较判断是否达到视觉平衡。

本发明根据力矩平衡原理，计算地图视觉平衡影响因素的重力矩，确定地图视觉平衡模型衡量参数，建立了地图视觉平衡模型，使地图视觉平衡定性评估转化为定量评估，方法简单，操作方便，使用效果好。

附图说明

图1为本发明的交通图视觉平衡模型构建的示意图。

图2为本发明的五种版式的示意图。

图3为本发明的交通图视觉平衡模型实现的示意图。

图4为本发明的北美洲的义务教育课程标准地理教学挂图。

图5为本发明的中华人民共和国地图。

图6为本发明的《中国高速公路及城乡公路网地图集》中秦皇岛市唐山市地图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

由图1-图6给出，本发明建立地图视觉平衡模型的步骤如下：

第一步：模拟相似度确定，由于视觉重量的影响因子和视觉重量之间的比例关系与力矩的函数关系类似，力矩平衡模型和视觉平衡模型的模拟相似度，根据力矩平衡模型且兼顾视觉平衡的影响因素，对视觉重量的定义进行拓展后提出视觉重力矩的概念；

第二步：地图数据准备，选取专题地图作为模型实现用图，选取的专题地图中所有图元（图形单元）满足以下条件：

①图元之间不能交叉、不能挤压扭曲，具有不同形状而且不能简化为点状，即所有图元类似物理学中的刚性物体，刚性物体在物理学中是指无论受力多少形状都不变化的物体；

②设垂直于图面且朝向前方向的虚拟坐标轴为X轴，所有图元围绕X轴模拟转动；

③X轴不用分析本身的受力情况；

所述的专题地图为包括不同使用方式的专题地图如挂图、桌面用图或地图册，也涵盖不同用途的专题地图如交通图、政区图或教学挂图等；