2. 75711部队，广东 广州 510515
2. 75711 Troops, Guangzhou 510515, China
1 引 言
将地图服务由“大众化的信息管理”拓展至“个性化的知识推理”，已成为学科研究新趋势、用户需求新方向[1]。地图服务个性化作为“以用户为中心”理念的具体体现，由被动提供“用户接受的地图”转为主动提供“用户需要的地图”，能够有效提升地图可用性、增强服务智能化，而地图符号的个性化，则是实现该目标的关键。
众多学者对电子地图符号设计开展了研究。与纸质地图相比增加了渐变等视觉变量[2]；基于语言学解析了空间信息的理解机制[3]；将承载物质特性、蕴含精神寓意、适应用户感知、与地图符号体系融合等4点作为地图符号设计的新理论，并从原始图形、图形符号、地理符号到衍指符号(supersign)开展设计[4]；探讨了符号设计中组合构成、图形表达及符号系统关联特征3个主要方面[5]；通过三维符号语义模型进行了三维地图符号设计[6]；进而开展了个性化地图模板设计试验[7]。
纵观当前研究现状，重视从认知、语义等方面研究地图符号设计，但忽视了用户的多元化需求，适应用户感知的地图符号构建机理和设计理念未能考虑用户独特需求，设计出的地图符号未能满足用户个性化需求。鉴于此，本文对地图符号个性化设计展开研究，通过探讨个性化地图符号理论，构建概念模型；基于语言学剖析个性化地图符号构成的关键因素；创新个性化符号设计方法和流程，开展个性化地图符号设计实例验证。
2 个性化地图符号理论探析
计算机领域认为个性化是在上下文或情境中，动态内容(文本、链接、广告或产品等推荐对象)的发送，是该内容针对特定用户或群体用户需求和兴趣定制的过程[8]。符号作为“某种对某人来说在某一方面或以某种能力代表某一事物的东西”[9]，地图符号通过抽象、概括等手段表达地理事物，是地理信息的表征。鉴于符号具有形态和意义，那么个性化地图符号的“个性”既要能让用户感知地理事物独特的外在形态(位置、形状、状态等)，又要能让用户解意出它蕴含的特有含义(属性、特征及功能等)。
2.1 感知适人化分析
文献[10]认为符号是能指和所指的结合，能指即符号具，是符号的物质形式，表现为声音、文字或图像等；所指即符号义，是符号所代表的对象，指向被感知解意的事物。文献[9]进一步提出了符号学三重理论，认为代表项、指涉项和解释项共同构成有效符号，三者为不可分割的符号化过程。本文借鉴上述符号学理论，构建个性化地图符号概念模型(如图 1所示)，梳理地图符号、地理事物和用户感知解意三者之间的关系。
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| 图 1 个性化地图符号概念模型(感知部分)Fig. 1 Conceptual model of personalized map symbols for perception portion |
个性是某一事物区别于他事物的特殊性质，共性是不同事物的普遍性质。共性和个性在一定条件下能够相互转化[11]。因此，个性化并非怪异化，更不是个人化，并不与大众化和多元化相对立，它是共性在相对条件下表现出的差异。地图符号作为用户感知地理事物的载体，个性化的地图符号设计无需标新立异，不应破坏大众认同和共性感知，不能是挂一漏万的怪异和另类，理应建立在大众认同的视觉变量基础上。
2.1.2 所指体现于个体个性差异之中
符号具有隐喻，隐喻作为从某认知领域向其他认知领域的映射[12]蕴含于符号所指中，用户因多维情境不同(包括生活环境、人生阅历、宗教信仰、文化背景、知识结构、传统习惯、民族性格、地域特色、职业教育等背景，场合改变、立场转换、观念提升和知识更新等情况)，对地图符号隐喻解读存在差异。例如：是用幼苗还是学士帽形态的图形表示学校，用户会基于自身人生阅历、文化背景等情境有不同选择。
2.2 解意适宜化分析
文献[9]在符号能指和所指二分法的基础上加入解释项，认为当能指出现时，人总会试图进行不断明晰化的解意，并最终确定候选项与所指的对应。牛津大学图书情报学者将人类对知识的学习划分为数据、信息、意见、知识及理解等由低到高5个层级[13]，模型如图 2所示。第4层级知识，是对信息或意见基于经验和观念加以分析、评价和判断的结果，而在此之上，知识必须能够被理解，从空间认知角度分析这是一个对比原心象、形成新心象的过程。从知识到理解层级的上升可被视为从大众认同到个体接受的演进。
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| 图 2 个性化地图符号概念模型(解意部分)Fig. 2 Conceptual model of personalized map symbols for disambiguation portion |
认知与情感的心理生理试验研究表明：视觉感知复杂程度的增加，将消耗用户精神、降低心跳、增加面部紧张、负面影响认知和情感[14]。因此，地图符号的形态表达要有限度、有针对性。为使用户高效、快捷、无歧义地解意地图符号蕴含的知识，地图符号对地理事物的意指要基于用户特定需求，体现地理事物关键特征；同时，地图符号应尽量省略对非用户需求、非地理事物独特特征的表达，实现解意诠释简化，便于用户高效直观地感知，解意出满足认知需求的地理事物独特隐喻。
2.2.2 可理解性体现于意指所蕴含的决策判断和兴趣推荐
地图符号个性化关键取决于用户的认可和共鸣，意指的可理解程度与地图符号蕴含的用户意愿、期望和情感息息相关。因此需要用户建模，并基于操作行为、搜索记录乃至历史日志进行推理，捕获用户若隐若现的需求目标，将用户意愿和期望通过相关算法与地理事物独特特征或功用相匹配，进而合理推荐、适当表达。从意识和对象的研究分析[15]：用户感知地图符号后，解意地图符号意指，展开深层次的分析、综合和解释，而后更新心象，进而指导行为、丰富情感、增减兴趣。可见，用户意愿、期望和情感是解意地图符号意指的根据，它与地理事物属性、特征、功能和效用，以及地图符号意指中的判断和推荐意义形成了一条完整的个性化链条。
3 地图符号个性化设计策略
综上分析，个性化地图符号是面向个体用户或群体用户，基于用户多维情境，适应用户情境感知、满足用户需求、体现兴趣推荐，描述地理事物及其现象空间分布、属性、特征、功能及效用的载体。依据文献[10]结构语言学的“组合/聚合”理论，语言直接切分单元(语素)按照一定顺序(历时)形成语言 (链)，组合即语言链单元间的相邻关系；而聚合则是语句中任何一个词和其他可取代又不能破坏原句句法形式词之间的纵向关系。针对个性化地图符号感知适人和解意适宜两个理论基点，地图符号个性化设计将根据语言学思想对符号进行形态切分和意义解析，基于不同情境(语境)赋予语义，进而构造语法、组合形态，如图 3所示。
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| 图 3 个性化地图符号概念模型(设计策略部分)Fig. 3 Conceptual model of personalized map symbols for design strategy |
图元是构成符号形态的基础，一个符号由一个或多个图元构成。多种视觉变量作为微细的义素和义位[3]组成了地图语言的符素(语素)[6](文献[6]借鉴语言学语素的概念，将符素定义为一定图形形式和概念语义的最小结合单位，本文在此基础上认为符素为有意义的符号组件或部件)，一个或多个符素组成了符号。依据文献[9]对符号及其对象间的关系描述，将个性化地图符号的符素分为图像、指示和象征3类。图像符素与它所指对象间的逻辑性最为明显，具有较强视觉邻近认同感，它的意指关系建立在相似性上；指示符素与指称对象为标示关系，体现事物性能和功效，建立于因果或时空关联之上；象征符素是思想、信仰、价值的社会共识或习惯表达，意指关系建立在规约基础上。
明度、密度和颜色等视觉变量可以直观表征地理对象的数量、质量、等级及空间结构等特征，又能产生整体、等级、数量、质量、动态及立体等感知效果，组合实现符素形态的多样化和符素意义的多元化。为使个性化地图符号意指蕴含知识，符素需要具有语义，该语义将作为制图者、用户及系统对该符素形态共同的认知和描述。
个性化地图符号的符素语义既要基于本体理论，将符素语义特征提取为部分-整体、功能、特征、意图等多个层次[3]；又要考虑不同应用情境导致的地图符号语义差异，在情境基础上确保符素形态和意义的统一。由此，基于人对视觉变量的视觉感受[16]，参考文献[3]的思路将符素设定为名词语义。此外，依据方向、明度和颜色等视觉变量应用范围，可设定该符素具有功能、特征、状态、大小、方位等形容词性的定性、定质或定量型参数语义。符素变量修饰及其空间关系可设定为动词语义，图元之间距离和方向可设定为副词语义。例如：长度0.7 mm、宽度0.1 mm、颜色RGB值#000000、方向倾斜45°的图元线段，它的尺寸、方向视觉变量可设定为具有能被拿起的特征和放在餐具中的状态；尺寸、颜色视觉变量可设定为如果成双平行则具有夹物的功能，因此可作为餐饮类符号中的象征符素，语义为一根筷子、一只勺子把；如果一定数量的该图元形成一定间隔距离的、一条直线或曲线式的断续空间关系，则可作为道路类符号中的象征符素，语义为一段规划道路。
3.2 符号陈述语法构造
人对符号感知的思维模式可通过编码机制体现于语法结构，一个表达图形符号意义的语句必须由单个或多个符素语义合理组合，该排列组合具有约定俗成的结构和关联。词类是语法的重要概念，符素词类体现了它的句法功能[17]，当前地图学语言多使用名词、形容词、数词和量词等实词，通过符素名词附加其他实词得到限定性名词短语描述符号的意指[3, 6, 16]。
人类解意知识可分为陈述性阶段、知识编辑阶段和程序性阶段[18]。陈述性阶段获得有关事物的陈述，该陈述以结构块的形式表征，一般运用逻辑思维处理；在知识编辑阶段，人脑分析、对比新的产生式规则；最后的程序性阶段，人脑形成与当前认知需求相适应的产生式规则，这些规则会被辨别、概括、扩展和深化，并根据获知情境在人脑中重新组织排列。由于个性化地图符号的解意适宜性体现于一定情境下个体或群体用户基于意愿、期望和情感进行的决策判断和兴趣推荐，那么，个性化地图符号意指可在描述性名词短语的基础上，基于情境扩展为基于用户立场、适应用户需求的陈述句。该陈述句描述的个性化地图符号意指的是以用户为主语的命题(包含用户思想、信念、欲望和意向等心理状态)[19]，从而有利于用户在知识编辑阶段对地图符号意指的决策判断和兴趣推荐。
陈述句的内容需要体现地理事物属性、特征、功能、效用和内部逻辑关联以及用户对事物的认知逻辑、因果关联、决策推荐、兴趣描述等内容。它由情境语义词汇构成，同时多个语义词汇相应的符素构成符号形态。个性化地图符号形态的构造首要考虑地图阅读环境、地图硬软件载体及用户感知生理特点等情境的制约，再进行组合和层叠。对兴趣推荐或情感喜好的表达，可灵活运用明度、密度和颜色等视觉变量，通过边缘突出、背景叠加等方式，体现出等级和层次感，即保证该符号与本类符号大体形态一致，又体现出推荐次序和感知顺序的统一。
4 个性化地图符号设计过程
个性化地图符号设计要遵循传统地图符号设计的通用原则，并满足个体或群体用户基于情境的感知和解意。基于对地图符号个性化构建策略的研究，本文提出个性化地图符号设计的3个阶段12个步骤，如图 4所示。
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| 图 4 个性化地图符号设计过程Fig. 4 Flow chart of personalized map symbols design |
(1) 分析影响因素：分析影响个性化地图符号设计的地图用途、比例尺、制图区域、地理事物、地图载体等客观影响因素。
(2) 梳理视觉变量：分析影响因素，地图符号在设计之初要分析和整理能够应用或受限制的视觉变量，并基于面向对象思想进行对象构建。
(3) 设计符素组件：根据用户多元化需求，分解或细化地理事物的形态结构、属性特征和功能效用，通过夸大、移位、合并等手法，设计出能够准确表达事物特有结构、独有特征、关键功能的符素。
(4) 赋予情境语义：实现符素形态与情境语义的统一，基于情境赋予符素适当语义，规范对图素形态、类型、视觉变量配置参数的说明。
4.2 模型构建和分析推理
(1) 认知情境分析：用户阅读地图的时间、自然环境，地图软硬件载体、屏幕尺寸乃至网络带宽等都是影响地图符号认知的情境因素，需要根据认知情境的分析展开符素的组合，设计大众化的地图符号。
(2) 用户模型构建：个性化地图符号服务于个体用户或群体用户，符号设计需要对用户进行背景特征、交互行为、搜索记录及历史日志的分析，构建相应的用户模型。
(3) 需求情境分析：个性化符号意指的可理解性强调用户对地图符号在恰当情境中的认同，需求情境需要分析用户不同情境下使用地图的需求目标和兴趣爱好，体现地图符号在不同情境中的形态和意义差异，可通过地图符号视觉感受试验、可用性(有效性、效率和用户主观满意程度)[20]试验及问卷调查展开分析。
(4) 综合分析推理：综合各种情境，通过相应算法，瞄准用户需求目标、决策期望和兴趣爱好进行个性化推理，并获取兴趣范围和推荐次序。
4.3 知识解意和组合表达
(1) 整理描述内容：描述内容包括地理事物属性、特征、功能和效用，基于认知情境的视觉变量及其参数，基于用户情境的符素组合选项，以及兴趣推理的范围和次序等。
(2) 形成知识陈述：过多的符号意义陈述内容可能无法全部体现于符号形态，为把握个性化地图符号解意知识化和可理解性这两个重点，地图符号知识陈述应重点体现地理事物的独有特征和兴趣推荐。
(3) 设置符素变量：基于认知情境，为使兴趣推荐次序体现为用户阅读地图时的视觉感受次序和层次，需要优选最适宜用户感知的视觉变量作为符素变量，如明度、密度和颜色等。
(4) 组合个性符号：将情境语义构成的地图符号意义与符素、视觉变量组成的地图符号形态相统一，建立地图符号组合规则库，通过专业制图者辅助开展地图符号动态构建，必要时通过试验验证。
5 个性化网络地图符号设计实例验证
由于目前兴趣点是用户个性化需求的重点，本试验以设计适应不同用户需求的个性化餐饮符号为目标，相应的线面状地图符号个性化设计也将有所涉及。地图硬软件环境限定为台式机、笔记本等非小屏幕设备，选取11至35周岁的中学生、大学生以及学校教职员工等20人为被试者。首先根据设计流程分析影响因素，梳理形状、尺寸、明度等视觉变量的使用范围，设计餐饮类符号的符素，并基于情境赋予适当语义，如表 1所示。
试验中将用户阅读地图时的认知情境设定为在白天自然光充足的室内，屏幕为19英寸液晶屏，地图显示无延迟等环境中进行，由餐饮类符素组合设计3组地图符号(如表 2所示)，并展开可用性试验[7]和用户问卷调查。试验一为餐饮类地图符号可用性选择试验，采取可用性百分比综合评价方式，将被试者随机分为两组，第1组试验地图符号提供意义选项供选择，第2组地图符号无任何提示，以此既评价符号辨识度、又获取用户对地图符号准确认知的情况。调查问卷负责获取用户年龄、性别、教育程度、色彩喜好和使用地图情况等基本信息，饮食要求、餐饮爱好等需求，以此分析不同用户情境。本试验由调查问卷中的用户背景特征、兴趣爱好等信息代替搜索记录及历史日志的分析结果，构建用户模型，并将模型与可用性综合评价最佳的符号相匹配。
将需求情境设定为学生放学、教职员工下班的傍晚时间，任务为与若干好友一起用餐。根据情境设置和问卷完成用户兴趣爱好、特征偏好调查，综合分析得出用户兴趣范围和推荐次序等，再根据用户综合情境，开展知识解意和组合表达等设计步骤。例如：A情境为被试者ZHANG，男，34岁，硕士研究生学历，学校教科办工作，爱好中餐，口味大众，饮食注重饭菜质量。针对中餐厅的饭菜质量、服务质量、就餐环境和平均消费价格等因素进行综合推荐，设计符素语义表达、形成知识陈述，以符号外框尺寸大小表示基于该用户情境的兴趣推荐次序，以符号背景灰度强弱表示饭菜质量，个性化地图符号设计示例如表 2、图 5所示，形成以中餐厅为主的餐饮符号及其他地理要素的表达，地图效果如图 7所示。B情境为被试者LIU，女，16岁，高中二年级学生，爱好西餐，注重饮食性价比和饭菜质量，通过综合推荐，以整体符号色彩亮度描述该用户的兴趣推荐次序，以符号外框尺寸大小表示平均消费价格高低，以外框圈虚实程度表示饭菜质量，个性化地图符号设计示例如图 6所示，并形成以西餐厅为主、其他餐饮符号为辅的地图表达，效果如图 8所示。
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| 图 5 被试者ZHANG个性化符号设计效果(部分)Fig. 5 Local design effect of personalized symbol of tester ZHANG |
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| 图 6 被试者LIU个性化符号设计效果(部分)Fig. 6 Local design effect of personalized symbol of tester LIU |
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| 图 7 被试者ZHANG个性化地图效果(局部)Fig. 7 Local design effect of personalized map of tester ZHANG |
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| 图 8 被试者LIU个性化地图效果(局部)Fig. 8 Local design effect of personalized map of tester LIU |
最后进行个性化地图可用性评价验证，被试者将通过阅读地图感知符号形态、解意符号意义，进行可用性评价和问卷调查，例如，询问被试者ZHANG是否能够阅读地图获知个性化地图符号的知识陈述内容(浙江北路和塘沽路交叉口的天伦王朝酒店为推荐的首选中餐馆，且饭菜质量优秀等)。试验最终的地图可用性综合评价评分为91.26%，问卷调查准确率为94.6%。试验表明依照本设计能够设计出符合设计初衷、以直观的形态蕴涵独特意义、解意效率较高的个性化地图符号。被试者在试验中普遍认同该设计，认为本试验中的地图表达效果整体优于当前网络地图。
6 结 论
个性化是人类满足基本物质需求后的高层次追求，体现着自我实现的意愿。个性化地图符号具有丰富的内涵和外延。本文尝试将地理事物关键属性特征、独特功能效用体现于符素形态和情境语义之中，通过陈述式语法规则进行符素组合，实现地图符号设计与知识陈述的同步构建，达到个性化形态和意义的辩证统一。从严格意义上讲，个性化地图符号设计应该包括对用户模型构建和兴趣分析推理等部分的论述，但由于研究侧重点不同，本文对此有所省略。此外，地理事物基于不同视角分析，地图符号设计和解意将不尽相同，此问题将是下一步的研究重点。
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