地圖也能“換膚”？《地圖風(fēng)格遷移》系統(tǒng)解構(gòu)地圖的“風(fēng)格再造”之旅

時代需求和新興技術(shù)驅(qū)動著地圖學(xué)不斷演進(jìn)。當(dāng)前，地圖學(xué)正處于“大變局時代”（王家耀院士語），地圖正以泛地圖、微地圖、全息地圖、敘事地圖等形式，廣泛應(yīng)用于國計民生各行業(yè)。制圖空間由地理空間擴(kuò)展到信息空間，地圖類型由二維靜態(tài)擴(kuò)展到三維動態(tài)，地圖功能由描述型發(fā)展到分析型與診斷型，地圖制作由專業(yè)走向大眾。與此同時，各領(lǐng)域?qū)Ω哔|(zhì)量地圖表現(xiàn)形式的需求也日益迫切，尤其是個性、創(chuàng)意的地圖風(fēng)格。

地圖風(fēng)格是指具有顯著區(qū)分度的地圖設(shè)計特征，它不僅體現(xiàn)為顏色、線畫、紋理、字體、版式等圖形樣式，還涉及視知覺與認(rèn)知等過程。地圖風(fēng)格不僅影響地圖內(nèi)容的解讀，還能激發(fā)審美與情感反應(yīng)，從而影響地圖的表現(xiàn)力、藝術(shù)性與說服力。但是，地圖風(fēng)格設(shè)計需要權(quán)衡科學(xué)性與藝術(shù)性，因為設(shè)計過程費(fèi)時費(fèi)力，迫切需要發(fā)展能夠有效提升地圖風(fēng)格設(shè)計效率和質(zhì)量的理論和方法。風(fēng)格遷移（style transfer）這一概念起源于圖像處理領(lǐng)域，屬于生成式AI的一個分支。ChatGPT、Midjourney等生成式AI關(guān)注內(nèi)容的生成，而風(fēng)格遷移則強(qiáng)調(diào)形式的嫁接：將一幅圖像的視覺感受遷移到另一幅圖像上。在地圖學(xué)領(lǐng)域，借鑒繪畫、攝影的形式進(jìn)行地圖設(shè)計是一種常見的做法，但這種方法依賴于設(shè)計者的經(jīng)驗。如果能夠?qū)⒗L畫、攝影等圖像上的風(fēng)格遷移到地圖上，則有望提高地圖風(fēng)格設(shè)計的效率和質(zhì)量，也有助于實(shí)現(xiàn)地圖制圖由專家主導(dǎo)的“授人以魚”發(fā)展到面向大眾的“授人以漁”。當(dāng)前的地圖風(fēng)格遷移研究尚存在著遷移對象不清晰、遷移方法不完備、遷移結(jié)果缺少可用性分析等問題。

本書圍繞三個地圖風(fēng)格遷移問題展開研究：遷移什么？如何遷移？遷移何用？

本書共七個章節(jié)

第1章介紹地圖風(fēng)格遷移的概念并對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，

第2章從視覺神經(jīng)視角來分析地圖風(fēng)格的視覺神經(jīng)機(jī)制及其主導(dǎo)視覺特征（遷移什么），

第3～5章在視覺神經(jīng)機(jī)制分析的基礎(chǔ)上，分別針對矢量地圖、影像地圖、彩色地貌暈渲三類地圖展開風(fēng)格遷移算法研究（如何遷移），

第6章通過認(rèn)知實(shí)驗來分析、評價地圖風(fēng)格遷移的結(jié)果（遷移何用），
第7章從已經(jīng)理解的風(fēng)格遷移以及需要進(jìn)一步研究的風(fēng)格遷移兩個方面對地圖風(fēng)
格遷移進(jìn)行再認(rèn)識。

本書以“視覺機(jī)制-算法實(shí)現(xiàn)-認(rèn)知實(shí)驗”這一主線，系統(tǒng)地分析地圖風(fēng)格的視覺神經(jīng)機(jī)制，提出一系列地圖風(fēng)格遷移方法并進(jìn)行可用性實(shí)驗，以期豐富當(dāng)前對地圖風(fēng)格的理解，啟發(fā)更多的地圖風(fēng)格遷移算法，促進(jìn)地圖風(fēng)格遷移研究更好地應(yīng)用于國計民生。

部分“序”

由吳明光教授等撰寫的這本專著圍繞“遷移什么-如何遷移-遷移何用”三個問題展開論述：

在闡述“遷移什么”這一問題時，作者從視覺神經(jīng)機(jī)制的角度分析了地圖與藝術(shù)繪畫的異同，提出：地圖可以參考藝術(shù)繪畫的形式，但是不能拘泥于繪畫；地圖風(fēng)格遷移不僅可以追求地圖與繪畫在視覺上的相似，還可以追求在地圖上嫁接繪畫所采用的視覺神經(jīng)機(jī)制。并進(jìn)一步分析出：視覺神經(jīng)結(jié)構(gòu)是在人與環(huán)境的交互過程中演化出來的，與地理環(huán)境特征可產(chǎn)生同頻共振而表達(dá)天地大美。這一新的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)不僅有利于厘清地圖風(fēng)格遷移的概念，也有利于加深我們對地圖信息視覺加工過程的理解。

在論述“如何遷移”這一問題時，作者踐行了“形式服務(wù)于內(nèi)容”這一原則，圍繞地圖的科學(xué)性與藝術(shù)性這兩個核心問題來展開研究，所提出的地圖科學(xué)性與形式美的度量方法不僅對地圖風(fēng)格遷移算法有支撐作用，對地圖質(zhì)量定量評價等其他問題也具有一定的參考價值，且有利于推動地圖的知識工程建設(shè)。在討論“遷移何用”這一問題時，作者又回扣地圖風(fēng)格的視覺神經(jīng)機(jī)制分析，設(shè)計了一系列實(shí)驗來分析地圖風(fēng)格對地圖視覺感知、內(nèi)容辨識以及情感激發(fā)等方面的作用，形成了研究閉環(huán)。有別于純粹實(shí)驗儀器驅(qū)動的地圖可用性研究，作者對結(jié)果的分析不僅僅停留在數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析上，而是深入挖掘了背后的視覺神經(jīng)機(jī)制，這一做法也有利于推動實(shí)驗地圖學(xué)的發(fā)展。

整體來看，這本專著在系統(tǒng)地總結(jié)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，深入分析了地圖風(fēng)格的視覺感知原理，構(gòu)建了一系列地圖風(fēng)格遷移算法，并通過系統(tǒng)的可用性實(shí)驗驗證，填補(bǔ)了這一領(lǐng)域的國內(nèi)空白！該書主題鮮明、層層深入、引人入勝，本人樂意向從事地圖學(xué)理論與方法研究，以及從事地圖設(shè)計與應(yīng)用等工作的地圖界同仁推薦這本專著！

中國工程院院士 王家耀
2024年11月7日

本文摘編 自 《地圖風(fēng)格遷移 》一 書， 有刪減 ，圖片來源于該書。

《地圖風(fēng)格遷移》

ISBN 978-7-03-080443-3
吳明光 孫彥杰 喬莉鴿 等 著

責(zé)任編輯：周 丹 沈 旭 李佳琴
審圖號：GS（2025）2429 號

本書聚焦于地圖風(fēng)格遷移這一地圖學(xué)前沿?zé)狳c(diǎn)，系統(tǒng)地分析“遷移什么、如何遷移、遷移何用”這三個地圖風(fēng)格遷移的核心問題。全書共 7 章，第 1 章介紹地圖風(fēng)格遷移的概念并對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述；第2 章從視覺神經(jīng)視角來分析地圖風(fēng)格的視覺神經(jīng)機(jī)制；第 3~5 章分別針對矢量地圖、影像地圖、彩色地貌暈渲三類地圖展開風(fēng)格遷移算法研究；第 6 章通過認(rèn)知實(shí)驗來分析、評價地圖風(fēng)格遷移的結(jié)果；第7 章對全書進(jìn)行回顧總結(jié)，并展望地圖風(fēng)格遷移研究的未來。
本書既可以作為地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)、生成式人工智能等領(lǐng)域的教學(xué)參考書，也可以供相關(guān)從業(yè)人員參考。

（本文編輯：洪弘）

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