基于逻辑学理论的多媒体电子地图集设计原则(郑束蕾)

基于逻辑学理论的多媒体电子地图集设计原则郑束蕾1，陈毓芬2，杨春雷1（1 解放军信息工程大学训练部，河南郑州 4500012解放军信息工程大学测绘学院，河南郑州 450052）摘要多媒体电子地图集设计领域中许多问题的产生，都是由于忽略了地图图幅之间、媒体之间、地图与媒体之间的逻辑联系。

本文创新性地将逻辑学引入地图学领域。

首先有针对性地分析了相关逻辑学理论在多媒体电子地图集各部分设计中的应用。

然后探索性地提出一致性、层次性、高效性、关联性、原子性等基于逻辑学理论的多媒体电子地图集设计原则，最后以笔者设计制作的《福建省生态环境多媒体电子地图集》为例，具体说明以上原则如何在实践中指导多媒体电子地图集的设计。

关键词多媒体电子地图集逻辑学设计原则1引言上个世纪90年代中期，多媒体技术引进电子地图集，音频、视频等多媒体手段的应用扩大了电子地图集的功能和信息表现方式，使其进一步发展为多媒体电子地图集。

多媒体电子地图集（Multimedia Electronic Atlas）是建立在地图学和计算机软、硬件技术基础上的，借助于多媒体技术，将地图与声音、图形图像、视频、动画和文字相结合，使多种媒体信息逻辑地联结并集成的一种空间信息可视化产品[1]。

目前，该设计领域主要存在以下突出问题：（1）设计上的一致性考虑不够。

主要表现在整体与局部设计风格、页面布局、色彩搭配、按钮和菜单样式、多种媒体演播步调等方面。

（2）结构设计缺少层次性，不符合思维习惯。

（3）数据模型不合理，造成功能实现和运行速度方面的障碍。

（4）常用和重点功能不突出，初次使用者不知如何下手。

（5）多媒体作用发挥不充分，忽视多媒体内容对地图内容的信息补充作用。

（6）界面设计缺少原则规范。

例如地图的主体布局不突出、工具按钮抽象并缺少操作提示信息、级联页面缺少相互跳转和中途退出链接、图例窗口压盖地图信息等等。

（7）多媒体响应速度较慢，用户操作后等待时间过长，引起烦躁感。

这些问题的产生，大多数由于忽略了地图图幅之间、媒体之间、地图与媒体之间的逻辑联系。

对这种逻辑联系的剖析深度和体现程度，从根本上说决定了地图集整体设计的好坏。

本文创新性地将逻辑学引入地图学领域，用逻辑学的相关理论和方法来研究多媒体电子地图集，总结设计原则和设计方法，并提供自主开发的多媒体地图集实例——《福建省生态环境多媒体电子地图集》对其进行验证。

2逻辑学理论在多媒体电子地图集中的应用逻辑学理论在多媒体电子地图集设计中的应用方法可以概括为：在总体设计中，应用原子论从逻辑原子的层次深入分析各个组成部分在地图集中的地位和作用；在结构设计中，应用共性类理论为地图集图组划分寻找依据；在数据组织方法设计中，应用充足理由原理探讨多种媒体与地图综合利用的意义；在功能设计中，应用不矛盾原理和排中原理讨论功能的准确性和实用性；在界面设计中，应用同一律为按钮、菜单、布局等界面要素的设计提供理论指导[2]。

2.1 逻辑原子论在总体设计中的应用逻辑原子论（Logical Atomism）认为分析是了解任何主题实质的途径，对任一事物不断分析，直至无可分析为止所剩下的就是逻辑原子[3]。

据此，多媒体电子地图集的逻辑学结构可以定义为“多媒体电子地图集——要素——原子要素——对象”：从系统结构的角度分析，“要素”可以诠释为地图类和多媒体类，它们可以分解为“原子要素”即各种地图图幅和单一媒体，“对象”为某一幅地图具体包含的图层对象和单一媒体要素包含的视觉对象和听觉对象等；对于数据组织来说，“要素”指地图数据库和多媒体数据库，“原子要素”为地图数据库中的几何数据库和属性数据库，以及多媒体数据库中的各种媒体库（图片、音频、视频、动画、文本和网页等），“对象”指地图原子数据库中的各数据表、数据项（字段）以及各种媒体原子的构成对象（如图片、声音、时间等）；对于操作功能来说，“要素”分为地图功能和多媒体功能，“原子要素”级的地图功能一般包括放大、缩小、漫游、缩略图、量算、图层控制、属性查询、三维飞行、简单的空间分析和统计分析功能等，多媒体功能包括图片设计、音频播放、视频演播、动画描述、文本查询和网页浏览、对多媒体文件的查询和调用等，“对象”指地图原子功能中的具体实现方法（如放大可分为点选放大、框选放大、距选放大等方式）和多媒体原子功能中的控制方法（如视频演播可分为播放、停止、起始、最后、快放、快退等控制方法）；对于界面形式来说，“要素”指多媒体电子地图集各个具体的框架页面；“原子要素”包括地图、按钮、菜单、图片、布局、色彩搭配等界面设计具体内容；“对象”指界面原子的样式、形状、大小、位置、色彩等界面设计诸多元素。

2.2 共性类理论在结构设计中的应用共同属性类是指一个、两个或多个有共同属性的属于它的元素的总和，按层次不同分别成为一级类、二级类、三级类等等。

其构成遵循层次性原则、互异性原则、无序性原则、外延性原则和概括性原则。

依据这些构成原则，可以识别共性类及其性质，确定共性类元素的种类、数量，以及用适当的语句或符号、公式陈述或表达共性类[4]。

多媒体电子地图集中构成每个图组的多幅地图具有共同属性，而且满足共性类理论的基本构成原则。

地图与图组、地图集之间的关系是“地图∈图组∈多媒体电子地图集”。

其中，单幅地图为一级类，图组为二级类，地图集为最高级的类。

在地图与图组之间、图组与地图集之间还可以有其它级别的类。

同样，多媒体要素根据相同的特征也可类似分为文字、图片、视频、音频、动画等几大类。

3充足理由原理在数据模型设计中的应用一个命题同其它命题具有逻辑联系的理由，在于客观现实的相应的联系，在于现象同周围条件的联系。

只有当一些命题能够充分全面的提供关于为说明问题所涉及的现象而必要的那些周围条件的知识，一个命题才能以这些命题为自己的充足理由[5]。

多媒体电子地图集中通过数据模型的设计，将地图数据库与多媒体数据库有机联系在一起，不但提供地图数据的操作，而且通过数据查询结构的设计关联到相应的多媒体信息，就是为了使直观的空间信息和丰富的多媒体属性信息相互补充，给用户充分提供各种认识手段，及时给出理解地理环境的充足理由。

4不矛盾原理和排中原理在功能设计中的应用不矛盾原理（古称“矛盾原理”）认为不应该提出在同一关系下彼此互相矛盾的判断[5]。

“排中原理”可表述如下：在同一关系下，两个互相矛盾的判断中一定有一个是真的，而在同一关系下它们排除第三个判断为真的可能性，简单的说就是“没有第三者”[5]。

多媒体电子地图集的功能设计必须清晰明了，当用户点击某一按钮或者菜单发出操作指令时，用户的使用需求是确定的，多媒体电子地图集响应用户操作的方式也应该是确定的，点击操作发生时必须有所响应，没有操作时不能提供任何功能，因此地图集功能的设计要适度，不能太多也不能太少，要具有实用性。

另外，“排中原理”要求功能按钮响应用户点击的方式应该具有唯一性，不能具有多重性和歧义性，按钮响应区域不能叠加或重复，要具有准确性。

5同一律在界面设计中的应用任何同一性都是相对的，是各种联系的一个要素、一个环节，使其具有运动性和相对性。

某个东西在某一方面是同一的（而在另一方面是非同一的），“同一性原理的适用范围必须在每一个领域、每一联系中分别加以确定”[5]。

多媒体电子地图集的总体风格、页面布局位置、色彩搭配、按钮样式等都要整体一致。

但根据辨证的同一律，又可以具有差别性，以按钮设计为例：基本地图操作功能按钮一般都采用统一样式、线性排列、色彩一致、响应方式一致，体现了同一性；但每个按钮的具体功能、图标设计、文字提示又有所差别，需要在特定情况下特殊设计。

6基于逻辑学相关理论的设计原则为了尝试解决前面所提到的设计问题，基于对逻辑学相关理论的研究，我们提出以下多媒体电子地图集设计原则：6.1 一致性动态性是电子地图集的共性之一。

内容的改变要以界面的变化作为提示。

从片头、片尾动画到按钮、菜单被划过和按下时的不同状态特效，前景色和背景色的对比，不同图组之间按钮和菜单的变化，还有地图图元被选中时的闪烁表示等等，都是以动态效果来引导用户的逻辑推理和判断。

但是如果不加规范，随意“动态”则会增加视觉负担，反而不利于地图集与用户之间更好的交互。

一致性原则对多媒体电子地图集的动态性加以规范，同时对地图集的总体设计、界面设计等都具有约束作用。

一致性原则使地图集设计灵动活泼，同时又有据可循，从本质上来说，这是逻辑学同一律的要求。

“一致性”包括：局部设计清新或浓艳，都应该与整体风格保持一致；整个地图集所有地图页面中各功能区的基本布局保持一致；同一图组各页面的色系搭配一致；同一页面内功能相似的按钮、菜单样式保持一致，又因功能决定存在着个体差异；音频、视频、动画等各种媒体演播步调协调一致，等等。

6.2 层次性多媒体电子地图集作为工具给用户使用，而不是作为电子图书让人学习的。

所以要了解用户的专业知识结构及具体需求，以用户最熟悉的形式表达地图集内容。

层次性从多媒体电子地图集结构设计的角度提出了新的设计原则。

地图集中大量的地图资料和多媒体资料都要根据用户需求划分层次进行管理，这是逻辑原子论和共性类理论的要求。

主题相同的地图分为一个图组，若干个这样的图组构成多媒体电子地图集的有机整体。

多种媒体共同组成全面的媒体信息，对地图内容进行补充。

如果结构设计不分层次，或者不符合用户的知识结构，用户在使用时就会感觉到杂乱和被束缚，影响地图集的整体使用效果。

6.3 高效性好的多媒体电子地图集能够充分利用多媒体交互性强的优点，增强地图集的可用性。

只有跟上用户的逻辑思维，充分考虑用户的预操作，当用户产生新的要求时才不会因找不到相应设置而影响推理判断。

多媒体电子地图集同用户之间具有逻辑联系的理由，在于多媒体电子地图集设计与用户客观知识水平的联系程度，在于人性化设计和交互的程度。

高效性原则是对适人性总体设计方向的细化和补充。

实用性与完备性是一对统一的矛盾，两者之间的平衡决定了地图集的使用效率。

其实，并不是功能越多的产品就越容易被接受。

现在很多制图人员追求电子地图功能原子数量的盲目扩充，而不去思考什么才是必要的、才是用户需要的。

实际上，功能太多有时反而构成干扰，要注重多媒体电子地图集的实用性。

例如，以环境和旅游为主题的多媒体电子地图集中，如果设计了缓冲区分析等复杂的功能，不但应用很少反而容易引起烦躁感，影响基本地图工具的使用。

同样，必要功能的缺少也会造成使用的不便。

另外，功能设计要准确，符合逻辑学不矛盾原理和排中原理的要求。

6.4 关联性由于地图数据之间、多媒体数据之间、地图数据与多媒体数据之间都有着千丝万缕的逻辑联系，因此，多媒体电子地图集的设计必须注意各种数据之间的逻辑联系，说明同一主题的地图信息和多媒体信息要通过数据调用和多媒体查询功能相互关联，按钮和菜单的设计要与使用者的知识背景相关联，给出必要的信息提示。