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

時代需求和新興技術驅動著地圖學不斷演進。當前，地圖學正處于“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，廣泛應用于國計民生各行業(yè)。制圖空間由地理空間擴展到信息空間，地圖類型由二維靜態(tài)擴展到三維動態(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，各領域對高質量地圖表現(xiàn)形式的需求也日益迫切，尤其是個性、創(chuàng)意的地圖風格。

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

本書圍繞三個地圖風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章介紹地圖風格遷移的概念并對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行綜述，

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

第3～5章在視覺神經(jīng)機制分析的基礎上，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格遷移算法研究（如何遷移），

第6章通過認知實驗來分析、評價地圖風格遷移的結果（遷移何用），
第7章從已經(jīng)理解的風格遷移以及需要進一步研究的風格遷移兩個方面對地圖風
格遷移進行再認識。

本書以“視覺機制-算法實現(xiàn)-認知實驗”這一主線，系統(tǒng)地分析地圖風格的視覺神經(jīng)機制，提出一系列地圖風格遷移方法并進行可用性實驗，以期豐富當前對地圖風格的理解，啟發(fā)更多的地圖風格遷移算法，促進地圖風格遷移研究更好地應用于國計民生。

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)機制的角度分析了地圖與藝術繪畫的異同，提出：地圖可以參考藝術繪畫的形式，但是不能拘泥于繪畫；地圖風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)機制。并進一步分析出：視覺神經(jīng)結構是在人與環(huán)境的交互過程中演化出來的，與地理環(huán)境特征可產(chǎn)生同頻共振而表達天地大美。這一新的學術觀點不僅有利于厘清地圖風格遷移的概念，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“形式服務于內(nèi)容”這一原則，圍繞地圖的科學性與藝術性這兩個核心問題來展開研究，所提出的地圖科學性與形式美的度量方法不僅對地圖風格遷移算法有支撐作用，對地圖質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。在討論“遷移何用”這一問題時，作者又回扣地圖風格的視覺神經(jīng)機制分析，設計了一系列實驗來分析地圖風格對地圖視覺感知、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)。有別于純粹實驗儀器驅動的地圖可用性研究，作者對結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)機制，這一做法也有利于推動實驗地圖學的發(fā)展。

整體來看，這本專著在系統(tǒng)地總結國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎上，深入分析了地圖風格的視覺感知原理，構建了一系列地圖風格遷移算法，并通過系統(tǒng)的可用性實驗驗證，填補了這一領域的國內(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理論與方法研究，以及從事地圖設計與應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 《地圖風格遷移 》一 書， 有刪減 ，圖片來源于該書。

《地圖風格遷移》

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

責任編輯：周 丹 沈 旭 李佳琴
審圖號：GS（2025）2429 號

本書聚焦于地圖風格遷移這一地圖學前沿熱點，系統(tǒng)地分析“遷移什么、如何遷移、遷移何用”這三個地圖風格遷移的核心問題。全書共 7 章，第 1 章介紹地圖風格遷移的概念并對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行綜述；第2 章從視覺神經(jīng)視角來分析地圖風格的視覺神經(jīng)機制；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格遷移算法研究；第 6 章通過認知實驗來分析、評價地圖風格遷移的結果；第7 章對全書進行回顧總結，并展望地圖風格遷移研究的未來。
本書既可以作為地圖學與地理信息系統(tǒng)、生成式人工智能等領域的教學參考書，也可以供相關從業(yè)人員參考。

（本文編輯：洪弘）

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