卞宇辰1，杨盈2，任福1,3,4，王怡开1，刘江涛2，田沁2，柯鉴5
1. 武汉大学 资源与环境科学学院，武汉 430079；2. 深圳市方案和自然资源数据管理中央，深圳 518304；3. 地理信息系统教诲部重点实验室，武汉 430079；4. 自然资源部数字制图与国土信息运用重点实验室，武汉 430079；5. 广州市城市方案勘测设计研究院，广州 510060
摘 要：三维舆图综合表达是当前时空信息可视化的主要事情之一。现有干系研究缺少适用于各种型运用处景的通用设计方法；且相较于二维，三维舆图表达构造更为繁芜，须要表达的空间信息与属性信息更加丰富，导致信息载负量增大，从而在一定程度上制约了三维舆图的运用广度与深度。本文首先剖析城市三维场景中的信息载负，对城市场景进行解构，引出三维舆图的观点并剖析其场景—类型—内容的关系，归纳场景中的城市地理要素；其次，从视觉变量、舆图符号和设计框架三方面对三维舆图常用表达方法进行剖析，基于三维视觉变量理论设计三维符号，构建从视觉变量输入到三维符号输出全过程的综合表达方法；末了，以深圳市为例进行比较剖析。结果表明：与已有成果比较，在数据体量大大增加的情形下，三维舆图量减少了87%，渲染速率提高了约90%。本文方法在同等信息负载的情形下有效减少了符号的繁芜程度，优化了三维符号的抽象程度，提高了三维舆图的表达效果，这解释具有可行性。
关键词：三维舆图；三维场景；信息载负；符号设计；视觉变量
引用格式：卞宇辰, 杨盈, 任福, 王怡开, 刘江涛, 田沁, 柯鉴. 2024. 城市三维舆图综合表达研究——以深圳市为例. 时空信息学报, 31(3): 444-454Bian Y C, Yang Y, Ren F, Wang Y K, Liu J T, Tian Q, Ke J. 2024. Comprehensive expression of urban 3D maps: A case study of Shenzhen. Journal of Spatio-temporal Information, 31(3): 444-454, doi: 10.20117/j.jsti.202403016
1 引 言
舆图是空间信息的载体，在数字空间下，三维舆图中的信息自由叠加，增加了对立体、多元信息、多维数据的支持和可视化表达（郭仁忠等，2022）。这既导致了舆图中的信息载负增加，也对舆图符号的抽象程度与表达形式提出了更高的哀求。视觉变量是舆图符号中可以改变的编码信息的图形与色彩变量，最早由Bertin（1967）提出，成为舆图符号设计的基本理论依据。
近年来，国内外许多研究在三维舆图符号设计方面开展了深入的磋商。在符号抽象程度方面，Kraak（1994）结合环境特色剖析了三维舆图中的符号设计影响成分，并扩展了阴影、透视变换、纹理等视觉变量；蒋秉川等（2009）在仿照沙场环境下基于三维舆图视觉变量理论进行了磋商，包括形状、尺寸、色彩、亮度等变量，并完成实践；赵变利等（2023）结合地形图制图需求提出了一种面向地形图自动制图的舆图符号拓扑冲突处理方法，提高了图面符号冲突办理效率。在舆图符号的表达形式方面，王宇红（2004）提出了根据专题要素特色选择专题舆图符号构成要素的算法，构建了自动天生专题舆图符号的系统框架；朱国闯等（2022）以用户认知角度为切入点，建立了舆图符号三元构造，并提出了舆图符号的增强设计方法，丰富了舆图符号表达形式；张睿和余代俊（2023）提出了改进的包裹圆算法，在提取三维点云进行建模时提高了处理速率，并更好地保留了三维特色。
二维舆图通过几何符号表达空间信息，而三维舆图通过对现实天下的三维建模来表达信息。这不仅反响地理位置，还包含现实地物的形状、大小等属性信息，从而导致舆图的信息负载量极大增加。基于三维仿真技能的三维舆图以直不雅观逼真的三维模型符号代替了抽象的二维舆图符号，使舆图超出了传统的地理信息符号化、抽象化的水平，进入到在动态、多维、可交互的舆图条件下，通过直不雅观的办法仿照地理空间认知办法并进行各种空间地理剖析的阶段（许敏等，2006）。然而上述已有研究中，其符号设计难以适应三维舆图的信息表达需求，紧张表现在符号抽象程度不高、符号表达形式和信息传输能力的不匹配。因此，本文从城市场景出发对三维舆图进行解构，构建城市三维舆图表达内容体系；基于视觉变量理论建立三维舆图符号设计方法，并以深圳市为例进行实践剖析。
2 城市三维场景
三维场景通过一定逼真程度的三维重修，使人们借助于自己的履历和已有知识便可以直接感知三维场景所表现的现实天下（朱庆等，2003）。其相较三维舆图而言，重点是对现实环境的仿真，而非传统舆图中对空间信息的表达。特殊是在业务关系较为繁芜的城市场景下，如何将特定业务需求下的地理信息通过三维舆图呈现是一个值得探索的问题。
2.1 场景解构
城市三维场景的干系运用紧张表示在环境、资源、人口、经济及城市培植等方面，因此，可以按照地形图六大要素粗略地将业务需求与运用处景进行分类。以深圳市为例，业务需求大致可分为根本底图、自然资源管理及聪慧城市培植三类。详细场景做事体系如图1所示。
图1 城市三维场景做事体系
Fig. 1 Urban 3D scene service system
2.2 城市三维舆图
三维舆图是利用多媒体和三维可视化技能建立的三维模型，实在质在于通过图形学、多媒体技能及地理信息系统（geographic information system，GIS）技能，在表达各要素空间信息的根本上，实现专题数据的三维可视化（张松等，2010）。相较于二维舆图，其在表现形式上从二维平面上升到三维立体，除了空间信息外，还须要对属性信息进行表达，以匹配不同运用处景下所需表达的地理要素，如表1所示。
2.3 城市地理要素
三维舆图所表达的紧张内容是地理要素。依照《根本地理信息要素分类与代码》（GB/T 13923—2022），制图要素分为八类。三维舆图须要更加详细的地理信息与属性信息用于描述现实天下，结合三维数据生产标准（中国测绘科学研究院，2012a，2012b，2012c），将三维舆图表达的地理空间要素分为以下七种类型。
表1 三维舆图场景–类型–内容
Tab. 1 3D map scene-type-contentss
运用处景
舆图类型
内涵
自然资源管理
自然资源管理舆图
对付制图区域内的自然资源、生态环境进行统筹方案与管理，提高事情效率
地理国情检测舆图
动态反响地形、水系、交通及地表覆盖等要素的量化数据，对地理国情信息进行动态监测、统计
国土空间管理现状舆图
对付国土空间全域全要素的覆盖，包含海疆、陆域全要素，建立全方位的监控体系
聪慧城市培植
城市公共做事举动步伐舆图
紧张制图工具为城市中的各种公共做事举动步伐，知足城市方案与市民日常利用需求
城市根本举动步伐资源舆图
紧张涉及市政举动步伐、交通等知足城市物质生产与居民生活须要的公共举动步伐和干系家当
城市社会经济根本舆图
紧张包括城区范围内的社会经济举动步伐，为经济方案与城区培植供应根本信息
城市公共卫生应急舆图
侧重于表现城市医疗保障举动步伐、应急管理单位等，以及公共卫生事件影响范围与发展程度，为突发公共卫生事件供应信息与决策支持
（1）交通要素，是用于乘客和货色运输功能而构建的地理空间要素。
（2）建筑要素，是人工建造的用于生产、生活等活动的房屋或场所的地理空间工具。
（3）地形要素，是对地表形态高低起伏的表达的地理空间要素，包括自然地貌、人工地貌等。
（4）水系要素，是流域内所有河流、湖泊等各种水体组成的水网系统的地理空间要素，包括自然河流、人工河渠、湖泊、水库、海洋、其他水系要素及水利附属举动步伐。
（5）植被要素，是地面植物及其群落所构成的地理空间要素，包括城市绿化区、公园及其他独立或陈规模的植物。
（6）其他举动步伐要素，是城市中与公民生产生活密切干系的地理空间要素，包括垃圾箱、邮箱、报亭等。
（7）非空间要素，是在现实环境中不可见但在舆图中须要表现的要素，如境边界、等高线等。
3 三维舆图符号设计方法
与二维舆图符号不同，三维舆图设计常日环绕场景中的三维模型展开，舆图符号构造及承载的属性信息更加繁芜。因此，须要从三维视觉变量出发，基于不同的几何特色设计三维舆图符号，并将其与相应地理要素匹配，构建符号设计框架以知足三维舆图的信息表达需求。
3.1 三维视觉变量
本文借鉴了二维舆图设计理念，将三维视觉变量理论引入符号设计流程，以适配场景需求。视觉变量是一套二维图形符号规律，建立了图形符号与信息的对应关系，其包括色相、亮度、尺寸、形状、密度、方向和位置（Bertin，1967）。三维视觉变量是刻画要素动态过程的工具，须要考虑其在韶光与空间两个尺度上的变革及属性方面的表征，包括位置变革、显示次序、持续韶光和变革速率等，因此，须要涉及一些表达动态效果及属性干系的变量（高玉荣等，2005）。本文结合城市场景中的需求，将三维视觉变量划分为静态变量、动态变量与属性变量三部分。
（1）静态变量。静态变量决定了三维舆图符号的基本形态，与二维符号相类似，相互组合构成不同的符号，带来视觉上的差异，紧张包括位置、形状、尺寸、方向和构造。
（2）动态变量。动态变量决定了三维舆图符号的动态特色，用以在静态视觉变量的根本上表征地理要素的时空变革过程，紧张包括开始时候、持续韶光、变革频率、变革速率温柔序。
（3）属性变量。属性变量以视觉变革表达三维舆图符号的内在属性，用以在三维舆图中表征地理要素的属性差异与瞬时状态，紧张包括色调、亮度、饱和度、纹理和透明度。
舆图符号设计须要针对不同场景与表达工具选取得当的视觉变量对地理要素进行描述，通过不同视觉变量的组合描述各种型动态场景，详细如表2所示。部分研究认为视觉变量首先是在感知上看到的，而非在认知上理解的，并提出了四种感知办法，分别是遐想感知、选择感知、有序感知、数量感知（Robinson，1960；Bickmore，1969；Eastman，1986）。在此根本上，Maceachren和Kraak（1997）补充了无序感知。关于视觉变量感知方面，大多通过提取图像视觉特色中的亮度、比拟度和纹理等视觉变量，剖析感知特色（Treisman和Gelade，1980，姚军财和刘贵忠，2018）。在城市场景下，除了涉及亮度、比拟度、纹理等变量的感知特色外，还须要考虑各种视觉变量对静态、动态与属性等特色的影响，以及须要考虑三维空间中的拓扑关系的影响（王占刚，2020；杨国红等，2023）。综上，本文所构建的视觉感知特色包括静态特色、动态特色、属性特色、拓扑关系与显示次序。其余，在舆图符号的设计中，还须要考虑在对应场景下的感知效果，以增强符号设计的合理性。
表2 视觉变量选取
Tab.2 Selection of visual variables
三维动态场景
静态变量
属性变量
动态变量
位移
位置、尺寸、形状、方向
色调
开始时候、持续韶光、变革速率
边界变革
位置、尺寸、形状、方向、构造
色调
开始时候、持续韶光、变革速率
消逝、涌现
形状、尺寸、位置
色调、亮度、饱和度、透明度
开始时候、次序
属性变革
形状、尺寸、构造
色调、亮度、饱和度、透明度
开始时候、持续韶光、变革频率、变革速率
要素状态
形状、尺寸、方向、位置、构造
色调
变革频率、变革速率
3.2 三维舆图符号
与二维舆图相似，三维舆图中的符号划分为点状符号、线状符号、面状符号与体状符号，但符号的表现形式发生了变革，如表3所示。本文对三维舆图中的点状、线状、面状、体状、注记五类符号的定义如下所述。这五类符号在三维舆图中的范例表达方法如表4所示。
（1）点状符号。如果一个三维符号所代表的地理要素可以在三维坐标系中的某一个点上进行定位，那么可以将其称为点状符号。这类符号可以用为难刁难位置信息和地理空间要素的定性表达。
（2）线状符号。如果一个三维符号所代表的地理要素可以在几何线上进行定位，那么可以将其称为线状符号。三维线状符号的长度与视点的远近干系，且这类符号的宽度与对应的地理空间要素的实际宽度无关。
（3）面状符号。与线状符号类似，面状三维舆图符号可用为难刁难地理要素的性子及范围进行表达。在不同远近的视角不雅观察下，其范围大小不同，如湖泊、绿地、道路等。
（4）体状符号。体状符号强调对地理空间中水平、竖直、纵深三个层面空间工具的表现，紧张在于视点的选取及物体大小的变换（应申等，2023）。常日针对其外表轮廓、地理位置及在舆图中的范围进行设计，符号尺寸与视点的远近干系。
（5）注记符号。注记符号一样平常不直接表达地理要素，但作为对付属性的描述，在舆图中须要环绕空间实体进行设计。
3.3 符号设计框架
舆图符号设计是从一个视觉变量输入到三维符号输出的全过程，是三维模型数据、地理要素的可视化表达，如图2所示。首先在输入层由三类视觉变量组成各符号单元，其次通过对地理要素、用户、环境、场景的中间层剖析，末了完成符号的设计并运用到各种场景中。
表3 基于几何特色的符号分类表达
Tab.3 Symbol classification based on geometric features
符号类型
几何特色
样式类型
运用样例
点状
加油站、公交站、停车场、交通指示物等实体要素；聚拢点等非实体要素
电子标牌
动态POI
三维图表
线状
各等级道路网、管道、铁路线等实体要素；境边界、迁徙线等非实体要素
矢量线
指向线
面状
湖泊、道路面、绿地、湿地双线河等实体要素；辐射范围等非实体要素
三维面
热力争
体状
城市建筑等实体要素；空间限高档非实体要素
BIM
注记
作为非属性解释的非实体要素
天地图影像注记
符号注记
兴趣点（point of interest，POI）；建筑信息模型（building information modeling，BIM）
表4 五类符号表达方法
Tab.4 Representation methods of five types of symbols
符号类型
表达方法
解释
点状
定点符号法、定位图表法
用不同样式的三维电子标牌进行描述
线状
线状符号法
除表达方向与级别，引入动态效果仿照变革趋势
面状
范围法、质底法、等值线法、分层设色法、点数法、分区统计图法
用边界符号或网纹颜色表示制图工具的分布范围，以三维立体的形式进行显著区分
体状
建筑白膜法、实景法、动态围栏法
以BIM为主，快速构建城市三维场景
注记
悬浮注记法
环绕所表达的地理实体进行设计
图2 符号设计框架
Fig.2 Symbol design framework
4 实验与结果剖析
深圳市方案和自然资源局已经针对三维可视化平台开展了多项事情，紧张采取实景三维和二维舆图相结合的办法，以三维测绘成果与遥感影像为根本，叠加各种数据成果，构成了范例的城市三维舆图。实验中基于深圳市上述已有的成果，将本文方法运用到三维舆图交互实例中。
4.1 多比例尺要素选取
为了使来自分布式节点的各种舆图做事可以相互叠加，需采取统一的金字塔分层规则，各层的显示比例（即瓦片的地面分辨率）固定（承继成等，2007）：
以深圳市为例，根据城市三维舆图的运用处景不同，设计了以政区底图、交通底图与城镇街区底图为基底的三维场景，分为小比例尺与大比例尺两层尺度。
1）小比例尺三维舆图
在小比例尺下，舆图紧张表达城市总体地形、部分道路及区划境界等信息，对付城市地形通过叠加数据高程模型（digital elevation model，DEM）数据的形式进行表达；道路要素只通过线状符号表达主干道路；赞助要素则着重表达主要地标与境边界；在视觉变量方面紧张选取静态变量进行设计，在视觉感知特色方面重点突出静态特色。小比例尺符号设计如表5所示，三维舆图示例如图3所示。
表5 小比例尺符号设计
Tab.5 Small-scale symbol design
要素选取
要素内容
数据配置
符号类型
表达方法
视觉变量
视觉感知特色
符号样式
地形要素
城市地形
地形瓦片
体状符号
实景法
位置、尺寸、形状、纹理
静态特色
地形模型+影像
交通要素
紧张道路
道路矢量数据
线状符号
线状符号法
方向、位置、色调、纹理
静态特色、动态特色、拓扑关系
道路流动线
赞助要素
其他举动步伐要素
兴趣点符号
点状符号
定点符号法
位置、次序
静态特色、属性特色
三维注记
非空间要素
境边界矢量数据
线状符号
线状符号法
尺寸、形状、位置、色调、纹理
静态特色、属性特色、显示次序
境界静态线
图3 小比例尺三维舆图
Fig.3 Small-scale 3D Map
2）大比例尺三维舆图
在大比例尺下，要素的表达更为详细，实验中对建筑物采取建筑白膜法叠加影像的方法进行表达，通过显示次序的差别表现级别；针对不同级别的城市道路采取不同级别的表达办法，通过拓扑关系与显示次序差异道路优先级，同时用动态视觉变量表达道路通畅状况；绿地和水系要素通过面状符号表达其面积与形状；赞助要素紧张为表达城市根本举动步伐详细位置的POI符号及表达区域范围的动态围栏。大比例尺符号设计如表6所示，三维舆图示例如图4所示。
表6 大比例尺符号设计
Tab.6 Large-scale symbol design
要素选取
要素内容
数据配置
符号类型
表达方法
视觉变量
视觉感知特色
符号样式
建筑要素
城市建筑
建筑模型
体状符号
建筑白膜法
位置、尺寸、形状、构造、透明度、纹理
静态特色、属性特色、显示次序
三维模型+影像
交通要素
紧张道路
道路矢量数据
面状符号
分层设色法
尺寸、形状、位置、变革频率、次序、纹理
静态特色、显示次序
道路面
交通要素
次要道路
道路矢量数据
线状符号
线状符号法
尺寸、方向、位置、变革频率、变革速率、色调、次序、透明度
静态特色、动态特色、拓扑关系、显示次序
道路流动线
水系要素
湖泊
水系矢量数据
面状符号
范围法
尺寸、形状、位置、开始时候、持续韶光、色调、亮度、纹理
静态特色、动态特色
面状模型
河流
水系矢量数据
线状符号
线状符号法
方向、位置、开始时候、持续韶光、色调、亮度、透明度
静态特色、动态特色、拓扑关系
线状模型
植被要素
城市绿地
绿地矢量数据
面状符号
范围法
尺寸、形状、位置、色调、亮度、纹理
静态特色
面状模型
赞助要素
其他举动步伐要素
兴趣点符号
点状符号
定点符号法
位置、次序
静态特色、属性特色、显示次序
三维注记
非空间要素
境边界矢量数据
体状符号
动态围栏法
尺寸、形状、位置、变革频率、变革速率、色调、纹理
静态特色、动态特色、属性特色、拓扑关系
动态围栏
图4 大比例尺三维舆图
Fig.4 Large-scale 3D map
4.2 结果剖析
不同运用处景很难用同一种样式的三维舆图进行表达。结合深圳市的城市特点，设计了包括仙湖、天空、春日、银河四种风格的三维舆图，如图5所示。个中，仙湖代表深圳市自然资源特色，可用于自然资源管理专题下的自然资源管理舆图设计；天空与地区的气候状态密切干系，用于自然资源管理专题下的地理国情监测与国土空间管理现状舆图设计；春日以粉色系为主，表达城市休闲娱乐活动，用于聪慧城市培植专题下的城市社会经济根本舆图设计；银河风格色调侧重冷暖结合，可用于聪慧城市培植专题下的城市公共做事举动步伐、城市根本举动步伐资源与城市公共卫生应急舆图设计。由此可知，本文方法支持多比例尺要素选取与多风格舆图样式切换，基本知足不同业务场景的需求。
图5 多风格舆图样式
Fig.5 Multi-style maps
图6为深圳市方案和自然资源数据管理中央的原有舆图成果运用，其符号设计制约了地理信息数据的有效表达，影响了不同业务场景下的舆图运用；其设计模式紧张是基于二维舆图的大略延伸，存在数据堆砌、重点要素不突出的征象。与此比较，本文方法供应了一个更加清晰、直不雅观的三维舆图浏览体验。通过数据筛选减少了数据堆砌的情形，并通过层次划分使得不同比例尺下的舆图信息呈现更加清晰、有序。此外，本文方法可对用户进行一定的视觉勾引，使得快速创造核心信息，办理了重点要素不突出的问题。
在舆图的信息表达效率方面，深圳市方案和自然资源数据管理中央已有的各三维舆图成果紧张建立在原始格网（Mesh）模型的根本上，通过单体化算法进行简化构成模型根本。该种方法是针对几何模型本身的轻量化算法，在几何层面保留了较好的精确度，但从制图的角度来说，在语义层面缺少一定的抽象，在信息的表达上难以让读图者快速获取较为宏不雅观的空间信息，读图者在剖析舆图获取信息时须要具备一定的先验知识，这导致在一定程度上降落了信息的传输效率。本文方法在视觉变量的根本上剖析符号特点，并从语义的角度对符号构造进行简化，在担保原有的城市空间信息负载的情形下大大降落了舆图符号的繁芜程度，从而加快了读图者获取空间信息的速率，增强了三维符号的信息传输能力。为了验证有效性，本文方法与深圳市已有三维舆图成果方法进行了比较，结果如表7所示。在数据体量大大增加的情形下，三维舆图量减少了87%，渲染速率提高了约90%。
图6 深圳市已有舆图成果
Fig.6 Existing map results of Shenzhen
表7 符号体量比拟
Tab.7 Comparison of symbolic volume
项目
已有成果方法
本文方法
数据体量
7 TB
89.58 MB
简化后的模型面数/个
800（简化前3000）
6
轻量化办法
单体化算法（几何）
视觉变量（语义）
三维舆图大小/MB
≈500
67
渲染速率/s
<10
<1
5 结 论
与三维地理信息系统的功能性交互不同，三维舆图的交互更侧重于对不同视角下的三维模型空间信息与属性信息的符号化表达。针对城市场景下三维舆图符号信息传输能力与表达效果难以知足业务需求的问题，本文参考二维舆图符号设计原则，利用三维视觉变量理论，构建了从视觉变量输入到三维符号输出全过程的综合表达方法，并以深圳市为例进行了验证评价。总体来看，与深圳市已有成果比较，本文方法具有较好的可行性，初步知足了城市场景下三维舆图的信息传输需求，优化了三维符号的抽象程度，增强了舆图表达效果，在一定程度上拓展了三维舆图的运用范围；在同等信息负载的情形下大大简化了三维符号的体系构造，优化了读图者的信息获取速率，增强了三维符号的信息传输能力。
本文是对付三维舆图符号设计方法的一次探索，仍存在一些局限，紧张表现在对付非空间要素与注记符号的研究考虑不敷，仍旧沿用二维符号的设计思路，导致其信息载负量较低。因此，下一步研究中重点剖析如何改进这两者在三维舆图中的表达效果，增强信息传输效率，提高运用代价。
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Comprehensive expression of urban 3D maps: A case study of Shenzhen
BIAN Yuchen1, YANG Ying2, REN Fu1,3,4, WANG Yikai1, LIU Jiangtao2, TIAN Qin2, KE Jian5
1. School of Resources and Environmental Sciences, Wuhan University, Wuhan 430079, China;2. Shenzhen Data Management Center of Planning and Natural Resource, Shenzhen 518034, China;3. Key Laboratory of Geographic Information System, Ministry of Education, Wuhan 430079, China;4. Key Laboratory of Digital Cartography and Land Information Application, Ministry of Natural Resources, Wuhan 430079, China;5. Guangzhou Urban Planning & Design Survey Research Institute, Guangzhou 510060, China
Abstract: 3D map design is a crucial task in the construction of spatio-temporal information visualization. The design of 3D map symbols is a key research direction within this field. At present, the design of 3D map symbols lacks a general design method that can adapt to various types of application scenarios. Compared to graphic symbols in traditional 2D maps, 3D map symbols are more complex and need to be express various types of spatial information and attribute information. This complexity restricts the breadth and depth of the applications for 3D maps. To address these issues, this paper proposes a 3D symbol design method based on the theory of visual variables within the framework of application scenarios. This goal is to improve the information transmission efficiency of 3D map symbols and improve the expression effects of 3D maps.
This paper first analyzes the information load in the 3D urban scene and explores how to express geographic information in urban scenes with relatively complex business relationships. It introduces the concept of 3D maps, analyzes their “scene-type-content” relationships, and summarizes the urban geographic elements within these scenes. Secondly, it explains the design method of 3D maps from three aspects: visual variables, map symbols, and design frameworks. Based on the theory of 3D visual variables, 3D map symbols designed with different geometric features are designed. A comprehensive design framework is proposed, encompassing the entire process from visual variable input to 3D symbol output, to meet the information expression requirements of 3D maps.
Finally, using Shenzhen City as a case study, this paper analyzes its 3D data status and cartographic requirements. The proposed 3D symbol design framework is applied to the design of an interactive 3D map instance, which supports the selection of multi-scale elements and multi-style map style switching. This approach meets the cartographic requirements of 3D maps across various application scenarios, improving both the expression effect of 3D maps and the information transmission ability of symbols.
This paper draws on the theory of two-dimensional map symbol design to construct a framework for 3D map symbol design on 3D visual variables. Using Shenzhen City as a case study, this paper verifies the framework by designing a set of 3D interactive map examples. The results indicate that the method meets the information transmission requirements of Shenzhen’s 3D maps, enhances map expression, and deepens the application range of 3D maps. The complete set of map examples is now in use by the Shenzhen Planning and Natural Resource Data Management Center. While this paper focuses on the design of map symbols based on the theory of 3D visual variables, there is a need for further research on the expression of non-spatial elements and the design method of notation symbols.
Key words: 3D map; 3D scenario; information load; symbol design; visual variable
Supported by National Natural Science Foundation of China (42071448)
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