地图色彩基本知识及如何设计地图色彩

色彩设计优秀的地图，必须主题显明，层面丰富，内容清晰，色彩协调，表现力强，能使读者爱不释手。概括地说，就是既有对比性，又有协调性，内容和形式达到统一。地图的色彩设计，实际上是怎样在对比中求协调，在协调中求对比，正确处理对比和协调这一对矛盾。所谓对比指地图整体中各个组成部分在符号色彩方面的区别与差异，有差异就会形成对比。所谓协调指图面上各种色彩 形式具有某些共同特征、恰当的比例和彼此相互关联、依存、呼应的关系，形成整个图面是一个有机整体。

色彩极为复杂，研究方法多样。物理学家研究色彩的电磁波谱，化学家研究颜料的物质元素和分子结构，生理学家研究眼脑通道感受色彩的生理机制，心理学家研究色彩的心理感受特征，文学家、艺术家和服装设计家研究色彩的美学特征，制图学家研究色彩制图设计。但由于研究目的不同，认识色彩的观点也不同。本节主要从地图角度，探讨色彩的基本知识及色彩设计。

一、色彩概述

1.色彩的形成

自然界中的各种物体都具有自身的色彩。这种不同的色彩，是由于光的作用和人的视觉而形成的。色彩是光作用到人眼刺激视神经而产生的感觉。

宇宙间的一切物体可分为发光体和非发光体两大类。发光体能直接给人以色彩感觉。如太阳光、灯光。非发光体必须依靠发光体的照射才能给人以色彩感觉。如绿树、红花等。一旦无光存在，色彩也就不存在了。光能通过电磁波而传播。牛顿作过实验：当一束太阳光通过三棱镜时，能产生不同波长的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫颜色的光线。人眼可感受的可见光谱为390—770nm(毫微米)。当光照射物体表面时，由于物体具有吸收、反射和透射特性，而使部分光线被吸收；另一部分光线被反射或透射，后者的光线即表现为该物体的色彩。物体呈白色，是因为照射的光被全部反射出来；呈黑色，照射的光被全部吸收。

万物能形成色彩，是由于光的客观存在。主观感觉方面，是由于光刺激引起视觉感官反映。

眼睛的视网膜具有感光层，感光层由棒形细胞和锥形细胞组成，它们能强烈吸收光，同时发生物质化学分解作用，这是视觉刺激的根源；然后通过神经传至大脑，从而形成色的感觉。锥形细胞具有红色、绿色和蓝色三个光谱区色光感受物质，分别对不同光谱区的色光可进行感受，而形成红色、绿色、蓝色感觉。其它色彩感觉，是由于这三种或两种，同时或分别对不同光谱区色光发生感受的混合结果。如黄色感觉是同时发生红、绿色感受的混合；青色是绿、蓝色感受的混合；品红色是红、蓝色感受的混合；白色是同时发生红、绿、蓝色同等感受的混合；黑色是由于三种物质均不发生感受。灰色也是同时等同发生三种感受的混合，但感受强度均次于白色。感受强度愈大，灰色感觉愈浅；反之则愈深。

2.色彩三要素

一切色彩可以分为两大类：一是白、灰、黑等非彩色称消色；二是除消色之外的彩色，如红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等色，称彩色。

(1)色相。亦称色别。指色彩不同的固有相貌，体现色彩质的差异。如色光中红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等色。任一色相，都是由其投射或反射到人眼中的光波来确定的。色相的不同，实际上是光波波长的不同。颜料(水彩颜料、水     粉颜料、照相透明颜料、丙烯画颜料等)、印刷油墨的色可构成闭合色环(彩图3-1)。

(2)亮度。亦称明度或光度。指色彩本身的明暗程度，亦指某色反射色光的强度。常用明暗、强弱表示。不同色相，亮度不一。如色彩中的黄色亮度最强，品红、绿色中等，紫色亮度最弱。据赫斯特(H.Hurst)研究：白色的亮度如为100%，黄色、橙色、绿色、青色(和红色)、紫色、黑色的亮度依次为：78.9%、69.9%、30.3%、4.9%、0.1%、0.0%(青、红亮度相同)。

同一色相，光照强弱不同，亮度亦不同。光强者，色彩亮度大；反之则弱。如按光照强弱区分，绿有明绿、绿和暗绿之分。同一色相，如在其中增加白色成份，则亮度增加；如在其中增加黑色或灰色成份，则亮度减小。对亮度最直观的解释是非彩色的亮度变化，即白一灰一黑逐渐过渡的灰阶变化。

3.纯度。亦称饱和度或色度。指色彩的纯洁程度，也指色彩接近标准色的程度。正午日光通过三棱镜被折射而分解出的光谱色，纯度最高，被认为是各色的标准色。某色愈接近其标准色，它的纯度愈高，色彩愈鲜明；反之则纯度愈低，色彩愈灰暗。颜料油墨加工、调制的过程中，总会掺入一些杂色，故100%纯度的色彩是不存在的。

色彩的三个基本特征密切相关，对同一色相，当其纯度变化时，亮度也随之改变。如同一蓝色颜料，渐加入不等量白色颜色或水，蓝色纯度渐低，而亮度渐增大。如渐加入不等量的灰色颜料，蓝色纯度渐低，但其亮度变化要由加入的灰色，和原蓝色亮度的比较来确定，如加入灰色比原蓝色亮度大，变化后的蓝色亮度则增大；反之则降低；如加入灰色的亮度和原蓝色亮度相同，则变化后的蓝色亮度不变。

彩色均具有色相、亮度和纯度的区别，但消色仅有亮度差异，而无色相、纯度变化。

3.色彩的混合

色彩的混合一是色光的混合；二是颜料色的混合。色光三原色(红、绿、蓝)混合得到白光，而颜料油墨三原色(品红、黄、青)混合则得到黑色。

色光混合为加色法混合。其原色光混合：红光R+绿光G=黄光Y(相当于从白光中滤去蓝光)；红光R+蓝光B=品红光M(从白光中滤去绿光)，蓝光B+绿光G=青光C(从白光中滤去红光)。在原色光中，任二原色光混合所得色光，与另一原色光相对互为补色光，其相互混合得白光，即补色光混合：红光+青光=白光，绿光+品红光=白光，蓝光+黄光=白光。任一原色光与其补色光混合的实质是三原色光的混合，故得白光。色光混合相混的色光愈多，所得色光愈明亮，愈近于白色，故称加色法混合。国际照明委员会CIE对三原色波长规定为：红光700nm，绿光546.1nm，蓝光435.8nm。红光为大红(略带黄的品红)，绿光为鲜绿，蓝光为青紫(略带红味的青)，详见彩图3-2。

颜料油墨色混合为减色法混合。

(1)三原色。品红、黄、青是颜料油墨色的三原色，又称第一次色，是调配其它任何色彩的基本色，所以又叫母色。各种颜料油墨色，均可由三原色混合而得，但三原色却不能由其他颜料油墨色混合得到。三原色等量混合即得黑色。

(2)三间色。是由两种原色混合所得到的颜色，又称第二次色，如品红与黄混合成橙色，品红与青混合成紫色，黄与青混合成绿色。二原色混合时，当比例不同，可以混合成一系列不同的间色，如红橙(红多黄少)；黄橙(黄多红少)；青紫(青多红少)；黄绿(黄多青少)等。

(3)六复色。由两种间色或三原色不等量混合所得到的颜色，又称第三次色。如橙与绿混合成橙绿色(黄灰色)；紫与绿混合成紫绿色(青灰色)；橙与紫混合成橙紫色(红灰色)等。在混合时，随着比例的不同，可以调出更多的复色。复色一般都含有三原色的成份，所构成的色相纯度较低，不如间色那样饱和。

在实践中，调色时并非完全依靠三原色来调配所需的各种间色和复色，常可真接使用各种现成的颜料、油墨间色和复色。

(4)互补色。三原色中，任意两个原色等量混合所得间色，与另一原色互为补色。如黄与紫，品红与绿，青与橙。互补色混合得到黑色。如黄+紫=黑，品红+绿=黑，青+橙=黑。互补色混合实质是三原色的混合。

颜料油墨三原色和色光三原色的关系极为密切。任一颜料油墨三原色实际为白光中减去某一原色光所得的颜色。如品红色是白光中减去绿光所得；黄色是白光中减去蓝光所得；青色是白光中减去红光所得。颜料三原色品红、黄、青混合，相当于从白光中减去三原色光绿、蓝、红，故结果为黑色(彩图3-3)，减色法混合即由此而来。

加色法混合和减色法混合的区别可用表1说明。

表1  色法混合和减色法混合的比较

比较项目	加  色  法	减  色  法
使有对象	电子地图：计算机制图；电子出版系统	地图编绘；样图制作；地图制印
三原色	红光谱区；绿光谱区；蓝光谱区	品红，黄，青(每色皆可反射二光谱区色彩)
三间色	黄=红+绿；品红=红+蓝；青=绿+蓝	橙=品红+黄；紫=青+品红；绿=青+黄
三原色混合	红+绿+蓝=白	黄+品红+青=黑
互补色混合	红+青=白；蓝+黄=白；绿+品红=白	品红+绿=黑；青+橙=黑；黄+紫=黑
混合结果	色彩更鲜亮	色彩更暗灰
混合方式	色光连续混合(色光转盘)；显示器成色原理	颜料或油墨混合；透明色层叠合(油墨叠加、色膜片重叠)
混合的实质	色光空间混合，总亮度加大；直接光混合，混合光为各原色光亮度之和；反射光混合，混合光为各色光的平均亮度	颜料、油墨混合，总亮度降低；光是产生色彩的根源；物质的色彩是该物质对光谱中某些色光实现了吸收，某些色光进行了反射的结果

二、色彩的表示与感觉

1.色彩的表示

(1)蒙赛尔色彩表示法

由美国艺术家蒙赛尔(A.H.Munsell)建立，国际上应用较普遍。该法由一个色立体来表示色彩三大要素，类似于一个由色相、纯度和亮度三个参数组成的立体空间坐标系。坐标系中心垂直消色轴表示亮度V(Value)变化，顶为白色，亮度为10；底为黑色，亮度为0；白至黑之间，为亮度渐变的9级灰色，亮度从9～1之间变化。围绕竖轴的水平圆环表示色相H(Hue)变化，5种基本色相按红R、黄Y、绿G、蓝B和紫P顺时针排列；5种间色：黄红YR、绿黄GY、蓝绿BG、紫蓝PB和红紫RP则由基本色派生，上述10种色相前均冠于“5”字来表示；这10种色相再各分为10种色，共有100种色相。横轴表示纯度C(Chroma)变化，横轴和竖轴交点C值为0，距竖轴愈远，C值愈大，C值分别用2，4，6，…，12，14数值表示(图3-18)。色立体内可标定任一色彩的H、V、C，标志为HV/C，即色相、亮度、斜线、纯度。如5G6/10，5G为基本色相绿色，6为亮度值，10为纯度值。

(2)色彩命名法

简称色名法，在实践中总结而产生，应用较广泛。

植物名命名：如柠檬黄、米黄、桃红、桔红、枫叶红、苹果绿、葱绿、粟色、咖啡色、洋葱紫等；动物名命名：如孔雀蓝、海豹灰、鸭蛋青、鸡冠红等；金属名命名：如钢灰、银灰、金黄、铁锈红、铁棕、铜绿等；明暗、深浅命名：如明绿、暗绿、浅黄、深黄等；拼写命名：如青绿(绿色偏青)、黄绿(绿色偏黄)、黄橙(橙色带黄味)等。[NextPage]

(3)色谱表示法

色谱是根据彩色图像复制和色度学理论，以标准化为目标，以黄、品红、青、黑四色为基础，把不同比例的网点颜色相互交叉叠印，并按一定规律排列，得到许多标准色块即为色谱。可为地图、印刷、美术、装潢、广告设计图像处理工作者提供重要色彩参考依据。

色谱常包括：黄、品红、青、黑双色套印部分(地图四色印刷参考依据)；黄、品红、青三色套印部分；红、棕、黄、桔黄、绿、蓝、紫、灰、浅蓝、深蓝双色套印部分(专色套印)和彩色试验样张。网点比例常分为百分之5，10，15，20，30，40，50，60，70，80等。

(4)色彩数据库表示法

为满足数字制图的需要，在电子、出版系统及有关的计算机制图软件中，常设置有色彩数据库供制图使用，可生成海量有效色彩。如CTP计算机制版系统，其色彩管理软件采用国际照明委员会的标准色，覆盖了整个可见色域，支持Windows操作系统，可基本做到屏幕显示与原稿、印刷效果图一致。

2.色彩的感受与象征性

(1)色彩的感受

不同的色彩，由于其波长以及和自然界物体颜色联系的不同，会给人以不同的感受。

冷暖感：红、橙、黄和阳光、火、血液色相同，有暖的感受；青、蓝、蓝紫和海水、月光、阴影色相近，有冷的感受。故红、橙、黄称暖色，青、蓝紫称冷色。消色白和白雪色相同，属冷色；黑属暖色，灰属中性色。

远近感：眼睛看波长较长的暖色时，晶状体稍“凸起”，使人有近感；青、蓝、紫使人有远感；亮度大的有前进感，小的有后退感；纯度大的有前进感，小的有后退感。

兴奋与沉静感：暖色给人以激动、兴奋、刺激之感；冷色给人以沉静感；绿、紫界于二者之间，属中性色。

轻重感：色彩的轻重感主要取决于亮度。如明色感到轻，暗色感到重。若亮度相同时纯度小的色比纯度大的色感到轻；色彩相同时，淡色比浓色感到轻。

华丽与朴素感：色彩纯度高有华丽感，低有朴素感；亮度大华丽，亮度小朴素；金银色华丽，黑、灰色朴素。

色彩的感受是相对的，如青与紫在一起，青比紫要显得更冷一些；土黄与柠檬黄都属于暖色，但比较起来，土黄偏暖，柠檬黄偏冷。

(2)色彩的主观象征

色彩是物体在一定光照条件下人眼感受的产物，必然就会在人脑中出现主观象征。人们对色彩的偏爱受国家、民族和地区的影响很大。如我国人喜欢红，欧洲人喜欢白，北美人喜欢蓝等。这种喜爱往往和色彩的联想有关。如红使人想到红花、血液，橙使人想到桔子、霞光，黄使人想到阳光、黄花，绿使人想到幼苗、树木，蓝使人想到天空、海洋，白使人想到白雪、白云，黑使人想到夜晚，光泽色使人想到金、银等。色彩的主观象征(表3一4)在制图中要善于应用，在选择制图对象色彩时应充分考虑色彩的联想及其主观象征。

(3)惯用色彩

惯用色彩是指在制图实践中总结出的常用色彩，其表示的地图要素已约定成俗，在制图中要尽量采用。如绿表示旅游、园林、树林、花卉、草原、平原；蓝表示河流、湖泊、泉水、瀑布等水体以及湿润、冰雪、航海线、航空线；黄、土黄表示干旱、光照；红表示道路、 干燥以及最突出的制图要素；棕表示山地、丘陵、 高原、 等高线、 交通；黑表示铁路，居民地以及注记等。

三、地图符号的色彩设计

1.地图符号色彩设计的基本要求

色彩设计优秀的地图，必须主题显明，层面丰富，内容清晰，色彩协调，表现力强，能使读者爱不释手。概括地说，就是既有对比性，又有协调性，内容和形式达到统一。地图的色彩设计，实际上是怎样在对比中求协调，在协调中求对比，正确处理 对比和协调这一 对矛盾。所谓对比指地图整体中各个组成部分在符号色彩方面的区别与差异，有差异就会形成对比。所谓协调指图面上各种色彩 形式具有某些共同特征、恰当的比例和彼此相互关联、依存、呼应的关系，形成整个图面是一个有机整体。协调的色 彩设计必然是“悦目”、吸引读者；失败的色彩设计必然是“刺眼”，使读者丧失阅读兴趣。[NextPage]

表2 色彩的主观象征

色   彩	主   观   象   征
红   色	活泼、生命、血、火、热、热情、艳丽、喜庆、忠诚、勇敢、 欢乐、激动、兴旺、进步、温暖、危险、愤怒、灾害、恐怖
橙   色	收获、秋天、中午、美味、富裕、火、关心、活力、明亮、 华丽、兴奋、愉快、辉煌、饱满
黄   色	快乐、光明、年轻、明亮、灿烂、丰硕、快活、乐观、春天、 甜美、芳香、颓废、病态、憎恨、奢侈
绿   色	旅游、年轻、春天、自然、疗养、生命、活泼、兴旺、和平、 单纯、幼稚、贪婪、妒忌
蓝   色	深远、晴朗、崇高、冷静、真实、纯洁、智慧、深沉、寒冷、 孤独、忧郁、拘谨、约束
土黄色、土红色	温暖、快乐、高贵、根本、友好、暖和、舒适、深厚、庞大、 稳定、沉着、保险、单调、压抑
紫   色	尊严、高贵、优越、幽静、奢华、毒辣、恐怖、不安、苦涩
白   色	清洁、光明、纯洁、和平、爽快、坚贞、冷凉、哀伤、不祥
黑   色	严肃、庄重、坚毅、休息、安静、沉思、恐怖、忧伤、死亡、哀悼
灰   色	高雅、精致、储蓄、平静、沉默、平淡、压抑、单调、枯燥
光泽色	辉煌、华丽、活跃

一幅地图通常由点、线、面三种符号构成，点状、线状符号所占面积较小，一般用纯度大的色彩(纯度可达100%)，形成强刺激；面状符号所占面积相对较大，且具有背景、底色的涵义，故常使用浅色调、亮度较大的色彩，能和点、线状符号形成“层面性”。另外，要考虑利用符号色相、亮度和纯度的变化，表达制图对象的空间分布范围、质量特征、数量指标、内部结构以及发展动态等。

2.地图符号色彩的配合类型

地图符号色彩的配合类型复杂多样，常可采用：

同种色配合：将某色相逐渐变化其亮度或纯度，分成不同色级，其协调性最好但对比性最弱。类似色配合：色环上凡相差在90°范围内的各色都含有共同色素，称为类似色，其配合协调性较好但对比性较弱。对比色配合：色环上任一色和与其相隔90°以外、180°以内的各色皆称为对比色，这种配合对比性较好但协调性较弱。原色配合：为对比色配合特例，三原色的三种或两种原色配合在一起对比强烈、单纯质朴，但协调性较弱。互补色配合：为对比色配合特例，即色环上相差180°相对的 两色配合，这种配合对比性最 强烈，协调性最差。

在地图色彩设计中，常用到上述两种以上的色彩配合类型。

3.色彩三要素的设计

(1)色相的选择与设计

色彩三要素中色相是最能引起人兴趣 的要素，是色彩的第一量值。人们常偏爱或厌恶一些颜色，看某物外观时，一般先于亮度或纯度 指出它的色相。色相的主观象征使得其具有文化内涵。并在生活生产实践中得到应用。如喜事用红色，丧事用黑色等。不同色相的视觉感受力不同，且因人而异。若不考虑亮度，色相对大多数人眼睛的吸引力(即敏感度)按红、绿、黄、蓝、紫的顺序排列。

色相的变化常用来表示制图对象的类别和性质。色彩设计时要特别注意习惯用色。色相是表示质量特征最理想的色彩要素。色相的类似色组合模式，既可表示制图对象的质量特征；又可表示其数量指标。如绿、黄绿、黄色，既可表示已开发、正在开发和未开发的旅游区；又可表示旅游资源密度高(如30%)、中(如20%)、低(如10%)的旅游区。色相变化加其亮度或纯度的变化，可表示制图对象的数量指标。

(2)亮度的设计

亮度是决定清晰性和易读性的基础，在决定图面分辨率中有重要作用。从可感受性观点看，亮度是最重要的色彩要素。亮度对比越大，分辨率越高，清晰易读性越好。从生理学观点看，人眼对亮度的差别并不敏感，认出一 特定亮度的能力是有限的。故符号设计对同一色相的亮度变化最好限制在5—6级。

亮度变化具有传输数量变化的涵义，故常用来表示制图对象的数量指标。暗色一般表示的数量 指标大，亮色表示的数量指标小。因为亮度变化常被赋予数量涵义，故用它表示质量特征要特别慎重，往往是和色相变化结合在一起表示质量特征。亮度变化的色彩组合模式有：同种色组合，类似色加亮度变化组合，对比 色加亮度变化组合等。

(3)纯度的设计

将某彩色和中性灰比较能较好理解纯度概念。给中性灰中渐加入不等量某彩色，纯度由0%，渐变为100%(完全饱和)。消色的纯度为0。人眼对纯度 变化的 敏感性不强。纯度和亮度的关系极为密切。某色相纯度的变化必然引起亮度的变化，亮度差是由纯度变化引起的。在制图实践中，纯度不如色相和亮度那样有用，

但它却很重要。

纯度变化常用来表示制图对象的数量指标。纯度越大，表示的数量意义越大，反之亦然。纯度变化亦可表示制图对象的质量特征，但常和色相变化结合，使其象征性更强。纯度设计的色彩组合模式有：同种色组合，类似色加纯度变化组合，对比色加纯色变化组合等。