第17章：制图自动化与地图设计优化

17.1 学习目标

• 提升地图设计质量与生产效率，形成可复用样式与导出管线。
• 建立批量出图与质量评估流程，规范标注与视觉层次表达。

17.2 先修要求

• 基础制图与前端样式认知；具备脚本自动化能力。

17.3 核心知识点

• 设计原则：色彩/对比/层次/标注/版式与留白。
• 样式模板：Mapbox Studio 风格 JSON、QGIS 布局模板与符号化。
• 自动化导出：批量出图、分辨率/比例尺、裁切与命名规范。
• 质量评估：可读性、对比度、信息负载与视觉层次；评审与回归。

17.4 内容提纲

• 样式抽象与模板库建设：分类/尺度/主题；命名与版本规范。
• 批量导出脚本：区域/场景/分辨率一键生成；日志与错误回收。
• 标注与符号化优化：碰撞/优先级/缩放渐进；遮挡与冲突处理。
• 设计质量评估与回归：审阅清单、指标对比与问题整改闭环。

17.5 实践任务与步骤

1. QGIS 布局模板与批量导出：

# 假设准备好 QGIS 项目与布局模板，使用 qgis_process 或 Python 脚本批量导出
qgis_process run native:mapthemeexporter -- MAP_THEME=Default --LAYOUT=MyLayout -- OUTPUT_DIR=export/maps

2. Mapbox Studio 风格 JSON 管理与前端加载：

// 将风格 JSON 存入版本库，前端加载并根据场景切换
map.setStyle('https://example.com/styles/my-style.json');

3. 自动化导出脚本（Python 伪代码）：

from pathlib import Path
import json
# 读取区域范围列表与分辨率配置，按规范命名导出文件
config = json.loads(Path('export_config.json').read_text())
for area in config['areas']:
    # 调用地图渲染与导出（可用 headless 浏览器截图或服务端渲染）
    print(f'Exporting {area["name"]} at {config["dpi"]} DPI')

17.6 产出与评估标准

• 产出：样式模板库、批量导出脚本、示例输出集与评审报告。
• 评估：效率提升（40%）/表达质量（40%）/复用性（20%）。

17.7 流程图（Mermaid）

样式改进 规则优化 样式抽象与模板库 布局与风格版本管理 批量导出: 区域/分辨率 标注与符号优化 质量评估与审阅 整改与回归

17.8 常见错误与排障

• 样式未抽象复用：风格 JSON 与布局模板分层管理与版本控制。
• 导出分辨率不一致：统一 DPI 与比例尺，命名规范化与日志记录。
• 标注冲突与遮挡：优先级/碰撞/渐进规则；缩放层级下的样式切换。

17.9 延伸阅读与资源

• Mapbox Studio 与 QGIS 布局最佳实践，视觉设计与信息图表参考。

17.10 本章总结

• 完成样式模板沉淀与批量出图自动化，建立质量评估与整改闭环，形成可复用的制图生产线。

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17.11 设计体系与风格规范

• 色彩体系：主色/辅助色/强调色；避免信息色与装饰色混用。
• 分类方案：等间距/分位数/自然断点（Jenks）；确保类别可解释且稳定。
• 字体与字号：中文字体兼容（思源黑体/思源宋体），最小可读字号建议≥10pt。
• 版式元素：图例/比例尺/指北针/版权与数据来源/注记；统一边距与栅格系统。

对比度计算示例（WCAG）：

def contrast_ratio(l1, l2):
    # l1/l2: 相对亮度
    L1, L2 = max(l1, l2), min(l1, l2)
    return (L1 + 0.05) / (L2 + 0.05)

17.12 Mapbox Style JSON 结构与版本管理

• sources（数据源）、layers（图层样式）、sprite（图标）、glyphs（字体）。
• 版本管理：风格 JSON 放入仓库，按场景派生分支；通过 CI 校验语法与关键字段。

样式片段（分类着色与缩放渐进）：

{
  "version": 8,
  "sources": {
    "facilities": {"type": "vector", "url": "https://example.com/tiles/facilities.json"}
  },
  "layers": [
    {
      "id": "facilities-circle",
      "type": "circle",
      "source": "facilities",
      "source-layer": "facilities",
      "paint": {
        "circle-radius": ["interpolate", ["linear"], ["zoom"], 10, 3, 14, 6],
        "circle-color": ["match", ["get", "type"], "hospital", "#e74c3c", "school", "#2980b9", "#7f8c8d"]
      }
    }
  ]
}

17.13 QGIS 布局模板与批量出图管线

• 布局模板：标题/图例/比例尺统一；校验地图范围与坐标注记。
• Map Atlas：用图集批量生成按区域/行政单元的成品图。
• 自动化：qgis_process 或 PyQGIS 脚本化导出，规范文件名与日志追踪。

PyQGIS 导出示例：

from qgis.core import QgsProject, QgsLayoutExporter
project = QgsProject.instance(); project.read('project.qgz')
layout = project.layoutManager().layoutByName('MyLayout')
exporter = QgsLayoutExporter(layout)
exporter.exportToPdf('export/output.pdf', QgsLayoutExporter.PdfExportSettings())

17.14 标注引擎与冲突处理

• 优先级：道路>行政区>POI；多尺度下的显示/隐藏规则。
• 碰撞检测：Mapbox GL 的 text-allow-overlap/symbol-sort-key；QGIS 的覆盖与缓冲。
• 路线跟随：沿线标注 text-follow-line；角度与弯折处理。

Mapbox GL 标注示例：

{
  "id": "road-label",
  "type": "symbol",
  "source": "roads",
  "layout": {
    "text-field": ["get", "name"],
    "text-size": 12,
    "symbol-placement": "line",
    "text-allow-overlap": false
  },
  "paint": {"text-color": "#34495e", "text-halo-color": "#ecf0f1", "text-halo-width": 1}
}

17.15 批量导出与资产管理

• 命名规范：<主题>_<区域>_<比例尺>_<日期>.png；方便检索与复盘。
• 目录结构：styles/、layouts/、exports/、logs/；区分输入与输出。
• 质量检查：输出分辨率/DPI/色彩空间（sRGB），避免失真。

批量导出脚本（Node + Puppeteer 截图）：

const puppeteer = require('puppeteer');
(async () => {
  const browser = await puppeteer.launch();
  const page = await browser.newPage();
  await page.goto('http://localhost:8000/preview.html');
  await page.setViewport({ width: 1600, height: 900, deviceScaleFactor: 2 });
  await page.screenshot({ path: 'exports/map_shanghai_20250101.png' });
  await browser.close();
})();

17.16 设计评审与可读性度量

• 审阅清单：对齐/间距/层次/色彩/标注清晰度/图例一致性。
• 定量度量：对比度≥4.5:1（正文字体），信息负载控制在 5--7 类。
• 用户反馈：A/B 风格对比，收集意见与场景适配。

17.17 项目案例与模板复用

• 公共设施分级专题图：按设施类型分色，主城区高亮，郊区低强调。
• 交通流量热力图：色带低到高连续渐变；阈值与等值线辅助。
• 环境风险分区图：分级阴影与警示色；注记与图例突出说明。

17.18 常见问题与修复建议

• 字体缺失导致导出异常：统一服务器字体与本地字体；备选字体链。
• 图例溢出：精简类别或折叠图例；长名称使用缩写与脚注解释。
• 透明度叠加偏灰：背景与叠加色校正；避免多层半透明相乘。

17.19 验收与归档

• 产出：风格 JSON/QGIS 模板/导出脚本/示例图集/评审记录。
• 验收：模板复用成功率、导出耗时、设计一致性得分。
• 归档：版本标注与变更记录，支持后续迭代与团队共享。

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17.X 扩展版（工程化实践）

17.X.1 学习目标（工程化）

• 以"制图生产线"的工程化视角组织样式模板、批量导出与质量评估，统一目录与命名。
• 在 gis_examples/ch17 下提供可预览的前端页面与自动化导出脚本，保证一键演示与复现。

17.X.2 目录与约定（统一到 gis_examples/ch17）

• 目录结构：
  • gis_examples/ch17/index.html 预览页（加载风格与示例数据）
  • gis_examples/ch17/assets/ 样式脚本与 UI 组件（图层面板/导出按钮）
  • gis_examples/ch17/styles/ Mapbox Style JSON 与图标字体资源
  • gis_examples/ch17/layouts/ QGIS 布局模板与配置文件
  • gis_examples/ch17/exports/ 导出图集与日志
  • gis_examples/ch17/serve.py 本地预览服务

17.X.3 自动化导出管线（工程化）

• 配置驱动：export_config.json 统一主题/区域/比例尺/分辨率/命名规则。
• 导出工具：
  • 前端截图（Puppeteer/Playwright）用于 WebGL/样式预览导出。
  • 服务器端（PyQGIS）用于矢量布局与组合图版导出。
• 日志与校验：写入 exports/logs/，记录导出耗时与文件属性（分辨率/DPI）。

示例（Node + Playwright 截图伪代码）：

// 根据 export_config.json 循环生成截图

17.X.4 前端预览与交互（统一启动路径）

• 进入 gis_examples/ch17 目录执行：python3 serve.py
• 打开 http://localhost:<port>/，完成：
  • 风格 JSON 加载与场景切换（城市/区域）；
  • 图层面板与标注开关；
  • 一键导出当前视图截图到 exports/。

17.X.5 评估指标与验收

• 设计一致性：色彩/标注/图例统一；风格 JSON 校验通过。
• 导出效率：批量导出耗时与失败率；日志完备。
• 复现性：在新环境可按文档 1 次成功运行与输出。

17.X.6 常见错误与排障（工程化）

• 资源路径：styles//layouts/ 相对引用错误；统一相对路径并在本地服务下测试。
• 字体与图标：缺失导致渲染异常；提供资源与备选字体链。
• 截图尺寸：视窗大小与 DPI 不一致；统一配置并在脚本中设定。

17.X.7 与其他章节联动

• 第14/15章：前端样式与服务器发布联动，形成端到端演示。
• 第18/23章：将专题评估结果以统一风格出图，支持报告与发布页面。

17.X.8 实践任务

• 在 gis_examples/ch17 下完成一次风格切换与批量截图导出，提交图集与配置文件。

17.X.9 示例命令

cd gis_examples/ch17
python3 serve.py
# 浏览器访问 http://localhost:<port>/ 完成风格切换与一键导出