交通地理与网络科学/可读性

可读性（网络感知）

可读性是一种与易读性、清晰度和易识别性相关的视觉品质。虽然“可读性”的正式定义在印刷术中用于描述读者识别文本中单个字符的难易程度，但它也是城市设计中一个理想的特征。在凯文·林奇的《城市意象》中，可读性被定义为“其[城市景观]各部分能够被识别并组织成一个连贯模式的难易程度”。对于交通网络而言，可读性是一个重要的设计方面，因为它决定了网络如何被其用户感知。可读性影响着网络在地图呈现上的排列，甚至在设计阶段某些部分的物理布局。

可读性、意象性和心理地图

在《城市意象》一书中，城市景观被划分为五个要素：路径、边缘、区域、节点和地标。它们是人们构建城市“心理地图”（网络感知）的基本组成部分。路径代表可访问的交通网络连接；边缘是分隔不同活动区域的边界；区域是具有不同特征的区域/地区，通常与土地利用有关；节点是交通系统的一部分的交叉路口或枢纽；地标是众所周知的场所，通常用于导航或作为参考点。在城市规划的背景下，可读性反映了人们根据心理地图记住这些要素并通过城市导航的难易程度。对于交通网络来说，路径和节点尤其重要，因为空间是为交通目的而分配的，但在某些情况下，其他要素也至关重要。

可读性的视觉品质通常与意象性（或明显性）相关联，因为当网络清晰易懂时，城市变得更加“生动”和令人难忘。例如，街道名称是如何编号的，以便它们的空间关系变得容易记住。街道编号合理需要道路布局清晰。一个相关的公共交通应用是，公交车站通常使用与街道相同的名称，以便人们可以轻松地将公交路线与道路系统联系起来。然而，意象性可能与可读性相矛盾，因为太多令人难忘的元素会导致网络复杂性的增加，从而降低系统可读性。

制图学中的可读性

制图学是制作地图的研究和实践。它在可读性的讨论中特别相关，因为地图是最常见的网络可视化工具之一。可读性是概括问题的一部分，而概括问题是制图学中的一个基本问题。需要在准确性和简洁性之间取得平衡，以便有效地传递信息。这里讨论了不同类型的地图及其示例，以说明它们如何影响网络可读性。

地形图与拓扑图

地图可以根据其呈现风格分为地形图或拓扑图。简而言之，地形图保留了大部分地理信息，通常使用等高线来表示地形的起伏。可以使用地图比例尺计算地理距离，网络布局与现实相似。另一方面，拓扑图省略了大部分地理信息，如距离、布局和方向。地图元素得到了更好的对齐和排列，因此地图通常具有更高水平的可读性。如今，大多数公共交通网络示意图都采用拓扑风格绘制，遵循伦敦地铁建立的惯例，伦敦地铁在其早期就从地形图表示转向了拓扑图。

伦敦地铁（也称为地铁）是最早的地下客运铁路系统，于 1863 年开通。最初的官方网络地图是地形图，其中地下铁路基础设施叠加在街道地图上。随着网络多年来的扩展，地图格式导致可读性差。1926 年，地图设计师弗雷德·斯廷吉莫尔设计了一张新的网络地图，去除了大部分地表特征，减少了一些曲率，并使用了规则的站间距离。1931 年，工程师哈里·贝克利用他在电路方面的专业知识，将铁路路线重新对齐为正交线或对角线。贝克的修改已被许多公共交通机构广泛采用，拓扑图已成为现代（公共交通）网络地图表示的标准。

拓扑图通常比地形图更易读，尤其是在显示具有许多路线和重叠的大型网络时。它还允许地图设计人员在如何表达网络布局和传达必要的行程规划信息方面具有更大的灵活性。除了使用直线来表示路线/链接/边缘外，伦敦地铁地图专家麦克斯韦尔·罗伯茨还尝试了网络的圆形分布，包括伦敦地铁、墨尔本和悉尼。

二维图与三维图

随着 3D 建模软件和地理信息系统 (GIS) 的发展，有一种趋势是将传统地图转换为其 3D 等效物，例如许多导航应用程序中的透视/街道级视图。通过正确使用 3D 技术，可以显着提高信息量及其准确性，同时保持相同（甚至更高）的可读性水平。

二维地图和三维地图之间的一个主要区别在于地标的呈现方式。传统地图可能使用不同的标记来强调地标，但如果没有图像，很难识别有关其外观或周围环境的信息。例如，如果在某个十字路口转弯或在某栋建筑物前过马路的指示，如果该十字路口或建筑物本身难以找到，那么这样的指示就没有帮助。虽然图形表示可能清晰易懂，但实际网络仍可能造成一些混淆。相比之下，三维地图更能直观地呈现地点和地标，使不同元素之间的空间关系变得清晰。在《城市意象》中，凯文·林奇发现，随着人们对城市越来越熟悉，他们会更多地依赖城市的标志性建筑进行导航，而不是路径或区域。这与意象性和构建心理地图所需的时间有关。这意味着三维地图可以通过比传统二维地图更频繁地引入地标来加速心理地图的构建。

本质上，三维地图能够显示额外的维度（即高程）。对于现代的多层基础设施来说，这是一个重要的功能，用户可能需要在不同楼层之间穿梭才能使用交通服务。它也使得整合多模式交通地图变得更加方便，因为不同的交通方式可能在不同的高程运行（例如地铁、道路系统和飞机）。三维地图在显示方向方面也更有优势。虽然纸质地图通常参照北极，但三维地图可以参考周围的建筑物或其他物体来指示方向，从而避免了使用方位角的必要。

网络地图与路线地图

位于新加坡火车车门上方的原始SMRT主动路线地图信息系统（STARiS）

可读性工具用于分解网络，以便在地图上仅显示网络的某些部分，从而提高可读性。新加坡的捷运（MRT）系统可以作为路线图/示意图讨论的一个案例研究。捷运列车配备了SMRT主动路线地图信息系统（STARiS），这是一个由LED指示灯组成的路线信息指示系统（SMRT是服务运营商）。虽然网络有5条线路在运营，但每列火车上的STARiS仅显示当前路线上的车站信息。这些指示灯显示当前列车的下一站和可能的终点站。路线图可以将复杂的网络简化为几条感兴趣的线路，并通过仅保留最基本的信息来提高可读性。

然而，存在过度简化和提供不足以进行决策的信息的风险。STARiS 2.0是所讨论系统的较新版本，因其缺乏美观性和糟糕的系统设计而受到批评。其中一个问题是，新的数字屏幕只显示接下来的五个站点，而不是像原始STARiS那样显示整个路线。这会导致用户感到沮丧和不耐烦，因为如果用户不熟悉路线或换乘信息，则需要至少每五站关注一次显示的信息。另一个问题是在STARiS 2.0上不一致地使用地形图，而不是在其他地方使用的拓扑表示。

八线型与曲线型

一项关于巴黎地铁主观和客观地图可用性的研究对八线型设计原则提出了挑战，该原则被图形设计师和网络地图制作者广泛采用。该研究小组进行了几项涉及120名参与者的实验，以评估巴黎地铁官方地图和具有曲线路线的非官方版本的地图可用性值。设计了不同的调查问题集来反映（感知到的）客观指标，如规划时间、行程时长和无效路线，以及主观评价和整体期望。结果表明，全曲线地图在规划时间方面表现最佳，并且无效路线少于商业地铁地图。论点是，当方向变化频繁时，八线型会导致大型网络的可读性下降。 东京地铁地图 是另一个例子，其中直线段会导致过度弯曲，与新的巴黎地铁网络地图相比，这会给新网络用户带来困惑。

可读性与网络特征/出行行为

可读性与连通性

交通网络在很大程度上依赖于路径和节点的结构。因此，网络可读性会影响这些元素的组织，并直接影响网络连通性。可读性不仅是显示（感知到的）连通性水平的工具，甚至可能成为反对它的论据。虽然向网络添加更多路径可以提高其连通性，但也会增加其复杂性并降低可读性。因此，网络规划人员在主要设计目标是为交通网络提供连通性和可达性时，应意识到可读性的要求。

可读性与层次结构

由于交通系统中存在道路的层次结构，因此在地图上反映这种层次结构以提高网络可读性是合乎逻辑的。RMS分类地图 由道路与海事服务局（RMS）发布，并使用不同的颜色代码来表示新南威尔士州的Auslink、区域道路和州级道路。另一个例子是明尼阿波利斯高频网络地图 ，由MetroTransit发布。该地图突出显示了几条公共交通路线（地铁和公交车），其最大到达间隔为15分钟。可以说，这些路线对于服务运营更为重要。通过消除关于等待时间较长的路线的信息并简化决策过程，网络变得更加清晰易懂。

可读性与寻路

良好的网络可读性的主要优点之一是易于导航和寻路。这意味着网络可读性，作为网络特征或其呈现风格的质量，会显著影响出行行为。学习速度是网络感知准确性的直接结果。网络用户花费时间和精力学习交通网络系统，并借助各种导航工具，例如地图和GPS技术。可以通过研究用户的决策过程和结果来定量评估此类工具的有效性。在某种程度上，如果要比较假设决策和观察到的决策，则应考虑可读性，因为它可能有助于解释与网络中某些位置相关的不同学习速度，例如，某些隧道或高速公路匝道由于其在二维地图上的可读性差而可能未得到充分利用；可能有一大批游客被宣传更好的景点所吸引，并有一条标记出的路径。

公共交通运营中的可读性

公共交通顾问贾里特·沃克在他的著作《人文交通》中，将可读性与自由联系起来。这里的可读性指的是公共交通路线表示的清晰度，自由指的是网络用户更改旅行计划的能力。沃克认为，自由可以作为可读性的结果而获得，因为网络的有效利用和行程导航都基于对系统布局的良好理解。他将可读性概念化为两个特征

1. “网络设计的简单性，以便于解释和记忆”；以及
2. “在各种媒体中呈现的清晰度”。

在公共交通的背景下，可读性的意义对于不同的用户群体而言是不同的。对于主要在某些起点和终点对之间沿着固定路线旅行的通勤者（例如，家-工作场所或家-学校），可读性在行程规划和决策中并不是一个关键因素。然而，为了推广公共交通并鼓励人们前往许多不同的地点，需要一个易于识别和记忆的网络展示。清晰易懂的网络旨在最大限度地降低其布局复杂性，并增强用户对服务路线的感知。当考虑到网络的物理布局不可避免地导致复杂性时，通常会实施可读性工具和技术以实现可接受的可读性水平。

郭湛和奈杰尔·H·M·威尔逊（2011）对伦敦地铁系统的换乘成本进行了研究。在这项研究中，可读性是地铁用户体验的一个因素（归类于换乘环境和系统设计），并影响感知到的换乘成本，而传统上换乘成本仅考虑等待时间。尽管这项研究缺乏换乘环境的定量相关系数，但它已证明其在换乘决策过程中的相关性。

进一步阅读

• Reddit MapVsGeo提供了一系列动画，展示了几个不同城市的地铁/轻轨线路的拓扑地图与其实际地理形态之间的对比。
• Project Subway NYC是一个网站，发布了纽约市地铁站的3D建模地图。

讨论问题

1. 拓扑地图中缺少哪些信息？每种信息如何影响用户的决策？可能的后果是什么，网络将如何受到影响？
2. 为什么大多数公共交通地图采用拓扑示意图的形式，而道路网络地图却很少采用这种形式？考虑与周围环境和接入点的交互。
3. 在什么情况下，3D地图比传统的2D网络地图更受欢迎？它主要取决于地图上的网络规模还是其他任何网络特征？