行政区划单元是常用的底图要素，通常用颜色进行区分，这些大面积分布的色彩往往决定了一幅地图的配色风格，因此，行政区划图的色彩配置将影响到地图信息表达效果。

本文结合QGIS的【拓扑着色】工具，介绍QGIS实现行政区划四色图的过程。

 

 01 什么是四色图

 

行政区划图着色要求相邻行政区划单元颜色不相同，在计算机领域通常被称为“四色图”问题，即对于任一地图，只用不多于四种颜色，就能使相邻的行政区划单元颜色不相同。实际上，如果将颜色的数量限制为四种，有时候会导致算法找不到最优解，因此一般认为行政区划配色使用3-7种颜色比较适宜。

 

 02 建立颜色索引

QGIS 3.0之前是通过插件实现拓扑着色的，从 3.0开始内置【拓扑着色】模块，替代了原有的插件功能，并改变原来完全依赖计算机图论着色的方式，转而参考要素的空间布局对着色算法做出了优化，可以理解为从纯粹的数学方法（ abstract mathematical solution）变为地图制图的方式（cartographic solution）解决着色问题。

 

【拓扑着色】给多边形要素分配颜色索引值，使各个相邻多边形有不同颜色索引值，尽量减小所需颜色数，并将颜色索引保存到图层属性表的“color_id”字段中。然后利用图层的分类（Classified）渲染方式，给每个颜色索引设置不同的颜色，即可得到行政区划四色图。

 

我们先看看生成颜色索引的操作流程。
 

在【浏览】面板定位到2015年行政区划存储路径，将“CN_sheng_A.shp”文件拖拽到地图主窗口中。

 

为了对比，打开行政区划图层“CN_sheng_A”的属性表，可以看到原始数据包含了AREA、PERIMETER、SHENG_、SHENG_ID、SHENG、name共6个字段。

 

点击菜单【处理】->【工具箱】，打开【处理工具箱】面板。

 

在搜索框输入关键词“topo”，从筛选结果中依次找到【制图学】->【拓扑着色】，双击运行。

 

在弹出的拓扑着色对话框中，设置【输入图层】为“CN_sheng_A”，【最少颜色数】表示制图使用最少的颜色数，默认为4。

 

【要素间最小距离】为同一个颜色的要素之间最小距离，防止距离较接近（但互不接触）的要素分配到相同颜色。保持默认值即可。

 

【Balance color assignment】：颜色平衡，即分配颜色时使用的方法。默认为“按要素数目”，尽量使各颜色索引的要素数量接近。“按分配的面积”模式可以平衡各颜色的总面，避免大面积的要素在地图上出现显著的颜色。“按颜色之间的距离”则是尽量增长同一颜色要素之间的距离，令色块分布得更均匀。

 

【Colored】表示输出结果存储方式，设置将结果保存到名为“sheng-color.gpkg”的GeoPackage文件中。点击【运行】按钮，开始计算颜色索引。

 

算法运行结束后，点击【Close】返回QGIS地图窗口。可以看到【图层】面板中添加了新图层“sheng-color”。右键点击该图层，打开属性表窗口。

 

属性表中增加了“color_id”字段，用1-5表示各个要素的颜色索引取值。那么，如何使用这些颜色索引呢？

 

 03 配色

点击【图层】面板上方的【打开图层样式面板】按钮，打开图层样式面板。

 

在【图层样式】面板中，图层下方的下拉框选择“分类”，【值】下拉框选择“color_id”字段，点击的【分类】按钮，一幅相邻要素颜色互不相同的行政区划着色图显示在地图窗口中

 

默认的配色总是不那么让人满意。点击【颜色渐变】，在弹出菜单中选择【打乱随机颜色】，配色将会发生改变。改变随机配色，直到满意。

 

双击分类列表中的色块，打开符号设置面板，可以设置对应条目的样式。

 

在符号设置面板中，选择符号图层“简单填充”，在下方设置所需要的颜色、描边样式、线宽等选项。完成后点击按钮返回，继续设置其他分类的风格。

 

最后，点击【图层样式】面板的，以“name”字段为图层添加标签，效果如下。

 

 

 04 效果图

有了颜色索引，就可以根本不同的配色方案，生成不同风格的行政区划图了。下面是我选择的一些配色方案效果，有没有你喜欢的呢？（如果喜欢，可以关注微信公众号，后台留言向我索取样式文件。）

 

参考资料：

[1] 魏智威等，顾及视觉规律的行政区划图自动着色回溯法，测绘学报。

 

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