透過 Joy Plots 結合生成式 AI 繪製山水畫風格臺灣地圖

撰文/邱郁展（中國文化大學地學所地理組碩士班三年級）、廖泫銘

臺灣是一座山脈縱貫、地形起伏劇烈的島嶼，早期地圖繪製者（荷蘭時期、清代）在描繪臺灣時，常不只是追求精確的平面位置，而是試圖用一種「從平原望向山地」的視覺經驗來理解這座島。因此，許多古代臺灣地圖會採取近似山水畫的表現方式，將臺灣橫向展開，讓綿延的山脊、丘陵、河流、聚落與港口同時呈現在畫面之中。這種「橫躺的山水式地圖」既保留了地圖作為空間指引的功能，也融入了繪畫對地景層次的描寫：近處可見平原上的村社、道路、田園與行政治理，遠處則以連續起伏的青綠山形表現中央山脈與沿山地帶的空間位置。換言之，這類地圖並非單純以鳥瞰方式俯視土地，而是結合了測繪、治理、觀察與想像，透過山水畫般的視覺語言，呈現早期人們如何觀看、理解並描繪臺灣這座多山之島。

1640年荷蘭人所繪福爾摩沙地圖
康熙中期（西元1684年後）《臺灣地里圖》
乾隆中葉（西元1756～1766年之間）《臺灣輿圖》

本文嘗試運用精確的三維 GIS 資料（包括數值地形高程與海岸線輪廓），結合生成式 AI 工具，繪製具有早期臺灣山水畫風格的地圖。不同於僅透過提示工程（Prompt Engineering）直接要求生成式 AI 產生地理圖像，本研究先以真實且精確的 GIS 數據建構地圖的基本輪廓與空間骨架，再進一步運用生成式 AI 賦予其藝術風格與視覺表現。透過這樣的方式，不僅能兼顧地理資訊的精確性與畫面的美感，也有助於降低 AI 幻覺所造成的錯誤，使生成成果更具可信度與應用價值。

首先，本文將介紹 GIS 製圖領域中一種相當具有視覺辨識度的特殊地圖設計風格 Joy Plots，也有人稱之為 Ridgeline Plot（山脊線圖）或連續剖面圖。1970年1970年Harold D. Craft Jr.的博士論文”Radio observations of the pulse profiles and dispersion measures of twelve pulsars” 中將12個脈衝星的無線電訊號可視化成圖像，下圖是其中之一「CP1919」脈衝星圖像，1979年被 Joy Division 樂團選作首張專輯 Unknown Pleasures 的唱盤 ICON，隨時這張圖就廣泛地被引用及二次創作，因此之後才被稱為 Joy Plots。

1970年Harold D. Craft Jr.的博士論文中根據CP1919脈衝星無線電訊號所繪製的圖像
Unknown Pleasures 專輯（Photograph by Jen Christiansen）

在製圖學領域中，也有人將 Joy Plots 的視覺風格引入地圖設計。以下這張「臺灣區連續剖面圖」便是一個相當經典的範例。該圖收錄於國立臺灣師範大學地理學系於 1975 年印行，並由謝覺民、賀忠儒、石再添編著的《臺灣坡度分析圖集》。令筆者感到意外的是，這本圖集其實源自石再添教授於 1970 年主持的國家科學委員會專題研究計畫成果。若從時間脈絡來看，這項製圖實踐甚至早於 Joy Division 於 1979 年發行的經典專輯 Unknown Pleasures。由此可見，當時臺灣地理學與製圖學界在地形視覺化與圖像表現上的探索，已展現出相當前衛且先進的設計思維。這類圖像原本常用於數值地形資料視覺化，透過一層層水平排列、彼此堆疊的曲線，呈現資料分布的起伏變化。由於其線條形態近似連綿山脊，因此在地圖設計與地形表現上，也逐漸被轉化為一種兼具資訊傳達與藝術美感的製圖方法。

「臺灣區連續剖面圖」（出處：1975年謝覺民．賀忠儒．石再添所編著《臺灣坡度分析圖集》)。
「臺灣區連續剖面圖」局部放大

在 GIS 製圖應用中，Joy Plots 可將數值地形模型（DEM）或其他連續型空間資料，轉換為一排排具有高度變化的線條，使地形起伏、山脈走向與地貌層次以簡潔而富有韻律感的方式呈現。這種表現方式不像傳統等高線圖那樣強調精確判讀，也不同於陰影暈渲圖追求立體寫實，而是透過規律的線條排列與視覺節奏，讓地形呈現出類似山水畫、版畫或資料藝術的效果。

因此，Joy Plots 不只是資料圖表中的一種表現形式，也可以被視為 GIS 製圖與視覺設計之間的橋樑。它讓地理資料不再只是冷冰冰的數值與座標，而能轉化為具有情感、風格與敘事性的地圖圖像，特別適合用來表現山地地形、島嶼輪廓，或具有強烈地貌特徵的空間景觀。有別於前述的「臺灣區連續剖面圖」東西向剖面線，我們嘗試將剖面線改成南北向，同時運用政府開放資料所釋出的最新數值地形高程與海岸線輪廓資料，藉由 GIS 軟體來重新繪製臺灣 Joy Plots 圖。

第一步：獲取 DEM 資料。自「政府資料開放平台」下載「內政部20公尺網格數值地形模型資料(dem_20m)」。

第二步：獲取繪圖邊界資料。自「政府資料開放平台」下載「鄉鎮市區界線(TWD97經緯度)」，目的是要獲取台灣邊界，後續須「Merge」或「Dissolve」 指令先處理該圖層。

第三步：將第一、二步獲得的資料匯入 GIS 軟體(後續以 ArcGIS Pro 操作為主)，並「確認投影座標」，建議使用 TWD97 TM2（EPSG:3826）。

第四步：建立圖框邊界(Polygon)與線條(Polyline)圖層。利用圖框包圍台灣本島，再依使用者想要呈現的效果，數化垂直或平行於圖框的線條，僅需要畫一條線即可。

下方黑色圖框是polygon，上方藍色線條是polyline。

第五步：複製線條。點擊頁籤「Edit」，找到「Tools」>「Copy Parallel」，依照顯示間距與重複次數決定線條效果，目的是要覆蓋全部的圖框邊界，超出的可以自行刪除。

不同間距取樣效果：分別設定為2公里、4公里、8公里

第六步：加密線條節點。使用「Editor」>「Densify」功能將線條加密，藉由設定「Distance(距離)」可以決定節點的距離密度。

線段節點加密，案例中每百公尺新增一處節點

第七步：使用「Spatial Analyst Tools」>「Reclass」>「 Lookup」功能，應用在”dem_20m”依照高度(Value)重新生成數值網格，命此處圖層名稱為”Lookup_dem20”(名稱隨意)。

第八步：防止高程空值產生。將「鄉鎮市區界線(TWD97經緯度)」Merge後，為了去除非本島的離島區域，如：小琉球、南沙環礁等，使用「Edit」頁籤中的「Tools 」>「Edit Vertices」刪除離島，盡量去除超出”Lookup_dem20”的範圍。

利用「Edit Vertices」功能去除離島資料

第九步：將線條切出台灣範圍，使用「Analysis Tools」>「Extract」>「 Clip」進行剪裁，以鄉鎮區界Merge的結果作為剪裁的邊界，獲得”線條_clip”。再次使用「Edit Vertices」編輯線條，以”Lookup_dem20”作為底圖，修剪超出的clip後線條，以確保線段無空值。

利用「Clip」工具裁切出臺灣本島海岸輪廓內線條

Note：進階做法，可以透過 Field calculator 將線段頭尾一致減去，再逐條檢視有無超出”Lookup_dem20”的範圍，省去大部分工作量。(算式可以請AI協助)

第十步：更新線條圖層高程。使用「3D Analyst Tools」>「Interpolation」>「Update Feature Z」更新線條高程，Surface放入”Lookup_dem20”。

第十一步：開啟「Insert 」頁籤「New Map」>「 New Local Scene」開啟3D地圖，將”線條_clip”圖層匯入 3D Layers，在”線條_clip”右鍵「Properties」>「 Elevation」中，調整「Vertical Exaggeration」，建議餐數值設定2以上，效果較誇大明顯。

設定不同高程垂直方向的誇大效果，分別設定為”2″或”5″

第十二步：最後使用「Insert 」頁籤「New Layout」>「選擇你要的尺寸輸出地圖」，完成地圖輸出。

第十三步：使用 ChatGPT Image 2 繪圖功能，將輸出的地圖匯入聊天視窗中，並輸入相關提示詞，例如：”將提供的 GIS 台灣 3D 地形圖，轉換為中國傳統水墨山水畫風格。將原圖的「資料線」轉換為水墨畫中的「濃墨勾勒」與「焦墨枯筆」效果，以此凸顯山脊的骨架。”等，可以自由添加創意讓生成式 AI 來繪製出各種樣式地圖。

本次運用 ArcGIS Pro 製作臺灣全島地形 Joy Plots 圖，主要是為 AI 圖像生成提供精確的地形骨幹與空間基礎；再結合生成式 AI 的創造力，使用者便能依據不同主題、情境與敘事需求，設計出風格各異且兼具地理精確性與視覺美感的地圖作品，進而推展全新的「AI 地圖設計學」新領域。

進階參考：