地图上能引起视觉变化的基本图形、色彩因素称为视觉变量，也叫图形变量。视觉变量是构成地图符号的基本元素，也称图形要素，在地图符号设计中正是通过这些量的变化来表达地理现象间的差异的。基本视觉变量包括：形状、尺寸、方向、颜色、网纹五个方面。其中颜色变量的分量为色相、亮度、彩度；网纹的分量为排列、尺寸、样式，而排列又具有不同的方式、顺序、方向、间隔。

视觉变量作为地图图形符号设计的基础，在提高符号构图规律和加强地图表达效果方面起到很大作用，一经提出，即引起广泛重视，但目前国内外对符号视觉变量的构成看法并不一致，这是正常的。趋于相同的观点是：视觉变量是分析图形符号较好的方法；视觉变量至少应包括：形状、尺寸、颜色、方向变量等。

视觉变量亦称图形变量，指视觉上能够感受到符号变化的量。视觉变量是构成图形的基本要素，地图设计过程中制图人员通过调节这些量的变化来表达地理现象间的差异。每一种视觉造型好比一个符号函数，其中含有若干不同的视觉变量，每一个视觉变量的可感变化都会使符号产生不同的视觉效果。

在这些视觉变量中，有简单变量，也有复合变量，而复合变量本身的变化取决于其子变量的变化。由此，视觉变量可分为基本视觉变量和从属视觉变量，基本视觉变量包括：形状、尺寸、方向、颜色、纹理。其中，颜色变量的从属变量即为色彩三属性：色相、亮度、饱和度；纹理亦称网纹，它是由某一种或几种图案重复排列组合而成，因此网纹的从属变量为图案样式、图案尺寸、图案排列，而排列又具有不同的方式、顺序、方向、间隔。上述视觉变量统称为静态视觉变量。对于3维动态地图的设计来说，仅考虑这些静态视觉变量是不够的，需要补充一些产生动态视觉效果的变量，如视点方位、持续时间、变化率、排序、频率等。

颜色也叫色彩。色彩由光引起，是光作用于物体后所产生的不同吸收、反射的结果。在可见光谱范围内，不同波长的辐射能够引起不同颜色的感觉。色彩是最活跃的一种视觉变量，在地图设计中起重要作用，这是因为色彩不仅可以增强地图的美感，更重要的是能够提高地图的清晰性，从而使地图的信息载负量增大。它既可以表达地理要素定性特征的不同，也可以表达定量特征的变化。色彩包括彩色和非彩色，彩色具有色相、亮度和饱和度三种特征，而非彩色只有亮度特性。彩色的三种特性对地图制图具有不同作用，是颜色的从属变量。

线状要素、面状要素的形状都取决于地理要素本身的空间分布特征。因此，地图设计中的形状变量主要应用于点状符号的设计，以不同形状的符号表达不同类型的地理要素。

方向变量包括两个层次：一是指基本变量中整个符号图形本身的方向变化，如正三角形与倒三角形；二是指网纹中同类纹理的方向变化，如水平晕线与垂直晕线、倾斜晕线。在地图符号设计中可以通过方向的变化来表示地理要素定性特征的不同。

尺寸变量是指符号构成在长度、宽度、高度、面积、体积等方面的度量变化。通常用以表达地理要素定量特征的差异。

纹理也称网纹，是具有一定形状和大小的点、线及点线组合而成的图案按照一定方式排列的结果。通常所说的线状符号的线型也可以说是纹理，它是点、线图案沿一定路径排列的结果。例如，境界线通常由点、线交替排列而成;铁路符号由相等长度的黑条、白条相间构成;铁丝网符号则由长实线附加等间隔的十字符号形成等。纹理在某种意义上起着与颜色同样的作用，并主要应用于面状符号的填充，故纹理也可以称为底纹。在面状地图符号设计中，可以用不同的纹理表达不同的定性特征，或者通过纹理间隔的变化来表达定量特征的变化。点状符号的纹理形式上与面状符号相同，它也是通过对具有一定面积的符号进行图案填充实现的。

视觉变量首先是由法国人贝尔廷（J·Bertin）1967年提出的。他领导的巴黎大学图形实验室经20多年的研究，总结出一套图形符号规律——视觉变量，即形状、方向、尺寸、明度、密度和颜色。1984年美国人鲁宾逊（A·Robinson）等在《地图学原理》一书中提出基本图形要素是：色相、亮度、尺寸、形状、密度、方向和位置。1995年他又把基本图形要素改为视觉变量，认为其构成是由基本视觉变量（形状、尺寸、方向、色相、亮度、纯度）和从属视觉变量（网纹排列、网纹纹理、网纹方向）两部分组成。