GIS06第六章空间信息的可视化
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confirmative • start: hypothesis about the data • process: goal oriented examination of hypothesis • result: visualization that allow confirmation or rejection
– the purpose of visualization is insight， not pictures (or maps)
– insight = discovery， decision making and explanation
第六章 空间信息的可视化
一、基本概念
５、地理可视化 (geo) visualization
• geovisualization will use， among others， virtual reality techniques and the web as working environment.
第六章 空间信息的可视化
二、空间信息可视化的形式
2、多媒体地学信息 综合、形象地表现空间信息所使用的文本、表格、声音、图像、图形、动 画、音频、视频各种形式逻辑地联接并集成为一个整体概念，是空间信息可视 化的重要形式。 各种多媒体形式能够形象、真实地表示空间信息某些特定方面，作为全面 地表示空间信息的不可缺少的手段。
第六章 空间信息的可视化
一、基本概念
二、空间信息可视化的形式
三、空间数据可视化的过程 四、电子地图 五、动态地图 六、虚拟现实技术
第六章 空间信息的可视化
一、基本概念
1、空间信息基本特征 ： 属性特征： 是指目标的质量和数量特征。在空间数据中，属性数据往往是 需要关注的信息的集合。 时间特征： 空间信息均各自具有长短不一的生命周期，时间属性是我们了 解人类社会和自然界随着时间发展变化历史和预测未来趋势的依据。 空间特征： 空间特征是区别地理信息与其它一般信息的根本标志。地理实 体在空间的存在有其确定的空间位置、形状和分布，是其几何性质的体现。 多媒体特征： 空间实体的具有其自然、生动、变化的特性，其信息是多方 面的。多媒体信息补充了其它特征所不能表现的空间信息全面生动的一面。
offers the opportunity for realtime and interactive visualization
第六章 空间信息的可视化
一、基本概念
goal of visualization
presentation start: facts to be presented are fixed process: choice of appropriate visualization technique result: high quality visualization presenting facts
根据约定性原理，采用演绎的方法可将地图符号区分为：点状符号、线状 符号和面状符号。
第六章 空间信息的可视化
三、空间数据可视化的过程
地图符号(库)的功能、分类和设计 地图符号的设计质量将直接影响地图信息的传递效果。设计地图符号，除 优先考虑地图内容各要素的分类、分级的要求外，还应着重顾及构成地图符号 的6个图形变量，即：形状、尺寸、方向、亮度、密度和色彩，如图所示。其中， 尤以图形的形状、尺寸和色彩最为重要，被传统的地图符号理论称之为地图符 号的三个基本要素。
一、基本概念
4、空间信息的可视化
cartographic visualization strategies
第六章 空间信息的可视化
一、基本概念
５、地理可视化 (geo) visualization
• use of computer-supported， interactive， visual representations of (geospatial) data to strengthen understanding
第六章 空间信息的可视化
一、基本概念
3、科学计算可视化
是指运用计算机图形学和图像处理技术，将科学计算过程中产生的数据及 计算结果转换为图形和图像显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。
科学计算可视化的应用领域十分宽广，几乎可包括自然科学和工程计算所 包括的一切领域，也自然包括空间信息领域。
• 地质勘探
抽象程度由人们的认识水平和可视化的主题而定。抽象可以是逐次的、渐进的。 正确而适度的抽象这是地图的科学水平。地图还具有形象、生动的特点，这是由于它 采用了彩色图形符号，这是人们传递信息的信号或工具。统一、协调、美观的符号系 统，这是地图的艺术水平。
地图是环境空间中地学客体集合的质、数、时、空特征全面抽象后的图形符号模 型。也可以说地图是图形符号的空间集合，图形符号是地图的语言。
第六章 空间信息的可视化
二、空间信息可视化的形式
1、地图 色彩是地图语言的重要内容。地图上运用色彩可增强地图各要素分类、分级的概念， 反映制图对象的质量与数量的多种变化；利用色彩与自然地物景色的象征性，可增强地 图的感受力；运用色彩还可简化地图符号的图形差别和减少符号的数量(例如，用黑、棕、 蓝三色实线表示道路、等高级和水涯线)；运用色彩又可使地图内容相互重叠而区分为几 个"层面"，提高了地图的表现力和科学性。
第六章 空间信息的可视化
一、基本概念
５、地理可视化 (geo) visualization
integrates approaches from
– cartography – geographic information systems – image analysis – exploratory data analysis – scientific visualization – information visualization
explorative • start: data without hypothesis about the data • process: interactive， undirected search for structures and trends • result: visualization that provides hypothesis
•气象预报
• 计算流体动力学
•分子模型构造
•医学
•……
显然科学计算可视化在学科的广泛程度上包括了空间信息的可视化，这是 因为从复杂的多维数据中产生图形是空间信息可视化的基本内容，不管是空间 数据的显示，空间分析结果的表示，空间数据的时空迁移，以及每一空间数据 处理的过程无一不是这一基本内容。然而空间信息的可视化与科学计算可视化 毕竟存在一些不同，显著的一点即是图形符号化的概念。因此必须讨论一下空 间信息的可视化。
“The application of GIS is limited only by the
imagination of those who use it.”
Jack Dangermond， President of ESRI
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第六章 空间信息的可视化
二、空间信息可视化的形式
1、地图
空间信息可视化对于地学信息而言有多种形式，而其中最重要的一种形式便是地 图，它是地学信息的图形符号模型。
第六章 空间信息的可视化
二、空间信息可视化的形式
1、地图：
• maps will remain the tool in dealing with geospatial data
• current progress offers us interactive and dynamics views: geovisualization
第六章 空间信息的可视化
二、空间信息可视化的形式
3、三维仿真地图 三维仿真地图是基于三维仿真和计算机三维真实图形技术而产生的三维地 图，经具有仿真的形状、光照、纹理……，也可以进行各种三维的量测和分析。
第六章 空间信息的可视化
二、空间信息可视化的形式
4、虚拟现实 它是由计算机和其它设备如头盔、数据手套等组成的高级人机交互系统， 以视觉为主，也结合听、触、嗅甚至味觉来感知的环境，使人们有如进入真实 的地理空间环境之中并与之交互作用。
• the use of visual geospatial displays to explore data and through that exploration to generate hypotheses， develop problem solutions， and construct knowledge
第六章 空间信息的可视化
一、基本概念
2、可视化： 可视化是将符号或数据转化为直观的图形、图像的技术，它的过程是一种转
换，它的目的是将原始数据转化为可显示的图形、图像，从而全面且本质地把 握住地理空间信息的基本特征，便于最迅速、形象地传递和接收它们。
visualisation is.....
make visible .....modern technology which
第六章 空间信息的可视化
二、空间信息可视化的形式
1、地图： 硬拷贝：纸质或其它介质地图； 软拷贝：屏幕上的电子地图。 它有两种形式：纸质或其它介质地图及屏幕上的电子地图。由于计算机技
术的发展，这两种形式仅是计算机上数字地图的硬、软拷贝的差别。硬拷贝的 是纸质地图，软拷贝--屏幕上的电子地图比前者具有更多的优点：其制作灵活， 形式极其多样，修改制作方便，周期短，色彩丰富，动态性强，查询方便、快 捷。从而使人们能从不同的高度、不同的方式、不同的角度和不同的详细程度 来观察空间客体信息；
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第六章 空间信息的可视化
三、空间数据可视化的过程
① 从GIS数据库中 检索出的要素、特
征及定位信息
② 预 处 理
从符号库读 取符号信息
色彩库 色彩信息
③ 符号化
④ 地图输出
从字符库读取 汉字及字符信 息
第六章 空间信息的可视化
三、空间数据可视化的过程
地图符号(库)的功能、分类和设计
地图符号是在地图上用以表示各种空间对象的图形记号，或者还包括与之 配合使用的注记。地图符号对表达地图内容具有重要的作用。它是地图区别于 其他表示地理环境之图像的一个重要特征。高质量的地图符号是丰富地图内容、 增强地图的易读性和便于地图编绘的必要前提。使用地图符号不仅能反映制图 对象的个体存在、类别及其数量和质量特征，而且通过它们的联系和组合，还 能反映出制图对象的空间分布和结构以及动态变化。地图符号有两个基本功能， 首先是它能指出目标种类及其数量和质量特征；其次是它能确定对象的空间位 置和现象的分布。
第六章 空间信息的可视化
一、基本概念
4、空间信息的可视化
是指运用地图学、计算机图形学和图像处理技术，将地学信息输入、处理、 查询、分析以及预测的数据及结果采用图形符号、图形、图像，并结合图表、 文字、表格、视频等可视化形式显示，并进行交互处理的理论、方法和技术。
采用声音及触觉、嗅、味等多种媒体方式可以使空间信息的传递、接收更 为形象、具体和逼真，但是暂时看来，有的对地理空间信息意义并不大，如嗅、 味、触媒体渠道，而声音、音频媒体方式也主要起辅助作用，因而有的学者把 可听、可嗅、可味、可触也归入可视化，狭义的理解上应不属可视化范畴。目 前，我们把它列入可视化范畴。
地图所反应的是地学领域的事物和现象、地学实体，它的空间尺度相对于人类的 一般活动是宏观的或相当的。它虽然反映的是环境空间中地学实体的集合，但它本身 是观念的产物，是对客观的一种模拟，即是模型。它不是数学模型，也非物理模型， 这种模型是对地学客体集合的时、空、质、数客观特性的全面抽象，而非单一抽象。
例如“井”，单纯的空间抽象只是数学空间的点或面，单纯的质量抽象只是供人、 畜饮用的点状水源，而地图上的“井”，则把空间、时间、质量和数量都统一表达了。
空间数据库
处理
第六章 空间信息的可视化
一、基本概念
4、空间信息的可视化
the map use cube from presentation to exploration
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第六章 空间信息的可视化
一、基本概念
4、空间信息的可视化
cartographic visualization process
第六章 空间信息的可视化
– the purpose of visualization is insight， not pictures (or maps)
– insight = discovery， decision making and explanation
第六章 空间信息的可视化
一、基本概念
５、地理可视化 (geo) visualization
• geovisualization will use， among others， virtual reality techniques and the web as working environment.
第六章 空间信息的可视化
二、空间信息可视化的形式
2、多媒体地学信息 综合、形象地表现空间信息所使用的文本、表格、声音、图像、图形、动 画、音频、视频各种形式逻辑地联接并集成为一个整体概念，是空间信息可视 化的重要形式。 各种多媒体形式能够形象、真实地表示空间信息某些特定方面，作为全面 地表示空间信息的不可缺少的手段。
第六章 空间信息的可视化
一、基本概念
二、空间信息可视化的形式
三、空间数据可视化的过程 四、电子地图 五、动态地图 六、虚拟现实技术
第六章 空间信息的可视化
一、基本概念
1、空间信息基本特征 ： 属性特征： 是指目标的质量和数量特征。在空间数据中，属性数据往往是 需要关注的信息的集合。 时间特征： 空间信息均各自具有长短不一的生命周期，时间属性是我们了 解人类社会和自然界随着时间发展变化历史和预测未来趋势的依据。 空间特征： 空间特征是区别地理信息与其它一般信息的根本标志。地理实 体在空间的存在有其确定的空间位置、形状和分布，是其几何性质的体现。 多媒体特征： 空间实体的具有其自然、生动、变化的特性，其信息是多方 面的。多媒体信息补充了其它特征所不能表现的空间信息全面生动的一面。
offers the opportunity for realtime and interactive visualization
第六章 空间信息的可视化
一、基本概念
goal of visualization
presentation start: facts to be presented are fixed process: choice of appropriate visualization technique result: high quality visualization presenting facts
根据约定性原理，采用演绎的方法可将地图符号区分为：点状符号、线状 符号和面状符号。
第六章 空间信息的可视化
三、空间数据可视化的过程
地图符号(库)的功能、分类和设计 地图符号的设计质量将直接影响地图信息的传递效果。设计地图符号，除 优先考虑地图内容各要素的分类、分级的要求外，还应着重顾及构成地图符号 的6个图形变量，即：形状、尺寸、方向、亮度、密度和色彩，如图所示。其中， 尤以图形的形状、尺寸和色彩最为重要，被传统的地图符号理论称之为地图符 号的三个基本要素。
一、基本概念
4、空间信息的可视化
cartographic visualization strategies
第六章 空间信息的可视化
一、基本概念
５、地理可视化 (geo) visualization
• use of computer-supported， interactive， visual representations of (geospatial) data to strengthen understanding
第六章 空间信息的可视化
一、基本概念
3、科学计算可视化
是指运用计算机图形学和图像处理技术，将科学计算过程中产生的数据及 计算结果转换为图形和图像显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。
科学计算可视化的应用领域十分宽广，几乎可包括自然科学和工程计算所 包括的一切领域，也自然包括空间信息领域。
• 地质勘探
抽象程度由人们的认识水平和可视化的主题而定。抽象可以是逐次的、渐进的。 正确而适度的抽象这是地图的科学水平。地图还具有形象、生动的特点，这是由于它 采用了彩色图形符号，这是人们传递信息的信号或工具。统一、协调、美观的符号系 统，这是地图的艺术水平。
地图是环境空间中地学客体集合的质、数、时、空特征全面抽象后的图形符号模 型。也可以说地图是图形符号的空间集合，图形符号是地图的语言。
第六章 空间信息的可视化
二、空间信息可视化的形式
1、地图 色彩是地图语言的重要内容。地图上运用色彩可增强地图各要素分类、分级的概念， 反映制图对象的质量与数量的多种变化；利用色彩与自然地物景色的象征性，可增强地 图的感受力；运用色彩还可简化地图符号的图形差别和减少符号的数量(例如，用黑、棕、 蓝三色实线表示道路、等高级和水涯线)；运用色彩又可使地图内容相互重叠而区分为几 个"层面"，提高了地图的表现力和科学性。
第六章 空间信息的可视化
一、基本概念
５、地理可视化 (geo) visualization
integrates approaches from
– cartography – geographic information systems – image analysis – exploratory data analysis – scientific visualization – information visualization
explorative • start: data without hypothesis about the data • process: interactive， undirected search for structures and trends • result: visualization that provides hypothesis
•气象预报
• 计算流体动力学
•分子模型构造
•医学
•……
显然科学计算可视化在学科的广泛程度上包括了空间信息的可视化，这是 因为从复杂的多维数据中产生图形是空间信息可视化的基本内容，不管是空间 数据的显示，空间分析结果的表示，空间数据的时空迁移，以及每一空间数据 处理的过程无一不是这一基本内容。然而空间信息的可视化与科学计算可视化 毕竟存在一些不同，显著的一点即是图形符号化的概念。因此必须讨论一下空 间信息的可视化。
“The application of GIS is limited only by the
imagination of those who use it.”
Jack Dangermond， President of ESRI
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第六章 空间信息的可视化
二、空间信息可视化的形式
1、地图
空间信息可视化对于地学信息而言有多种形式，而其中最重要的一种形式便是地 图，它是地学信息的图形符号模型。
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二、空间信息可视化的形式
1、地图：
• maps will remain the tool in dealing with geospatial data
• current progress offers us interactive and dynamics views: geovisualization
第六章 空间信息的可视化
二、空间信息可视化的形式
3、三维仿真地图 三维仿真地图是基于三维仿真和计算机三维真实图形技术而产生的三维地 图，经具有仿真的形状、光照、纹理……，也可以进行各种三维的量测和分析。
第六章 空间信息的可视化
二、空间信息可视化的形式
4、虚拟现实 它是由计算机和其它设备如头盔、数据手套等组成的高级人机交互系统， 以视觉为主，也结合听、触、嗅甚至味觉来感知的环境，使人们有如进入真实 的地理空间环境之中并与之交互作用。
• the use of visual geospatial displays to explore data and through that exploration to generate hypotheses， develop problem solutions， and construct knowledge
第六章 空间信息的可视化
一、基本概念
2、可视化： 可视化是将符号或数据转化为直观的图形、图像的技术，它的过程是一种转
换，它的目的是将原始数据转化为可显示的图形、图像，从而全面且本质地把 握住地理空间信息的基本特征，便于最迅速、形象地传递和接收它们。
visualisation is.....
make visible .....modern technology which
第六章 空间信息的可视化
二、空间信息可视化的形式
1、地图： 硬拷贝：纸质或其它介质地图； 软拷贝：屏幕上的电子地图。 它有两种形式：纸质或其它介质地图及屏幕上的电子地图。由于计算机技
术的发展，这两种形式仅是计算机上数字地图的硬、软拷贝的差别。硬拷贝的 是纸质地图，软拷贝--屏幕上的电子地图比前者具有更多的优点：其制作灵活， 形式极其多样，修改制作方便，周期短，色彩丰富，动态性强，查询方便、快 捷。从而使人们能从不同的高度、不同的方式、不同的角度和不同的详细程度 来观察空间客体信息；
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第六章 空间信息的可视化
三、空间数据可视化的过程
① 从GIS数据库中 检索出的要素、特
征及定位信息
② 预 处 理
从符号库读 取符号信息
色彩库 色彩信息
③ 符号化
④ 地图输出
从字符库读取 汉字及字符信 息
第六章 空间信息的可视化
三、空间数据可视化的过程
地图符号(库)的功能、分类和设计
地图符号是在地图上用以表示各种空间对象的图形记号，或者还包括与之 配合使用的注记。地图符号对表达地图内容具有重要的作用。它是地图区别于 其他表示地理环境之图像的一个重要特征。高质量的地图符号是丰富地图内容、 增强地图的易读性和便于地图编绘的必要前提。使用地图符号不仅能反映制图 对象的个体存在、类别及其数量和质量特征，而且通过它们的联系和组合，还 能反映出制图对象的空间分布和结构以及动态变化。地图符号有两个基本功能， 首先是它能指出目标种类及其数量和质量特征；其次是它能确定对象的空间位 置和现象的分布。
第六章 空间信息的可视化
一、基本概念
4、空间信息的可视化
是指运用地图学、计算机图形学和图像处理技术，将地学信息输入、处理、 查询、分析以及预测的数据及结果采用图形符号、图形、图像，并结合图表、 文字、表格、视频等可视化形式显示，并进行交互处理的理论、方法和技术。
采用声音及触觉、嗅、味等多种媒体方式可以使空间信息的传递、接收更 为形象、具体和逼真，但是暂时看来，有的对地理空间信息意义并不大，如嗅、 味、触媒体渠道，而声音、音频媒体方式也主要起辅助作用，因而有的学者把 可听、可嗅、可味、可触也归入可视化，狭义的理解上应不属可视化范畴。目 前，我们把它列入可视化范畴。
地图所反应的是地学领域的事物和现象、地学实体，它的空间尺度相对于人类的 一般活动是宏观的或相当的。它虽然反映的是环境空间中地学实体的集合，但它本身 是观念的产物，是对客观的一种模拟，即是模型。它不是数学模型，也非物理模型， 这种模型是对地学客体集合的时、空、质、数客观特性的全面抽象，而非单一抽象。
例如“井”，单纯的空间抽象只是数学空间的点或面，单纯的质量抽象只是供人、 畜饮用的点状水源，而地图上的“井”，则把空间、时间、质量和数量都统一表达了。
空间数据库
处理
第六章 空间信息的可视化
一、基本概念
4、空间信息的可视化
the map use cube from presentation to exploration
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第六章 空间信息的可视化
一、基本概念
4、空间信息的可视化
cartographic visualization process
第六章 空间信息的可视化