第7章_空间数据的可视化

B、科学研究成果的信息表达 (1)客观现象数据质量与结构的控制； (2)科学数据可视化计算与分析； (3)计算机图形制作与显示； 。 (1)制作直观化的科学图像，以阐明科学研究中的各种现象； (4)图像数据的计算机处理； (2)科学研究过程的模拟； (5)四维时空现象的模拟； (3)复杂数据的可视化处理； (6)人机交互的可视化界面设计。 (4)研究成果的可视化表达。
空间信息可视化的形式： A 纸质地图������ C 多媒体地图 E 虚拟现实 B 电子地图 D 三维仿真地图
它是由计算机和其它设备组成的高 级人机交互系统，以视觉为主，结 合 听、触、嗅甚至味觉来感知的环 境，并与之交互作用。
第1 节
空间信息可视化概述
三、空间信息可视化
空间信息可视化的基本工具： A 传统地图制图软件 ������ B 三维模型制图软件 C 空间数据库系统用户界面
处 理
第1 节
空间信息可视化概述
三、空间信息可视化
空间信息可视化的特征： A 交互性������
B 信息载体的多维性 是空间信息可视化技术向用户提供灵活、有效地控制和使用信息的主要手段 和方法，是空间信息系统推广应用的重要前提。 C 信息表达的动态性 是指表达空间环境信息具有多种媒体形式，不再局限于数值、文本、图形， 借助于交互性，系统用户可以自由地操纵和使用空间信息，主动地找出 而是扩展到数值、文本、图形、图像、声音、动画、视频图像、三维仿真乃 D 媒体信息的集成性 自己所需要的现象或事件，甚至可以介入到某一事件的发展过程中。 动态性主要是由于数据库中时间维的引入而产生的，通过对时间维的描述， 至虚拟现实 并借助于可视化方法可以直观地表达空间信息的动态变化。 文本、图形、图像、色彩、动画、声音和视频图像等被有机地结合并连接成 (1)系统界面的交互性 (1)信息检索的动态性。 一个整体，从而以多形式、多视角、多层次、综合地表现空间环境信息 (2)信息检索的交互性 (2)信息表示的动态性。 (3)系统交互性 (3)借助于动态地图和时间序列地图表达瞬间或某一时段内某种现象的移
第2 节 地图语言与符号库
二、地图符号(库)的功能、分类和设计
5、地图符号库设计的基本原则
必须符合国家规定的地图图式（图形、颜色、符号含义、适用比例尺）； 专题地图部分，尽可能采用国家及行业部门的符号标准，有益于标准化、 规范化； 新设计符号应遵循图案化及整个符号系统逻辑性、统一性、准确性、 对比性，色彩象征性， 制图和印刷可能性等 一般原则； 符号库具有可可扩充性。
B 电子地图
C 多媒体地图 D 三维仿真地图 是基于仿真技术的一种三维地图， 它借助于仿真技术将空间现象信息以三维的、 立体的或动画的形式直观、真实地表现出来， 使用户有进入真实环境之感，因而它也是空 间信息可视化的一种主要和具有发展潜力的 产品形式之一。
第1 节
空间信息可视化概述
三、空间信息可视化
地图注记，借用自然语言和文字形式来加强地图语言的表现效果，完成空间信息
的传递(属于地图符号的范畴)
地图色彩，既可充当地图符号的重要角色，还有装饰美化地图的功能 地图的影像，是空间信息特征的空间框架(不属于地图符号的范畴) 装饰图案，多用于地图的图边装饰，可以增加地图的美感，并且可以烘托地图
第七章 空间信息的可视化
第1节 第2节 第3节 第4节
概述 地图语言与符号库 空间数据的可视化过程 电子地图、动态地图和VR技术
教学要求 教学重点 教学活动 作 业
教学要求 1. 掌握空间信息可视化的形式和过程 2. 了解地图语言的特征及符号的功能、分类、分级 3.掌握电子地图、动态地图和VR技术等概念
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
第2 节 地图语言与符号库
二、地图符号(库)的功能、分类和设计 2、地图符号的基本功能
能指出目标种类及其数量和质量特征； 能确定对象的空间位置和现象的分布。
第1 节
空间信息可视化概述
三、空间信息可视化
概念： 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、视频等可视化形式在屏幕上显示 出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。 ������
空间 数据库
教学重点 1. 空间信息的可视化过程 2. 地图符号的设计及矢、栅地图符号库的建立
教学活动
在网络上，检索地理信息可视化的相关内容, 了解空间信息可视化的新进展。
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第1 节
空间信息可视化概述
一、可视化(Visualization)
将客观现实构成人脑意象的方法和过程， 或对不可直接察觉的某种东西进行直观表示。
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2 节 地图语言与符号库
二、地图符号(库)的功能、分类和设计 1、地图符号的概念
地图符号，是指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： 是地图区别于其他表示地理环境之图像的一个重要特征 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
第1 节
空间信息可视化概述
三、空间信息可视化
空间信息可视化的形式： A 纸质地图������
B 电子地图
C 多媒体地图 D 三维仿真地图 是基于计算机数字处理和屏幕显示的地图。 它是空间信息可视化的主要产品形式之一， 大部分的空间客体信息进入计算机后都能 够以电子地图的形式直观地显示在计算机 屏幕上，供用户查阅
第1 节
空间信息可视化概述
二、科学计算可视化
概念： 是指运用计算机图形学和图像处理技术， 将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。
1986年NSF特别专家会议提出， 1987年发表了正式的ViS(Visualization in Scientific Computing)报告，给出定义
3、地图符号的分类
点状符号 ，当地图符号所代表的概念在抽象意义下可认为是定位于几何上的点
时，称为点状符号。符号大小与比例尺无关，具有定位和方向的特征
线状符号，当地图符号所代指的概念在抽象意义下可认为是定位于几何上的线时，
称为线状符号。符号沿着某个方向延伸，宽度与地图比例尺可以没有 关系，而长度与地图比例尺发生关系
颜色码 定位点 特征点数
ID X0,Y0 n
第1点 抬落笔码 笔粗码
X1 , Y 1 „
第n点 抬落笔码 笔粗码
Xn,Yn n n
由于任意曲线都可由若干折线逼近到任意程度，因而只要 选择适当分辨率的空间大小，任意点状符号均可采用上述 信息块构成。 把一个信息块组成一行记录，有序地组织这些记录就构成 一个文件——矢量点符号库
面状符号，当地图符号所代表的概念在抽象意义下可认为是定位于几何上的面时，
称为面状符号。符号所代表的范围与地图比例尺有关，且不论这种范 围是明显的还是隐喻的，是精确的还是模糊的
第2 节 地图语言与符号库
二、地图符号(库)的功能、分类和设计 4、地图符号的设计
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、色彩 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。 按符号的生成方式地图符号分为：矢量符号和栅格符号
第1 节
空间信息可视化概述
三、空间信息可视化
空间信息可视化的形式： A 纸质地图������
B 电子地图
C 多媒体地图 D 三维仿真地图 它能够以多种媒体的集成形式综合、真实 地表现空间客体和现象，是空间信息可视 化的一种非常重要的产品形式。
第1 节
空间信息可视化概述
三、空间信息可视化
空间信息可视化的形式： A 纸质地图������
的主题(不属于地图符号的范畴)
百度文库2 节 地图语言与符号库
一、地图语言与地图的色彩 2、地图的色彩
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；
动、变迁过程 (4)借助于视频图像真实地表现某一环境现象的实地状况
第1 节
空间信息可视化概述
三、空间信息可视化
空间信息可视化的形式： A 纸质地图������
B 电子地图 C纸质地图包括地形图(普通地图)、专题地图及特种 多媒体地图 地图，它们既是传统地理信息的表达工具，同时 D也是计算机环境下空间信息可视化的一种重要而 三维仿真地图 基本的可视化产品类型
D 地理信息系统软件
E 多媒体地图系统 F 虚拟现实
第2 节 地图语言与符号库
一、地图语言与地图的色彩 1、地图语言
地图，是一种信息的传输工具，实现了从制图的地理环境到用图者认识 地理环境之间的信息传递。在地图语言中， 地图符号及其系统，被称之为图解语言，它形象直观，既显示出制图对象的空
间结构，又能表示在空间和时间中的变化
第2 节 地图语言与符号库
二、地图符号(库)的功能、分类和设计 6、矢量符号库——信息块法
点状符号信息块
线状符号信息块 在点状符号信息块中记录符号的颜色码、笔粗码、定位点坐标(X0，Y0)、图形、 图形特征点坐标及其联系(一般用表示绘或不绘的抬落笔码表示) 面状符号信息块
点状符号信息块结构 1 1
第1 节
空间信息可视化概述
二、科学计算可视化
科学计算可视化在GIS中的应用： A、空间位置的直观表示 空间位置可以用平面直角坐标(或地理坐标)给予精确描述 B、空间分析的可视化描述 C、动态制图 利用可视化技术，借助图形、图像等多种 利用可视化技术，可将地理现象的空间分析过程和结果直观、形象地表现 D、空间信息的可视化查询 形式形象直观地表达空间物体的分布状况 出来，随空间或时间变化的现象，如迁移、运输或区域经济发展等， 是可视化技术在地图中的主要应用之一，利用三维模型及动画和仿真等 E、面向对象的模型化(Object Modeling) 均可方便地用二维或三维动画技术 可视化技术，既可以制作二维的 通过可视化的查询语言，实现对数据库 进行描述和表达，而且还能够模拟 地理现象分布图，也可以制作 目前的GIS一般只具有表面模型化 内容及与之相关的图形或媒体 空间变化的过程。 随时间而变化的三维地图和 (Surface Modeling)，如DTM功能， 对象进行形象化、直观化的查询操作 四维动态地图等 借助于可视化技术，可将表面模 型化与动画制作技术相结合，实 现面向对象的模型化，其进一 步 的发展就是虚拟现实
第2 节 地图语言与符号库
二、地图符号(库)的功能、分类和设计 6、矢量符号库
点状符号信息块 线状符号信息块
地图上的各类线状符是由沿线状要素中轴线延伸重复的串接的符号单元组合而成 面状符号信息块 每一单元由线符部分和点符部分组成，其中的点符部分只是部分线符才有，它仅是在 一定部位，并以线符延伸方向为X轴，没有变形，按单元距离L重复配置； 而线符部分，以线符中心线为配置轴线，单元长一样，只是弯曲部位，凹向压缩， 有一定变形。 线-线符号信息块结构
第2 节 地图语言与符号库
二、地图符号(库)的功能、分类和设计 6、矢量符号库
创建方法
信息块法——用人工或程序将要绘制的符号离散成数字信息。 通常一个符号构成一信息块，绘图时读取并处理该符号的 信息块，完成符号的绘制。 程序块法——对每一类地图符号编一个绘图子程序，并把这些子程序组成 符号库的程序库，绘图时按符号的编码调用库中的相应程序， 输入相应参数，该程序根据参数及已知数据计算绘图矢量， 从而完成地图符号的绘制。 综合法——其实质是把信息块法和程序法结合在一起，绘制组合式符号。
地学研究领域的关注：
LawrieE等学者提出了可视化地理学(Visualization Geography)的概念 David Howard等研究了地理可视化的交互设计 Krisi Artimo初步研究了可视化工具、GIS可视化方法
第1 节
空间信息可视化概述
二、科学计算可视化
功能： A、人机协同处理