专题地图课件第六讲第三章

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第三章 专题制图要素的数据类型与数据处理
地图数据 :说明性数据(如图名、图例、文字说明) 地理数据(定位数据、属性数据、时间数据)
属性数据:是非定位数据、描述数据或语义数据,是对地图要 素质量特征和数量特征的描述。
§3.1 专题制图要素的数据类型 属性数据的形式:数字、文字、图形、图像、语言等。 地理变量:是对地理现象的定性描述或定量描述。地理变量按 精确程度基于量表系统分为定名量表、顺序量表、间隔量表、比 率量表。在制图时需对这些地理变量进行分类、处理才能变成地 理数据。属性பைடு நூலகம்据用于专题制图时,可根据其对现象描述的精确 程度分为定性数据和定量数据。
学科分类是按照该学科研究确定的指标进行分类的, 如地貌类型是按成因和形态因素的组合划分的,但在为 农业用途的地貌类型图上,形态指标的划分可能更细, 同时可加入地面组成物质因素甚至人类耕作对地貌景观 的影响等因素对地貌予以分类,这种农业地貌类型图对 农业生产更有意义。
由于地图比例尺的限制,学科分类的多级制不一定能 够在地图上完全反映出来,通常小比例尺图上反映较高 的一、二级,大比例尺图上反映较低的一、二级。
二、数据的分类方法 主要有:
判别分析方法 系统聚类方法 动态聚类方法 模糊聚类法。
1. 判别分析方法
基本原理:根据已掌握的和历史上每个类别的若干样本的数 据信息,总结出客观事物分类的规律性,建立判别公式和判别准 则,判别该样本所属的类型。判别分析必须事先知道各种判别的 类型和数目,并要有一批来自各类的样品,才能建立判别函数对 未知属性的样品判别和归类。例如,在评价产品的市场竞争力时, 可根据产品的多项指标(如其内在质量、外型美观以及包装、价
§3.3 数据的分级处理
专题数据中的定量数据大多是呈离散分布的,但原始 的数据并不能直观地反映现象在空间分布上的规律性、由 于数量差异而产生的质量差异感、特殊的水平或集群性。 因此对原始数据进行统计分析后建立分级模型十分必要。 如何用恰当的方法使分级后的数据能够客观反映现象分布 的地理规律性并满足专题制图的要求是数据分级处理的主 要任务。统计地图中最常见的分级统计图法,所表示的就 是分级数据。在分区统计图表中,也常常出现分级数据。 分级的最重要的任务是找出关键的临界值,以增强同一级 别区域间的同质性和各级之间的差异性。
每 毫 米 带 宽 代 表 100吨 。
大工业区 中工业区 小工业区
人口密度
500 300-500 100-300
100
高程
1000米 800米 600米 400米 200米
§3.2 数据源及数据获取
编制专题地图的数据收集和整理是一项十分重要的 基础工作,准确实时的数据是编制专题地图的前提条 件。从专题制图的角度考虑,其数据源主要有以下几 类:
定名量表:研究事物时,只使用定性关系,不使用定 量关系。如地图上表达物体的分布、性质、状态等。
顺序量表:按某种标志把制图物体或现象排序,表现 为一种相对的等级。如大小、新旧、主次等。无起点, 也无单位。
间隔量表:如果给顺序量表赋予一定的量的概念,即 利用某种单位对顺序增加距离信息,就成了间隔量表。
2. 系统聚类方法
系统聚类法是应用最多的一种聚类方法,聚类的依据是把相似 的样本归为一类,把差异大的样本区别开来,成为不同的类。样本 之间的相似性和差异性统计量有多种定义方法。它是一种定量方法, 这种方法的基本思想是:先将几个样本(或指标)各自为一类,计 算它们之间的距离,选择距离小的两个样本归为一类,计算新类和 其它样本的距离,选择距离最小的两个样本或新类归为另一个新类, 每次合并缩小一个类,直到所有样本划为一个类(或所需分类的数 目)为止。类与类之间的距离可以有许多定义,广泛应用的计算方 法是最短距离法。
最短距离法
最短距离法的基本思想是: 首先将所有各样本均作为一个独立 类别,看哪两个样本的距离最接近,先将其合并得出新类,再求新 类与其它类之间的距离值,然后逐步地合并成需要的几个类。
除了常用的最短距离法外,还有其它的系统聚类方法,如最长距 离法、中间距离法、重心法、类平均法、可变类平均法、可变法和 离差平方和法。
文字报告主要包括科学论文、科研报告、资料说明以 及与专题内容相关的文章。文字报告和图片有时直接构 成专题地图的内容。
§3.3 数据的分类处理
专题地图的数据处理 : 1、数据的分类处理 2、数据的分级处理 3、数量指标的改变
一.基本原则 1、自然要素的分类是相应学科的任务,但是由于制 图表象的特殊性,还存在着适宜于制图表达的制图分类 方法。学科分类与制图分类并不总是一致的,学科分类 是基础,制图分类是在符合于学科分类原则下的具体应 用。
一. 基本原则
专题要素的分级处理主要包括分级数的确定和分级界 限的确定。它们受地图用途、地图的比例尺、数据分布 特征、表示方法、数据内容实质、使用方式等多个因素 的制约。
1.分级数量的确定
分级数量的确定,要做到详细性与地图的易读性、规 律性的统一。依据统计学原理,分级数的多少与对数据 的概括程度成反比,即分级数越多,概括程度越小,在 图上表示的越详细,反之亦然。
2、 分级界限的标定 在国内外的地图和地图集上,我们常常看到在图例中 分级界限标定的混乱,例如,表示人均收入时表示为:
<100 100—300 300—500 500—700 700—1000 >1000(元/人) <100 101—300 301—500 501—700 701—1000 >1001(元/人) 0—99 100—299 300—499 500—699 700—999 >1000(元/人)。
1.按照某个原则选择一些初始类聚类中心。
2.计算样品与初始类别中心的距离,把该样品分配到最近的 类别中。
3.计算并改正重新组合的类别中心,如果重新组合的样品数 在最小允许值以下,则将该类别取消,并使总类别数减1。当类 别数在一定的范围,类别中心间的距离在阈值以上,类别内的方 差的最大值为阈值以下时,可以看作动态聚类的结束。当不满足 动态聚类的结束条件时,就要通过类别的合并及分离,调整类别 的数目和中心间的距离等,然后返回到2,重复进行组合的过程。
4. 模糊聚类法
客观事物有两种,一种是定性的,一种是不定性的,经典数 学讨论的都是定性问题,而概率论是研究不定性问题,但概率论 研究的对象本身是确定的。有的事物本身就是不确定的,如地形 复杂,土壤肥沃等。美国数学家L . A .Zadeh于1965年提出模糊 理论(fuzzy theory)。该理论认为,在是与非之间存在中间状 态,不确定性事物的归属度可以用概率方式表示出它的模糊性及 不确定性。模糊数学在地图制图中广阔的应用前景。例如,在数 据处理,要素或区域聚类,制图综合方法,遥感图像识别以及地 图的分析评价等方面可广泛应用。
统计数据和其它数字资料对于许多专题地图有着特别 的意义。包括社会经济数据、人口普查数据、野外调查、 监测和观测数据。如全国国民生产总值统计数据、气象 观测数据、环境污染监测数据等。
除了传统的统计表格形式外,已建立起各种专题的电 子表格、数据库,数据的建立、传输和汇总可以在计算 机上实现。
四. 文字报告和图片
综上所述,选用什么分类原则与地图用途有关,而 分类的详细性则要顾及到地图比例尺的可能和制图区域 的特点(同时也涉及到用图的要求),并且分类也影响 到制图综合的复杂程度。
人文要素也有分类问题,如居民点的类型,不同的 工业企业类型,科技、文教的不同门类,农业各专业化 区域等等。三角形图表法就是根据多维指标进行组合分 类的一种简便方法。
3. 动态聚类方法
在初始状态给出样品概略的分类,然后基于一定原则在类别间 重新组合样本,直到分类比较合理为止,这种聚类方法就是动态 聚 类 。 ISODATA(Iterative Self-Organizing Data Analysis Techniques Algorithm)迭代自组数据分析方法在动态聚类法中 具有代表性,下面给出其分类过程:
1、 经过目视解译和计算机自动识别,从遥感图像中提取所 需的专题信息,如土地利用分类、森林类型、地质类型等数据, 作为专题地图专题内容的基本资料。
2、 编制专题影像地图,专题影像地图是在遥感影像中突出 而完备地表示一种或几种自然要素或社会经济要素,如土地利用 影像地图、植被类型影像地图等。
三. 统计数据和数字资料
比率量表:这是一种完整的定量化的方法,它不但要 有计量单位,而且有起始点,可以描述客体的绝对量。
一. 定性数据
只描述现象的固有特征或相对等级、次序,即描述现 象的定性特征而不涉及定量特征的数据。如在地图上表达 物体的分布、状态、性质、大小、主次等的数据。这类数 据没有量的概念。如人口按民族可分为汉、回、满、维等, 农作物分为粮食作物、经济作物、油料作物等,陆地地貌 按外表形态可分为山地、高原、丘陵、平原、盆地等,城 市按规模分为大城市、中等城市、小城市。定性数据蕴涵 着事物的分类系统,而且绝大多数的分类系统都是一个层 次结构,因此,定性数据不仅表达事物的同与异,而且可 反映事物在分类树中所处的相对位置。当定性数据表示事 物的等级和次序时,稍具有“量”的色彩,可将事物以一 定的次序排列起来,虽不可进行数值运算但可进行统计分 析。定性数据对应于量表系统的定名量表和顺序量表。
由于地图表达能力的限制,某些学科分类的分级制不 一定能全部用制图方法显示, 如土壤类型中的“复 区”。
自然要素的分类标志主要是按要素的发生、发育状 况或某些条件下的发生学进行分类,这种分类方法具有 科学的和实用的价值,如地貌按在内外力作用下的成因 并结合形态进行分类;气候按大气环流形成的过程分类; 土壤按土壤发生发育过程的规律分类;植被按其在外界 生存条件的密切影响下,经过漫长的发展过程而形成特 殊的组合分类。除了这些分类标志外,还有按要素的某 些基本特征分类的,如地貌按形态的组合,气候按特征 的综合,土壤按粒度分析和矿物质组成进行分类。
分级后的数据作为直接使用的制图数据将以符号的 形式表示在地图上,因此分级数与采用的表达手段有着 密切的关系。
符号法:艺术符号,通常只宜分为3级。 几何符号,可以区分5—7级。
线状符号:分级数量同艺术符号相似。 分级统计图:在使用同种色表达时,最多分为5级, 如果用两个颜色来表达,则可以明确地区分7—8级。 分区统计图表:较粗略时分3级,最多不超过5—7级。
格等)判别消费者对商品喜欢或不喜欢。判别分析依其判别类型
的多少与方法的不同,可分为两总体判别、多总体判别和逐步判 别等。
步骤:首先根据已知的特征值进行线性组合,构成一个线性 判别函数 ;为了使判别函数能充分地反映出、两种类型的类别, 就要使两类之间的均值差与各类内部的离差平方和的比值达到最 大,从而能将两类清楚地分开。判别函数求出以后,还需要计算 出判别临界值,然后进行归类。
二. 遥感数据
遥感数据是编制专题地图重要的数据源。从卫星或飞机上获 取的图像信息主要有胶片和数字磁带两种记录形式。胶片是一种 模拟信号,必需通过A/D转换装置将模拟量转换为数字量后才能送 入计算机内进行存贮和分析。数字磁带是一种数字图像记录,简 称CCT。用户得到CCT磁带后可以根据磁带密度要求将数据读入计 算机,然后通过图像处理系统的监视器显示图像,供用户分析。 遥感数据具有覆盖面积大、同步性、时效性、综合性和可比性等 特点,因此利用遥感数据编制专题地图越来越成为一种重要的手 段和方法。航空像片具有比例尺大、碎部详细、可进行立体观察 和测量等优点。遥感数据用于专题制图主要有:
一. 地图数据
地图数据是编制专题地图主要的数据来源,包括各 种比例尺的普通地图和专题地图 。普通地图用于编制 专题地图的地理基础底图和某些专题要素 。各种比例 尺的专题地图,提供地质、地貌、土壤、植被和土地 利用等图种的原始资料。此外,中小比例尺的专题地 图也可作为编制其它专题地图的补充资料 。
地图数据形式:纸质地图、电子地图、数字地图或 GIS中地理数据库数据。
点状符号

医院

量 表
P 停车场
线状符号
河流 道路
面状符号
灌 森林
农业分区







居民点人口数

隔 量 表
300-500 100
500 100-300
国道 省道 县级公路 乡村路
人口移动
11001000 13010200
旅游点旅游人数



每毫米柱高代表

1万 人 。
铁路运输
煤 钢材 食品
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