第8章空间数据的可视化与地图制图

GIS中空间信息可视化模型
Abbildung: Ausschnitt OP od. Karte
Abbildung: 3D-Modell Arlesheim
POIs 2Draster 2D 栅格影像 多媒体 数字高程 静态 动态 hyper目标纹理 vector imagery DOM 矢量数据 属性数据 模型DEM 三维目标 三维目标 data links
统 计 图 法 示 例
人口结构分布图
中国人口密度分布图——分级统计图法
专题地图表示方法
统计方法
非统计方法
表示相对数量度
表示绝对数量度
定性
定量
3. 三维空间数据可视化与 虚拟地理环境
可视化(Visualization)是指在人脑中形成对某物（某人） 的图像，是一个心理处理过程，促使对事物的观察力及 建立概念等；科学计算可视化是通过研制计算机工具、 技术和系统，把实验或数值计算获得的大量抽象数据转 换为人的视觉可以直接感受的计算机图形图像，从而可 进行数据探索和分析 地理信息系统的多维可视化是指采用2.5维、三维和四维 等地图表现形式来反映地理客体的多维特征；其中2.5维 形式是图面上有隐藏部位的鸟瞰式地图表现形式，又称 “假三维”，三维形式则是真正的三维立体显示，四维 是除了三维立体以外，再增加一维属性值（一般是时间 维） 三维空间数据可视化主要有：等值线图、透视立体图、 灰度度立体图、立体景观图
作业
1、阐述普通地图制图与专题地图制图的异同点。 2、阐述专题地图的表示方法。 3、地图符号的视觉变量包括哪些？ 4、三维空间数据可视化方式主要有哪些？
（a）精确范围法
（b）概略范围法
⑥点值法：点值法是在图上用小点表示现象的分布和数量，它适 用于表示分布不均匀的现象；从图上点的疏密就可看出现象的集 中或分散的程度
⑦统计图法：统计图法一般根据编图区域内各区划单位或典 型地点的统计资料，用地图形式表达出来，包含： 图形统计图法：根据各区划单位的统计资料作成图形或 图表，绘在地图上该区划单位之内；宜于表示绝对的数 量指标 分级统计图法：表示一定区域单位范围内某种制图现象 平均密度的方法，根据现象的密度、强度或发展水平划 分等级，在区划分别填绘深浅不同的颜色或疏密不同的 晕线，以显示各区划单位间的差异 定位统计图法：将固定地点的统计资料，用图表形式绘 在地图上的相应地点，以表示该地某种现象的变化。常 用的图表有柱状图表、曲线图表、玫瑰图表等
虚拟地理环境是基于地学分析模型、地学工程等的虚 拟现实，它是地学工作者根据观测实验、理论假设等 建立起来的表达和描述地理系统的空间分布以及过程 现象的虚拟信息地理世界，一个关于地理系统的虚拟 实验室，它允许地学工作者按照个人的知识、假设和 意愿去设计修改地学空间关系模型、地学分析模型、 地学工程模型等，并直接观测交互后的结果，通过多 次的循环反馈，最后获取地学规律
2）专题地图的表示方法
由于自然和社会经济要素分布特征的差异，在专题图上采用的表 示方法也有多种形式；专题内容的表示方法，最常用的有：符号 法、线状符号法（动线法）、等值线法、质底法、范围法、点描 法（点值法）、统计图法等 ①符号法：就是用各种不同形状、大小和颜色的符号表示现象的 分布及其数量特征和质量特征 ②线状符号法：用于表示几何概念的线划（如分水岭、各种境界 线）、表示线状分布的不能依地图比例尺表示其宽度的地物（如 河流与道路等）、强调图上按面积表示的地物的主要方向（如山 脊线、山脉走向线等） ③等值线法：等值线系指在地图上通过表示一种现象的数量指标 的一些等值点的曲线，如等高线、等温线；等值线法宜用于表示 地面上连续分布而逐渐变化的现象，并说明这种现象在地图上任 一点的数值或强度
1.3 地图注记
1）地图注记
地图上的文字和数字总称为地图注记，它是地图内容的重要 部分。注记并不是自然界中的一种要素，但它们与地图上表 示的要素有关，没有注记的地图只能表达事物的空间概念， 而不能表示事物的名称和某些质量和数量特征 地图上的注记可分为名称注记、说明注记和数字注记三种 名称注记: 说明各种事物的专有名称，如居民点名称 说明注记: 用来说明各种事物的种类、性质或特征，用于 补充图形符号的不足，它常用简注表示 数字注记: 用来说明某些事物的数量特征，如高程等
2D 2.5D & 3D
（DEM）
（DEM+1:25万DLG-等高线）
按人口密度大小制作的3D
虚拟现实与虚拟环境概念
技术特征 高度沉浸感（以逼真的立体显示为基础） 自然交互性 Virtual Reality 由于大量科幻作品和传播媒介的长期渲染，虚 拟现实总是与虚假的事物相关联，或者说与人 们不真实的期待发生联系 Virtual Environment 所有的数据与动作都与现实世界有着一定的因 果关系
地图制图包括普通地图制图和专题地制图 地图制图关键是根据空间数据和属性数据进行符号化； 空间数据提供符号化的位置，类别和属性数据关系到 符号的形状、大小、颜色；普通地图一般仅涉及到地 物的类别属性，专题图根据属性或类型设计符号
本章内容：
1. 普通地图制图 2. 专题地图制图 3. 三维空间数据可视化与虚拟现实 本章重点与作业
洪水淹没分析
多尺度多视点表示
从遥感影象重建的三维城市模型
城市三维模型可视化，应用于：规划、设计、监测、房 地产开发、三维黄页和其他城市决策应用等
Visual manipulation of building models
3D city visualization
本章重点与作业
重点
掌握普通地图制图、专题地图制图的概念与方法， 地图符号的视觉变量，地图符号的分类 了解普通地图制图符号的绘制方法，三维空间数据 可视化方法，虚拟地理环境的概念
y
Y
o
x O
(x0,y0)
X
(a)点符号栅格图像 (b)沿定位线逐列配置后的栅格图像
(a)符号坐标
(b)地图坐标系
点符号坐标变换
线符号“位移”配置的原 理
栅栏符号
齿线
虚线
连续点
栅栏符号的组成
2. 专题地图制图
1）专题地图概念与分类
专题地图是突出地表示一种或几种自然现象和社会经济现象 的地图 按内容可分为三大类：自然地图、社会经济地图和其他专题 地图 自然地图表示自然界各种现象的特征、地理分布及其相互关 系，如地质图、水文图等 社会经济地图表示各种社会经济现象的特征、地理分布及其 相互关系，如人口图、行政区划图等 其他专题地图，指不属于上述二类的专题地图，如航海图、 航空图等
单色方案：同种颜色的不同亮度和饱和度表示定量数据
双端色方案：两种主色的渐变色。适合表现具有正负值 或增加与减少的数据
部分光谱方案：可见光谱中部分相邻的颜色来表示数量 上的差异
全光谱方案：可见光谱中所有颜色，一般不适合表示定 量数据（高程和温度除外）
1.5 地图符号绘制
地图符号绘制的实质是将符号坐标系中图形元素特 征点的坐标（x, y）变换到地图坐标系中的坐标（X, Y）并按给定的顺序连线的过程 符号绘制方法有：矢量绘制、栅格绘制 矢量符号绘制涉及到符号图元的平移、旋转、缩放 操作，可以采取重复配置点符号和组合绘制方法两 种 栅格符号绘制可以采用栅格数据处理来实现，如平 移、扩张、侵蚀、加粗、减细、填充 计算机地图制图原理与方法将详细介绍
3）符号的构成要素
地图上的形状、尺寸和颜色是构成符号的三个基本要素 符号的形状主要是表示事物的外形和特征 符号的尺寸大小和地图内容、用途、比例尺、目视分辨能力、 绘图与印刷能力等都有关系 符号的颜色可以增强地图各要素分类、分级的概念，简化符号 的形状差别，减少符号数量，提高地图的表现力。使用颜色主 要用以反映事物的质量特征、数量特征和等级
1.2 地图符号及其分类
1）地图符号的概念
地图符号（Symbol）是地图的语言，它是表达地图内容的基本 手段 地图符号是由形状不同、大小不一和色彩有别的图形和文字组 成，注记是地图符号的一个重要部分，它也有形状、尺寸和颜 色之区别 地图符号可以指出目标种类（如公路）及其数量特征和质量特 征（如公路行车部分的铺面种类和宽度），并且可以确定对象 的空间位置和现象的分布（如人口密度等）
线状符号法
等值线法
④质底法：又名底色法，用于将区域划分为质量相同的地段；把同类 现象或属于同一区划的现象绘成同一颜色或同一的晕纹，用于表示地 表面上的连续面状现象（如气象现象）、大面积分布的现象（如土壤 覆盖）或大量分布的现象（如人口）；优点是鲜明美观，缺点是不易 表示各类现象的逐渐过渡
⑤范围法：又名区域法，用于表示某种 现象在一定范围内的分布；分为精确范 围法（有明确的界线）、概略范围法 （用虚线、点线表示轮廓界线，或不绘 轮廓界线） 表示范围可以采用各种不同的方法： 用实线或虚线表示区域的范围； 用不同颜色普染区域； 在不同区域范围内绘以不同晕线； 在区域范围内均匀配置晕线符号， 有时不绘出境界线； 在区域范围内加注说明注记或采 用填充符号
2）地图注记功能 地图图形符号与地理要素联系的纽带 模拟功能 定位 地理对象质量特征 地理对象数量特征 释义与定位的双重功能
Biblioteka Baidu
3）地图注记的字体变化
字体变化
字样 宋体：西安 仿宋：西安 隶书：西安 楷体：西安 魏碑：西安 字形 字大
西安
字色
直体：西安 粗体：西安 斜体：西安 大写：A 小写：a
实例：河流标注
1.4 地图符号的视觉变量
1）地图符号的视觉变量 大小 形状 纹理 图案 色别 亮度 饱和度
2）地图视觉变量运用规则 大小和纹理表征对象数量差别： 用不同大小圆点表示 不同规模城市 图案常来表征定性地图数据： 用不同图案表示不同的 土地利用类型 几何形状常表示不同的空间对象类别： 圆圈表示电杆， 方块表示变电站 色别表示不同类型的空间对象：植被与等高线 同类对象的色彩亮度和饱和度用来区分其重要程度 色别适合表示定性数据，饱和度和亮度表示定量数据
第八章 空间数据的可 视化与地图制图
GIS脱胎于计算机地图制图，因此GIS的主要功能之一 是空间数据可视化 空间信息可视化表达方式包括：
颜色、线型、符号、文字注记、统计图表、图像、录像、声 音等
GIS空间输出产品主要有：
普通地图（线划图）、专题地图、电子地图、三维立体图 （三维景观图）
2）地图符号分类
按符号的定位情况分类：定位符号、说明符号 定位符号是指图上有确定位置，一般不能任意移动的符号， 如河流、居民地及边界等，地图上的符号大部分都属于这 一类 说明符号是指为了说明事物的质量和数量特征而附加的一 类符号，如说明森林树种的符号等，它通常是依附于定位 符号而存在的，没有定位意义 按符号所代表的客观事物分布状况分类：点状符号、线状符号、 面状符号
西安
西安
西安
西安
西安 西安 西安 西安 西安
西安
4）字体变化的选择
字样、颜色、字体、斜体等适合定性数据 字大、粗细、大小写等适合定量数据
5）文字摆放（字位）
一般规则 显示所表示空间要素的位置和范围 名称排列与地图边框或坐标线队齐 名称完全在陆地或水体等 点状要素：符号右上方 线状符号：条块状且与之平行 面状符号：指明范围的地方
1. 普通地图制图
1.1 概念
普通地图是指国家系列基本比例尺的地形图和城市及厂矿的大比 例尺地形图等 地形图的一个显著特点是标准化，国家和有关行业如测绘局对各 种系列比例尺的地形图的规格、大小、内容以及图式都作了严格 的规定，所以要由空间数据生产制作符合规范要求的地形图并非 易事 地图组成要素 地理要素：地图主体，用各类地图符号表示，包括注记 数学要素：地图制图基础，包括地图投影、坐标系、比例尺、 控制点 整饰要素：地图辅助与说明，包括图名、图例、地图编号等 地图制图的过程是将各地图要素组织起来的过程