空间信息的可视化.pptx

第七章第七章 空间信息的可视化空间信息的可视化第一节第一节 空间信息的可视化空间信息的可视化第第二节节 地图的符号地图的符号第三三节 专题信息表现专题信息表现 第四节第四节 制图综合制图综合第一节第一节 空间信息的可视化空间信息的可视化 1.1 1.1 基本概念基本概念 可视化可视化(Visualization)：是指在人脑是指在人脑中形成对某物（某人）的图像，是一个中形成对某物（某人）的图像，是一个心理处理过程，促使对事物的观察力及心理处理过程，促使对事物的观察力及建立概念等。建立概念等。科学计算可视化：科学计算可视化：是通过研制计算机工具、是通过研制计算机工具、是通过研制计算机工具、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技术和系统，把实验或数值计算获得的大量抽技术和系统，把实验或数值计算获得的大量抽技术和系统，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象数据转换为人的视觉可以直接感受的计算机象数据转换为人的视觉可以直接感受的计算机象数据转换为人的视觉可以直接感受的计算机图形图像，从而可进行数据分析。图形图像，从而可进行数据分析。图形图像，从而可进行数据分析。图形图像，从而可进行数据分析。1.1 1.1 基本概念基本概念空间信息的可视化：空间信息的可视化：指运用地图学、计算指运用地图学、计算机图形学和图像处理技术，将地学信息输入、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、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。理的理论、方法和技术。1.1 1.1 基本概念基本概念空间数空间数据库据库处处理理空间信息可视化示例空间信息可视化示例1.2 1.2 空间信息可视化的形式空间信息可视化的形式1.2.1 1.2.1 地图地图硬拷贝硬拷贝 纸质或其它介质地图；纸质或其它介质地图；软拷贝软拷贝 屏幕上的电子地图。屏幕上的电子地图。1.2 1.2 空间信息可视化的形式空间信息可视化的形式1.2.2 多媒体地学信息多媒体地学信息 综合、形象地表现空间信息所使用综合、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，是空间信息可视集成为一个整体概念，是空间信息可视化的重要形式。化的重要形式。1.2 1.2 空间信息可视化的形式空间信息可视化的形式1.2.3 三维仿真地图三维仿真地图1.2 1.2 空间信息可视化的形式空间信息可视化的形式1.2.4 虚拟现实虚拟现实 由由计计算算机机和和其其它它设设备备如如头头盔盔、数数据据手手套套等等组组成成的的高高级级人人机机交交互互系系统统，以以视视觉觉为为主主，也也结结合合听听、触触、嗅嗅甚甚至至味味觉觉来来感感知知的的环环境境，使使人人们们有有如如进进入入真真实实的的地地理理空空间间环环境境之之中中并并与之交互作用。与之交互作用。1.3 1.3 空间信息可视化的类型空间信息可视化的类型 可视化类型包括 地图可视化地图可视化 地理可视化地理可视化 GIS可视化可视化1)1)地图可视化地图可视化 地图可视化的概念框架地图可视化的概念框架 2)2)地理可视化地理可视化 地理可视化研究框架地理可视化研究框架 Didase Didase1990 提出了地理可视化的作用框提出了地理可视化的作用框架，强调了地理研究过程中地图的作用，它包架，强调了地理研究过程中地图的作用，它包括数据探索，假设形成并确证，综合合成，到括数据探索，假设形成并确证，综合合成，到最后的结果表达与呈现。最后的结果表达与呈现。3)GIS3)GIS可视化可视化 从从GISGIS及其可视化的发展看及其可视化的发展看（1 1）GISGIS可视化着重于可视化着重于技术层次技术层次上，例上，例如数据模型如数据模型(空间数据模型，时空数据模空间数据模型，时空数据模型型)的设计，二维、三维图形的显示，实的设计，二维、三维图形的显示，实时动态处理等；时动态处理等；（2 2）可视化）可视化目标目标是用图形呈现地学处理是用图形呈现地学处理和分析的结果。和分析的结果。1.4 1.4 空间信息可视化研究框架空间信息可视化研究框架 空间信息可视化研究框架空间信息可视化研究框架 第二节第二节 地图的符号地图的符号 2.1.1 2.1.1 概念概念 地图符号（Symbol）是地图的语言，它是表达地图内容的基本手段。地图符号由形状不同、大小不一和色彩有别的图形和文字组成。2.1 2.1 地图符号的实质地图符号的实质成都市地图成都市地图北京市地图北京市地图单个符号单个符号 可以表示事物的空间位置、大可以表示事物的空间位置、大 小、质量和数量特征；小、质量和数量特征；2.1.2 地图符号的表示内容地图符号的表示内容同类符号同类符号 可以反映各类要素的分布特点；可以反映各类要素的分布特点；各类符号的总和各类符号的总和 可以表明各要素之间的相可以表明各要素之间的相 互关系及区域总体特征。互关系及区域总体特征。2.1.3 地图符号的功效地图符号的功效w有选择的表示地理环境中的主要事物；有选择的表示地理环境中的主要事物；w用平面的图形符号表示地面的起伏状况；用平面的图形符号表示地面的起伏状况；w能表示出景物看不见的本质特征；能表示出景物看不见的本质特征；w可表示出地面没有外形的许多自然和社会可表示出地面没有外形的许多自然和社会经济现象。经济现象。2.1.4 2.1.4 地图符号的分类地图符号的分类（1 1）按照符号的定位情况分类）按照符号的定位情况分类 分为分为定位符号定位符号和和说明符号。说明符号。1）定位符号定位符号:指图上有确定位置，一般不指图上有确定位置，一般不能任意移动的符号，如河流、居民地及边界等；能任意移动的符号，如河流、居民地及边界等；2)说明符号说明符号:指为了说明事物的质量和数指为了说明事物的质量和数量特征而附加的一类符号，它通常是依附于定位量特征而附加的一类符号，它通常是依附于定位符号而存在的，如说明森林树种的符号等。符号而存在的，如说明森林树种的符号等。（2 2）按照符号所代表的客观事物分布状）按照符号所代表的客观事物分布状况分类况分类分为分为点状符号、线状符号和面状符号。点状符号、线状符号和面状符号。1 1）点状符号）点状符号 是一种表达不能依比例尺是一种表达不能依比例尺表示的小面积事物（如油库等）和点状（如表示的小面积事物（如油库等）和点状（如控制点）所采用的符号。控制点）所采用的符号。点状符号点状符号 ArcGISArcGIS下点的表示下点的表示 2 2）线线状状符符号号 是是一一种种表表达达呈呈线线状状或或带带状状延延伸伸分分布布事事物物的的符符号号，如如河河流流，其其长长度度能能按按比比例例尺尺表表示示，而而宽宽度度一一般般不不能能按按比比例例尺尺表表示示，需需要要进进行行适适当的夸大。一般又称为半依比例符号。当的夸大。一般又称为半依比例符号。线状符号线状符号 ArcGISArcGIS下线的表示下线的表示 3)3)面状符号面状符号 是一种能按地图比例尺表示是一种能按地图比例尺表示出事物分布范围的符号。并可以从图上量测其长出事物分布范围的符号。并可以从图上量测其长度、宽度和面积，一般又把这种符号称为依比例度、宽度和面积，一般又把这种符号称为依比例符号。符号。面状符号面状符号 ArcGISArcGIS中面的表示中面的表示2.1.5 2.1.5 地图符号的构成特点地图符号的构成特点(1)(1)(1)(1)符号的构成要素符号的构成要素符号的构成要素符号的构成要素 颜色颜色 反映事物的质量、数量特征和等级。反映事物的质量、数量特征和等级。形状形状 表示事物的外形和特征。表示事物的外形和特征。尺寸尺寸 和地图内容、用途、比例尺、目和地图内容、用途、比例尺、目 视分辨能力、绘图与印刷能力有关。视分辨能力、绘图与印刷能力有关。由形状、尺寸和颜色变化组成的各种地图由形状、尺寸和颜色变化组成的各种地图符号并不是孤立的，它们具有内在的联系。通符号并不是孤立的，它们具有内在的联系。通过符号的变化可以把地图内容的分类、分级、过符号的变化可以把地图内容的分类、分级、重要、次要等不同情况表达出来。重要、次要等不同情况表达出来。(2)(2)地图符号的系统化地图符号的系统化(3)(3)地图符号的感受效果地图符号的感受效果 地图符号使用了不同的视觉变量，如尺寸、形状、灰度、纹理、方向和颜色等，实现了不同的感受效果。地图是由在不同位置上的符号图形所组成地图是由在不同位置上的符号图形所组成的，符号的复杂排列能引起视觉的不同感受。的，符号的复杂排列能引起视觉的不同感受。地图符号效果地图符号效果 优先考虑地图内容各要素的分类、分优先考虑地图内容各要素的分类、分级要求，另需顾及地图符号的构成要素，级要求，另需顾及地图符号的构成要素，及及形状、尺寸和颜色形状、尺寸和颜色。2.1.6 2.1.6 地图符号的设计地图符号的设计（1 1）符号的形状）符号的形状 应使设计的符号图案化和系统化，并充分考虑到制图工艺和屏幕可视化要求。图案化图案化 要使设计的符号图形或类似于物体要使设计的符号图形或类似于物体本身的实际形态，或具有象征会意的作用。本身的实际形态，或具有象征会意的作用。系统化系统化 设计地图符号图形时要顾及彼此之设计地图符号图形时要顾及彼此之间的联系并考虑符号图形与符号含义内在间的联系并考虑符号图形与符号含义内在的、有机的联系。的、有机的联系。（2 2）符号的尺寸）符号的尺寸与地图用途、比例尺、制图区域特点和读与地图用途、比例尺、制图区域特点和读取条件、屏幕分辨大小等方面联系。取条件、屏幕分辨大小等方面联系。与分辨能力、绘图和复制技术能力相适应。与分辨能力、绘图和复制技术能力相适应。注：分辨率大，符号尺寸可大一些，结注：分辨率大，符号尺寸可大一些，结构也可复杂些；反之亦反。构也可复杂些；反之亦反。（3 3）符号的颜色）符号的颜色正确利用色彩的象征意义；正确利用色彩的象征意义；主题或主要要素的符号应施以鲜明、饱和的色主题或主要要素的符号应施以鲜明、饱和的色彩，对基础和次要要素则宜用浅淡的色彩；彩，对基础和次要要素则宜用浅淡的色彩；顾及印刷和经济效果。顾及印刷和经济效果。地图符号的使用地图符号的使用2.2 2.2 地图上的注记地图上的注记 名称注记名称注记 说明各种事物的专有名称。如居民点名称；说明注记说明注记 说明各种事物的种类、性 质或特征，常用简注表示；数字注记数字注记 用来说明某些事物的数量 特征，如高程等。注注记记种种类类2.2.1 2.2.1 地图注记的种类地图注记的种类 地图上的文字和数字总称为地图注记，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它是地图内容的重要部分。2.2.2 2.2.2 注记的字体、字级和颜色注记的字体、字级和颜色 字体字体 宋体、等线体、仿宋体和横线体等；宋体、等线体、仿宋体和横线体等；颜色颜色 只有色相的变化，颜色的选用要与注只有色相的变化，颜色的选用要与注 记所表示的事物类别相联系。记所表示的事物类别相联系。字级字级 以照相排字机注明的规格为标准，在以照相排字机注明的规格为标准，在 一幅图上，按照事物的重要程度和意一幅图上，按照事物的重要程度和意 义，采用不同的字级，以便使注记大义，采用不同的字级，以便使注记大 小与图形符号相对应；小与图形符号相对应；2.2.3 2.2.3 注记的排列和配置注记的排列和配置 几种可能的注记配置方式几种可能的注记配置方式 注记不压盖图上的重要部分。应与注记不压盖图上的重要部分。应与其所说明的事物关系明确。其所说明的事物关系明确。不能遮盖地不能遮盖地物，注记之间也不能相互重叠。物，注记之间也不能相互重叠。甘甘孜孜州州S SA AK K含含量量分分布布图图citySAK content第三节第三节 专题信息表现专题信息表现 专题地图专题地图除了采用普通地图某些表示除了采用普通地图某些表示方法并使其得到进一步发展外，方法并使其得到进一步发展外，本身还本身还需要有专门反映各种要素性质、数量、需要有专门反映各种要素性质、数量、空间分布和时间变化的表示方法空间分布和时间变化的表示方法。第三节第三节 专题信息表现专题信息表现 在专题地图中，各种制图对象的基本形在专题地图中，各种制图对象的基本形状是由状是由点、线、面及其过渡形态点、线、面及其过渡形态组成的，并组成的，并以此以此反映现象的分布特点、现象的变化时刻、反映现象的分布特点、现象的变化时刻、质量和数量的特征及综合特征质量和数量的特征及综合特征。3.1 3.1 概念和分类概念和分类 专题地图是突出地表示一种或几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。种自然现象和社会经济现象的地图。3.1.1 3.1.1 概念概念自自然然地地图图 表表示示自自然然界界各各种种现现象象的的特特征征、地理分布及其相互关系，如地质图等。地理分布及其相互关系，如地质图等。社社会会经经济济地地图图 表表示示各各种种社社会会经经济济现现象象的的特特征征、地地理理分分布布及及其其相相互互关关系系，如如人人口口图、行政区划图等。图、行政区划图等。其其他他专专题题地地图图 指指不不属属于于上上述述二二类类的的专专题地图，如航海图、航空图等。题地图，如航海图、航空图等。3.1.2 分类分类3.2 3.2 面状专题内容的表示方法面状专题内容的表示方法 等值线法等值线法质底法质底法范围法范围法点值法点值法符号法符号法动线法动线法统计图法统计图法 DEMDEM表示法表示法3.2.1 3.2.1 等值线法等值线法 等值线指在地图上通过表示一种现象的等值线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。数量指标的一些等值点的曲线。宜用于表示宜用于表示地面上连续分布而逐渐变化的现象，并说明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。这种现象在地图上任一点的数值或强度。等值线等值线间隔大小间隔大小决定于现象的数值变决定于现象的数值变化范围。化范围。颜色颜色可由浅到深，由寒色过渡到可由浅到深，由寒色过渡到暖色。暖色。等值线等值线 3.2.2 3.2.2 质底法质底法 首先首先按现象的性质进行分类或分区，制成按现象的性质进行分类或分区，制成图例，在地图上绘出各分类界线，图例，在地图上绘出各分类界线，然后然后把同类把同类现象或属于同一区划的现象绘成同一颜色或同现象或属于同一区划的现象绘成同一颜色或同一的晕纹。一的晕纹。优点鲜明美观缺点不易表示各类现象的过渡质底法质底法3.2.3 3.2.3 范围法范围法 用于表示某种现象在一定范围内的分布。用于表示某种现象在一定范围内的分布。精确范围法精确范围法 有明确的界线，可在界线内有明确的界线，可在界线内着色或填绘晕纹或文字注记。着色或填绘晕纹或文字注记。概略范围法概略范围法 用虚线、点线表示轮廓界线，用虚线、点线表示轮廓界线，或不绘轮廓界线，只以文字或单个符号表或不绘轮廓界线，只以文字或单个符号表示概略范围。示概略范围。(1)分类分类(2)范围的表示方法范围的表示方法v用一定图形的实线或虚线表示；用一定图形的实线或虚线表示；v用不同颜色普染区域；用不同颜色普染区域；v在不同区域范围内绘以不同晕线；在不同区域范围内绘以不同晕线；v在区域范围内均匀配置晕线符号；在区域范围内均匀配置晕线符号；v在区域范围内加注说明注记或采用填充符号。在区域范围内加注说明注记或采用填充符号。（a）精确范围法（）精确范围法（b）概略范围法）概略范围法 3.2.4 3.2.4 点值法点值法 在图上用小点表示现象的分布和数在图上用小点表示现象的分布和数量，适用于表示分布不均匀的现象。量，适用于表示分布不均匀的现象。均匀布点法均匀布点法 在一定的区划单位内均匀地布点。在一定的区划单位内均匀地布点。定位布点法定位布点法 按照现象实际所在地布点。按照现象实际所在地布点。点值法点值法 3.2.5 线状符号法线状符号法表示几何概念的线划表示几何概念的线划，如分水岭、境界线；，如分水岭、境界线；表示线状分布不能依地图比例尺表示其宽表示线状分布不能依地图比例尺表示其宽度的地物度的地物，如河流、道路等；，如河流、道路等；可强调图上按面积表示的地物的主要方向可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。如山脊线、山脉走向线等。线状符号法（地质构造线）线状符号法（地质构造线）3.2.6 统计图法统计图法 根据编图区域内各区划单位或典型地点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。的统计资料，用地图形式表达出来。图形统计图法图形统计图法 根据统计资料作成图形或图表，根据统计资料作成图形或图表，绘在地图上该区划单位之内。绘在地图上该区划单位之内。分级统计图法分级统计图法 按照统计资料，根据现象的密按照统计资料，根据现象的密度、强度划分等级，在地图上填绘深浅不同的颜色度、强度划分等级，在地图上填绘深浅不同的颜色或疏密不同的晕线。或疏密不同的晕线。定位统计图法定位统计图法 将固定地点的统计资料，用图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。表形式绘在地图上的相应地点。统计图法统计图法 3.2.7 DEM法法 广泛运用于工程、规划和军事领域。广泛运用于工程、规划和军事领域。地地貌貌晕晕染染图图 三维曲面图三维曲面图3.3 3.3 专题地图内容的表现手段专题地图内容的表现手段 色彩能弥补单色图的缺陷，丰富图色彩能弥补单色图的缺陷，丰富图幅内容，如实反映制图物体的自然面貌，幅内容，如实反映制图物体的自然面貌，扩大地图内容的感染力，增强地图内容扩大地图内容的感染力，增强地图内容的清晰易读性。的清晰易读性。1)1)色彩色彩 现有的表达手段可归纳为色彩、现有的表达手段可归纳为色彩、线条和注记三种。线条和注记三种。2)2)线条线条 线条实质上是点、线、面状符号的线条实质上是点、线、面状符号的简称，简称，是显示制图现象数量和质量的手是显示制图现象数量和质量的手段。段。各种线条样式各种线条样式 3)3)注记注记 注记是上述两种手段的补充注记是上述两种手段的补充 注注记记应应紧紧密密结结合合专专题题内内容容，可可增增强强现象的显现效果。现象的显现效果。对对于于类类型型图图和和区区划划图图，一一般般都都要要利利用注记。用注记。第四节第四节 制图综合制图综合4.1 4.1 概念概念 制图综合是对制图区域客观事物的制图综合是对制图区域客观事物的取舍和简化。经过概括后的地图可以显取舍和简化。经过概括后的地图可以显示出主要的事物和本质的特征。示出主要的事物和本质的特征。在科学分析研究内容要素特征的基础上，在科学分析研究内容要素特征的基础上，根据图幅的用途和比例尺，将图幅的专题内根据图幅的用途和比例尺，将图幅的专题内容加以概括化，容加以概括化，把最主要的要素、对象的基把最主要的要素、对象的基本轮廓、主要的特征和基本规律反映在地图本轮廓、主要的特征和基本规律反映在地图上。上。专题地图制图综合的实质专题地图制图综合的实质4.2 4.2 影响制图综合的主要因素影响制图综合的主要因素 v 地图比例尺地图比例尺v 地图的主题地图的主题v 地图的用途地图的用途v 制图区域的地理特征制图区域的地理特征v 符号的图形尺寸符号的图形尺寸 v 可视化要求可视化要求 4.3 4.3 制图综合的基本方法制图综合的基本方法 制图综合是一个高度智能化的和具制图综合是一个高度智能化的和具有创造性的作业过程，它是一个整体任有创造性的作业过程，它是一个整体任务，包含了一系列不同性质的操作，可务，包含了一系列不同性质的操作，可以分解为若干个子过程来实现。以分解为若干个子过程来实现。制图综合的基本方法为内容的取舍、制图综合的基本方法为内容的取舍、数量化简、质量化简和形状化简。数量化简、质量化简和形状化简。点符号的综合点符号的综合取取舍舍移移位位合合并并 线符号的综合线符号的综合取舍取舍移位移位简化简化光滑光滑 面符号的综合面符号的综合简化简化移位移位光滑光滑合并合并思考题思考题1、可视化、科学计算可视化和空间信息可视化、可视化、科学计算可视化和空间信息可视化的概念？的概念？2、空间信息可视化的形式有哪些？、空间信息可视化的形式有哪些？3、地图符号的概念？、地图符号的概念？4、专题地图的概念和分类？、专题地图的概念和分类？3、制图综合的概念？影响制图综合的主要因素、制图综合的概念？影响制图综合的主要因素有哪些？有哪些？