地理信息系统第七章.ppt

第7章 空间信息可视化,7.1 空间信息与可视化 空间信息是指地理空间的信息. 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。,一、空间信息可视化,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。,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。 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。,3、三维仿真地图,4、虚拟现实,7.2 地图语言与符号库,一、基本概念 地图是根据一定的数学法则，使用地图语言，通过制图综合，表示地面上各种自然现象和社会经济现象的图。它可以反映各种自然、社会经济现象的空间分布、组合、联系及其在时间中的变化和发展。,在地图中是用地图语言表达空间信息的，地图语言由以下三部分组成: 符号系统 地图注记 地图色彩 其中最重要的是地图符号及其系统，因此地图语言也被称之为图解语言。,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。它实质上也是符号，它与地图符号配合使用，以弥补地图符号之不足 地图色彩是地图语言的一个重要内容。它除了有充当地图符号的一个重要角色之外，还有装饰美化地图的功能.,7.2.1、地图的符号,1、定义：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。 2、功能： 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。,3、意义,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。,4、类别,点状符号 线状符号 面状符号,7.2.1、地图的符号,7.2.2、地图的色彩,地图上运用色彩可增强地图要素分类、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； 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。,7.2.2、色彩,1、色彩的三个属性 （1）色相。又称色别，如品红、黄、青、绿、橙、紫等。 （2）亮度。又称明度，是指色彩的明暗程度。 （3）纯度。又称色度或饱和度,2、色彩的心理功能,（1）、传达信息 （2）、激发情感,不同色彩使人产生不同情绪.,面对同一色彩,由于人在年龄、性别、气质、爱好、 经历、教养等诸多方面存在着差异,其心理反应不尽相同。,（3）、产生联想,我们把因看到某一色彩而想起与该色彩有关的某些 事物这一心理活动,称为色彩联想.,红色的联想,烈火 红色信号灯 鲜血 太阳 苹果 花朵 口红 红旗 晚霞,火热、女性、革命 强烈、活力、禁止、警告、 危险、吉利、喜庆、喜悦、 热情、豪华、热烈,橙色的联想,橘子 柿子 枫叶 南瓜 果汁 糕点,甜美、温情、欢喜、 明朗、华丽、鲜艳、 成熟、充沛、光辉、 热闹、积极、快乐、 活力、喜悦、活泼、,黄色的联想,玉米 柠檬 月亮 油菜花 菊花 皇帝服装 香蕉 向日葵 小鸡,信心、丰收、富饶、 富贵、豪华、爽朗、 愉快、明朗、光明、 希望,绿色的联想,草坪 树木 植物 公园 绿色信号灯,年轻、活力、安全、 平静、和平、希望、 理想、春天、成长、 新鲜、公平,蓝色的联想,海洋 湖泊 蓝天 宇宙,深远、寂静、安宁、 清爽、凉爽、高科技、 理性、理智、精确、 沉静、忠诚、沉重、 悠久、永恒、冷漠、,紫色的联想,葡萄 茄子 紫丁香 紫罗兰,病态、幽婉、优雅气质、 女性化的、 浪漫情调、 高贵、权威、内向、 神秘、文静、,黑色的联想,黑夜 煤炭 墨 丧事 黑伞,庄重、科技、重量感、 严肃、 深沉、 压迫感、 死亡、黑暗、罪恶 恐怖、悲哀、坚实 忧郁,白色的联想,白兔 白糖 护士 白云 白雪 婚纱裙 新娘,天真、纯洁、无邪、 明亮、 光明、 神圣、 空灵、真诚、干净 清洁、洁白、纯真 冷峻,3、色彩的感觉 （1）色彩的冷暖感。通常将颜色分为冷色、暖色和中性色。 红、橙、黄等色称之为暖色； 蓝、蓝绿、蓝紫色等称为冷色； 黑、白、灰、金等称为中性色。,产生冷暖感主要由色相觉定,虽然明度也产生影响, 但作用很小.,无论是冷色或暖色，混入白色后，明度就会增高， 色彩也会变冷；混入黑色后，明度就会降低，色彩也 会变暖。,中性色是不冷不暖的色彩，这是从理论上区分的。 但在实际运用中，它与冷色或暖色相对比，色感却会 发生变化。与冷色对比时有温暖感，与暖色对比时有 寒冷感。,暖色有光明、热烈、流动、膨胀、刺激的意象。 冷色有冷静、稳定、理智、收缩的意象。,气 候 图,（2）颜色的兴奋与沉静感。 强暖色往往给人以兴奋的感觉，强冷色往往给人以沉静的感觉，介于两者之间的弱感色（如绿、黄绿等），色彩柔和，可让人久视不易疲劳，给人以宁静、平和之感。,（3）颜色的远近感。 暖色似乎较近，有凸起之感；冷色似有远离而具凹下之感觉。在地图设计中，常利用颜色的远近感来区分内容的主次，将地图内容表现在几个层面上。 通常，用浓艳的暖色将主要内容置于第一层面，而将次要内容用浅淡的冷色或灰色，置于第二或第三层面上。,地图上色彩的作用,色彩的运用简化了图形符号系统,色彩与图形 符号的配合丰富了语言系统。,车流量(辆小时),2. 色彩的运用提高了地图内容的科学性 表现在把 制图对象的内在联系反映得更明确.,不仅可区分大的要素类型,而且可以反映许多要素 科学的多层次分类。 (如土壤图中,我们常用某些明显 差别的不同色相表示土类,而每个土类中又用与该色在 色相、明度、纯度等方面稍有变化的系列色来反映其 亚类。),当远看时, 土类区分一目了然:,水稻土 绿色 黄棕土 土黄 红 土 棕 紫色土 紫色 潮 土 紫灰色,3. 色彩的运用使地图层面丰富,并形成不同的视觉层面.,4. 色彩的运用,提高了地图的艺术水平.,4、色彩的配合,面状符号常具有背景之意义，宜使用饱和度较小的色彩； 点状符号和线状符号常使用饱和度大的色彩，使其构成较强烈的刺激，而易为人们感知。在这个原则基础上，再结合色相、亮度和饱和度的变化，表现各种对象的质、量和分布范围等。,方法,调和色的配合 主要是同种色的配合和类似色的配合，其特点是朴素雅致，容易获得协调的图面效果，常用于表示现象的数量差异。 对比色的配合 主要是原色的配合、补色的配合和差别较大的颜色之配合，特点是给人的视觉刺激量大，产生对比强烈的感觉。常用于进行分类和表示质的区别。,7.2.3 地图注记,地图注记：地图上所有的文字（汉字及其他文字）和数字的总称，用来表示事物的名称、质量、数量等属性特征，或者对制图对象进行文字说明。 分为： 名称注记:用来说明各种事物的专有名称，如地名、路名等，在地图上数量最大。 说明注记：用来说明各种事物的种类、性质或特征，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、公路宽度、人口数量等。,6.6 专题地图 一、基本概念 地图按其内容,可分为普通地图和专题地图两大类型。,普通地图是以相对均衡的手法表示制图区域内自然要素和人文要素(地貌、水系、居民地、交通网、境界、土质植被）的一般特征。,专题地图是突出而专门地表示与某一主题内容有关的地图,按照地图主题的要求,只表示与主题有关的一种或几种要素，其它要素不表示或概略表示。,二、专题地图的分类,地图分类的标志很多,就专题地图而言,主要有按内容、按数据特征、按内容概括程度和按用途分类。 1、按内容分类 专题地图按其内容的专题性质,通常可分为三个基本类型:即自然地图、人文地图和其它专题地图。每一类地图又可细分为若干种。 自然地图可分为:,地势图、地质图、地球物理图、地貌图、气象气候图、水文图、土壤图、植被图、动物地理图、 综合自然地理图(景观地图或生态地图)等。,(2) 人文地图可分为:,政区地图 以反映国与国之间的政治关系和国内行政区划及政治、行政中心为主要内容; 人口地图 包括人口分布、人口密度、民族分布、居民的自然变动、居民迁移以及居民的其它组成等内容; 经济地图 包括自然资源(动力资源、矿产资源)、各工业部门、农业部门、林业、交通运输(铁路、公路、航运、货物运输等) 、通信联系(电信、邮政等)、商业、财政联系、综合经济等内容; 文化地图 以文化教育、卫生等方面的分布和机构设施为主要内容; 历史地图 表示人类社会的历史现象。,2、按数据特征分类,定性数据：表达专题内容的质量特征，即类别的差异。如土壤类型等。 定量数据：表达专题内容的数量特征，即反映其量的概念。如城镇人口的数量等。,3、按内容概括程度分类 解析型图：对表达的专题现象未经概括或很少概括。如各工厂企业的位置。 合成型图 综合型图,二、专题内容的表示方法,1、点状分布要素的表示方法定点符号法 概念：是采用不同的形状、颜色和大小的符号，表示各自独立的各个物体的数量与质量特征的方法。 符号法是用途较广的表示方法之一，如居民点、工农业企业、学校，某些台、站等多用此法表示。这种表示法能简明而准确地显示出专题要素的地理分布和变化状态。 符号法以符号的形状、颜色和大小反映物体的特定属性：符号的形状与颜色表示质量特征，即定性特征；符号的大小表示数量指标，即定量特征。,2、线状分布要素的表示方法线状符号法,定义：用线状符号表示呈线状或带状延伸分布的物体的质量特征。 线状符号在普通地图上的应用是常见的，如用线状符号表示水系、交通网、境界等。在专题地图上，线状符号除了表示上述要素外，常用来表示一定范围内专题要素的主要方向，如地质构造线、山脉的主要走向、气象上的锋、社会经济现象间的联系等。线状符号可以用颜色和图形（形状），表示专题要素的质量特征，如区分海岸类型，区分不同的地质构造线，表示某河段在不同时期内河床的变迁位置。 线状符号一般不表示数量特征，符号的粗细只代表质量等级的差异，如主要和次要的区分。,3、面状专题内容的表示方法,最常用的有： 质底法 等值线法 范围法 点值法 运动线法 统计图法,（1）布满整个制图区域的面状现象的表示方法,质底法：偏重于现象的质量特征。 等值线法：偏重于表示现象的数量特征。,A、定性数据的表示方法质底法 质底法是把全制图区域按照专题现象的某种指标划分区域或各种类型的分布范围，在各界线范围内涂以颜色或填绘晕线、花纹（乃至注以注记）,以显示连续而布满全制图区域的现象的属性差别（或区域间的差别）。,方法特点：,采用质底法时，首先按专题内容性质决定要素的分类、分级（分区）;其次勾绘出分区的界限。 在质底法图上，图例说明要尽可能详细地反映出分类的指标、类型的等级及其标志，并注意分类标志的次序和完整性。,选用颜色时，力求使在质量方面类型相近的制图现象采用相近的颜色。质底法具有鲜明、美观、清晰的优点。但在不同现象之间，显示其渐进性和渗透性较为困难。在图上某界线范围内的现象必须是同属某一类型的或某一区划的，用一种颜色（或一种晕线）表示。 当用质底法显示两种性质的现象时，通常用颜色表示现象的主要系统，而用晕线或花纹表示现象的补充系统。,B.定量数据的表示方法等值线法,等值线是专题要素数值相等的连线，例如等高线、等深线、等温线、等压线、等降水量线、等磁偏线、等震线、等重力异常线等等。 等值线可以显示地面和空间连续分布、且均匀渐变的现象，并能说明这种现象在地图上任一点的数值和强度。如自然现象中的地形、气候、地壳变动等现象。有的地图用等值线表示人文现象（如人口分布密度），因为人文现象的分布不一定是连续的、均匀的和渐变的，而往往是错综复杂的，因此根据观测点代表的面积指标绘出的等值线被称为伪等值线。,等值线的特点是： （1）等值线法用来表示连续分布于整个制图区域的各种变化渐移的现象。 (2)在采用这种方法时，每个点所具有的数据指标都必须完全是同一性质的。 （3）单独一条等高线只表示数值相等各点之间的连线，不能表示某种现象的变化情况，只有组成一个系统后，才能表示现象的分布特征。,（4）等值线的间隔最好保持一定的常数，这样有利于根据等值线的疏密程度判断现象的变化程度。 （5）等值线和分层设色相配合时，各层的颜色随现象数值的变化改变其饱和度、冷暖和亮度等，以表示现象的质和量的变化特征及其明显性。 （6）等值线直接加数量注记可以显示数量指标，无需另作图例。这是优于其它表示法之处 （7）各种地图上等值线法不但反映了现象的强度（即数量指标），而且还可反映：随着时间而变化的现象，如用多组等磁差线反映磁差年变化；,C.间断呈片状分布面状现象的表示方法范围法,亦称区域法或面积法。范围法使用轮廓线、底色、晕线、注记、符号等整饰方法，在地图上表示某专题要素在制图区域内间断而成片的分布范围。 例如煤田的分布、森林的分布、大片棉花或某种农作物的分布等等。然而，此种要素必须分布在较大的面积上，以能按地图比例尺充分地显示出来。,范围法在地图上标明的不是个别地点，而是一定的面积，因此又称它为面积法。区域范围界线有: 精确区域范围:尽可能准确地勾绘出要素分布的轮廓线。 概略范围:仅仅大致的表示出要素的分布范围，没有精确的轮廓线，这种范围经常不绘出轮廓线，用散列的符号或仅用文字、单个字符表示现象的分布范围.,2.5,范围法的特点：,1，当用散列的符号图形表示要素分布的概略范围时，该类符号完全没有定位意义，仅仅是概略地指明要素的分布范围。,2，范围法能表示要素的质量特征和渐进性，一般不强调表示数量的指标。不同时期现象范围的重叠和变化，可显示现象的发展变化。,3，范围法具有简单、明确的优点，在编制专题地图时，可作为独立的表示方法，如表示煤田分布、森林分布等等，但常常与其它方法配合使用。,D.分散分布面状现象的表示方法点数法,定义：用一定大小的、形状相同的点子，表示分散分布现象的分布范围、数量特征和分布密度的方法，叫做点数法。 点子的大小和所代表的数值由地图的内容确定。点数法亦称点值法或点法。它被广泛应用于表示人口、农业、畜牧业等专题图上。 在用点数法表示的地图上，由点子的疏密即可看出现象的集中或分散的程度。,点数法是范围法的进一步发展。单独的范围法只反映专题现象的分布区域范围及其质量特征，而难以反映其数量差异。如果我们在范围内均匀地分布点子，借助于点子的分布可表示区域的范围；当这种点子具有点值时，用点子的数目可表示现象的数量特征。如果能把点子分布的与实际情况一致，这样就由范围法过渡到了点数法.,点数法有两种方法： 均匀布点法（统计方法） 定位布点法（地理方法）即按专题地图现象的实际分布情况布点。,E.动态现象的表示方法运动线法,定义： 运动线法简称动线法。动线法是用运动符号（箭头）和不同宽窄的“带”，在地图上表示现象的移动方向、路线及其数量、质量特征。如自然现象中的洋流、风向，社会经济现象中的货物运输、资金流动，居民迁移、军队的行进和探险路线等。 箭头和箭体上部的方向应保持一致，箭头的两翼应保持对称。箭形的粗细或宽度表示洋流的速度强度或货运的数量；箭形的长短表示风向、洋流的稳定性；首尾衔接的箭形表示运动的路线。,F.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。可以分为 图形统计图法 分级统计图法 定位统计图法。,图形统计图法,图形统计图法是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。这种方法与符号法的区别是，它反映一个区划范围的现象，而不是一个点上的现象。图形统计图宜于表示绝对的数量指标。 在地图制图中采用较多的是：线状统计图形柱状和带状等，其长度与所比较的数值成正比；面积统计图形正方形、圆圈等，其面积大小与所比较的数值成正比；立体统计图形立方体、圆球等，其体积与所比较的数值成正比,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。分级统计图法是按照各区划单位的统计资料，根据现象的密度、强度或发展水平划分等级，然后依据级别高低，在地图上按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。 分级时可采用等差的、等比的、逐渐增大的或任意的。分级统计图适于表示相对的数量指标。该种统计图法的优点在于绘制简单，阅读容易。,重庆市人口密度分布图,定位统计图法,定位统计图法是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