空间数据表现与地图制图.ppt

空间数据表现与地图制图,导读：从某种角度上来讲，地理信息系统可以称为“动态的地图”，它提供了比普通地图更为丰富和灵活的空间数据表现方式，如动态信息表达、虚拟现实等等。但是，从另外的角度来看，制图学又是一门艺术，单纯依靠计算机系统是难以制作完美的地图的，它需要人工的交互干预，如制图综合，目前还没有任何GIS软件能够很好地解决这些问题。,1概述地理信息系统数据表现与地图学,地理信息系统脱胎于地图，并成为地图信息的又一种新的载体形式，它具有存储、分析、显示和传输的功能，尤其是计算机制图为地图特征的数字表达、操作和显示提供了成套方法，为地理信息系统的图形输出设计提供了技术支持； 地图仍是目前地理信息系统的重要数据来源之一。 但二者又有本质之区别：地图强调的是数据分析、符号化与显示，而地理信息系统更注重于信息分析。地图学理论与方法对地理信息系统的发展有着重要的影响，特别是地理信息系统中的空间数据表现许多技术来源于地图学，但是，其表现手段更加灵活和丰富。,1.1构成地图学与地理信息系统的数学法则,地图比例尺：比例尺是地图线形缩小程度的标志，它是构成地图数学要素的基本组成部分之一 地图投影：地图上各种地物之间的关系，要求按数学法则构成，这就是先将地球自然表面的景物垂直投影到地球椭球面（或球面）上，再将地球椭球面（或球面）按数学法则投影到平面上而构成地图。这种按数学法则将地球椭球面（或球面）转绘到平面上的方法，叫地图投影。,1.2地图学和地理信息系统的符号,地图符号是表示地图内容的基本手段，它由形状不同、大小不一、色彩有别的图形和文字组成。地图符号是地图的语言，是一种图形语言。使用符号具有以下功效： 1）有选择地表示地理环境中的主要事物，因而在较小比例尺的地图上所表现的地面情况，仍能一目了然，重点突出。对于那些由于缩小而不能按比例尺表示的重要地面景物，可用不依比例的符号夸大表示； 2）用平面的图形符号表示地面的起伏状况，也可以说是在二维平面上，能够表达出三维空间状况，而且可以量测其长度、高度和坡度等； 3）除了用符号表示出地面景物的外形，还能表示出景物的看不见的本质特征，如在海图上可以表示出海底地形、海底地质、海水的温度和含盐度等；,1.2地图学和地理信息系统的符号,4）用符号可以表示出地面没有外形的许多自然和社会经济现象，如气压、雨量、政区和人口移动等。此外还可以表现出事物间的联系和制约关系，如森林分布和木材加工工业之间的联系。地图上还有起说明作用的文字和数字，它们也是地图的重要组成部分，用以标明地面景物的名称、质量和数量。,2.地图的符号 2.1地图符号的实质,(一）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。就单个符号而言，它可以表示事物的空间位置、大小、质量和数量特征；就同类符号而言，可以反映各类要素的分布特点；而各类符号的总和，则可以表明各要素之间的相互关系及区域总体特征。,2.地图的符号 2.1地图符号的实质,（二）分类 1）按照符号的定位情况分类 可以将符号分为定位符号和说明符号。 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，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。它们在图上配置于地类界范围内，但都没有定位意义。,2.地图的符号 2.1地图符号的实质,2）按照符号所代表的客观事物分布状况分类 可以把符号分为： 面状符号 点状符号 线状符号,2.地图的符号 2.1地图符号的实质,2.地图的符号 2.1地图符号的实质,2.地图的符号 2.1地图符号的实质,2.地图的符号 2.2地图符号的构成,（一）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。 1）符号的形状 2）符号尺寸 3）符号的颜色,2.地图的符号 2.2地图符号的构成,（二）地图符号的系统化 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。,2.地图的符号 2.2地图符号的构成,（三）地图符号的感受效果 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。读图时可获得整体感、差异感、立体感等不同的感受效果。整体感主要依靠符号之间不存在明显的差异而形成的；差异感是由不同组成要素在图形间产生明显区别而形成的；立体感主要是利用透视的方法，通过改变符号的尺寸、颜色的亮度等来实现的，如晕渲法就是利用光影，模拟地表面受光的强弱，用浓淡不同的色调显示地形起伏而产生立体感。,2.地图的符号 2.3地图上的注记,（一）地图注记的种类 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。地图上的注记可分为名称注记、说明注记和数字注记三种。 1）名称注记：说明各种事物的专有名称，如居民点名称； 2）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； 3）数字注记：用来说明某些事物的数量特征，如高程等。,2.地图的符号 2.3地图上的注记,(二）注记的字体、字级和颜色 地图上常用不同的字体表示不同的事物，常用的字体有宋体、等线体、仿宋体和横线体；地图上注记尺寸的大小，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义，采用不同的字级，以便使注记大小与图形符号相对应；注记的颜色只有色相的变化，颜色的选用要与注记所表示的事物类别相联系。,2.地图的符号 2.3地图上的注记,(三) 注记的排列和配置 地图上注记数量较多，它们可以位于地图中的任一部分，但是注记的排列和配置是否恰当，常常会影响读图的效果。汉字注记通常有水平字列、垂直字列、雁形字列（注记的字向指向北方或图廓上方）和屈曲字列（注记的字向与注记文字中心线垂直或平行）等等。,3. 专题信息表现 3.1专题地图的分类和内容,（一）专题地图含义 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：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：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：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。,3. 专题信息表现 3.1专题地图的分类和内容,（二）专题地图的内容 专题地图的种类很多，但大都是由地理基础和专题内容组成的。 地理基础即普通地图上的一部分内容要素，如经纬网、水系、居民点、交通线、地势等。 专题内容，从资料来讲，一是将普通地图内容中一种或几种要素显示得比较完备和详细，而将其他要素放到次要地位或省略，如交通图等；二是包括在普通地图上没有的和地面上看不见的或不能直接测量的专题要素，如人口密度图。,3. 专题信息表现 3.2面状专题内容的表示方法,面状专题内容的表示方法，最常用的有： 等值线法 质底法 范围法 点值法 符号法 动线法 统计图法,3. 专题信息表现 3.2面状专题内容的表示方法,等值线法,3. 专题信息表现 3.2面状专题内容的表示方法,质底法,3. 专题信息表现 3.2面状专题内容的表示方法,范围法,3. 专题信息表现 3.2面状专题内容的表示方法,点值法,3. 专题信息表现 3.2面状专题内容的表示方法,符号法,3. 专题信息表现 3.2面状专题内容的表示方法,动线法 动线法一般是用箭形符号表示现象的运动路线和方向，如人口迁移路线、洋流和货运路线等。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，动线法表示面状事物的移动。,3. 专题信息表现 3.2面状专题内容的表示方法,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、分级统计图法和定位统计图法三种。,3. 专题信息表现 3.2面状专题内容的表示方法,DEM表示法 1）地貌晕渲图（Shaded Relief Map）及其与专题地图叠置 2）三维曲面,3. 专题信息表现 3.3专题地图内容的表现手段,色彩 ：色彩通常分为两类：一类是黑白及各种灰色，称为非彩色；一类是彩色，包括除黑、白、灰以外的颜色。色彩不仅能弥补单色图的缺陷，丰富图幅内容，提高专题地图的使用价值，更能如实反映制图物体的自然面貌，扩大地图内容的感染力，增强地图内容的清晰易读性。 线条：线条实质上是点、线、面状符号的简称，是显示制图现象数量和质量的重要手段，与色彩搭配使用，可大大地增加科学内容的表现能力。 注记：注记是上述两种手段的补充，注记应紧密结合专题内容，可增强现象的显现效果。,4.专题地图设计,专题地图的总体设计，是指任务和要求明确后初步提出的图幅基本轮廓，包括: 投影选择 比例尺 图幅范围 图面规划 绘制设计略图 等内容。,5.制图综合(制图概括) 5.1制图综合的概念,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示出主要的事物和本质的特征。制图综合主要表现在内容的取舍、数量简化、质量化简和形状化简等方面。 专题地图制图综合的实质，就是在科学分析研究各种专题内容要素特征的基础上，根据图幅的用途和比例尺，将图幅的专题内容加以概括化，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上。专题地图制图综合围绕着几何性和地理性两方面进行。在几何性方面对制图对象形状和大小综合简化，在地理性方面对专题内容的综合概括。制图综合就是几何正确性和地理真实性的紧密结合。,5.制图综合(制图概括) 5.2影响制图综合的主要因素,制图综合的程度受各种因素的影响，主要因素有： 地图比例尺 地图的主题 地图用途 制图区域的地理特征 符号的图形尺寸 等内容。,5.制图综合(制图概括) 5.2影响制图综合的主要因素,（一）地图比例尺 比例尺对制图综合的影响非常明显。由于比例尺的缩小，同一个制图区域在图上的面积随之缩小，因而图上所能表示的地物数量也相应减少。 （二）地图的用途 任何一幅地图所能表示的内容都是有限的，只能满足某一方面或某几方面的要求，所以地图内容的选择和表示，就必须考虑到地图的用途。,5.制图综合(制图概括) 5.2影响制图综合的主要因素,（三）地图的主题 地图的主题即地图上所反映的主要内容，它决定各事物在图上的重要性，因而影响制图综合程度。这在专题地图上表现特别明显，例如比例尺相同的同样地区但主题不同的两幅地图，一幅是地形图，一幅是政区交通图，前者主要表示地形特征及水系，居民地较少，不表示铁路和公路；后者重点表示行政区划、铁路和主要公路、各级行政中心以及作为交通枢纽的居民地，对于水系则只是表示主要的河流和湖泊，一般不表示地形。,5.制图综合(制图概括) 5.2影响制图综合的主要因素,（四）制图区域的地理特征 制图区域地理特征是指该区域的自然和社会经济条件，地面上不同地区具有不同的地理特征，因此制图综合时就要选取那些能反映区域特征的事物，舍去那些不代表区域特征的事物。同样的地理事物在不同地区具有不同的意义，这就影响着制图综合。例如，小城镇在人口稠密的地区是次要的，图上一般不表示，而在人口稀少的地区，小城镇则成为主要的居民地，图上要选取。,5.制图综合(制图概括) 5.2影响制图综合的主要因素,（五）符号的图形尺寸 各种地理事物，在图上均以符号表示。符号的图形、尺寸直接关系着地图的负载量，因而也影响着制图综合的程度。图形尺寸规定得小一些，选取的内容就可以多一些，概括程度就小一些，地图的内容就会详细一些，图面负载量就大一些；反之，地图内容必然简略，图面负载量就小。此外，几何图形的最小尺寸与图形的结构和复杂程度有关，轮廓符号的最小尺寸受轮廓界限的形式、内部颜色和背景等一些因素影响，可见符号图形最小尺寸是确定制图综合的必要参考数据。,5.制图综合(制图概括) 5.2影响制图综合的主要因素,（六）可视化要求 可视化是地理信息处理的窗口与处理结果的直观表达形式，因而是决策的直观依据。只有把空间数据库中的海量数据转换为直观的图形信息，地理信息处理结果才能为规划、管理与决策提供有力的支撑,5.制图综合(制图概括) 5.3制图综合的基本方法,不同学者对制图综合过程提出了不同的分解模式： 三算子模式：选取、概括和移位； 四算子模式：选取、概括、合并和移位； 七算子模式：纯几何综合包括简化、夸大、位移；几何/概念综合包括选取、合并、类型化和强调。,5.制图综合(制图概括) 5.3制图综合的基本方法,点符号的综合,5.制图综合(制图概括) 5.3制图综合的基本方法,线符号的综合,5.DEM分析和应用 5.1格网DEM应用,面状符号的综合,5.制图综合(制图概括) 5.3制图综合的基本方法,（一）内容的取舍 内容的取舍是指选取较大的、主要的内容而舍去较小的、次要的或与地图主题无关的内容。选取主要表现在：一是选取主要的类别，二是选取主要类别中的主要事物。舍去主要表现在：一是舍去次要的类别，二是舍去已选取的类别中的次要事物。 （二）质量特征的化简 地图上各事物的质量差别通常是以分类来体现的。质量特征的化简就是减少一定范围内事物的质量差别，用概括的分类代替详细的分类，即按事物的性质合并类型或等级相近的事物。例如，将针叶林、阔叶林和混交林合并为森林。,5.制图综合(制图概括) 5.3制图综合的基本方法,（三）数量特征的化简 数量特征的化简就是减少事物的数量差别，增大数量指标内部变化的间距，对于数量指标低于规定等级的事物不予表示。如在用等值线表示数量特征的地图上，化简时要扩大等值线间距值。 （四）形状化简 形状化简用于呈线状和面状分布的事物。形状化简的目的在于保留事物本身所固有的、典型的特征。化简的方法有删除、夸大和合并。删除就是去掉那些因比例尺缩小而无法清楚表示的碎部。有时为了显示和强调事物平面图形的特征，将本来按比例应删除的小弯曲，夸大表示出来。合并就是将邻近的、间隔小到难以区分的同类事物的图形加以合并，以表示出事物的总体特征。,6.空间信息可视化,（一）空间信息可视化定义 空间信息可视化是一个全新的概念，可初步给出其定义为：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