GIS教案-第九讲-可视化与地图制图PPT课件.ppt

1 地理信息系统导论IntroductiontoGeographicInformationSystem 郑新奇博士教授zxqsd 中国地质大学 北京 土地科学技术学院 2 1空间信息与可视化 2地图语言与符号库 3普通地图制图 4专题地图制图 5地图注记 地图排版 地图输出 第九讲空间信息的可视化与地图制图 3 1 1 1视觉在信息世界中的特殊地位1 1 2科学计算可视化1 概念2 意义3 应用领域 1 1可视化 4 1 视觉具有生物生理基础2 视觉的信息传输及接收是平行的3 视觉的信息传输与接收速率高4 视觉的信息传输与接收是分层次的5 三维的视窗 其信息密度可以非常大 1 1 1视觉在信息世界中的特殊地位 5 1 概念2 意义3 应用领域 1 1 2科学计算可视化 6 可视化指在人脑中形成对客观事物的图像 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 从而进行数据探索和分析 GIS的多维可视化 指采用二维以上的地图表现形式来反映地理客体的多维特征 1 概念 7 城市意象空间地图 8 旅游地意象空间地图 9 1 将极大地提高科学计算的速度和质量 2 使抽象的 难于理解的原理 规律和过程变得容易理解 枯燥而冗繁的数据或过程变得生动有趣 更人性化 3 通过交互手段 实现对计算过程的引导和控制 2 意义 10 1 地质勘探 2 气象预报 3 计算流体动力学 4 分子模型构造 5 人口流动 6 居住迁移 7 3 应用领域 11 区间迁移 12 13 14 天桥区 15 市中区 16 历城区 17 1 空间信息可视化含义 指运用地图学 计算机图形学和图象处理技术 将地学信息输入 处理 查询 分析及预测的数据及结果采用图形符号 图形 图象 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技术 2 形式 地图 虚拟现实等 1 2空间信息可视化形式 18 地图 普通纸质地图和电子地图 沙盘 物理沙盘和电子沙盘 1 2空间信息可视化形式 19 构成地图学与GIS的数学法则 比例尺 地图投影 制图综合 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 数字组成的 其中文字和数字构成地图上的注记 地图符号分为点状符号 线状符号和面状符号 常规纸质地图 20 全要素地形图 包括 水系 地貌 植被 居民地 交通 境界 独立地物等 它们具有统一的大地控制 统一的地图投影和分幅编号 统一的比例尺系统 1 1万 1 2 5万 1 5万 1 10万 1 25万 1 50万 1 100万 统一的编制规范和图式符号 属于国家基本比例尺地形图 可以作为专题图的底图要素 各类专题地图 1 专题地图制作流程及举例 张278 演示ArcView人口分类 2 面状专题内容的表示方法 邬252 254 等值线法 质底法 范围法 符号法 动线法 统计图法 DEM表示法等 3 专题地图设计 邬270 其中图面设计包括图名 比例尺 图例 说明文字 图表 指南针等 遥感影像地图统计图表与数据报表 常规纸质地图 21 电子地图的基本概念 即已经数字化了的地图 可以存储在数字存储介质上 可以显示在屏幕或打印输出 显示内容可以调整 并且地图连接数据库等 基本特征 1 交互性2 无级缩放3 无缝4 动态载负量调整5 多维化6 信息丰富化7 共享性8 具有基本的计算 统计和分析功能 电子地图 22 物理沙盘 十三陵地形地貌沙盘模型 23 物理沙盘 天坛地形地貌沙盘模型 北京四合院 24 物理沙盘 天津引滦工程沙盘模型 25 电子沙盘 多媒体电子沙盘将传统沙盘与多媒体技术相结合 实现沙盘与多媒体电脑灯光 声音的互动 表现手段让人回味无穷 26 多媒体地学信息 综合 形象地表现空间信息的使用文本 表格 图箱 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 1 2空间信息可视化形式 27 三维仿真地图 基于三维仿真和计算机三维真实图形技术而产生的三维地图 具有仿真的形状 光照 纹理等 有可以进行各种三维的量侧和分析 1 2空间信息可视化形式 28 虚拟现实 虚拟现实定义虚拟现实技术的三个主要方面虚拟现实在GIS可视化中的意义 1 2空间信息可视化形式 29 指采用各种技术 来营造一个使人感觉置身于某种计算机三维场景中 具体地讲 就是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视 听 触觉一体化的特定范围的虚拟环境 用户可借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用 相互影响 从而产生亲临等同真实环境的感受和体验 虚拟现实定义 30 虚拟现实技术的三个主要方面 实物虚化 是将真实世界的多维信息影射到计算机的数字空间生成相应的虚拟世界 实物虚化使用户可以操纵虚拟环境中的物体 虚物实化 是将计算机生成的虚拟世界中的事物和作用反馈到真实世界中 虚物实化使用户能够感知产生于虚拟世界的各种逼真刺激 产生亲临等同真实环境的 沉浸 感 高效的计算机信息处理 包括信息获取 传输 识别 转换等 涉及理论 方法 交互工具和开发环境等 是实现实物虚化和虚物实化的手段和途径 虚拟现实技术 31 虚拟现实在GIS可视化中的意义及发展前景如何 GIS传统的输出形式主要局限于通过打印输出或显示屏幕的窗口 在外部观察地理信息的处理结果 而虚拟现实技术 可以使人参与到地理信息处理的环境中 获得身临其境的体验 可以预测某地理现象的未来发展 提供可重复的信息模拟 意义 32 1 3 1等值线图的绘制1 3 2透视立体图的绘制1 3 3虚拟灰度立体图的绘制1 3 4立体景观图的绘制 1 3三维空间数据的可视化 33 1 3三维空间数据的可视化 地貌晕渲图示意 34 1 3三维空间数据的可视化 曲面三维透视图 35 1 3三维空间数据的可视化 网状三维透视图 36 2 1地图的符号2 2地图的色彩2 3符号库2 4色彩库 2地图语言与符号库 37 2 1 1地图符号的功能与本质2 1 2地图符号的分类2 1 3地图符号系统和分类分级编制2 1 4地图符号的设计 2 1地图的符号 38 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 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 2 1 1地图符号的功能与本质 39 2 1 2地图符号的分类 把符号分为面状符号 点状符号和线状符号 40 2 1 2地图符号的分类 把符号分为面状符号 点状符号和线状符号 41 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 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 2 1 3地图符号系统和分类分级编制 42 尺寸 形状 方向 亮度 密度和色彩等的设计 2 1 4地图符号的设计 43 2 2 1色彩的三属性及其利用色相 亮度和纯度等 2 2 2色彩的感觉与象征意义色彩的感觉 色彩的冷暖 沉静与远近 色彩的配合等 2 2地图的色彩 44 2 3 1地图符号库设计的原则国家基本比例尺地图 按国家规定的图式 专题地图 部门标准新设计符号 逻辑性 统一性 准确性和对比性等 色彩 象征性等 2 3 2矢量符号库 信息块和程序块方法2 3 3栅格符号库 2 3符号库 45 2 4 1现有专题地图色谱中叠色系统和连续色表的色度数据2 4 2设计颜色的色度数据和处理数据记录 2 4色彩库 46 普通地图 包括国家的基本比例尺的地形图和城市及厂矿的大比例尺地形图 3 1地图符号及其分类3 2地图符号图元分析3 3地图符号绘制方法 3普通地图制图 47 地图符号可以分解为点 线 面三种基本图形元素 而表达地物的符号也可以相应地划分为点状符号 线状符号和面状符号 注记可以作为一种直接的地理信息描述手段 点状符号是不依比例表示的小面积地物或点状地物符号 特点为 其图形固定 具有方向性 比较规则 线符号是长度在图上依比例尺表示而宽度不用比例尺表示的符号 特点 有一条有形或无形的定位线 面状符号 在二维图上各方向都依比例尺表示的符号 特点 有一条有形或无形的封闭的轮廓线 3 1地图符号及其分类 48 点状符号图元 组成点符号元的图可以进一步分为点 折线 样条曲线 多边形等11种图元 线符号图元 共有13种基本线型 实线 虚线 点虚线 双虚线 双实线 连续点符号 定位点符号等 面状符号 有3种图素对象类 阴影线填充 点符号填充 位图填充等 3 2地图符号图元分析 49 地图符号绘制的实质是将符号坐标系中图形元素特征的坐标 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 目前有编程法和信息法 编程法 由绘图子程序按符号图形参数计算绘图矢量并操作绘图仪绘制地图符号 这种方法中每一个地图符号或同一类的一组地图符号可以编制一个绘图子程序 这些子程序就组成一个程序库 在绘图时按符号的编码调用相应的绘图子程序 并输入适当的参数 该程序便根据已知数据和参数计算绘图向量并产生绘图指令 从而完成地图符号的绘制 3 3地图符号绘制方法 50 专题地图着重反映某一种自然和社会要求的分布或强调表示这些现象的某一方面的特征 4 1专题地图分类4 2专题地图的表示方法 4专题地图制图 51 用学科来划分专题地图 可分为自然地图和社会经济地图 1 自然地图 地质图 地貌图 土壤图 气候图 陆地水文图 海洋图 动物地理图 植被图等 2 社会经济地图 农业图 工业图 交通运输图 人口地图 行政区划地图 历史图 文化图等 按比例尺可分为 大 中 小三种地图 1 大比例尺地图 大于1 10万2 小比例尺地图 小于1 100万 4 1专题地图分类 52 线状符号法 等值线法 质底法 范围法 点描法 分级统计图法和图表统计图法 4 2专题地图的表示方法 53 线状符号法 线状符号既可用于表示几何概念的线划 如分水岭 地面上确定的各种境界线 如国界线 又可以用于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 有时还可以用线状符号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 4 2专题地图的表示方法 54 符号法 55 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 4 2专题地图的表示方法 56 等值线法 57 质底法又名底色法 用于将区域划分为质量相同的地段 首先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 然后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 这种方法可以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 4 2专题地图的表示方法 58 质底法 59 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 范围法分为精确范围法 见图11 8 1 和概略范围法 见图11 8 2 前者有明确的界线 可以在界线内着色或填绘晕纹或文字注记 后者可用虚线 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示现象分布的概略范围 4 2专题地图的表示方法 60 范围法 61 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 布点时要确定点的大小及其代表的值 在最稠密的地方 点可以近于紧接但不能重迭 在最稀疏的地方 也有点的表示 在其他地方 则依比例显示出点的疏密 4 2专题地图的表示方法 62 点描法 63 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 4 2专题地图的表示方法 64 分级统计图法和图表统计图法 65 5 1地图注记5 2地图排版5 3地图输出 5地图注记 地图排版 地图输出 66 5 1 1地图注记的种类5 1 2注记的字体 字级和颜色5 1 3注记的排列和配置 5 1地图注记 67 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 5 1 1地图注记的种类 68 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 5 1 2注记的字体 字级和颜色 69 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 注记配置的基本原则是不应该使注记压盖图上的重要部分 注记应与其所说明的事物关系明确 对于点状地物 应以点状符号为中心 在其上下左右四个方向中的任一适当位置配置注记 注记呈水平方向排列 对于线状事物 注记沿线状符号延伸方向从左向右或从上向下排列 字的间隔均匀一致 特别长的线状地物 名称注记可重复出现 对于面状事物 注记一般置于面状符号之内 沿面状符号最大延伸方向配