第八章 地理信息系统产品的输出设计.ppt

第八章地理信息输出与表达,第一节地图基本知识第二节地理信息输出第三节地理信息专题表达第四节地理信息可视化,第一节地图基本知识,地图符号的概念、分类、构成地图注记的种类、字体、排列及设置色彩,地图符号的概念、分类、构成,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，注记是地图符号的二个重要部分，也有形状、尺寸和颜色之区别。根据地物分布的特点，地图符号有面状、点状和线状之分。,地图符号的概念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）。,地理符号的分类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。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。,地理符号的分类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、点状符号和线状符号。面状符号是一种能按地图比例尺表示出事物分布范围的符号。面状符号是用轮廓线（实线、虚线或点线）表示事物的分布范围，其形状与事物的平面图形相似，轮廓线内加绘颜色或说明符号以表示它的性质和数量，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符号（图7-1）。,地图符号的概念、分类、构成,地理符号的分类,地图符号的概念、分类、构成,地理符号的分类点状符号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（如控制点）所采用的符号。点状符号的形状和颜色表示事物的性质，点状符号的大小通常反映事物的等级或数量特征，但是符号的大小与形状与地图比例尺无关，它只具有定位意义，一般又称这种符号为不依比例尺符号（图7-2）,地图符号的概念、分类、构成,地理符号的分类线状符号是一种表达呈线状或带状延伸分布事物的符号，如河流，其长度能按比例尺表示，而宽度一般不能按比例尺表示，需要进行适当的夸大。因而，线状符号的形状和颜色表示事物的质量特征，其宽度往往反映事物的等级或数值。这类符号能表示事物的分布位置、延伸形态和长度，但不能表示其宽度，一般又称为半依比例符号（图7-3）。,地图符号的概念、分类、构成,地理符号的构成1）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。a）符号的形状符号的形状主要是表示事物的外形和特征，面状符号的形状是由它所表示的事物平面图形决定的，点状符号的形状往往与事物外部特征相联系，线状符号的形状是各种形式的线划，如单线、双线。,地图符号的概念、分类、构成,地理符号的构成b）符号尺寸符号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，不同的比例尺的地图，其符号大小也有所不同。c）符号的颜色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。,地图符号的概念、分类、构成,地理符号的构成2)、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。,地图注记的种类、字体、排列及设置,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。,地图注记的种类、字体、排列及设置,地图注记的字体、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。,地图注记的种类、字体、排列及设置,注记的排列和配置注记的排列和配置是否恰当，常常会影响读图的效果。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。为了确定地物注记的位置，要进行空间关系的判断，实现自动注记放置的系统要具有以下功能：确定地图上的要素以及相应的注记文字；对空间数据进行搜索和现实；产生试验性的注记点；选择较好的注记位置。,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。红、绿、蓝被称为三原色，因为新的颜色都可以通过它们加到黑色上来获得。实际印刷一般采用的是C、M、Y、K色彩度量。除了RGB和CMYK颜色度量空间之外，还有HBS颜色表述，HBS另指色调（Hue），亮度（Brightness）和饱和度（Saturation），更能反映人对色彩的感知。,8.2地理信息输出,常见的输出设备输出类型,常见输出设备,常见的数据输出设备有：矢量绘图设备、栅格式绘图设备和图形终端设备。1.笔式绘图仪笔式绘图仪是早期最主要的图形输出设备。2.打印机打印机是一种很重要的数据输出设备。常见的点阵式打印机，喷墨打印机，激光打印机。3.显示器常见的显示器有CRT显示器、液晶显示器。4.激光照排机5.喷墨绘图仪,输出类型,地图图像统计表三维多媒体虚拟现实,输出类型,1、数字地图种类：电子地图，屏幕地图，动态地图特点：（1）信息存储量大、体积小、便于携带。（2）利用高分辨率的显示器实现地图的显示，提高地图的现实精度。（3）便于与遥感和GIS相结合，以及便于多层次信息的复合分析。思考：传统地图与电子地图的区别？,输出类型,2、图形图像地理信息系统输出的图形可以是各种矢量地图和栅格地图:既可以是全要素地图，又可以是根据用户需要分层输出的各种专题地图；还可以是用以表示数字高程模型的等高线图、透视图、立体图，还可能是通过空间分析得到的些特殊的地学分析图，如坡度图等。图像是空间实体一种模型，它不是采用符号化的方法，而是采用人的直观视觉来表示各个空间位置实体的质量特征。,输出类型,3、统计图表或文字报告统计图表现的是实体的特征和实体间与空间无关的相互关系，把与空间无关属性数据通过处理展现给使用者。统计图常用的形式有柱状图、扇形图、直方图、折线图和散点图等；统计表格将数据直接表示在表格中，用户可以通过空间位置直接看到数据值。图7-4所示为输出的统计图表。,输出类型,8.3地理信息专题表达,专题地图,专题地图是根据专业的需要，突出反映一种或几种主题要素或现象的地图。如图为某区域的钴地球化学图,专题地图,1、专题地图特征1)专题地图只将一种或几种与主题相关联的要素特别完备而详细地显示，而其他要素的显示则较为概略，甚至不予显示。2)内容更加广泛多样。3)不仅可以表示现象的现状及其分布，而且能表示现象的动态变化和发展规律。,专题地图,2专题地图的构成专题地图由三个方面构成，即专题地图的数学要素、专题要素和地理底图要素。1)专题地图的数学要素与普通地图一样，构建专题地图的数学要素有坐标网、比例尺和地图定向等内容2）专题地图的专题要素专题要素是专题地图内容的主体。3）专题地图的地理底图要素,专题地图,3专题地图编制的基本过程编制专题地图与编制其他地图一样，可分为编辑准备(地图设计)、原图编绘和出版前准备三个基本阶段。1）编辑准备阶段的主要工作主要有：研究与所编图相关的文件；收集、分析和评价制图资料，研究地图的内容特征，并制定出详细的编图大纲；编制专题地图的地理基础地图；进行地图设计；如果是专业性特别强的图种，要由专业单位编制作者原图和设计样图。2）原图编绘阶段的工作3）出版前准备阶段的工作,专题地图,4专题地图内容选择与制图综合1）专题地图的地理基础底图在专题地图上存在着两种内容：一种是专题内容，就是地图主题所规定的内容；另一种是底图内容，就是地理基础内容，它们采用浅淡的颜色表示，置于第二层平面。2）专题地图内容的选择专题地图内容要素的选择是主题的展开和限制的总和：一方面，要求反映与主题有关的内容；另一方面，表达内容又受地图用途、比例尺、载负量、制图表示方法、符号的特点和颜色的数量等的限制。,专题地图,3）专题地图的制图综合（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特征。（2）地图制图综合的特点在地图内容指标确定以后，制图人员就应按用途要求将制图资料转化为图形标号，制成地图。这种转化，可称之为符号化。在由资料转化为“符号”的过程中实际上包含了选取、分类分级、简化等三类制图综合手段。,专题地图,就制图综合的内涵来看，专题地图与普通地图并无多大差异，但实施中却有专题地图自身的特殊性，表现在：实施制图综合时，不一定是在较大比例尺地图向较小比例尺同类地图过渡时进行。许多以数据资料为基本资料的专题地图，在处理资料时已考虑了数据类别的归并和数量等级的划分专题地图制图综合的内容与普通地图的制图综合侧重面不一样。专题地图制图综合的进一步发展是制图表象的变换，这是一种地理模拟方法，表现为系谱、结构和表示方法的变换。,专题地图,（3）不同分布特征专题现象的制图综合根据现象分布的特征，各种表示方法及其制图综合有如下特点：定位于点的现象定位于线的现象呈整片分布的现象分散分布的现象运动线法的制图综合表现,专题地图,5、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、质地法、范围法、点值法、定点符号法、动线法、统计图等。1）定点符号法定点符号法是以不同形态、颜色和大小的符号，表示呈点状分布的国土资源的分布、数量、质量特征的一种表示方法。2）线状符号法有许多物体或现象，如道路、河流及境界呈线状分，地图上就用线状符号表示。线状符号能反映线状地物的分布，还能反映线状地物的数量与质量。,专题地图,3）点值法点值法是用“点子”的不同数量来反映国土资源分布不均匀的状况，而每一个“点子”本身大小相同，所代表的数量也相等。影响点值法图画效果的主要因素是点子的大小、点值和点子的位置。点子的大小和点值是表示总体概念的关键因子，两者要合理选择。点子过大或点值过小，易产生点子重叠，反之则使图面反映不出疏密对比情况。点值A、总量S和点数n三者的关系为A=S/n,专题地图,4）等值线法等值线法是指制图对象中数值相等的各点连结成的光滑曲线。5）范围法范围主要用来反映具有一定面积，呈片状分布的物体和现象，例如森林、煤田、湖泊、沼泽、油田、动物、经济作物和灾害性天气等。6）质底法质底法就是把整个制图区按某一种指标或几种相关指标的组合划分成不同区域或类型，然后以特定手段表示它们质的差异。,专题地图,7）定位图表法定位图表法是利用某些定位点来反映该点及周围某种现象的总特征或总趋势，如气候图中风力和方向的表示，天气预报中晴、雨等的表示。8）分级统计图法分级统计图法常用于统计制图，它是将制图区域分成若干区，然后按各区现象的集中程度划分级别，最后按级别的高低分别涂以深浅不同的颜色，或绘以方格、疏密不同的晕线。,专题地图,专题地图定点符号法,专题地图质别底色法,专题地图,9）分区统计图表法分区统计图表法是将制图区按行政区划单元或其他单元分区，在各分区内配置相应的图形符号，以图形符号的大小和多少来反映现象的数量总和。10）运动线法运动线法用来反映点、线、面状物体的移动。,专题地图分区图表法,专题地图质别底色法,专题地图,6、专题地图的整饰设计1）专题地图的符号设计广义地说，专题地图的符号包括三方面的含义：一是真正的个体符号，二是分区统计图表法中的图表以及一些独立于地图以外的统计图表；三是一些面状要素的花纹符号。这里介绍的主要是个体符号。,专题地图,符号设计的基本要求是：(1)符号系统应满足反映一定信息的要求，图形的复杂程度应力求与所显示信息的特征(如数量、质量和动态)相适应。(2)地图符号在整体表达上应有主次并力求简练，在表象的上层平面仅显示主要的内容特征，在保持其系统特征的基础上反映其系统内的差异。(3)符号系统的设计应有一定的逻辑性、可分性和差异性。(4)符号系统应具有联想性。,专题地图,6、专题地图的整饰设计2）专题地图色彩设计（1）点状色彩的设色要求点状色彩整饰，是指色彩面积相对较小的一种色彩整饰。利用不同色相表示专题现象的类别，即质量差异。设色时多采用对比色。利用不同色相反映数量的增减或数量级别的变化。利用色彩的渐变表示专题现象的动态发展变化。点状色彩的设计应尽量与实物的固有色相似，以引起读者的联想。因点状符号的面积较小，故需加强其饱和度，多用原色、间色，少用复色，使符号之间有明显的对比。,专题地图,6、专题地图的整饰设计（2）线状色彩的设色要求各类界线色彩各类线状物体各类动线色彩,专题地图,6、专题地图的整饰设计（3）面状色彩的设色要求用以显示现象质量特征的面状色彩，设色时要求能正确地反映不同现象的固有特征及相互间的质量差别。用以表示现象数量指标的面状色彩，除了满足相互间应具有较明显的差别及互相协调外，还应具有一定的逻辑顺序性并正确地表达数量特征。用以显示各区域分布的范围及相互关系。对于起衬托作用的底色，色彩应该要浅淡，既不能给读者以刺目的感觉，更不能喧宾夺主，影响主题要素的显示。,8.4地理信息可视化,地理信息可视化的概念空间可视化的类型,地理信息可视化的概念,可视化(Visualization)是指在人脑中形成对某物或某人的图像，是一个心理处理过程，促使对事物的观察力及建立概念等。它是指运用计算机图形图像处理技术，将复杂的科学现象、自然景观以及十分抽象的概念图形化，以便理解现象、发现规律和传播知识。科学计算可视化是指运用计算机图形学和图像处理技术，将科学计算过程中产生的数据及计算结果转换为图形和图像显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。它的主要功能是从复杂的多维数据中产生图形，从而可进行数据探索和分析。,地理信息可视化的概念,目前可视化产品主要有：1)数据可视化2)景观可视化3)高真实度的景观可视化4)立体目标的3维可视化,空间可视化的类型,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。现把空间信息可视化主要形式介绍于下：1、地图可视化地图是空间信息可视化的最主要的形式，也是最古老的式。虚拟地图指计算机屏幕上产生的地图，或者利用双眼观看有一定重叠度的二幅相关地图，从而在人脑中构建的三维立体图像。虚拟地图具有暂时性，实物地图具有静态永久性。,空间可视化的类型,动态地图是由于地理数据存贮于计算机内存，可以动态地显示关于地理数据的不同角度的观察，不同方法（如不同颜色、符号等）的表达结果，或者地理现象随时间演变的过程等等。交互地图是人可以通过一定的途径，例如选择观察数据的角度、修改显示参数等来改变地图的显示行为。在这个过程中，屏幕地图（或双眼视觉立体地图）即虚拟地图。即对公众生活、超地图（Hyper-maps）是基于万维网（www）的与地理相关的多媒体，可以让用户通过主题和空间进行多媒体数据的导航，这与超文本的概念相对应。,空间可视化的类型,2、多媒体地理信息3、三维仿真地图4、虚拟现实虚拟现实是指通过头盔式的三维立体显示器、数据手套、三维鼠标、数据衣（DataSuit）、立体声耳机等使人能完全沉浸计算机生成创造的一种特殊三维图形环境，并且人可以操作控制三维图形环境，实现特殊的目的。多感知性（视觉、听觉、触觉、运动等）、沉浸感（Immersion）、交互性（Interaction）、自主感（Autonomy）是虚拟现实技术的四个重要特征虚拟现实技术、计算机网络技术与地理相结合，可产生虚拟地理环境（VGE，VirtualGeographicalEnvironment）。,空间可视化的类型,虚拟地理环境允许地学工作者按照个人的知识、假设和愿去设计修改地学空间关系模型、地理分析模型、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。虚拟地理环境特点之一是地理工作者可以进入地学数据中，有身临其境之感；另一特点是具有网络性，从而为处于不同地理位置的地学专家开展同时性的合作研究、交流与讨论提供了可能。,地图编制专题,地图是客观世界的模型1、基础地图的编制2、统计图的制作3、专题地图的制作,2、统计图的制作,新建统计图窗口，并选择数据项及标注选择统计图类型更改标注轴及数值轴自定义统计图的点、线、面式样保存统计图,3、专题地图,ArcMap的一个显著特征就是能将数据库中的信息进行直观的可视化分析。专题地图就是用于分析和表现数据的一种强有力的方式。用户可以通过使用专题地图的方式将数据图形化，使数据以更直观的形式在地图上体现出来。当使用专题渲染在地图上显示数据时，可以清楚地看出在数据记录中难以发现的模式和趋势，为用户的决策支持提供依据。,1.专题地图的概念,制作专题地图是根据某个特定专题对地图进行“渲染”的过程。所谓的专题渲染，就是以某种图案或颜色填充来表明地图对象（点、线、区域）的某些信息（例如人口、大小、年降雨量、日期等等），也就是说，这类渲染存在着主题，经过这样渲染的地图就是专题地图。,专题地图制作,1）选择专题地图类型2）选择欲在图中表现的数据项从本表中某字段获取数据从其它相关的表中获取数据从本表或相关表中获取派生数据3）修改、编辑专题图4）保存专题地图,专题地图类型（表示法）,色级（分级）统计图法分区统计图法定