地图学第03章class01（新）.ppt

第3章地图概括,1地图概括概述2地图概括的数量分析方法3地图概括的基本方法4地图概括的现代发展,1地图概括概述,1.1地图概括的性质地图概括（generalization）：也称制图综合，就是采取简单扼要的手法，把空间信息中主要的、本质的数据提取后联系在一起，形成新的概念。定义：在地图用途、比例尺和制图区域地理特点等条件下，通过对地图内容的选取、化简、分类概括和关系协调，建立能反映区域地理规律和特点的新的地图模型的一种制图方法。地图概括的实质：解决广阔制图区域内繁多的地理事物与有限地图图幅面积之间的矛盾。,地图在变换比例尺的过程中，应保持丰富的地理事物与图幅限度的对立统一,地物的空间分布与地图平面表达的对立统一,地图内容详细性与清晰性的对立统一，几何精确性与地理适应性的对立统一。,地图概括的任务：研究从原始稿图或数据到编制成各种新地图时所采用的概括原则和方法，以实现原始图稿（数据）到新编地图内容的转换。,分类和选取是地图概括的主要手段，以数学方法及计算机为基础的自动综合已逐步发展起来，但一直是地图学的瓶颈问题之一。,1.分类,空间数据的排序、分级或分群.,定性特征的概括：依据地物属性、制图需要及图解限度所进行的重新分类。如土壤、河流的分类。,1.2实施地图概括的四个步骤,中国土地资源图的分类系统,2.简化,显示空间信息的重要特征，删弃次要的细部.依比例尺和目的的不同包括内容的取舍和图形的化简两个方面。,分级：空间信息进行数量统计时，数据划分为数学定义的级别。如图上居民点按人口数分成大中小城市，地貌的高程分级等。,内容取舍：要素的重要性、要素与制图目的的关系、图形效果等是重要因素。如东、西部对道路、水系取舍的不同。,目的概括：依据制图目的、区域特征的空间信息选取。,图形化简并非仅仅舍去细小的碎部或合并，应抓住本质特征，创作更易识别但保留基本特征的新图形。,比例尺概括：依据比例尺变化而设定取舍标准。图形形状应同时删繁就简。,3.夸张,提高或强调符号的重要特征.,分类和化简都是基本手段，但和化简相比，分类只是对信息进行突出处理，并不舍去数据。,夸张与编图的目的和用途密切相关，并充分体现在地图设计过程中。,地图图例即使用了夸张的方法，如铁路、公路的表示（1：85万广东省地图中高速公路图上宽度达1mm）。图形的夸张还应符合审美和寓意的需要。如中游黄河的表示。夸张既是地图艺术性的需要，也是地图技术上的需要。,4.符号化,将空间信息通过分类、简化、夸张等方法所获得的记号，根据其基本特征，相对重要性和相关位置制定成的各种图形的过程，就是地图数据视觉化的过程。,制作符号：使空间信息成为视觉可见的图形视觉化,地图符号应用是否得体，直接影响地图质量，应予以足够重视。有关地图符号的知识将在下章详细介绍。,1.地图的用途和主题,编图目的与任务不同，图上反映空间数据的广度和深度亦不同，地图的用途是地图概括的主导因素。,地图主题决定要素的重要程度和选取，必然影响地图概括。如道路交通图对道路的选取尽量详尽；水资源图对水系和水工建筑物、构筑物的选取等。,同一种地理要素的选取也受地图主题的影响。如居民点，在地势图上选择性采用，在政区图上则详尽表示，在经济地图上则只表示和经济数据有联系的居民点。,1.3制约地图概括的因素,政区图上的居民点详尽表示,2.地图比例尺,地图比例尺是决定地图概括数量特征的主要因素，限定了制图区域幅面和能表示要素的总量，因而决定了数量指标的选取。,地图比例尺的变更，制约图上地物的质量特征。如比例尺越大，可显示的分类越细。,要素质量特征的表示受幅面限制,不同地图比例尺居民地图形的变化,比例尺的变更，制约图上地物的质量特征,3.制图区域的地理特征,不同区域具有景物各异的地理特征。例如我国江南水网地区，由于河网过密，势必影响其它要素的显示。因此在制图规范中对这些地区需要限定河网密度，一般不表示水井、涵洞。而在西北干旱区，河流、井、泉附近成为人们生活和生产的主要基地。制图规范对这些地区规定必须表示全部河流、季节河和泉水出露的地点。,4.数据质量,地图概括是以空间数据为基础，数据的种类、特点及质量直接影响地图概括的质量。,编绘地图所用的各种图表、影像、统计数据和文字资料，均称为空间数据。这些数据有四种形式：(1)天文、大地、全球定位系统测量资料：如测量控制点。(2)遥感图像和地图资料：实测原图、航空像片、像片镶嵌图、各类卫星影像、地形图、部门地图。(3)现势资料：新近更新的资料。(4)各种专题编图资料：专题图表、数字、文字资料。资料完备，有利于概括方法的选择。如缺少人口资料，就不能将人口数量作为选取居民点的重要条件。空间数据的形式也会对地图概括的过程和方法产生影响。如手工制图与计算机制图的不同。,5.图解限制,地图的内容受符号的形状、尺寸、颜色和结构的直接影响，并制约着概括程度和方法。,影响符号最小尺寸设计的因素：视觉分辨能力；印刷与绘制技术；地物和地理环境,1.4地图概括的原则（1）符合地图用途的需要（2）保持地图清晰易读且内容完备清晰性影响因素：符号大小、颜色、图形细碎程度、图面载负量等；内容完备性影响因素：地图用途、比例尺、地图清晰性要求等。地图内容的完备性应服从地图清晰性的要求。（3）保证地图必要的精度（主要指几何精度）影响因素：地图描绘、移位和概括误差（4）反映制图区域地理特征不能是简单的“克隆”，应是对制图区域地理特征进行的旨在获得其主要框架的、客观的、科学的概括和抽象。,2地图概括的数量分析方法,2.1地图概括的数量分析方法,反映制图空间数据的类型及其区域差异反映制图空间数据在不同比例下的信息容量反映空间数据的精度,随着科学技术的进步，地图概括的数量分析应用了现代数学的方法，从而进一步的揭示了地图概括的规律，提供了分类的数量指标，指导了制图作业。数量分析的结果，要求所确定的模式能达到：,常用数量分析方法：图解计算法、等比数列法、区域指标法、回归分析法、开方根规律等。,1.图解计算法,以地图符号的面积负载量(S)确定符号选取数量指标的方法。一般用于居民点数量指标的选取。,S=n(a+p)n/cm2为居民点个数,S=n(pr2+3.5d2),SSi/100mm2=(Spri2+S3.5di2)/100mm2,居民点面积负载量：每100mm2居民点面积的总和,居民点面积载负量由居民点符号和名称注记两部分组成：,S：图上单位面积（1cm2）的载负量，n：图上单位面积居民点个数，r：居民点符号平均面积，p：居民点名称注记平均面积,事实上，由于居民点符号大小不一，等级有别，计算和确定适宜的S值仍是一个复杂的问题。,考虑制图对象特点、地图比例尺等因素，确定出适宜的S值，即可由此确定居民点的选取数量指标：n=S/(r+p)在实际应用时，也可根据前人针对不同地区、不同比例尺居民点数量选取指标的统计作出选择参考（P100）。,2.等比数列法,用等比数列确定地图要素选取的方法苏联学者鲍罗金根据心理物理学试验，察觉到同一要素的等级差别常遵循等比数列的规则。,以河流在支流选取上的应用为例，设：,符合等比关系：,Ai=A1ri-1Bi=B1pi-1,r,p为辨认系数(公比)可令r=1.3，p=1.5,C11,C22,Cnn为河流应保持的最小间隔，则,Cii=(Bi+Bi+1)/2,等比数列模式,等比数列法实例,以河流选取为例,3.区域指标法,适宜小比例尺地图概括，过程：,a.搜集与编辑空间数据：原始地图的镶嵌和比例缩小,b.研究区域地理特征：将描绘的要素类型、特征和数量指标，编列成图表和说明，形成区域指标图。在区域指标图的规定下，对原图进行简化和夸张作业。,在计算机制图过程中，此方法的使用需有专家系统的支持。,1,4.回归分析法,地图上居民点的选取程度，同实地居民点密度之间存在着相关关系。根据该相关系数，可以确定每一种居民点密度下的选取数。,y=axb,a,b为待定系数,建立回归方程：,经全国抽样计算地形图上居民地选取的回归曲线,2.2开方根规律的应用,德国地图学家特普费尔(F.Topfer)提出的方案：,新编地图所应选取的地物数量与原始地图地物数量之比符合原始地图与新编地图的比例尺分母之比的平方根。,N为图上地物数A原始图M为比例尺分母B新编图,开方根规律的扩展,以比例尺为主，地物选取还受其他多种因素的影响,公式扩展为：,符号尺寸改正系数C地物重要性改正系数D,地物重要性改正系数D的三种情况：,符合方根规律，尺寸缩小：C1=1不符方根规律，尺寸相同：不符方根规律，尺寸不同：,符号尺寸改正系数C的三种情况：,开方根规律的基本特点：,直观地显示了地图概括时从重要到一般的选取标准，是一个有序的选取等级系统。是线性方程，在地图比例尺固定的条件下，地物选取的比例一致。未考虑到地理差异，特别是制图地物分布的密度变化。选取级x的调整可适当弥补地理差异的影响。,开方根规律的一般公式：,x的选取级，可设为0，1，2，3,河流选取指标,3地图概括的基本方法,3.1分类聚类或分群的过程,1.层次归类地图上的归类可分为两种情况，对于普通地图，制图部门独立的制定图例、图式，使普通地图要素按不同的比例尺纳入规范要求；对于专题地图，遵从该专题的学科分类。,2.数量分级分级越多，地图概括的程度越小。3.等级合并经过层次归类的空间数据，有明确的先后层次顺序，随着比例尺的缩小，按数据的质量和数量特征来合并等级，减小级数扩大级差。类别合并不是类别删除，而是组成新类。,4.降维转换比例尺缩小或同级比例尺的制图目的不同时，运用符号表示数据的图形产生维量的变化称图形等级转换。,点状符号是一种0维的数据，线状符号1维和面状符号是二维的数据，降维对地图的载负量影响很大。,5.分区选取是一种不等精度的选取方法，由于地理位置的差异，在同一图幅范围内进行定额选取是要采用不同的分类标准。,3.2简化简化分为：删除和图形化简。1.删除的最小尺寸编图时决定空间数据取与舍的数量标准，是地物在图上的最小尺寸。删除的最小尺寸是按照成图比例尺的缩小原图进行量度的。有时空间数据是否删除是有条件的，在删除过程中最小尺寸界限要灵活处理。,2.删除的指标定额定额指标是按成图上单位面积的选取个数确定的。,3.删除的资格排队所谓资格排队就是按空间数据的等级高低进行选取。（1）交通要道（2）经济实力（3）革命、历史、文化胜地（4）地理要冲（5）照顾地理分布,4.形状的简化图形形状简化的基本要求是：（1）保持轮廓图形和弯曲形状的基本特征；（2）保持弯曲转折点的相对精确度；（3）保持不同地段弯曲程度的对比。,保证图形形状简化后相似的具体方法有：（1）按最小尺寸限定弯曲的取舍,（2）按开方根规律简化形状,5.内部结构的简化空间数据构成了平面图形，在简化过程中应保持一定的格局。例如在城市平面图形中，要考虑城市的功能分区、城市街区的方向、街道的密度对比、对外的交通联系等进行平面图形的概括。,3.3夸张夸张并不是没有章法的夸大，没有夸张就不成为地图符号。地图概括时夸张的方法包括：1.局部夸大一些有许多微小弯曲的河流，如果按比例尺机械的化简，这些弯曲将被全部删除，多弯曲河流将变成笔直的河段，反而歪曲了河流的特征，因此，必须对一些弯曲进行局部夸大，其他地理要素概括时也会出现类似的情况。,2.位移为保持地图上各要素相互关系的正确对比，当主要的要素占据了准确的位置以后，相邻位置的要素不得不局部位移。,3.合并合并同类地物的碎部，以反映地物的主要结构特征。,4.分割这种方法主要存在于不太重要的面状图形的拆分。例如林间的防火道和鱼塘的堤埂，采取将面积图形适当示意性分割的方式有利于地物特征的表达。,4地图概括的现代发展,1.曲线光滑处理2.曲面拟合3.模糊综合评判4.图论5.分形几何,计算机技术的发展，数学方法的广泛应用，促进了地图概括自动化的不断进步，但仍不具备系统的理论和全面的自动化综合。,计算机制图使现在地图的编制摆脱了手工劳动，它对地图概括提出的要求是：总结概括的规律，研究地图概括过程的计量化和模型化，充分利用地图数据库和地理信息系统，以解决概括的各种问题。较早的机助制图作业，是对空间数据的点和面的处理，利用点的删除构成新的图形。,1973年Dougla