第四章地图概括课件

第四章地图概括,第一节概述第二节地图概括的内容和方法第三节地图概括的现代发展,新编地图学教程第4章地图概括,1地图概括概述,地形、地物地形图,实地测量内业成图,1：500的衡阳学院地形图,航空像片、卫星像片数字化符号化成图,选取,简化、夸张,1.1地图概括的性质,地图概括（generalization）：在编制地图过程中，根据编图的目的，对编图资料和制图对象进行选取和概括，用以反映制图对象的基本特征和典型特点及其内在联系的方法，也称制图综合。,地图在变换比例尺的过程中，应保持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。,它是通过概括和取舍的方法来实现的。,概括和选取概括：是对制图物体的形状、数量和质量特征的化简，通过去掉轮廓形状的碎部代之以总的形状特征，缩减分类分级的数量，以减少制图物体间的差别。选取：是从大量的制图物体中选出较大的或较重要的物体表示在地图上，而舍弃次要的物体。区别：概括是通过去掉制图物体总体中的细部及类别、等级的合并，更突出地反映物体的基本特征；选取针对单个或一类物体而言在新编图上应表示或舍去。联系：概括通过选取来实现。,从对制图物体的大小、重要程度、表达方式和读图效果出发，地图概括分为：比例尺概括：地图比例尺缩小而引起图形缩小产生的选取和概括。目的概括：由编图者对制图物体重要性的认识来确定是否选取。,比例概括方法：人工，半自动（缩放仪、复印机缩放），计算机概括（目前计算机软件可以支持将简单图形通过计算机自动概括，但复杂图形只能通过“人机对话”系统进行概括。）遥感地图可用“光学概括”。,目的概括的方法，主要是“人工”和“人机对话”，在制图概括时，比例概括和目的概括结合使用。普通地图：多用比例概括；专题地图：多用目的概括,1.2制约地图概括的因素1.地图的用途和主题2.地图比例尺3.制图区域的地理特征4.数据质量5.图解限制,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。,同一种地理要素的选取也受地图主题的影响。,中国铁路交通图、公路交通图、旅游景点图吗？他们的地图内容有差别吗？,地理图,地势图,地图的用途和主题的影响,教学挂图,参考用图,2、地图比例尺对制图综合的影响地图比例尺决定着实地面积反映到地图上面积的大小，它对制图综合的约制反映：（1）影响地图的制图综合程度：随着地图比例尺的缩小，制图区域表现在地图上的面积成等比级数倍缩小。（限定要素总数量）（2）影响地图制图综合的方向：大比例尺地图上地图内容表达的较详细，制图综合的重点是对物体内部结构的研究和概括。小比例尺地图上注意力放在物体的外部形态的概括和同其他物体的联系上。（3）影响制图对象的表示方法：大比例尺和小比例尺地图上表示内容不同，表示方法差别很大。,比例尺影响地图概的数量和质量特征,3.制图区域的地理特征,区域的自然和经济条件，同样的地理事物在不同地区具有不同意义，因而影响对区域的表达。,南方分散式居民点北方聚团式居民点,水系：,水网稠密的水乡，小比例尺地图上舍弃井、泉、人工水体,干旱地区的水系应尽量表示，井、泉、人工水体也尽量表示。,居民点：,人口稠密地区，乡镇级的居民点微不足道,人烟罕见的地区，乡镇级居民点举足轻重,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。,空间数据：包括图表、影像、统计数据和文字资料。,四种表现形式：天文、大地、GPS数据数字遥感图像和地图资料现势资料各种专题编图资料,高质量的资料数据，它本身具有较大的详细程度和较多的细部，给制图综合提供了可靠基础和综合余地，制图者的才能这时才有意义。假若资料数据本身的质量不高，仅仅使用制图技巧使其看起来像是一幅高质量的地图，会对读者产生误导。就是说，制图者不要把“假”的弄成“真”的，要用适当的形式对读者坦诚相告。再一点要特别注意的是在使用地图数据库用计算机编图时，必须要辨清比例尺信息和资料真实程度的信息，以便正确地掌握综合程度。,5.图解限制,为了表达客观世界的各种事物，地图需使用各种基本图形要素或它们的组合。这种运用基本图形要素的能力就要受到三个方面的影响：物理因素指的是制图时使用的设备、材料和制图者的技能。生理因素和心理因素往往是共同起作用的，主要指读者对图形要素的感受和调节能力，它反映在人们辨别符号、图形、色彩规格的能力。三种因素共同作用的结果，决定了地图上常采用的图形尺寸、规格、色彩的亮度差以及地图的适宜容量。,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,1.2制约地图概括的因素,符号的最小尺寸也决定了地物的选取,线划：单线划的粗细为0.080.1mm；两条实线间的间隔为0.150.2mm；几何图形：实心矩形的边长为0.30.4mm；复杂轮廓的突出部位为0.3mm；空心矩形的空白部分边长为0.40.5mm；相邻实心图形的间隔为0.2mm；轮廓图形：实线轮廓的半径为0.40.5mm；点线轮廓的最小面积为2.53.2mm2；弯曲：弯曲图形的内径为0.4mm时，宽度需达到0.60.7mm。,2、地图概括的内容和方法,（1）选取（2）简化（3）夸张（4）符号化,一、选取选取和分类是不可分的，它的目的是使复杂无序的地图信息，通过聚类和分群使之有序化。1.选取的原则选取与地图主题相关的内容,舍去无关的内容;选取反映地图主题的主要类别,舍去次要类别;选取主要类别中的主要事物,舍去已选取的类别的次要事物.2、选取顺序：（1）主要次要（2）等级高等级低；大小（3）整体局部,2、选取方法：（1）资格法：按照一定的数量或质量指标作为选取标准而进行的选取。制图物体的数量标志和质量标志都可以作为确定选取资格的标志。数量指标：陆地水文图1cm的河流作为标准居民点人口500人质量指标：居民地质量指标：行政等级、经济及历史文化地位等。革命圣地茅坪，小商品集散地白沟，旅游地九寨沟。,优点：标准明确，简单易行。缺点：一个标志不能全面衡量出物体的重要程度；如：小湖泊，在不同的地区，其重要程度不同。数量指标难以同质量指标一致同一资格无法预计选取后的地图容量。为了弥补资格法的不足，常常在不同的区域确定不同的选取标准或对选取标准规定一个活动的范围(临界标准)。,（2）定额法：规定单位面积内应选取的制图物体的数量。,优点：预计地图容量；保证地图具有相当丰富的内容而又不失去易读性。缺点：无法保证在不同地区保留相同质量指标。以居民地为例。高指标弥补措施：临界指标低指标调整不同区域内选取物体的质量标准，以及与相邻区域分布密度的逐渐过渡。,新编地图学教程第4章地图概括,（3）区域指标法,地图内容选取前，深入研究分区类型，按各分区内制图对象的数量、质量和分布特点确定其指标，并编制成图表和说明。选取指标通常应该确定一个取值范围，才能保持各分区之间取值的渐变，不至于因分区选取而造成地物数量在分区界线两侧的明显梯度差。,在计算机制图过程中，此方法的使用需有专家系统的支持。,二、简化,图形简化、数量特征简化、质量特征简化1、图形简化删除制图对象图形的不重要的碎部，保留和适当扩大其重要的特征，使制图对象构成更具有本质特性的明晰的轮廓。,方法：删除：制图物体图形中的某些碎部，在比例尺缩小后无法清晰表示时应予以删除。如：,合并：随着地图比例尺的缩小，制图物体的图形极其间隔小到不能详细区分时，可以采用合并同类细部的方法，来反映制图物体的主要特征。,夸大：为了显示和强调制图物体的形状特征，需要夸大一些本来按比例应当删除的碎部。,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。,2、数量特征简化,数量特征是指物体的长度、面积、高度、深度、坡度、密度等可以用数量表达的标志的特征。,选取,形状概括,数量特征变化,例：,舍去的河流或小弯曲,河流总长减少,河网密度变化,3、质量特征的简化,制图物体的质量特征是指决定物体性质的特征。质量接近同类同样符号分类特征如：居民地、河流质量特征分级特征如：行政意义分级,比例尺缩小方法：删除：整个删除某类标志；如：不表示河流的通航性质合并：详细分级合并成概略分级；如：居民地12万和25万人口数合并为15万质量特征概括会引起分类分级缩减。,类别、级别,减少,三夸张,2.位移,1.局部夸大,为突出基本特征为表达正确的相互关系强调整体特征刻画基本特征,2地图概括的基本方法,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。,四符号化,空间数据可视化。,制作符号：使空间信息成为视觉可见的图形视觉化,3地图概括的数量分析方法,3.1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,3.1地图概括的数量分析方法,常用数量分析方法：图解计算法用于居民点选取等比数列法用于河流等线状地物要素的选取区域指标法适用于各类要素的选取回归分析法适用于某一类要素的选取开方根规律用于从大比例尺编制小比例尺图,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。,S=n(a+p)n为每cm2居民点个数,S=n(pr2+3.5d2),此方法一般用于确定居民点选取数额,居民点面积负载量：每1cm2居民点面积的总和,3.1地图概括的数量分析方法,面积载负量：指地图上所有符号和注记的面积与图幅总面积之比，规定用单位面积内符号和注记所占的面积来表达。例如23是指在1cm2面积内符号和注记所占的面积平均为23mm2。面积载负量的量算地图上不同要素的面积载负量的计算方式不同。居民地：符号和注记的面积；道路：长度和粗度；水系：单线河、渠道、附属建筑物、水域的水涯线及注记的面积；境界线：长度和粗度；植被：符号和注记等高线：作为背景，不计算面积。,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,河流长度分级A1,A2,An河流间距分级B1,B2,Bn,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)/2,3.1地图概括的数量分析方法,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,小比例尺地图概括过程：,1.搜集与编辑空间数据：原始地图的镶嵌和比例缩小,2.研究区域地理特征：编制确定要素选取的区域指标图,3.1地图概括的数量分析方法,3.区域指标法,在计算机制图过程中，此方法的使用需有专家系统的支持。,3.1地图概括的数量分析方法,1,4.回归分析法,地图上居民点的选取程度，同实地密度之间存在着相关关系。,y=axb,xi为居民点实地密度x为居民点平均密度yi为图上选取数y为选取的平均数,a,b为待定系数,建立回归方程：,3.1地图概括的数量分析方法,新编地图学教程第4章地图概括,经全国抽样计算地形图上居民地选取的回归曲线,3.2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,NB=NACDMA/MB,3.2开方根规律的应用,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：,3.2开方根规律的应用,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0,1,2,3,3.2开方根规律的应用,河流选取指标,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。,前苏联3040年代提出的一整套的制图综合理论、基于光化学的制图工艺、地图和地图集设计的方法法国贝尔廷（J.Bertin)的图形变量理论英国博德（Board)的地图模式理论美国莫里斯(Morris)的形式语言学捷克的科拉斯尼(Kolacny)的地图信息传输模型,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。1.早期的机助制图（道格拉斯算法）对空间数据的点和面的处理，利用点的删除构成新的图形。,首先选取线的两端点AB，然后计算线段内其余各点到两端点连线的垂直距离，如果这些点到直线距离大于阈值就被保留，如小于则删去。在从C点到B点考察有无新的大于阈值的点，设D点大于阈值，可保留，新的线段由ACDB连接组成。,1973年Douglas-Peucker简化线状数据点,曲面拟合也等用于等值线概括模糊综合评判方法计算地物的评判值，改进了等比数列法。图论计算节点和边的强度值，对线划地物概括有相应帮助。分形方法：（70年代中期创立）通过自相似性的研究和计算，可认为保持线状符号的分维数是地图概括的准则评价比图的方法。,2.近年地图概括已出现了自动、半自动概括系统，一些GIS软件可提供概括功能。能实施对现状符号的简化及面状符号的分割或合并。可以预言，新的一个世纪，应用计算机处理的地图概括的算法和软件将成为地图编制中的主要工具。,陆地水系综合,1、河流的制图综合（1）河流的选取将实地河网按密度进行分级;在不同密度区中确定选取标准；不同类型的河系，采用不同的选取标准；如：,先选主河流及各小河系的主要河源，在以小河系为单位，从大支流到小支流选取；选取规律：河网密度大地区，选取标准低，舍去的河流条数多，反之，少；保持不同密度区的密度对比关系；随着比例尺缩小，选取标准的上限如：1：10万选取上限是1.0或1.2，1:100万选取上限为1.5或更高。,逐渐增大。,低于选取标准，但具有重要特性的小河流应选取；如：表明湖泊进、排水的小河流；连通湖泊的小河；直接入海的小河；干旱地区的常年河等。大于选取标准，但河流之间间隔较小,(小于3mm），通常舍去。,（2）河流的图形概括,目的：舍去小弯曲、突出类型特征、保持各河段弯曲对比河流弯曲形状微弯曲：接近1(1.2)钝角形弯曲:1.21.4简单弯曲近于半圆形弯曲:1.5套形弯曲菌形弯曲大于1.5复杂弯曲：在一级的套形或菌形弯曲上发育成的复合弯曲,概括河流弯曲的基本原则,保持河流弯曲的基本形状保持不同河段弯曲程度的对比保持河流长度不过分缩短如：1：100万地形图上，保留40%,图形概括损失13.4%,（3）真形河流的图形概括,表示主流和汊流的相对宽度及河床拓宽和收缩情况；（如图12-6）河心岛单独存在时，只取舍，不合并,外部总轮廓一致时可适当合并；（如图12-17）保持河流中心岛屿的固有特征。保持辫状河流中主汊流构成的网状结构及汊流的密度对比关系(如图12-18),2、湖泊、水库的制图综合,（1）湖泊的综合湖泊的岸线概括保持湖泊与陆地的面积对比；保持湖泊的固有形状及其同周围环境的联系；,湖泊的选取,选取原则：湖泊只选取不合并选取标准：0.51mm2独立湖泊：按选取标准选取选取方法：分布湖泊：分布范围、形状、密度对比等不能依比例尺表示时改用蓝点表示。,（2）水库的综合,形状概括：顾及与等高线的协调。真形水库取舍记号性水库：取舍水库的大小是按统一标准划分的：库容超过1亿立方米的为大型水库；1千万1亿立方米的为中型水库，小于1千万立方米的为小型水库。,3、井、泉和渠网的制图综合,（1）井、泉的选取居民地内部的井、泉和水网地区的井、泉:-大于12.5万的地图上部分表示-人烟稀少的荒漠地区尽可能详细表示选取水量大的，有特殊性质的(如温泉、矿泉)，处于重要位置上(如路口或路边)的井、泉。反映井、泉的分布特征。反映各地区间井、泉的密度对比关系。,（2）渠网的综合,以取舍为主，少有图形概括选取渠道要从主要到次要；由主要渠道构成渠网的骨架，再选取连续性较好的支渠；注意渠间距和各局部区域的密度对比关系,二、居民地的制图综合,（一）居民地的形状概括城镇式居民地农村式1.城镇式居民地的形状概括目的：保持居民地平面图形特征,内部结构,外部轮廓,（1）城市居民地平面图形化简原则正确反映居民地的内部通行情况；通行情况：街道、铁路和水上交通等，重点是街道。随着比例尺缩小对街道取舍选取连贯性强，对城镇平面图形结构有较大影响的街道；选取与公路，特别是两端都与公路连接的街道；选取与车站、码头、机场、广场、桥梁及其他与重要目标相连接的街道；,再根据街道网的密度、形状等特征的要求,补充其他的街道。选取街道时首先应选取主要街道，再选取条件好的次要街道。正确反映街区平面图形的特征街区的取舍合并街道如图12-21,正确反映街道密度和街区大小的对比,街道密集地段：选取比例较小，但选取的绝对量和舍去绝对量较大；街道稀疏地段：选取比例较大，但选取的数量和舍去的数量比密集地段小。如图12-22,资料图,正确概括,错误概括,正确反映建筑面积与非建筑面积的对比,建筑密集街区：合并为主、删除为辅合并距离很近建筑物；删除远离独立建筑区的独立建筑或细小突出部。如图12-23建筑稀疏区：选取、合并、删除进行概括如图12-2412-25,正确反映居民地的外部轮廓形状,保持轮廓上的明显拐角、弧线或折线形状保持其外部轮廓图形与道路、河流、地形要素的联系。如：图12-26图12-27,(2)城镇式居民地形状概括的一般程序,选取居民地内部的方位物选取铁路、车站及主要街道选取次要街道概括街区内部结构概括居民地外部轮廓形状填绘其他说明符号如图12-28,2农村居民地的形状概括,(1)街区式农村居民地的概括,密集街区式,稀疏街区式,混合型街区式,密集街区式如图12-29所示舍去次要街道，合并街区，区分主次街道,稀疏街区式如图12-30所示舍去次要街道，合并街区；独立房屋进行取舍,混合型街区式如图12-31所示,(2)散列式农村居民地的概括特点：不依比例独立房屋核心有少量依比例的街区建筑方法：对独立房屋选取原则：选取位于重要位置上的独立房屋选取反映居民地范围和形状特征的独立房屋；选取反映居民地内部分布密度对比的独立房屋,（如图12-3212-33）,适当移位，以保持其相互方向和拓扑关系,(3)分散式农村居民地的概括,特点：散而有界、小而有名方法：取舍(4)特殊形式的农村居民地的概括窑洞主要形式蒙古包,(二)用圈形符号表示居民地,1.圈形符号的设计明显性：面积、结构、视觉黑度和颜色等。如图1