第七章空间数据的表示与可视化

地理信息系统,张菊清,长安大学地测学院,第七章空间数据表现与地图制图,概述普通地图制图专题地图制图电子地图,地理信息系统,7.1概述,地理信息系统产品是指经由系统处理和分析，可以直接供专业规划人员或决策人员使用的各种地图、图表、图像、数据报表或文字说明。,地理信息系统产品输出是指将GIS分析或查询检索的结果表示为某种用户需要的可以理解的形式的过程。,地理信息系统,空间数据表现,屏幕输出：由光栅或液晶的屏幕显示图形优点：代价低、速度快、色彩鲜艳，且可以动态刷新。缺点：非永久性输出。矢量绘图：通常采用矢量数据方式输入，根据坐标数据和属性数据将其符号化，然后通过制图指令驱动制图设备。优点：方式灵活、精度高、图形质量好、幅面大。缺点：速度较慢，价格较高。打印输出：一般直接由栅格方式进行。包括行式打印机、点阵打印机、喷墨打印机和激光打印机。,1、空间信息输出系统,地理信息系统,空间数据表现,7.1概述,地理信息系统,空间数据表现,2空间信息可视化,空间信息可视化是指运用计算机图形图像处理技术，将复杂的科学现象和自然景观及一些抽象概念图形化的过程。,可视化过程的交互性信息表达的多用性信息表达载体的多维性,3空间信息可视化的形式,地图图像统计表三维多媒体虚拟现实,地理信息系统,空间数据表现,地图与地理信息系统,联系：地图是记录地理信息的一种图形语言形式。从历史的发展角度来看，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。另外地图又是地理信息系统的重要数据来源之一。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。,地图包括普通地图、专题地图和电子地图,地理信息系统,空间数据表现,7.2普通地图,普通地图包括国家基本比例尺的地形图和城市及厂矿的大比例尺地形图。这种地图的显著特点是：标准化符号化,地理信息系统,空间数据表现,地图符号是地图的语言，它是表达地图内容的基本手段。它不仅能表示事物的空间位置、形状、质量和数量特征，而且还可以表示各事物之间的相互联系及区域总体特征。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所组成，注记也是地图符号的一个重要组成部分，它也有形状、尺寸和颜色之区别。,地图符号,（1）对地理现象进行程度不同的抽象、概括和简化。（2）使地图的表现能力提高、内容丰富。在表现地理现象存在和分布的同时，还反映现象的轮廓和数量等特征。（3）提高地图的应用效果和自身价值。,地图符号的作用,符号的形状符号的形状主要表示事物的外形和特征。面状符号的形状由它所表示的事物平面图形所决定，点状符号的形状往往与事物的外部特征相联系，线状符号的形状是各种形状的线划。符号尺寸符号尺寸大小和地图内容、用途、比例尺、目视分辨率、绘图与印刷能力等有关，不同比例尺的地图，其符号大小也不同。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，提高地图的表现能力。,地理信息系统,空间数据表现,地图符号的构成要素,按照符号的定位情况分：定位符号和说明符号。按照符号所代表的客观事物分布状况分：点状线状面状,地理信息系统,空间数据表现,地图符号的分类,它是不依比例尺表示的小面积地物或点状地物符号。特征：点符号图形固定，它不随在图幅中位置的变化而变化。点符号都有确定的定位点和方向性。点符号图形大小都比较规则，由几何图形构成，简单、美观、形象。,点状符号,指长度依比例尺表示而宽度不依比例尺表示的符号。它是地图上表示顺线状延伸分布的物体或制图现象的符号。特点：线状符号都有一条有形或无形的定位线；线状符号可以进一步划分为曲线、直线、虚线、平行线、沿定位线连续配置定位点符号等；线状符号可以进一步分解成具有单一特征的线状符号。,地理信息系统,空间数据表现,线状符号,面状符号,指在二维图上各方向都依比例尺表示的符号。它是地图上用来表示面状分布的物体或地理现象的符号。特点：有一条有形或无形的封闭轮廓线；多数面状符号是在轮廓线范围内配置不同的点状符号，绘阴影线或着染颜色。,（1）定义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。名称注记说明各种事物的专有名称，如居民点名称。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。数字注记用来说明某些事物的数量特征，如高程等。,地理信息系统,空间数据表现,地图注记,（2）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，注记尺寸的大小，以照相排字机说明的规格为标准，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，颜色的选用与注记所表示的事物类别相联系。,地理信息系统,空间数据表现,地图注记,地图注记,（3）注记的排列和配置原则：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。点：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。线：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。面：位于面状符号之内，沿面状符号最大延伸方向配置，字的间隔均匀一致。,7.3专题地图,1、定义突出地表示一种或几种自然现象或社会经济现象的地图。,地理信息系统,空间数据表现,7.3专题地图,2、分类,（1）按地图的内容分,专题地图,自然地图：地质图、地貌图、土壤图、气候图、陆地水文图、海洋图、植被图,社会经济地图：文化图、政区图、历史图、交通运输图、工业图、人口图、农业图,地理信息系统,空间数据表现,（2）按地图服务对象和编制目的分：科学参考图、实用工程图、教学图、宣传普及图等（3）按比例尺分：大比例尺：1：10万中比例尺：1：10万1：100万小比例尺：1：100万,地理信息系统,空间数据表现,7.3专题地图,3、专题地图的表示方法,（1）分布特征分布在很小的面上或点上，在图上仅能以定位点来表示；呈线状或带状的，在图上仅能以线来表示；呈面状分布,呈连续分布，在制图区域内只表现高低、强弱不同呈间断的面状分布，在整个制图区域内到处都可出现集中分布在制图区域的个别地方，其它地区不经常出现,地理信息系统,空间数据表现,7.3专题地图,（2）表示方法,等值线法把制图现象数量指标相等或同样显示程度的各点联成一条平滑曲线称为等值线。用等值线来显示地面和空间连续分布而逐渐变化的现象。等值线法的特点：在地图上表示变化渐移的，并且是连续分布的整个制图区域内的各种现象。必须根据各种现象同一的质量和数量的指标来描绘等值线。等值线必须组成一个系统，方能表示现象的分布特征。等值线的间隔最好保持一个常数，这样才能正确地判断现象的变化情况。表现现象的发展趋势，可以用等值线加分层设色。等值线可以加注记来反映现象的数量特征。,地理信息系统,空间数据表现,7.3专题地图,质底法质底法是把全部制图区域按照专题现象的某种指标划分区域，在具有不同质量特征的各个区域内涂以颜色或绘以晕线来显示连续地布满全制图区域的各种现象质的差别，不强调数量特征。可分为精确分区法和概略分区法。这种方法可用于表示地表面上的连续面状现象、大面积分布的现象或大量分布的现象。,地理信息系统,空间数据表现,7.3专题地图,区域法（范围法）用于表示某种现象在一定范围内的分布。分为精确范围法和概略范围法，前者有明确的界线，可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。范围法与质底法区别在于所表现的现象不布满整个编图区域，不一定有精确的范围界线。,7.3专题地图,点值法用大小相等，形状相同，代表同样数量意义的点，表示成群的，分散的或不均匀分布在广大面积上的数量特征和分布密度的方法称为点数法。点值法是质底法和范围法的进一步扩展。质底法和范围法只能反映现象的分布现象的分布范围及其质量特征，点值法则可以表明现象的分布和数量特征。,地理信息系统,空间数据表现,7.3专题地图,7.3专题地图,符号法采用各种不同形状、颜色和大小的图形，表示各自独立的，并以其整体概念显示的各个物体的数量和质量的方法。图上符号的位置应与物体的实地分布位置相适应。精确定位的点状地物符号的形状和颜色表示要素的质量特征，符号的面积表示要素的数量特征。,运动线法用于显示各种自然地理现象和社会经济现象运动的趋向和特征，不仅能显示现象的运动路线、方向、方法和速度，且还能反映运动现象的质量、能量、强度、结构及其他特征。可用箭头形状符号表示运动方向，用箭形的粗细表示其速度和强度，用箭形的长度表示其稳定性。,7.3专题地图,地理信息系统,空间数据表现,7.3专题地图,线状符号法线状符号常用来表示某一定范围内专题现象的主要方向。线状符号的图形、颜色可用来表示专题现象的数量与质量指标，亦可反映不同时间的变化。线状符号有一定的宽度，描绘时常以专题现象得以变为准确现象。,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。图形统计图法根据各区划单位的统计资料作成图形或图表，绘在地图上该区划单位之内。与符号法的区别是它反映一个区划范围的现象，而不是一个点上的现象。,地理信息系统,空间数据表现,7.3专题地图,7.3专题地图,分级统计图法表示一定区域单位范围内某种制图现象平均密度的方法。它是按照各区划单位的统计计资料，根据现象的密度、强度或发展水平划分等级，然后依据级别高低，在地图上分别填绘深浅不同的颜色或疏密不同的晕线，以显示各区划单位间的差异。,定位统计图法将固定地点的统计资料，用图表形式会在地图上的相应地点，以表示该地某种现象的变化。常用的有柱状图表、曲线图表、玫瑰图表等。,DEM表示法,地貌晕渲图三维曲面,地理信息系统,空间数据表现,7.3专题地图,空间数据表现,地理信息系统,空间数据表现,地理信息系统,空间数据表现,地理信息系统,空间数据表现,地理信息系统,地理信息系统,空间数据表现,地理信息系统,空间数据表现,地理信息系统,空间数据表现,地理信息系统,1,空间数据表现,地理信息系统,空间数据表现,地理信息系统,空间数据表现,地理信息系统,空间数据表现,地理信息系统,特点：（1）不包括任何地面覆盖信息，仅仅是数字化的地表起伏显示；（2）光源一般确定在西北45度方向；（3）经过了平滑和综合处理。,地理信息系统,空间数据表现,晕渲图,地理信息系统,空间数据表现,专题地图制图表示方法,统计方法,非统计方法,相对数量,绝对数量,定量,定性,分级统计图法,分区统计图法,点,线,面,质底法区域法,符号法,线状符号法运动线法,点数法等值线法,地理信息系统,空间数据表现,4、专题地图内容的表现手段,专题地图多种多样的表示方法，需要通过一定的手段来实现。现有的表达手段可归纳为色彩、线条和注记三类。,色彩线条注记,4、专题地图内容的表现手段,1、专题要素的选择2、专题图的整饰,图框设计图名的确定比例尺的确定图例的设计文字说明,7.4电子地图,电子地图是以地图数据库为基础，以数字形式存贮于计算机外存贮器上，并能在电子屏幕上实时显示的可视地图，又称“屏幕地图”或“瞬时地图”。,电子地图软件系统,地理信息系统,空间数据表现,优点：电子地图数据库可包括图形、图像、文档、统计数据等多种形式，也可与视频、音频信号相连，数据类