地图学课件-地图概括

1、第六章地图清晰性:地图概括,1 地图概括概述 2 地图概括原理 3 地图概括自动化 小结,地图详细性,第六章地图清晰性：地图概括,地图概括性,几何精度,地理适应性,1掌握地图概括的实质；地图概括的原则；地图概括的方法和影响地图概括的主要因素；计算机制图概括的原理。 2认识地图概括的基本过程。 3了解地图概括的数学模式、地图概括自动化趋势。 核心概念：地图概括。,第六章地图清晰性:地图概括,6.1 地图概括概述,地图概括的实质 影响地图概括的因素 地图概括的原则 地图概括的方法步骤,6.1.1 地图概括的实质,“根据地图的用途，比例尺和区域特点对地图内容进行选择和化简，概括和综合的过程。”概念,

2、地图概括是一个创造性的过程,1、地图上图形并非都能按比例尺机械缩小； 2、地图概括是一个科学抽象过程； 3、解决图面上缩小表象事物所产生的各种矛盾。,地图概括的目的 突出 抽象 清晰,地图概括是地图的三大基本特征之一，它在地图编制中占有重要的地位。正确地概括能使地图恰当地反映出制图要素的地理特征并提高地图的质量。,取舍就是从大量的客观事物中有重点地选择一部分地理要素，在地图上着重表现它们的主要特征，而对一些非重要的要素则要舍去，不在地图上表现,化简则是对选取的地图要素在保证其地理特征的前提下，对其形状、数量、质量特征进行简化,地图概括实质：用科学的取舍(选取)和化简（概括）手段，在地图上明显、

3、深刻地反映制图区域地理事物的类型特征和典型特点。,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。 规格化和标准化制图学发展的趋势。 感受概括：从读者的实际感受出发，由于视觉和记忆的因素产生的无意识的综合。记忆综合和消除综合。,对地图概括产生影响的因素：,客观,地图的用途和主题 比例尺 制图区域特征 制图资料 符号样式和大小,主观,制图者,6.1.2 影响地图概括的因素,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

4、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。,6.1.2 影响地图概括的因素：地图用途和主题,6.1.2 影响地图概括的因素：地图用途和主题,地图用途对制图概括的影响，一般由制图人员对客观世界的认识和制图经验表现出来，它是有目的的概括。,6.1.2 影响地图概括的因素：地图用途和主题,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要素总量,地图比例尺的变更，制约图上地物的质量特征,要素质量特征的表示受幅面限制,6.1.2 影响地图概括的因素：比例尺,6.1.2 影响地图概括的因素：制图区域的地理特征,不同区域具有景物各异的地理特

5、征。,地图概括是以制图资料（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,6.1.2 影响地图概括的因素：制图资料,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,6.1.2 影响地图概括的因素：符号样式及大小,地图概括是由地图的编绘者来完成的，编绘者对客观事物的认识程度对制图概括起着决定性的作用，制图者决定着地图概括的质量。,地

6、图概括是人们制作地图的一种主观过程，制图者对某一事物的认识程度，就决定了这一事物被取舍的可能性，故地图概括随制图者的经验和素质而转移。,提高制图者的综合素质，是提高地图质量的重要保证,6.1.2 影响地图概括的因素：制图者,地图概括一般应遵循以下原则： 1 符合地图用途的需要 每幅地图一般都有自己特定的用途，地图用途不同，对选取的地理内容和图面的展现形式要求也不一样。,6.1.3 地图概括的原则 (4个原则),2 地图内容完备，清晰易读,缩小,详细性,清晰易读性,制图者的任务就是利用概括手段使二者达到有机协调。,地图内容的完备程度是相对的、有限的。,3 保证一定的地图精度,在地图上，各种要素都

7、是以图形符号表示的。因此，地图图形符号的几何精度要有一定的保障。,对地图几何精度的影响因素，主要是在地图概括中由描绘误差、移位误差和概括误差产生的，其影响大小与地图比例尺缩小的倍数、地图的概括程度是一致的。,4 反映制图区域地理特征,对地理环境结构进行的一种旨在获得其主要框架的、客观的、科学的概括和抽象 。,6.1.4 实施地图概括的四个步骤,1.分类,空间数据的排序、分级或分群.,2.简化,显示空间信息的重要特征，删弃次要的细部.,3.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,4归纳,归纳法或归纳综合法，是运用逻辑的、地理

8、的推理法，超越所选取的数据范围，扩展概括出地图信息内容的过程。,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,1._分类,分级（定量）： 空间信息进行数量统计时，数据划分为数学定义的级别,中国土地资源图的分类系统,比例尺概括：依据比例尺变化而设定取舍标准。 目的概括：依据制图目的、区域特征的空间信息选取。,侧重内容取舍和图形化简,2.简化,制作符号：使空间信息成为视觉可见的图形视觉化,3.符号化,如根据许多气象台站观测的每日平均气温而插绘出一组等温线；或根据测量的水深注记插绘的等深线图等都是利用逻辑的推理法扩展地图信息内容的过程。,4.归纳,地图概括是解决繁多地理事物和有

9、限地图图面矛盾的一种手段，其目的是在保证地图清晰性的前提下，使图面保持恰当的负载量。,6.2 地图概括原理与方法,地图概括的基本原理是，根据地图的用途、比例尺和区域地理特征，由制图者来压缩地图图面的负载量。,压缩图面负载量的方法有： 基本数学模式的图面负载标准确定法； 内容的取舍法； 形状的化简（保证事物特征前提下）法； 数量特征和质量特征的概括法等。,6.2.1 地图概括的数学模式, 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

10、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：,6.2.1 地图概括的数学模式,常用数学模式： 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 开方根规律 用于从大比例尺编制小比例尺图 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,地图概括的数学模式:1.图解计算法,以地图符号的单位面积负载量 (S) 确定符号选取数量指标的方法,S = n (a + p) n/cm2为居民点个数,S = n (pr 2 + 3.5 d 2 ),SSi/100mm2 = (Spri2 + S3.5 di2 ) / 100mm2,此方法一般用于确定居民

11、点选取数额,居民点面积负载量：每100mm2 居民点面积的总和,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 = A1 ri -1 Bi = B1 pi -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

12、选取为例,3.开方根规律,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 = NA C DMA / MB,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,直观地显示了地图概括时从重要到一般的

13、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,6.2.2 内容选取法,地图内容的选取是制图概括的重要手段，内容选取指标的确定，是以地图的用途、比例尺、区域地理特点等为依据，保留主要的地图内容，去掉次要的地图内容，以反映主要的、重要的，能反映区域特征的地理事物和现象。,6.2.2 内容选取法,确定选取地图内容的标准有两种方法，一种是确定选取条件的资格法；另一种是确定选取指标

14、的定额法。,选取原则,方法,要求,基本规律,资格法是根据地物的数量、质量特征来确定地图内容的选取条件，目的是解决“选哪些”的问题。 概念 按照一定的数量标志和质量标志作为选取的标准（资格）而进行选取的方法。 例：河流、道路等,1.资格法,作为选取条件的数量指标既可以是平均值，也可以是浮动值。这种选取尺度的确定，主要受地图用途、比例尺和制图区域地理特点的制约。 制图对象的质量特征，如居民点的行政意义，道路的技术等级，河流的通航情况等，也可以作为制图对象选取的条件。,数量标志：长度、面积、产值等 资格（标准） 质量标志：等级、品种、性质等,优缺点 优点：标准明确，简单易行； 缺点： 一个标志不能全

15、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。 同一资格无法预计选取后的地图容量。,第一种缺陷,第二种缺陷,定额法是以地图适宜的负载量为基础，确定单位面积内地图内容的选取指标（总量或密度），目的是解决选多少要素的问题。通常按照从重要到一般，从大到小的顺序进行选取，不能超过规定数量指标。 如居民地选取时，以其分布密度或人口密度划分区域（如300500人km2为居民地稠密区等），然后分析确定不同区域居民地选取指标（如150200个dm2），人口密度大的区域，单位面积内居民地选取指标大，密度小的区域，居民地选取指标小。,2.定额法,方法,规定定额,面积指标,优缺点分析,a.地图

16、负载量,衡量地图上地图内容的多少，目前使用最普遍的标志是地图负载量。 基本概念 地图负载量也称为地图的容量，一般理解为地图图廓内符号和注记的数量。 地图负载量约制着地图内容的多少。当地图符号确定以后，地图负载量愈大，内容也就愈多。,极限负载量：指地图可能达到的最高容量。 适宜负载量：根据地图的用途、比例尺和景观条件确定该图适当的负载量。,地图负载量分为两种形式：面积负载量和数值负载量。,分级,b.面积负载量,面积负载量： 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

17、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。,数值载负量： 即单位面积内符号的个数。,c.数值负载量,对居民地，数值载负量通常指的是100cm2 面积内的居民地个数。 例如163 指在100cm2范围内有163个居民地。 对于线状物体，通常指1cm2范围内平均拥有的线状符号的长度，称为密度系数，表示为K=1.8cm/cm2。 对于林化程度、沼化程度，则使用面积百分比来表示，例如0.63或63%。,极限负

18、载量：这可以看成是一个阈值，超过这个限量，地图阅读就会产生困难。这个阈值同制图水平、印刷水平和表示方法都有密切联系，随着各种水平的提高，这个值可在一定限度内向上浮动。,d.极限负载量,极限负载量及其影响因素 迅速准确地确定新编地图上的极限载负量是地图学中目前没有解决的重大理论问题之一。 地图极限载负量的数值主要取决于地图比例尺。当然地图用途、景观条件、制图和印刷技艺对它也会有一定的影响。,迅速而准确地确定新编地图上的极限负载量是目前地图学中需解决的重大理论问题之一。,制图技术,从图上可以看出以下一些规律： 随着地图比例尺的缩小，极限负载量的数值会增加； 极限负载量的数值会有一个限度，当地图比例

19、尺小于1100万时，其增加已经很缓慢，到1400万逐渐趋于一个常数(阈值） 面积负载量达到一个常数的条件下，通过改进符号设计、提高制图和印刷的技艺还可以增加所表达的地图内容 。,极限值负载量,人的视觉辨认图上内容多少的能力是有限的，它们之间的差异必须达到一定的程度才能被识别出来。因此就要研究载负量的分级问题，它的目的是确定载负量能够辨认出的最小差别。,地图载负量的分级,Q n=Q n-1/i 式中： Q n 第n级密度区的面积负载量， n=1,2,3,; Q n-1 第n-1级密度区的面积负载量； i 辨认系数，它是一个变数，在1.2 1.5 之间变化，Qn-1 的值越大， i的值就越小。 当

20、n=1时，可认为是最密区的载负量，即极限负载量。,适宜负载量,适宜负载量 根据地图的用途、比例尺和景观条件确定该图适当的负载量。 适宜负载量是指适合于地图用途并能反映制图区域特点的地图负载量，适宜负载量的大小，因图因地而异。,实践证明，一幅地图的总裁负量中，居民地载负量占的份额最大，有时可达总量的70-80，其次是道路和水系，境界的载负量通常很小。所以，当我们研究地图载负量时，应重点研究居民地。,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

21、及与相邻区域分布密度的逐渐过渡。,6.2.2 内容选取法：定额法,地图内容选取的顺序原则,6.2.2 内容选取法：选取原则,（1）从主要到次要。如先选主要河流再选支流；先选主要交通干线再选次要公路等。 （2）从高级到低级。如居民点先选行政级别高的，再选行政级别低的。 （3）从大到小，如湖泊、岛屿、水库等，先选面积大的，后选面积小的。 （4）从全局到局部。在选取之前，首先从全局着眼，分析和掌握制图对象结构及其分布特征，然后从局部开始按次序选取；最后再回到全局的高度，从总体的角度审查内容选取是否得当。,（1）选取的地图内容能够反映出制图对象实际分布的密度对比关系 制图对象实际分布密度的差别是客观事

22、实，在地图上一般采用单位面积内地图负载量的差别来反映这种对比关系。具体操作是先取极限负载量作为最高密度区的选取指标，然后再根据实际情况以某个适宜负载量作为最低密度区的选取指标，而中间各级密度区的适宜负载量选取要介于高、低密度区之间。,6.2.2 内容选取法:要求,（2）选取的地图内容能反映制图对象的分布特点 制图对象的分布特点是用图者最关心的地理信息。如根据人口密度分布特点可将居民地密度划分为：极疏区、稀疏区、中密区、稠密区和极密区等。为了反映制图对象的分布特点，在选取中有时不必固守单一的选取指标，必要时可以适当降低或提高既定选取指标，如为了能反映出居民点的分布特征，有时低于选取标准的居民点也

23、可以选上。,6.2.2 内容选取法:要求,（3）保留具有重要意义的制图对象 有些重要的制图对象，可以不受选取指标的限制。如沙漠干旱区的井、泉；海洋中的孤岛；重要的文物古迹等。制图对象的重要性是相对的，它主要由地图的用途、比例尺和区域特点来决定。,6.2.2 内容选取法:要求,1.制图物体的密度越大，其选取标准定得越低，但被舍弃目标的绝对数量越大； 2.选取遵守从主要到次要、从大到小的顺序，在任何情况下舍去的都应是较小的、次要的 目标，而把较大的、重要的目标保留在地图上，使地图能保持地区的基本面貌。,6.2.2 内容选取法:基本规律,3.物体密度系数损失的绝对值和相对量都应从高密度区向低密度区逐

24、渐减少(如图)。 4.在保持各密度区之间具有最小的辨认系数的前提下保持各地区间的密度对比关系。,6.2.2 内容选取法:基本规律,6.2.3 形状化简法,形状化简是对线状和面状地物最有效的综合方法。形状化简的目的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。,主要包括取舍（删除）、形状概括、内部结构的简化。,基本要求,1）取舍的最小尺寸 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。,4.2.3.1 形状化

25、简法：取舍,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：,6.2.3.1 形状化简法：取舍,2）取舍的指标定额 定额指标是按成图上单位面积的选取个数确定的。,3）取舍的资格排队 所谓资格排队就是按空间数据的等级高低进行选取。,6.2.3.1 形状化简法：取舍,当符号定位发生矛盾时，特别是当同类符号碰到一起时，一般舍弃其中较低一个。,夸张 位移 合并 分割,6.2.3.2 形状化简法：形状概括,6.2.3.2 形状概括：夸张,夸张：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。,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

26、置以后，相邻位置的要素不得不局部位移。,6.2.3.2 形状概括：位移,双方移位：两者同等重要时，采用相对移位方法。 单方移位：两者重要程度不同时，符号之间保持正确的拓扑关系的情况下，移动级别低的一方。,6.2.3.2 形状概括：位移,6.2.3.2 形状概括：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。,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。,6.2.3.2 形状概括：分割,空间数据构成了平面图形，在简化过程中应保持一定的

27、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。,6.2.3.3 形状概括：内部结构的简化,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。,6.2.3 形状化简法：要求,6.2.4 数量特征和质量特征的概括法,数量特征概括法 质量特征概括法,数量特征是指物体的长度、高度、宽度、密度、深度、面积、体积等制图现象的数量指标，是描述事物的量化信息。 事物的量化信息在地图上显示时，受到地图用途和比例尺的限制。随着比例尺的缩小，制图对象的数量信息趋于简化和概略。 这种简化描述制图对象数量特征的方法，称为数量特征的概括。,6.2.4.1 数量特征概括法,6.2.4.1 数量特征概括法,选取,形状概括,数量特征变化,舍去的河流或小弯曲,河流总长减少,河网密度变化,例：,质量特征是指描述制图对象的类别和性质。质量差