地理信息系统第七章.ppt

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1、第7章 空间信息可视化 7.1 空间信息与可视化 空间信息是指地理空间的信息. 可视化是将符号或数据转化为直观的图形、图像的技 术，它的过程是一种转换，它的目的是将原始数据转 化为可显示的图形、图像，从而全面且本质地把握住 地理空间信息的基本特征，便于最迅速、形象地传递 和接收它们。 一、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。 空间数据库 处理 二.空间信息可视化的形式 1、地图： 硬拷贝：纸质或其它介质地图

2、； 软拷贝：屏幕上的电子地图。 2、多媒体地学信息 综合、形象地表现空间信息所使用的文本、表格、 声音、图像、图形、动画、音频、视频各种形式逻辑 地联接并集成为一个整体概念，是空间信息可视化的 重要形式。 3、三维仿真地图 4、虚拟现实 7.2 地图语言与符号库 一、基本概念 地图是根据一定的数学法则，使用地图语言，通过制 图综合，表示地面上各种自然现象和社会经济现象的 图。它可以反映各种自然、社会经济现象的空间分布 、组合、联系及其在时间中的变化和发展。 在地图中是用地图语言表达空间信息的，地图语言由 以下三部分组成: 符号系统 地图注记 地图色彩 其中最重要的是地图符号及其系统，因此地图语

3、言也 被称之为图解语言。 地图注记借用自然语言和文字形式来加强地图语言的 表现效果，完成空间信息的传递。它实质上也是符号 ，它与地图符号配合使用，以弥补地图符号之不足 地图色彩是地图语言的一个重要内容。它除了有充当 地图符号的一个重要角色之外，还有装饰美化地图的 功能. 7.2.1、地图的符号 1、定义：是在地图上用以表示各种空间对象的图形 记号，或者还包括与之配合使用的注记。 2、功能： 地图符号有两个基本功能， u首先是它能指出目标种类及其数量和质量特征； u其次是它能确定对象的空间位置和现象的分布。 3、意义 地图符号对表达地图内容具有重要的作用。 n 它是地图区别于其他表示地理环境之图

4、像的一个重 要特征。 n 高质量的地图符号是丰富地图内容、增强地图的易 读性和便于地图编绘的必要前提。 n 使用地图符号不仅能反映制图对象的个体存在、类 别及其数量和质量特征，而且通过它们的联系和组合 ，还能反映出制图对象的空间分布和结构以及动态变 化。 4、类别 u点状符号 u线状符号 u面状符号 7.2.1、地图的符号 7.2.2、地图的色彩 地图上运用色彩可增强地图要素分类、分级的概念 ，反映制图对象的质量与数量的多种变化； 利用色彩与自然地物景色的象征性，可增强地图的 感受力； 运用色彩还可简化地图符号的图形差别和减少符号 的数量； 运用色彩又可使地图内容相互重叠而区分为几个“层 面”

5、，提高了地图的表现力和科学性。 7.2.2、色彩 1、色彩的三个属性 （1）色相。又称色别，如品红、黄、青、绿、橙、 紫等。 （2）亮度。又称明度，是指色彩的明暗程度。 （3）纯度。又称色度或饱和度 2、色彩的心理功能 （1）、传达信息 （2）、激发情感 不同色彩使人产生不同情绪. 面对同一色彩,由于人在年龄、性别、气质、爱好 、 经历、教养等诸多方面存在着差异,其心理反应不尽 相同。（3）、产生联想 我们把因看到某一色彩而想起与该色彩有关的某些 事物这一心理活动,称为色彩联想. 红色的联想 抽象联想 具象联想 烈火 红色信号灯 鲜血 太阳 苹果 花朵 口红 红旗 晚霞 火热、女性、革命 强烈

6、、活力、禁止、警告、 危险、吉利、喜庆、喜悦、 热情、豪华、热烈 橙色的联想 具象联想抽象联想 橘子 柿子 枫叶 南瓜 果汁 糕点 甜美、温情、欢喜、 明朗、华丽、鲜艳、 成熟、充沛、光辉、 热闹、积极、快乐、 活力、喜悦、活泼、 黄色的联想 具象联想抽象联想 玉米 柠檬 月亮 油菜花 菊花 皇帝服装 香蕉 向日葵 小鸡 信心、丰收、富饶、 富贵、豪华、爽朗、 愉快、明朗、光明、 希望 绿色的联想 具象联想抽象联想 草坪 树木 植物 公园 绿色信号灯 年轻、活力、安全、 平静、和平、希望、 理想、春天、成长、 新鲜、公平 蓝色的联想 具象联想抽象联想 海洋 湖泊 蓝天 宇宙 深远、寂静、安宁、

7、 清爽、凉爽、高科技、 理性、理智、精确、 沉静、忠诚、沉重、 悠久、永恒、冷漠、 紫色的联想 具象联想抽象联想 葡萄 茄子 紫丁香 紫罗兰 病态、幽婉、优雅气质、 女性化的、 浪漫情调、 高贵、权威、内向、 神秘、文静、 黑色的联想 具象联想抽象联想 黑夜 煤炭 墨 丧事 黑伞 庄重、科技、重量感、 严肃、 深沉、 压迫感、 死亡、黑暗、罪恶 恐怖、悲哀、坚实 忧郁 白色的联想 具象联想抽象联想 白兔 白糖 护士 白云 白雪 婚纱裙 新娘 天真、纯洁、无邪、 明亮、 光明、 神圣、 空灵、真诚、干净 清洁、洁白、纯真 冷峻 3、色彩的感觉 （1）色彩的冷暖感。通常将颜色分为冷色、暖色和 中性

8、色。 红、橙、黄等色称之为暖色； 蓝、蓝绿、蓝紫色等称为冷色； 黑、白、灰、金等称为中性色。 产生冷暖感主要由色相觉定,虽然明度也产生影响, 但作用很小. 无论是冷色或暖色，混入白色后，明度就会增高， 色彩也会变冷；混入黑色后，明度就会降低，色彩也 会变暖。 中性色是不冷不暖的色彩，这是从理论上区分的。 但在实际运用中，它与冷色或暖色相对比，色感却会 发生变化。与冷色对比时有温暖感，与暖色对比时有 寒冷感。 暖色有光明、热烈、流动、膨胀、刺激的意象。 冷色有冷静、稳定、理智、收缩的意象。 气 候 图 （2）颜色的兴奋与沉静感。 强暖色往往给人以兴奋的感觉，强冷色往往给人以沉 静的感觉，介于两者

9、之间的弱感色（如绿、黄绿等） ，色彩柔和，可让人久视不易疲劳，给人以宁静、平 和之感。 （3）颜色的远近感。 暖色似乎较近，有凸起之感；冷色似有远离而具凹下 之感觉。在地图设计中，常利用颜色的远近感来区分 内容的主次，将地图内容表现在几个层面上。 通常，用浓艳的暖色将主要内容置于第一层面，而将 次要内容用浅淡的冷色或灰色，置于第二或第三层面 上。 地图上色彩的作用 色彩的运用简化了图形符号系统,色彩与图形 符号的配合丰富了语言系统。 1000 1000-2000 2000-3000 3000-6500 6500 车流量(辆小时) 2. 色彩的运用提高了地图内容的科学性 表现在把 制图对象的内在

10、联系反映得更明确. 不仅可区分大的要素类型,而且可以反映许多要素 科学的多层次分类。 (如土壤图中,我们常用某些明显 差别的不同色相表示土类,而每个土类中又用与该色在 色相、明度、纯度等方面稍有变化的系列色来反映其 亚类。) 当远看时, 土类区分一目了然: 细看时,各亚类也能详细区分: 水稻土类 绿色系 亚类: 淹育型、侧育型、潜育型、沼泽型、储育型 青绿(深) 、青绿(浅) 、绿、 黄绿(深)、 黄绿(浅) 水稻土 绿色 黄棕土 土黄 红 土 棕 紫色土 紫色 潮 土 紫灰色 黄棕壤类 土黄 亚类: 黄棕壤、山地黄棕壤、黄棕壤性土、 土黄(深) 、土黄(中) 、土黄(浅) 红壤: 棕红壤、黄

11、红壤、红壤性土 (深)棕 、 棕、 (浅)棕 一级分类一般以色彩(色相）区分。 3. 色彩的运用使地图层面丰富,并形成不同的视觉层面. 4. 色彩的运用,提高了地图的艺术水平. 4、色彩的配合 面状符号常具有背景之意义，宜使用饱和度较小的色 彩； 点状符号和线状符号常使用饱和度大的色彩，使其构 成较强烈的刺激，而易为人们感知。在这个原则基础 上，再结合色相、亮度和饱和度的变化，表现各种对 象的质、量和分布范围等。 方法 u调和色的配合 主要是同种色的配合和类似色的配合，其特点是朴素 雅致，容易获得协调的图面效果，常用于表示现象的 数量差异。 u对比色的配合 主要是原色的配合、补色的配合和差别较

12、大的颜色之 配合，特点是给人的视觉刺激量大，产生对比强烈的 感觉。常用于进行分类和表示质的区别。 7.2.3 地图注记 地图注记：地图上所有的文字（汉字及其他文字）和 数字的总称，用来表示事物的名称、质量、数量等属 性特征，或者对制图对象进行文字说明。 分为： n 名称注记:用来说明各种事物的专有名称，如地名、 路名等，在地图上数量最大。 n 说明注记：用来说明各种事物的种类、性质或特征 ，常用简注表示。 n 数字注记：用来说明某些事物的数量特征，如高程 、公路宽度、人口数量等。 6.6 专题地图 一、基本概念 地图按其内容,可分为普通地图和专题地图两大 类型。 普通地图是以相对 均衡的手法表

13、示制 图区域内自然要素 和人文要素(地貌、 水系、居民地、交 通网、境界、土质 植被）的一般特征 。 专题地图是突出而 专门地表示与某一 主题内容有关的地 图,按照地图主题 的要求,只表示与 主题有关的一种或 几种要素，其它要 素不表示或概略表 示。 二、专题地图的分类 地图分类的标志很多,就专题地图而言,主要有按内容 、按数据特征、按内容概括程度和按用途分类。 1、按内容分类 专题地图按其内容的专题性质,通常可分为三个基 本类型:即自然地图、人文地图和其它专题地图。每 一类地图又可细分为若干种。 自然地图可分为: 地势图、地质图、地球物理图、地貌图、气象气候图 、水文图、土壤图、植被图、动物

14、地理图、 综合自 然地理图(景观地图或生态地图)等。 (2) 人文地图可分为: 政区地图 以反映国与国之间的政治关系和国内行 政区划及政治、行政中心为主要内容; 人口地图 包括人口分布、人口密度、民族分布、 居民的自然变动、居民迁移以及居民的其它组成等内容 ; 经济地图 包括自然资源(动力资源、矿产资源)、 各工业部门、农业部门、林业、交通运输(铁路、公路 、航运、货物运输等) 、通信联系(电信、邮政等)、商 业、财政联系、综合经济等内容; 文化地图 以文化教育、卫生等方面的分布和机构 设施为主要内容; 历史地图 表示人类社会的历史现象。 2、按数据特征分类 定性数据：表达专题内容的质量特征，

15、即类别的差 异。如土壤类型等。 定量数据：表达专题内容的数量特征，即反映其量 的概念。如城镇人口的数量等。 3、按内容概括程度分类 解析型图：对表达的专题现象未经概括或很少概括 。如各工厂企业的位置。 合成型图 综合型图 二、专题内容的表示方法 1、点状分布要素的表示方法定点符号法 概念：是采用不同的形状、颜色和大小的符号，表 示各自独立的各个物体的数量与质量特征的方法。 符号法是用途较广的表示方法之一，如居民点 、工农业企业、学校，某些台、站等多用此法表示。 这种表示法能简明而准确地显示出专题要素的地理分 布和变化状态。 符号法以符号的形状、颜色和大小反映物体的特定 属性：符号的形状与颜色表

16、示质量特征，即定性特征 ；符号的大小表示数量指标，即定量特征。 2、线状分布要素的表示方法线状符号 法 定义：用线状符号表示呈线状或带状延伸分布的物 体的质量特征。 线状符号在普通地图上的应用是常见的，如用线状 符号表示水系、交通网、境界等。在专题地图上，线 状符号除了表示上述要素外，常用来表示一定范围内 专题要素的主要方向，如地质构造线、山脉的主要走 向、气象上的锋、社会经济现象间的联系等。线状符 号可以用颜色和图形（形状），表示专题要素的质量 特征，如区分海岸类型，区分不同的地质构造线，表 示某河段在不同时期内河床的变迁位置。 线状符号一般不表示数量特征，符号的粗细只代表 质量等级的差异，

17、如主要和次要的区分。 3、面状专题内容的表示方法 最常用的有： 质底法 等值线法 范围法 点值法 运动线法 统计图法 （1）布满整个制图区域的面状现象的表示 方法 质底法：偏重于现象的质量特征。 等值线法：偏重于表示现象的数量特征。 A、定性数据的表示方法质底法 质底法是把全制图区域按照专题现象的某种指标划分 区域或各种类型的分布范围，在各界线范围内涂以颜 色或填绘晕线、花纹（乃至注以注记）,以显示连续而 布满全制图区域的现象的属性差别（或区域间的差别 ）。 方法特点： 采用质底法时，首先按专题内容性质决定要 素的分类、分级（分区）;其次勾绘出分区的界 限。 在质底法图上，图例说明要尽可能详细

18、地反 映出分类的指标、类型的等级及其标志，并注 意分类标志的次序和完整性。 选用颜色时，力求使在质量方面类型相近的制图现 象采用相近的颜色。质底法具有鲜明、美观、清晰的 优点。但在不同现象之间，显示其渐进性和渗透性较 为困难。在图上某界线范围内的现象必须是同属某一 类型的或某一区划的，用一种颜色（或一种晕线）表 示。 当用质底法显示两种性质的现象时，通常用颜色表 示现象的主要系统，而用晕线或花纹表示现象的补充 系统。 B.定量数据的表示方法等值线法 等值线是专题要素数值相等的连线，例如等高线、 等深线、等温线、等压线、等降水量线、等磁偏线、 等震线、等重力异常线等等。 等值线可以显示地面和空间

19、连续分布、且均匀渐变 的现象，并能说明这种现象在地图上任一点的数值和 强度。如自然现象中的地形、气候、地壳变动等现象 。有的地图用等值线表示人文现象（如人口分布密度 ），因为人文现象的分布不一定是连续的、均匀的和 渐变的，而往往是错综复杂的，因此根据观测点代表 的面积指标绘出的等值线被称为伪等值线。 等值线的特点是： （1）等值线法用来表示连续分布于整个制图区域的 各种变化渐移的现象。 (2)在采用这种方法时，每个点所具有的数据指标都 必须完全是同一性质的。 （3）单独一条等高线只表示数值相等各点之间的连 线，不能表示某种现象的变化情况，只有组成一个系 统后，才能表示现象的分布特征。 （4）等

20、值线的间隔最好保持一定的常数，这样有利于 根据等值线的疏密程度判断现象的变化程度。 （5）等值线和分层设色相配合时，各层的颜色随现 象数值的变化改变其饱和度、冷暖和亮度等，以表示 现象的质和量的变化特征及其明显性。 （6）等值线直接加数量注记可以显示数量指标，无 需另作图例。这是优于其它表示法之处 （7）各种地图上等值线法不但反映了现象的强度（ 即数量指标），而且还可反映：随着时间而变化的现 象，如用多组等磁差线反映磁差年变化； C.间断呈片状分布面状现象的表示方法范围 法 亦称区域法或面积法。范围法使用轮廓线、底色、 晕线、注记、符号等整饰方法，在地图上表示某专题 要素在制图区域内间断而成片

21、的分布范围。 例如煤田的分布、森林的分布、大片棉花或某种农 作物的分布等等。然而，此种要素必须分布在较大的 面积上，以能按地图比例尺充分地显示出来。 范围法在地图上标明的不是个别地点，而是一定的 面积，因此又称它为面积法。区域范围界线有: 精确区域范围:尽可能准确地勾绘出要 素分布的轮廓线。 概略范围:仅仅大致的表示出要素的分 布范围，没有精确的轮廓线，这种范围经常不 绘出轮廓线，用散列的符号或仅用文字、单个 字符表示现象的分布范围. 2.5 范围法的特点： 1，当用散列的符号图形表示要素分布的概略范 围时，该类符号完全没有定位意义，仅仅是概略地指 明要素的分布范围。 2，范围法能表示要素的质

22、量特征和渐进性，一 般不强调表示数量的指标。不同时期现象范围的重叠 和变化，可显示现象的发展变化。 3，范围法具有简单、明确的优点，在编制专题 地图时，可作为独立的表示方法，如表示煤田分布、 森林分布等等，但常常与其它方法配合使用。 D.分散分布面状现象的表示方法点数法 定义：用一定大小的、形状相同的点子，表示分散 分布现象的分布范围、数量特征和分布密度的方法， 叫做点数法。 点子的大小和所代表的数值由地图的内容确定。点 数法亦称点值法或点法。它被广泛应用于表示人口、 农业、畜牧业等专题图上。 在用点数法表示的地图上，由点子的疏密即可看出 现象的集中或分散的程度。 点数法是范围法的进一步发展。

23、单独的范围法只反 映专题现象的分布区域范围及其质量特征，而难以反 映其数量差异。如果我们在范围内均匀地分布点子， 借助于点子的分布可表示区域的范围；当这种点子具 有点值时，用点子的数目可表示现象的数量特征。如 果能把点子分布的与实际情况一致，这样就由范围法 过渡到了点数法. 点数法有两种方法： 均匀布点法（统计方法） 定位布点法（地理方法）即按专题地图现象的 实际分布情况布点。 E.动态现象的表示方法运动线法 定义： 运动线法简称动线法。动线法是用运动符号 （箭头）和不同宽窄的“带”，在地图上表示现象的 移动方向、路线及其数量、质量特征。如自然现象中 的洋流、风向，社会经济现象中的货物运输、资

24、金流 动，居民迁移、军队的行进和探险路线等。 箭头和箭体上部的方向应保持一致，箭头的两翼应 保持对称。箭形的粗细或宽度表示洋流的速度强度或 货运的数量；箭形的长短表示风向、洋流的稳定性； 首尾衔接的箭形表示运动的路线。 F.统计图法 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。可以分为 图形统计图法 分级统计图法 定位统计图法。 图形统计图法 图形统计图法是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。这种方法与 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。图形统计图宜于表示绝对的数量 指标。 在地图制图中采用较多

25、的是：线状统计图形柱 状和带状等，其长度与所比较的数值成正比；面积统 计图形正方形、圆圈等，其面积大小与所比较的 数值成正比；立体统计图形立方体、圆球等，其 体积与所比较的数值成正比 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。分级统计图法是按照各区划单位的统计资料， 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，在地图上按区划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。 分级时可采用等差的、等比的、逐渐增大的或任意 的。分级统计图适于表示相对的数量指标。该种统计 图法的优点在于绘制简单，阅读容易。 重庆市人口密度分布图 定位统计图法

26、 定位统计图法是将固定地点的统计资料，用图表形 式绘在地图上的相应地点，以表示该地某种现象的变 化。常用的图表有柱状图表、曲线图表、玫瑰图表等 。 单一符号 采用大小、形状、颜色都统一的点状、线状或者 面状符号来表达制图要素。这种方法忽略了要素在数 量、大小等方面的差异，只能反映制图要素的地理位 置而不能反映要素的定量差异。 分类符号 ： 根据数据层要素属性值来设置地图符号的方式。将具 有相同属性值和不同属性值的要素分开，属性值相同 的采用相同的符号，属性值不同的采用不同的符号。 利用不同形状、大小、颜色、图案的符号来表达不同 的要素。这种分类的表示方法能够反映出地图要素的 数量或者质量的差异

27、。 分级色彩 将要素属性数值按照一定的分级方法分成若干级别后 ，用不同的颜色来表示不同级别。每个级别用来表示 数值的一个范围，从而可以明确反映制图要素的定量 差异。色彩选择和分级方案是分级色彩表示方法的重 要环节，因为颜色的选择和分级的设置要取决于制图 要素的特征。 分级符号： 采用不同的符号来表示不同级别的要素属性数值。符 号形状取决于制图要素的特征，而符号的大小取决于 分级数值的大小或者级别高低。这种方法一般用于表 示点状或者线状要素。多用于表达人口分级图、道路 分级图等。可直观地表达制图要素的数值差异。 统计符号：用于表示制图要素的多项属性。常用 的统计图有饼状图、柱状图等。饼图主要用于表 示制图要素的整体属性与组成部分之间的比例关 系、柱状图常用于表示制图要素的两项可比较的 属性或者是变化趋势。 组合符号设置 在实际应用中，仅仅针对单个要素进行符号设 置是不够的，比如道路数据层中既包含了道路 的等级，又包含了道路的运输量等；城镇数据 层中，既有城镇的人口数量人口密度，又包含 了城镇的行政等级、绿化面积等。此情况下， 可以使用组合符号表示方法。例如用符号大小 表示人口密度，同时用符号颜色表示行政等级 。应用Multiple Attributes下面的Quantity by category。