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1、第七章第七章 空间信息的可视化与空间信息的可视化与 地图制图地图制图 空间信息可视化空间信息可视化 可视化可视化 可视化是将可视化是将符号或数据符号或数据转化为直观的转化为直观的图形、图像图形、图像的技术，它的过程是一种的技术，它的过程是一种转换转换，它的目的是将原始数，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。传递和接收它们。科学计算可视化科学计算可视化 是指运用是指运用计算机图形学和图像处理技术计算机图形学和图像处理
2、技术，将科学，将科学计算过程中产生的计算过程中产生的数据及计算结果数据及计算结果转换为转换为图形和图像图形和图像显示出来，并进行显示出来，并进行交互处理交互处理的的理论、方法和技术理论、方法和技术。空间信息的可视空间信息的可视 是指运用地图学、计算机图形学和图像处理是指运用地图学、计算机图形学和图像处理技术技术，将将地学信息地学信息输入、处理、查询、分析以及预测的数输入、处理、查询、分析以及预测的数据及结果采用据及结果采用图形符号、图形、图像图形符号、图形、图像，并结合，并结合图表、图表、文字、表格、视频文字、表格、视频等可视化形式显示，并进行交互等可视化形式显示，并进行交互处理的理论、方法和
3、技术。处理的理论、方法和技术。空间数据空间数据库库处理处理可视化的特点可视化的特点 可视化过程的交互性 信息表达的动态性 信息表达载体的多维性 可视化的形式可视化的形式 地图地图 硬拷贝：硬拷贝：纸质或其它介质地图纸质或其它介质地图 软拷贝：软拷贝：屏幕上的电子地图屏幕上的电子地图 多媒体地学信息多媒体地学信息 综综合合、形形象象地地表表现现空空间间信信息息所所使使用用的的文文本本、表表格格、声声音音、图图像像、图图形形、动动画画、音音频频、视视频频各各种种形形式式逻逻辑辑地地联联接接并并集集成成为为一一个个整整体体概概念念，是是空空间间信信息息可可视视化化的的重要形式。重要形式。三维仿真地图
4、三维仿真地图 虚拟现实虚拟现实 它是由计算机和其它设备如头盔、数据手套等组它是由计算机和其它设备如头盔、数据手套等组成的高级成的高级人机交互人机交互系统，以系统，以视觉视觉为主，也结合听、触、为主，也结合听、触、嗅甚至味觉来感知的环境，使人们有如进入真实的地嗅甚至味觉来感知的环境，使人们有如进入真实的地理空间环境之中并与之交互作用。理空间环境之中并与之交互作用。空间数据可视化的过程空间数据可视化的过程 从从GISGIS数据库数据库中检索出的要素、中检索出的要素、特征及定位信息特征及定位信息 预预处处理理从从符符号号库库读读取符号信息取符号信息 符号化符号化 从从字字符符库库读读取取汉汉字字及及
5、字字符符信信息息 地图输出地图输出 色彩库色彩库色彩信息色彩信息 地图符号和符号库地图符号和符号库地图反映的是地学领域的事物和现象，它的空间尺度相对于人类的一般活动是宏观的。地图是对客观的一种模拟，即模型。地图是对环境空间中地学客体集合的时、空、质、数等客观特征全面抽象后的图形符号模型。地图是图形符号的空间集合，图形符号是地图的语言。地图的符号和色彩地图的符号和色彩 地图符号是在地图上表达空间对象的图形记号，是地图的语言。符号分类 点状符号 线状符号 面状符号 符号的图元 点状符号的图元：点、线段、折线、样条曲线、圆弧、三角形、矩形、多边形等 线状符号的图元：实线、虚线、点虚线、双虚线、双实线
6、、连续点符号、带状晕线等 面状符号的图元：阴影线填充图案、点符号填充图案、位图填充图案 色彩 RGB(Red/Green/Blue)色彩模型 HIS(Hue/Light/Saturation)色彩模型 地图符号库和汉字库地图符号库和汉字库 地图符号库是地图符号的有序集合。符号库的设计 直接信息块法：直接存储图形的矢栅数据 间接信息块法：存储图形的几何参数 矢量符号库及其应用 基本绘图元素是有向线 分点、线、面状符号 栅格符号库及其应用 基本绘图元素是栅格点 分点、线、面状符号 地图汉字库 栅格汉字库（点阵汉字库）矢量汉字库 True Type轮廓汉字库地图注记地图注记 注记是文字和数字的总称，
7、表示事物名称、质量和数量的特性。注记内容 名称注记 说明注记 数字注记 注记的自动配置 定位自动化 要素自动生成空间实体的符号化过程空间实体的符号化过程 地图数字化是将特定的地理空间实体按数学模型抽象为空间数据，并存入空间数据库的过程。符号化是空间数据数字化的逆过程，指将空间数据库内空间数据转变为地图输出时，对空间数据配置符号的过程。符号化过程 确定输出范围及该范围内的空间实体 获取表示空间实体的几何数据和属性数据 根据属性数据中表示的地物类型，在符号库中获取符号描述信息 建立空间实体和符号间的关系GISGIS中符号中符号化模块化模块空间数据空间数据库库符号库符号库输出符号化输出符号化地图地图
8、符号标识符号标识符号描述信息符号描述信息实体信息实体信息空间实体符号化过程专题信息和专题地图 专题地图是表示特定专题信息的地图。在GIS中，专题信息就是相应的属性信息。专题地图组成 地理基础信息-骨架 专题信息-专题要素 专题信息 按特点分定性专题信息和定量专题信息 按分布形式分连续分布和离散分布 专题地图分类 自然地图：主要表示自然要素的分布特征 社会经济地图：强调人类社会经济现象的地理规律及社会经济要素专题地图的表示方法 专题地图的表示方法专题地图表示方法专题地图表示方法统计图法统计图法非统计图法非统计图法分分级级统统计计图图定定位位统统计计图图图图表表统统计计图图定性数据定性数据质底法质
9、底法定量数据定量数据面状符号法面状符号法点状符号法点状符号法线状符号法线状符号法专题地图的专题要素表示 点状符号专题地图 用点状符号表示地物分布的质量特征和数量特征 文字符号、几何符号、特征符号、艺术符号 线状符号专题地图 表示在地面上呈线状或带状的专题要素 采用不同颜色和形状的线划、箭头、条带等表示地物分布的质量和数量特征 等值线专题地图 特殊的线状符号专题图，表示连续分布，并逐渐变化的制图现象的数量特征 面状符号专题地图用面状符号表示地物分布的质量和数量特征常用的几种专题地图 统计专题地图分级统计专题地图图表统计专题地图定位统计专题地图 质底专题图符号化的定性数据专题地图反映制图区域连续分
10、布现象的质量特征用不同颜色、面状符号及不同晕线等表示 点密度专题图 用大小相等的点群表示专题要素的分布特征 点密集的地方表示专题现象集中 不表达现象的分布位置，只能从总体的点集反映分布规律 等级符号专题图 用大小不同的点符号表示专题属性 根据属性数据计算点符号大小专题图的设计制作 专题要素的选择 专题图的整饰 图框设计 图名确定 比例尺的确定 图例的设计 文字说明底图要素底图要素专题要素专题要素注记、图例配置注记、图例配置装饰装饰输出输出要素选取、数据要素选取、数据处理、符号化处理、符号化要素选取、数据要素选取、数据处理、符号化处理、符号化专题地图的设计与制作流程电子地图电子地图 概念概念电电
11、子子地地图图，是是以以地地图图数数据据库库为为基基础础，以以数数字字形形式式存存储储于于计计算算机机外外存存储储器器上上，并并能能在在屏屏幕幕上上实实时时显显示示的的可可视视地地图图，又又称称“屏屏幕地图幕地图”、“瞬时地图瞬时地图”。电电子子地地图图集集，是是为为了了一一定定用用途途，采采用用统统一一、互互补补的的制制作作方方法法系系统统汇汇集集的的若若干干电电子子地地图图，这这些些地地图图具具有有内内在在的的统统一一性性，互互相相联系，互相补充，互相加强。联系，互相补充，互相加强。电子地图与电子地图与GISGIS的区别的区别 电子地图包含了GIS的主要功能，但不是全部功能。侧重于可见实体的
12、显示，其中较完善的空间信息可视化功能和地图量算功能是一般GIS所欠缺的。但是相对而言,一些电子地图(集)难予使其可视子空间均具有统一的空间数学基础,因而空间分析相对GIS薄弱，这也是两者的分水岭。电子地图（集）是一种新型的、内容广泛的GIS产品，而电子地图（集）系统则是一些内容广泛、功能各异的新型GIS系统。动态地图动态地图 概念概念 动动态态地地图图是是能能集集中中、形形象象地地表表示示空空间间信信息息的的时时空空变变化化状状态态和和过过程程的的电电子子地地图图。它它产产生生和和发发展展是是时时空空GISGIS的发展的的发展的必要基础必要基础和和前提前提。特征和作用特征和作用 可可以以直直观
13、观而而又又逼逼真真地地显显示示地地理理实实体体运动变化运动变化的规律和特点。的规律和特点。表示方法表示方法利用传统的地图符号和颜色等表示方法利用传统的地图符号和颜色等表示方法，如运，如运动线表示气流、行军等路线。动线表示气流、行军等路线。采用定义了动态视觉变量的动态符号来表示采用定义了动态视觉变量的动态符号来表示用闪烁、跳跃、色度、亮度变化等手段反映运用闪烁、跳跃、色度、亮度变化等手段反映运动中物的矢量、数量、空间和时间变化特征。动中物的矢量、数量、空间和时间变化特征。采用连续快照方法作多幅或一组地图采用连续快照方法作多幅或一组地图。这是采。这是采用一系列状态对应的地图来表现时空变化的状用一系
14、列状态对应的地图来表现时空变化的状态。态。地图动画地图动画 虚拟现实技术虚拟现实技术 概念概念虚虚拟拟现现实实（Virtual Virtual RealityReality）是是一一种种最最有有效效地地模模拟拟人人在在自自然然环环境境中中视视、听听、动动等等行行为为的的高高级级人人机机交交互互技技术术，是是当当代代信信息息技技术术高高速速发发展展和和集集成成的的产物。产物。本本质质上上，虚虚拟拟现现实实就就是是一一种种先先进进的的计计算算机机用用户户接接口口，通通过过计计算算机机建建立立一一种种仿仿真真数数字字环环境境，将将数数据据转转换换成成图图像像、声声音音和和触触摸摸感感受受，利利用用多
15、多种种传传感感设设备备使使用用户户“投投入入”到到该该环环境境中中，用用户户可可以以如如同同在在真真实实世世界界那那样样“处处理理”计计算算机机系系统统所所产产生生的的虚虚拟物体。拟物体。VRVR特点特点 交互性（interactivity）想象性(imagination)沉侵感(immersion)VRVR应用应用 VRVR技术最先进的应用领域就是技术最先进的应用领域就是军事国防军事国防 飞行模拟飞行模拟 、战斗模拟战斗模拟 、VR GISVR GIS 开发虚拟开发虚拟GISGIS已成为已成为GISGIS发展的发展的一大趋势一大趋势。实现技术实现技术 可可以以通通过过GISGIS软软件件支支
16、持持的的DEMDEM功功能能、3DMAX3DMAX，AutoCADAutoCAD中中的的三三维维实实体体建建模模，以以及及VRMLVRML，OPENGLOPENGL或或Direct Direct X X，Java3DJava3D或或FlashFlash,ViewPointViewPoint等等实实现现或辅助实现虚拟现实。或辅助实现虚拟现实。VRMLVRML简介简介 VRMLVRML作作为为一一种种开开放放的的、可可扩扩展展的的、工工业业标标准准的的虚虚拟拟景景象象描描绘绘语语言言，已已广广泛泛用用于于在在InternetInternet中中描描述述3D3D景景象象或或世世界界。VRMLVRML
17、和和HTMLHTML是是紧紧密密相相连连的的，是是 HTMLHTML在在 3D3D领领 域域 模模 拟拟 和和 扩扩 展展。由由 于于 VRMLVRML在在InternetInternet具具有有良良好好模模拟拟性性的的和和交交互互性性，显显示示出出强强大的生命力。大的生命力。具体实现具体实现 应用应用 VRMLVRML作为实现作为实现VRVR的语言标准，与的语言标准，与GISGIS、DEMDEM、DTMDTM技术相结合，将在技术相结合，将在旅游娱乐旅游娱乐、商业营销、房商业营销、房地开发地开发、工程设计工程设计、数字地球数字地球、虚拟地理环境虚拟地理环境、军事等众多领域发挥巨大的作用。目前，它的军事等众多领域发挥巨大的作用。目前，它的最大问题是最大问题是缺乏好的缺乏好的VRMLVRML语言编辑器语言编辑器。*.wrl*.wrlVRMLVRML浏览器插件浏览器插件如如Cosmo PlayerCosmo Player虚拟现实虚拟现实网络环境网络环境