第5章地图符号库.ppt

空间数据库技术空间数据库技术 李瑞改第五章 地图符号库第五章 地图符号库（map symbols bank）n n5.1 地图符号库概述n n5.2 地图符号的类型n n5.3 地图符号的制作n n 5.4 5.4 要素层的绘制要素层的绘制n n 5.5 栅格图层的绘制5.1 地图符号库概述n n地图符号库是地理信息系统的重要组成部分，只有将各种地图符号以数字方式或算法方式存贮起来，才能获得符号化处理和图形输出的快速响应效果。由于地图的线型、符号种类繁多，很不规范，一般地理信息系统都提供用户自定义符号、特殊线型、填充花纹和调色板的功能。5.1 5.1 地图符号库概述地图符号库概述n n地图符号地图符号是表达空间信息的语言单位，是是表达空间信息的语言单位，是由形状不同、大小不一、色彩有别的图形由形状不同、大小不一、色彩有别的图形或文字组成，它能够传递地理事物在空间或文字组成，它能够传递地理事物在空间位置、形状、质量、数量和各事物之间的位置、形状、质量、数量和各事物之间的相互联系及区域总体特征等方面的信息相互联系及区域总体特征等方面的信息 。n n定义定义1 1：地图符号库：地图符号库指利用计算机存储表示指利用计算机存储表示地图的各种符号的数据信息、编码及其管地图的各种符号的数据信息、编码及其管理软件的集合。理软件的集合。n n定义定义2 2：地图符号库：地图符号库指专门设计制作的各种指专门设计制作的各种符号符号(点状、线状、面状点状、线状、面状)供地图绘制随时供地图绘制随时选用的数据库。选用的数据库。5.1 5.1 地图符号库概述地图符号库概述n n一、地图符号库设计的一般原则一、地图符号库设计的一般原则一、地图符号库设计的一般原则一、地图符号库设计的一般原则uu地地地地图图图图符符符符号号号号库库库库中中中中存存存存贮贮贮贮的的的的主主主主要要要要是是是是地地地地图图图图符符符符号号号号的的的的颜颜颜颜色色色色码码码码和和和和图形信息图形信息图形信息图形信息，每个符号组成一个信息块。，每个符号组成一个信息块。，每个符号组成一个信息块。，每个符号组成一个信息块。uu在在在在国国国国家家家家基基基基本本本本比比比比例例例例尺尺尺尺地地地地图图图图符符符符号号号号库库库库中中中中，符符符符号号号号信信信信息息息息块块块块表表表表示示示示的的的的图图图图形形形形、颜颜颜颜色色色色、符符符符号号号号含含含含义义义义以以以以及及及及适适适适用用用用的的的的比例尺等，应尽量符合国家规定的地图图示。比例尺等，应尽量符合国家规定的地图图示。比例尺等，应尽量符合国家规定的地图图示。比例尺等，应尽量符合国家规定的地图图示。uu在在在在专专专专题题题题地地地地图图图图制制制制图图图图或或或或其其其其他他他他需需需需要要要要新新新新设设设设计计计计地地地地图图图图符符符符号号号号的的的的情情情情况况况况下下下下，在在在在设设设设计计计计符符符符号号号号时时时时也也也也应应应应遵遵遵遵循循循循：图图图图案案案案化化化化、精精精精确确确确性性性性、逻逻逻逻辑辑辑辑性性性性、对对对对比比比比性性性性、统统统统一一一一性性性性、色色色色彩象征性、制图与印刷可能性等一般原则彩象征性、制图与印刷可能性等一般原则彩象征性、制图与印刷可能性等一般原则彩象征性、制图与印刷可能性等一般原则。5.1 5.1 地图符号库概述地图符号库概述n n一、地图符号库设计的一般原则一、地图符号库设计的一般原则uu符号信息块的构成有两种方法：符号信息块的构成有两种方法：uu (1)(1)直接信息法直接信息法 t t 信息块中存贮符号图形的矢量数据或栅格数据，信息块中存贮符号图形的矢量数据或栅格数据，直接表示符号图形的每个局部。这种信息块占用直接表示符号图形的每个局部。这种信息块占用存贮空间大，但有可能使绘图程序统一算法。存贮空间大，但有可能使绘图程序统一算法。uu (2)(2)间接信息法间接信息法 t t信息块中只存贮符号图形的几何参数信息块中只存贮符号图形的几何参数(如图形的如图形的长、宽、间隔、半径、夹角等长、宽、间隔、半径、夹角等)，其余数据都由，其余数据都由计算机相应绘图程序的算法解算出来。这种方法计算机相应绘图程序的算法解算出来。这种方法程序量大，图形差异大的符号都需各编绘图程序，程序量大，图形差异大的符号都需各编绘图程序，但信息块要求的外存空间都较小。但信息块要求的外存空间都较小。5.1 5.1 地图符号库概述地图符号库概述n n二、矢量符号库 矢量符号库是按矢量数据格式来组织符号信息的。uu(1)点状符号信息块uu(2)线状符号信息块 uu(3)面状符号信息块 5.1 5.1 地图符号库概述地图符号库概述n n二、矢量符号库uu(1)点状符号信息块t t点状符号是指定位于某一点的个体符号，如普通地图上的控制点、独立地物、非比例居民地符号，专题地图上的定点符号等。0 xy5.1 5.1 地图符号库概述地图符号库概述n n二、矢量符号库uu(2)线状符号信息块t t地图上各类线状符号往往是由某一图案(线状符号的基本单元，亦称重复元)沿线状要素的中轴线串接而成。0 xy图 4-1-2 线状符号示例（铁路）5.1 5.1 地图符号库概述地图符号库概述n n二、矢量符号库uu(3)面状符号信息块t t面状符号由填充符号在面域内按一定方式配置组合而成。多数情况下，填充符号在面域内是按一定方向、一定间隔(行距)逐行配置的。晕线是面状符号形式之一。5.1 5.1 地图符号库概述地图符号库概述n n三、栅格符号库三、栅格符号库uu栅格符号库中的点状符号信息块和线状符号信息栅格符号库中的点状符号信息块和线状符号信息块可由矢量符号信息块转换得到，也可对符号的块可由矢量符号信息块转换得到，也可对符号的标准样式直接扫描获得。标准样式直接扫描获得。uu在栅格符号库中，点状、线状两种信息块中栅格在栅格符号库中，点状、线状两种信息块中栅格坐标系的确定要便于符号定位。坐标系的确定要便于符号定位。uu栅格符号库中面状信息块的组成不同于矢量库。栅格符号库中面状信息块的组成不同于矢量库。地图上规则分布的面状符号，在平面上总可以划地图上规则分布的面状符号，在平面上总可以划分成等大的图案块，每个图案块的图形相同。分成等大的图案块，每个图案块的图形相同。uu面状符号是由这样的图案块面状符号是由这样的图案块(即重复元即重复元)在区域内在区域内拼接拼接而成，在轮廓边处要裁出超出轮廓的部分。而成，在轮廓边处要裁出超出轮廓的部分。5.2 5.2 地图符号数据结构地图符号数据结构 n n一、矢量符号库结构一、矢量符号库结构uu矢量符号库中的每个符号是由一系列矢量符号库中的每个符号是由一系列图元图元组组成，每个符号的图元个数是不一样的，且有成，每个符号的图元个数是不一样的，且有的图元的数据长度也是不一样的，即是说矢的图元的数据长度也是不一样的，即是说矢量符号库中每个符号所占的字节数是不一样量符号库中每个符号所占的字节数是不一样的。为了能有效地管理符号库中的所有符号，的。为了能有效地管理符号库中的所有符号，使用时能快速、准确地检索到所需要的符号，使用时能快速、准确地检索到所需要的符号，最为常用的方法是在符号库中建立两个文件，最为常用的方法是在符号库中建立两个文件，它们分别是它们分别是索引文件索引文件和和数据文件数据文件 。索引文件索引文件中存储每个符号的编号及其对应的存储地址；中存储每个符号的编号及其对应的存储地址；而数据文件才存储每个符号的数据。而数据文件才存储每个符号的数据。5.2 5.2 地图符号数据结构地图符号数据结构n n一、矢量符号库结构uu数据文件中的每个符号含有组成该符号的各个数据文件中的每个符号含有组成该符号的各个图元的信息，包括图元的个数、图元的图形参图元的信息，包括图元的个数、图元的图形参数、图元的空间坐标等信息。数、图元的空间坐标等信息。5.2 地图符号数据结构n n二、栅格符号库结构二、栅格符号库结构uu栅格符号库中的栅格数据可以用全栅格形式存储，栅格符号库中的栅格数据可以用全栅格形式存储，即用非压缩格式存储；也可以用某种压缩格式存即用非压缩格式存储；也可以用某种压缩格式存储。储。uu如果用压缩格式存储符号数据，就意味着每个符如果用压缩格式存储符号数据，就意味着每个符号所占的字节数是不一样的，则栅格符号库结构号所占的字节数是不一样的，则栅格符号库结构和上述矢量符号库结构类似，也须用索引文件和和上述矢量符号库结构类似，也须用索引文件和数据文件共同管理整个符号库。数据文件共同管理整个符号库。uu如果用非压缩格式存储，则每个符号所占的字节如果用非压缩格式存储，则每个符号所占的字节数都是一样的，虽然整个符号库所占的空间比较数都是一样的，虽然整个符号库所占的空间比较大，但由于不须使用索引文件，所以对整个符号大，但由于不须使用索引文件，所以对整个符号库的管理就简单得多。库的管理就简单得多。5.2 地图符号数据结构n n用非压缩格式存储（88）的此二值符号，则每个象素可以用一个bit来表示，即每个符号可用8个字节来描述。5.3 地图符号的制作n n符号库的制作是空间数据专题表达的重要环节，当前通用的GIS软件自带的符号样式库提供的是一些描述性符号，其形状和内容远不能满足目前各项专题符号的要求，为此，可以利用ArcGIS的符号样式管理机制和强大的定制功能制作专项符号库，从而实现空间数据的符号化。5.3 地图符号的制作n n符号库的建立有一些基本的规则和要求，在图形方面的要求是形象概括、简单规则；在尺寸方面应考虑视觉效果、地图比例尺等因素；在色彩运用方面应考虑色彩的象征意义、制图习惯等。总之，符号库的设计与制作最主要的原则就是形象直观、逼真准确。5.3 地图符号的制作n n地图符号的设计方法uu地图符号主要靠包括点符号、线符号和面符号。点符号是不依地图比例尺显示的小面积地物或点状地物符号，线符号是长度在地图上按比例显示，而宽度不依比例显示的符号，面符号是在地图上各方向都以比例尺显示的符号 5.3 地图符号的制作n n对地图符号设计的途径主要有以下四种：对地图符号设计的途径主要有以下四种：uu（1 1）采用系统本身的图形编辑方法。将符号当作普通）采用系统本身的图形编辑方法。将符号当作普通的图形块设计制作，如的图形块设计制作，如AutoCADAutoCAD的块文件、的块文件、MEGMEG的单的单元，但这种方式的工作量大，并受系统图形编辑功能元，但这种方式的工作量大，并受系统图形编辑功能的限制，常常难以制作出满意的地图符号。的限制，常常难以制作出满意的地图符号。uu（2 2）使用专业绘图软件设计方法。使用专业且功能强）使用专业绘图软件设计方法。使用专业且功能强大的矢量绘图软件，能很好地提高制图功效和地图出大的矢量绘图软件，能很好地提高制图功效和地图出版质量。版质量。5.3 地图符号的制作n n对地图符号设计的途径主要有以下四种：对地图符号设计的途径主要有以下四种：uu（3 3）二次开发语言编程方法。采用系统提供的二次开）二次开发语言编程方法。采用系统提供的二次开发语言编程实现，如发语言编程实现，如ArcInfoArcInfo的的AMLAML语言、语言、MGEMGE的的MDLMDL等，它提供了编程实现符号绘制的接口。这种方法的等，它提供了编程实现符号绘制的接口。这种方法的特点是由于二次开发语言各异，与主流编程语言的语特点是由于二次开发语言各异，与主流编程语言的语法结构差异很大，所以其使用的函数库庞大，用户难法结构差异很大，所以其使用的函数库庞大，用户难以短时间掌握。以短时间掌握。uu（4 4）使用系统提供的符号设计器。这是常用的方式，）使用系统提供的符号设计器。这是常用的方式，使用系统提供的符号设计器可对系统本身提供的基本使用系统提供的符号设计器可对系统本身提供的基本符号进行编辑，并可与自定义的符号进行组合、位移、符号进行编辑，并可与自定义的符号进行组合、位移、缩放等操作，得到所需的复杂专业符号。例如缩放等操作，得到所需的复杂专业符号。例如ArcMapArcMap的的Style ManagerStyle Manager是一个比较专业的交互式符号设计系统，是一个比较专业的交互式符号设计系统，可对多种符号库进行编辑设计和管理，并进行各种符可对多种符号库进行编辑设计和管理，并进行各种符号的配置号的配置 。5.3 地图符号的制作n nArcGISArcGIS具有强大的符号制作功能，由具有强大的符号制作功能，由ArcMapArcMap中的中的Style ManagerStyle Manager工具来实现样式的制作和管工具来实现样式的制作和管理。理。Style ManagerStyle Manager用来组织样式及其内容用来组织样式及其内容符号和地图元素。可以剪切、复制、粘贴、重符号和地图元素。可以剪切、复制、粘贴、重命名、以及修改任何样式的内容。也可以创建命名、以及修改任何样式的内容。也可以创建新的样式、符号及地图元素。可以创建一个新新的样式、符号及地图元素。可以创建一个新的样式并复制成个人样式内容的样式并复制成个人样式内容包括其它现包括其它现有样式中的符号、要素，也可以删除一些有样式中的符号、要素，也可以删除一些ArcMapArcMap提供的而不又用不着的符号和地图元素，提供的而不又用不着的符号和地图元素，来定制样式。来定制样式。5.3 地图符号的制作n nArcMapArcMap的符号库存储为的符号库存储为的符号库存储为的符号库存储为stylestyle文件，一个符号库存储为一文件，一个符号库存储为一文件，一个符号库存储为一文件，一个符号库存储为一个个个个stylestyle文件，在一个文件，在一个文件，在一个文件，在一个stylestyle文件中，又包括了文件中，又包括了文件中，又包括了文件中，又包括了Marker Marker SymbolsSymbols、Line SymbolsLine Symbols、Fill SymbolsFill Symbols、LabelsLabels、Text Text SymbolsSymbols等等等等2222个符号子库，其中最常用到的就是个符号子库，其中最常用到的就是个符号子库，其中最常用到的就是个符号子库，其中最常用到的就是Marker Marker SymbolsSymbols（点符号）、（点符号）、（点符号）、（点符号）、Line SymbolsLine Symbols（线符号）、（线符号）、（线符号）、（线符号）、Fill Fill SymbolsSymbols（面符号），用于对地图中的点线面数据进行符（面符号），用于对地图中的点线面数据进行符（面符号），用于对地图中的点线面数据进行符（面符号），用于对地图中的点线面数据进行符号化表示。具体的编辑方式是在号化表示。具体的编辑方式是在号化表示。具体的编辑方式是在号化表示。具体的编辑方式是在Style ManagerStyle Manager工具中，新工具中，新工具中，新工具中，新建一个建一个建一个建一个stylestyle文件，使用编辑工具来制作其中的各类子符号。文件，使用编辑工具来制作其中的各类子符号。文件，使用编辑工具来制作其中的各类子符号。文件，使用编辑工具来制作其中的各类子符号。其中，在制作点、线、面符号时，可以镶嵌使用字体符号其中，在制作点、线、面符号时，可以镶嵌使用字体符号其中，在制作点、线、面符号时，可以镶嵌使用字体符号其中，在制作点、线、面符号时，可以镶嵌使用字体符号或图片，字体符号来源于操作系统字体库中的任何字体文或图片，字体符号来源于操作系统字体库中的任何字体文或图片，字体符号来源于操作系统字体库中的任何字体文或图片，字体符号来源于操作系统字体库中的任何字体文件，即件，即件，即件，即C C：WINDOWSFontsWINDOWSFonts中的字体文件，而图片为中的字体文件，而图片为中的字体文件，而图片为中的字体文件，而图片为bmpbmp格式的位图。格式的位图。格式的位图。格式的位图。5.3 地图符号的制作n n制作好的style符号库可以存放到ArcGIS安装路径的style目录中，默认的路径为C：Program FilesArcGISStyles下。当使用ArcMap新建地图文档时，ArcGIS会自动添加Styles目录下的新建的style符号库给此文档，还可手工添加其他style符号库。5.3 地图符号的制作n n点要素符号n n线要素符号n n面要素符号5.4 要素层的绘制n n要素层的绘制是一种要素类型的引用，在这个图层中用一定的绘图方法来描绘该要素层。可以选择要素层中任一字符串或数字属性并用各种方法使其可视化。n n在符号化绘制要素的过程中，可以根据感兴趣的属性类型来改变选择不同的绘图方法。表达数字型数据最好的方法是根据属性值的大小来制定不同的颜色或符号。5.4 要素层的绘制n n一、单一符号设置 uu单一符号表示方法就是采用统一大小、统一形状、统一颜色的点状符号、线状符号或面状符号来表达制图要素，而不管要素本身在数量、质量、大小等方面的差异。5.4 要素层的绘制n n二、分类符号设置 uu分类符号表示方法是根据数据层要素属性值来设置地图符号的，具有相同属性值的要素素采用相同的符号，而属性值不同的要素应用不同的符号，符号的差异表现在符号的形状、大小、色彩、图案等多个方面。5.4 要素层的绘制n n二、分类符号设置 uu通过某一字段属性值来绘制类别（特定值描绘法，unique value renderer）.5.4 要素层的绘制n n二、分类符号设置 uu通过合并字段属性值来绘制类别：可以选择特定的几个字段（最多三个）的值结合起来描述类别。用这种绘图方法要多加小心，对于获得特定的合并字段值并不困难，但这个数目可能变得太大，因此不能清晰地可视化所有要素的类别。5.4 要素层的绘制n n三、绘制要素的数值属性 数字型字段能存贮那些按数值排序的、能够进行计算的或连接的数值。uu1.用颜色来表达数值属性uu2.用分级的符号表示数值属性uu3.用成比例的符号来表示数值属性uu4.多重属性的绘制 5.4 要素层的绘制n n三、绘制要素的数值属性uu1.用颜色来表达数值属性 显示数值型属性的一个有效的方法就是用分等级的颜色来表示属性。这种方法在ArcGIS中被称为断点绘图法（class breaks renderer）5.4 要素层的绘制n n三、绘制要素的数值属性uu2.用分级的符号表示数值属性(分等级的符号绘图法，graduated symbol renderer)5.4 要素层的绘制n n三、绘制要素的数值属性uu2.用分级的符号表示数值属性分级方法：uu（1）属性值的自然分组分级方法uu（2）自定义分级间距的属性值分级uu（3）等间距属性值分级uu（4）用分位数对要素进行分级uu（5）按标准偏差对要素进行分级 5.4 要素层的绘制n n三、绘制要素的数值属性uu2.用分级的符号表示数值属性分级方法：uu（1）属性值的自然分组分级方法uu用统计公式来确定属性值的自然聚类，减少同一级中的差异，增加级间的差异。缺省情况下，分级符号法和分级设色法都采用这种分级方法。5.4 要素层的绘制n n三、绘制要素的数值属性uu2.用分级的符号表示数值属性分级方法：uu（2）自定义分级间距的属性值分级uu通过一个精确的数字增量来对一系列属性值进行分级。5.4 要素层的绘制n n三、绘制要素的数值属性uu2.用分级的符号表示数值属性分级方法：uu（3）等间距属性值分级uu先确定属性值的范围，然后按照相等的值间距把它们进行分级。5.4 要素层的绘制n n三、绘制要素的数值属性uu2.用分级的符号表示数值属性分级方法：uu（4）用分位数对要素进行分级uu分位数分级法按相等的要素数目进行分级。5.4 要素层的绘制n n三、绘制要素的数值属性uu2.用分级的符号表示数值属性分级方法：uu（5）按标准偏差对要素进行分级uu首先，计算所有属性值的均值或平均值，用一个统计公式计算出一个标准偏差。适用于属性值总体上呈对称分布，数值分布在均值附近，远离均值的两级逐渐减少的情况。5.4 要素层的绘制n n三、绘制要素的数值属性uu3.用成比例的符号来表示数值属性这种方法在ArcGIS中称为成比例的符号绘图法（proportional symbol renderer）5.4 要素层的绘制n n三、绘制要素的数值属性uu4.多重属性的绘制uu当用户想要用多种属性值来表达要素，可以用这种方法，同时用两种绘图方法在一个要素图性上操作。这种方法被称作双特定值绘图法（bi-unique value renderer）。5.5 栅格图层的绘制n n一、栅格数据信息类型：uu专题数据uu光谱数据uu图像数据 5.5 栅格图层的绘制n n二、栅格图层的绘制uu1.通过特定值绘制像元uu2.用分等级的颜色来绘制分级后的象元uu3.用分等级颜色绘制拉伸后各像元的值uu4.用红绿蓝合成色绘制象无的值 5.5 栅格图层的绘制n n二、栅格图层的绘制uu1.通过特定值绘制像元t t每种栅格数据都能选择性地与包含每个象元的属性值的表进行关联。t t这种方法适用于描述种类、类型或分级的属性已经存在时的情况。这些属性是描述性质的或数值型的。通常特定值的数目不能超过25个，否则级之间的区别将非常困难。5.5 栅格图层的绘制n n二、栅格图层的绘制uu2.用分等级的颜色来绘制分级后的象元uu适应于高程、坡度、污染物等数据的显示。5.5 栅格图层的绘制n n二、栅格图层的绘制uu3.用分等级颜色绘制拉伸后各像元的值uu适用于光谱值等连续性数据。应用于具有大量属性值的单波段数据中，通常用连续的分等级的颜色来高质量地表现连续现象。uu拉伸类型：标准偏差、直方图均衡化、最大最小拉伸。5.5 栅格图层的绘制n n二、栅格图层的绘制二、栅格图层的绘制uu4.4.用红绿蓝合成色绘制象无的值用红绿蓝合成色绘制象无的值uu用颜色显示的栅格图层通常是用三个波段：红、用颜色显示的栅格图层通常是用三个波段：红、绿、蓝三波段来显示的。如遥感影像数据绿、蓝三波段来显示的。如遥感影像数据。