第8章-空间数据的可视化及制图.ppt

可视化是指利用计算机图形图象技术，将复杂的科可视化是指利用计算机图形图象技术，将复杂的科学现象，自然景观及一些抽象的概念图形化的过程。学现象，自然景观及一些抽象的概念图形化的过程。可视化目的是便于人们理解现象，发现规律和传播可视化目的是便于人们理解现象，发现规律和传播知识。知识。可视化技术通常需要模型的支持，包含交流和认知可视化技术通常需要模型的支持，包含交流和认知分析，是分析，是对人脑印象构造过程的一种仿真，以支持用对人脑印象构造过程的一种仿真，以支持用户的判断和理解。户的判断和理解。一、一、可视化（可视化（visualization)概述概述8.1 概述概述1 可视化的概念首先有美国国家自然科学基金会员会可视化的概念首先有美国国家自然科学基金会员会图形图象专题组在图形图象专题组在1987年提出了科学计算可视化年提出了科学计算可视化（visualization in scientific computing)。科学计算可视化是研究如何将科学计算过程及计算科学计算可视化是研究如何将科学计算过程及计算结果所产生的数据转换成图形或图像信息，并可进行结果所产生的数据转换成图形或图像信息，并可进行交互式分析。交互式分析。1997年国际地图学会成立了可视化委员会，提出将年国际地图学会成立了可视化委员会，提出将科学计算可视化和地图可视化的连接和交流。科学计算可视化和地图可视化的连接和交流。1、科学计算可视化、科学计算可视化2 可视化能迅速、形象地表示空间信息，空间信可视化能迅速、形象地表示空间信息，空间信息离不开可视化。息离不开可视化。因此，科学计算可视化之后，地学专家对可视因此，科学计算可视化之后，地学专家对可视化在地学中的地位和作用进行了许多研究，提出化在地学中的地位和作用进行了许多研究，提出了地图可视化、地理可视化、了地图可视化、地理可视化、GIS可视化、地学可视化、地学多维图解、地理信息的多维可视化、虚拟地理环多维图解、地理信息的多维可视化、虚拟地理环境等概念。境等概念。2、空间信息可视化、空间信息可视化33、空间信息可视化的特点、空间信息可视化的特点 空间信息可视化是指利用地图学、计算机图形图象空间信息可视化是指利用地图学、计算机图形图象技术，将地学信息输入、处理、查询、分析数据，采技术，将地学信息输入、处理、查询、分析数据，采用图形、图像，结合图表、文字、报表，以可视化形用图形、图像，结合图表、文字、报表，以可视化形式，实现交互处理和显示的理论、技术和方法。式，实现交互处理和显示的理论、技术和方法。所以，空间信息可视化是科学计算可视化在地学领所以，空间信息可视化是科学计算可视化在地学领域中的体现。域中的体现。空间信息可视化和科学计算可视化不同之处是空间空间信息可视化和科学计算可视化不同之处是空间信息可视化过程信息可视化过程更强调数字化和符号化的概念更强调数字化和符号化的概念，而且，而且空间信息可视化描述的是地理空间内的事物，可视化空间信息可视化描述的是地理空间内的事物，可视化过程实际上是对地理空间信息的提取和综合过程实际上是对地理空间信息的提取和综合。4l交互性交互性 通过交互性，使用户进入事件的发展之中，并得通过交互性，使用户进入事件的发展之中，并得到可视化结果。到可视化结果。l信息载体的多维性信息载体的多维性 实现空间信息的可视化需要用多媒体表达方式。实现空间信息的可视化需要用多媒体表达方式。l信息表达的动态性信息表达的动态性 实现空间信息的可视化可以描述空间信息的动态实现空间信息的可视化可以描述空间信息的动态变化。变化。空间信息可视化特点空间信息可视化特点5p空间位置的表示，如表达空间物体的分布；空间位置的表示，如表达空间物体的分布；p空间分析的可视化描述，如缓冲区空间分析的可视化描述，如缓冲区p动态制图，如动态仿真图；动态制图，如动态仿真图；p空间信息的可视化查询，实现对空间信息的查询；空间信息的可视化查询，实现对空间信息的查询；p面向实体的模型化显示，如面向实体的模型化显示，如DTM模型。模型。4、空间信息可视化的应用、空间信息可视化的应用6 p 电子地图电子地图p 多媒体地图多媒体地图p 三维仿真图三维仿真图p 四维时空图四维时空图p 交互式可视化界面交互式可视化界面5、空间信息可视化产品类型、空间信息可视化产品类型7 p 传统的及新型的制图软件传统的及新型的制图软件p 空间信息系统空间信息系统p 仿真系统仿真系统p 虚拟现实虚拟现实6、空间信息可视化的方法、空间信息可视化的方法8 在在GIS的发展历程中，一开始就十分重视利用计算的发展历程中，一开始就十分重视利用计算机技术实现空间数据的图形显示和分析，以充分直观机技术实现空间数据的图形显示和分析，以充分直观的表示空间数据处理分析的结果。的表示空间数据处理分析的结果。GIS可视化的发展过程：可视化的发展过程：（1）二维数据的可视化）二维数据的可视化 主要研究二维图形的显示算法，如画线、符号库和符主要研究二维图形的显示算法，如画线、符号库和符号化、颜色设计、图形输出打印等。号化、颜色设计、图形输出打印等。7、空间信息可视化的发展、空间信息可视化的发展9 2.5维图形的可视化以地形分析为核心，研究用二维图形的可视化以地形分析为核心，研究用二维数据表示三维数据，即将三维数据投影到二维屏维数据表示三维数据，即将三维数据投影到二维屏幕上，显示之。幕上，显示之。2.5维图形可视化的实质是研究三维到二维数据的维图形可视化的实质是研究三维到二维数据的坐标变换、隐藏线隐藏面消除、光照模型。坐标变换、隐藏线隐藏面消除、光照模型。2.5维图形无法表示三维物体的体特征。维图形无法表示三维物体的体特征。（2）2.5维图形的可视化维图形的可视化 10（3）真三维数据的可视化）真三维数据的可视化 90年代以来，三维物体的体特征的可视化研年代以来，三维物体的体特征的可视化研究成了热点。究成了热点。从发展看从发展看GIS可视化研究着重于技术层次上，可视化研究着重于技术层次上，如数据模型、图形图象显示、图形图象的实时动如数据模型、图形图象显示、图形图象的实时动态处理等。态处理等。必须指出，为提高必须指出，为提高GIS可视化的实用性，在可视化的实用性，在GIS可视化研究中一直十分注意在地形图上显示可视化研究中一直十分注意在地形图上显示地物要素，研究点、线、面要素在三维景观上的地物要素，研究点、线、面要素在三维景观上的叠加算法。叠加算法。11(4)多维信息可视化多维信息可视化 多维信息是指变量形式为多维信息是指变量形式为F=f(x1,x2,F=f(x1,x2,xn)(nxn)(n3)3)的数据，每个数据含有的数据，每个数据含有3 3个维度以上的信息。个维度以上的信息。多维信息的可视化大都是采用降维的方式来实多维信息的可视化大都是采用降维的方式来实现。现。降维的过程可以是线性的，也可以是非线降维的过程可以是线性的，也可以是非线性的性的。非线性的降维方法认为现实数据中的大。非线性的降维方法认为现实数据中的大部分点集的有效维比它的空间维小，也就是说部分点集的有效维比它的空间维小，也就是说一个高维数据中往往有些维度的信息是不明显一个高维数据中往往有些维度的信息是不明显的。有效维通常由样品数据的显著因子决定。的。有效维通常由样品数据的显著因子决定。12多维信息可视化技术的分类多维信息可视化技术的分类 1）基于）基于2变量的多维可视化技术变量的多维可视化技术2）基于多变量的显示技术）基于多变量的显示技术3）动画技术）动画技术1 1）基于）基于2 2变变量的多量的多维维可可视视化技化技术术研究研究（1 1）参考网格法）参考网格法（2 2）拟拟合曲合曲线线法法13从视觉原理讲，从视觉原理讲，一条一条4545度或度或-45-45度方向度方向的线的线段是传达曲线线性特征的最好方法。段是传达曲线线性特征的最好方法。（3 3）条）条带带法法14用用小小的的图图标标来来表表示示所所要要表表达达的的数数据据，根根据据表表达达数数据据的的不不同同，改改变变图图标标的的形形状状。常常用用的的字字形形法法有有星星绘绘法法（Star plots）和和Chernoff面面法法（Chernoff Faces）。星星绘绘法法就就是是从从一一点点向向外外绘绘制制呈呈辐辐条条状状发发散散的的形形状状，有有多多少少维维就就有有多多少少个个辐辐条条，辐辐条条的的长长度度表表示示变变量量的的大大小小，当当变量很多时，这种方法将显得无能为力变量很多时，这种方法将显得无能为力。2 2）基于多）基于多变变量的多量的多维维可可视视化技化技术术研究研究 字形法字形法15星绘法表示多维信息星绘法表示多维信息Chernoff面法表示多维信息面法表示多维信息16即把多维信息投影到更小的子空间去进行绘制。比即把多维信息投影到更小的子空间去进行绘制。比较著名的投影法有较著名的投影法有AndrewsAndrews曲线法。这种方法将每一曲线法。这种方法将每一个多维数据通过一个周期函数映射到二维空间中的个多维数据通过一个周期函数映射到二维空间中的一条曲线上，这种方法能够表示的信息维数较多。一条曲线上，这种方法能够表示的信息维数较多。投影法投影法17所谓平行坐标系就是将多维空间的轴定义为互相所谓平行坐标系就是将多维空间的轴定义为互相平行的垂直线。笛卡尔坐标系的一个点与平行坐平行的垂直线。笛卡尔坐标系的一个点与平行坐标系中的一条复合线相对应。标系中的一条复合线相对应。平行坐标系法平行坐标系法18这种方法的主要思想是保证多维信息中的一个或多这种方法的主要思想是保证多维信息中的一个或多个独立的变量为常量，每个常量与从多维信息中获个独立的变量为常量，每个常量与从多维信息中获取的无限薄且和常变量轴垂直的切片相对应，从而取的无限薄且和常变量轴垂直的切片相对应，从而降低多维信息的维数降低多维信息的维数 。Worlds within Worlds19上上面面所所述述的的各各种种方方法法均均可可用用于于显显示示具具有有时时间间信信息息的的动动态态数数据据序序列列，但但是是与与动动画画技技术术相相比比，这这些些方方法法显显然然具具有有明明显显的的局局限限性性。下下面面是是两两种种经经典的基于动画的多维信息可视化技术。典的基于动画的多维信息可视化技术。(1)漫游法漫游法(2)梯度可视化动画模型梯度可视化动画模型3）基于动画的多维可视化技术研究）基于动画的多维可视化技术研究20 虚虚拟拟现现实实是是一一门门涉涉及及众众多多学学科科的的新新的的实实用用技技术术，它它集集先先进进的的计计算算机机技技术术、传传感感与与测测量量技技术术、仿仿真真技技术术、微微电电子子技技术术于于一一体体。在在计计算算机机技技术术中中，它它又又特特别别依依赖赖于于计计算算机机图图形形学学、人人工工智智能能、网网络络技技术术、人人机机接接口口技技术术及及计计算算机机仿仿真真技技术术。这这些些相相关关技技术术的的发发展带动了虚拟现实技术的进步。展带动了虚拟现实技术的进步。虚虚拟拟现现实实是是空空间间信信息息可可视视化化进进一一步步发发展展的的新新方方式式，它它使使人人们们好好像像进进入入真真实实地地理理空空间间环环境境，并并与与之之进进行行交互作用。交互作用。二、虚拟现实（二、虚拟现实（virtual reality)1 1、虚拟现实（虚拟现实（虚拟现实（虚拟现实（VRVR）21VR具具有有三三个个最最突突出出的的特特征征，即即交交互互性性(Interactivity)、想想象象性性(Imagination)和和沉沉浸浸感感(Immersion)，称称三三“I”特特征征。以以此此区区分分与与其其相相邻邻技技术术，如如多多媒媒体体技技术术、科科学计算可视化技术。学计算可视化技术。交互性交互性指参与者用专门设备，能实现对模拟环境的考察指参与者用专门设备，能实现对模拟环境的考察与操作程度，例如用户可用手直接抓取模拟环境中的物体，与操作程度，例如用户可用手直接抓取模拟环境中的物体，且有接触感，有重量感，视场中被抓起的物体也应随着手且有接触感，有重量感，视场中被抓起的物体也应随着手的移动而移动。的移动而移动。想象性想象性是是VR与设计者并行操作，为发挥它们的创造性与设计者并行操作，为发挥它们的创造性而设计的，这极大地依赖于人类的想象力。而设计的，这极大地依赖于人类的想象力。沉浸感沉浸感即投入感，其目的是力图使用户在计算机所创建即投入感，其目的是力图使用户在计算机所创建的三维虚拟环境中处于一种全身心投入的感觉状态，有身的三维虚拟环境中处于一种全身心投入的感觉状态，有身临其境的感觉，即所谓临其境的感觉，即所谓“沉浸感沉浸感”。虚拟现实的三个特征虚拟现实的三个特征22 虚拟现实技术、网络环境和地学结合产生了虚拟现实技术、网络环境和地学结合产生了虚拟虚拟地理环境。地理环境。在虚拟地理环境中，可按个人的知识、意愿、假在虚拟地理环境中，可按个人的知识、意愿、假定设计分析模型，进行交互，使在网络环境下产生定设计分析模型，进行交互，使在网络环境下产生身临其境的感觉。身临其境的感觉。在虚拟地理环境中，利用地学分析模型可以实现在虚拟地理环境中，利用地学分析模型可以实现虚拟模拟，从而加速相关理论的发展。虚拟模拟，从而加速相关理论的发展。2 2、虚拟地理环境、虚拟地理环境、虚拟地理环境、虚拟地理环境23 在计算机环境下，可视化的中心问题是科学家能在计算机环境下，可视化的中心问题是科学家能够快速生成一系列相同或相关信息的图像。计算够快速生成一系列相同或相关信息的图像。计算机屏幕上显示的影像有助于信息处理，从而提高机屏幕上显示的影像有助于信息处理，从而提高对二维或三维空间关系和空间问题的理解。对二维或三维空间关系和空间问题的理解。目前，可视化技术成为信息爆炸时代人类分析和目前，可视化技术成为信息爆炸时代人类分析和驾驭信息的有力工具。驾驭信息的有力工具。在可视化技术的基础上，在可视化技术的基础上，发展了仿真技术发展了仿真技术（simulation,imitation)和虚拟和虚拟技术。技术。“虚拟现实虚拟现实”是仿真技术的一种特殊形式。是仿真技术的一种特殊形式。24仿真技术仿真技术 虚拟现实技术虚拟现实技术增强现实技术增强现实技术增强现实（增强现实（Augmented Reality）虚实结合虚实结合实时交互实时交互三维注册三维注册注册所要完成的任务是实时地检测出使用者头部的注册所要完成的任务是实时地检测出使用者头部的位置和视线方向，计算机根据这些信息确定所要添位置和视线方向，计算机根据这些信息确定所要添加的虚拟信息在投影平面中的映射位置，并将这些加的虚拟信息在投影平面中的映射位置，并将这些信息实时显示在显示屏的正确位置，达到与现实场信息实时显示在显示屏的正确位置，达到与现实场景的融合。景的融合。258.2 GIS中图形的输出中图形的输出 GIS中图形的输出用来表示地理实体的空间特性和中图形的输出用来表示地理实体的空间特性和属性特性。属性特性。1）地图）地图 GIS中图形输出的主要形式，是空间实体的符号化中图形输出的主要形式，是空间实体的符号化模型。模型。2）图像）图像 GIS中图形输出的另一种形式，它也是空间实体的中图形输出的另一种形式，它也是空间实体的一种模型，但不用符号化方式，而是采用人的直观视一种模型，但不用符号化方式，而是采用人的直观视觉变量如色彩、灰度、模式表示空间实体的质量特性。觉变量如色彩、灰度、模式表示空间实体的质量特性。通常将空间划分为规则的单元，并赋予视觉变量。通常将空间划分为规则的单元，并赋予视觉变量。一、一、一、一、GISGIS中图形的输出形式中图形的输出形式中图形的输出形式中图形的输出形式263）统计图表）统计图表 统计图表用以表示非空间信息。统计图表用以表示非空间信息。统计图与地图综合使用，形成以统计符号表示的统计图与地图综合使用，形成以统计符号表示的专题图。专题图。4）其它）其它一、一、一、一、GISGIS中图形的输出形式中图形的输出形式中图形的输出形式中图形的输出形式27二、二、GIS和计算机制图和计算机制图 GIS的发展从计算机制图和地籍管理起步。的发展从计算机制图和地籍管理起步。至今，制图还是至今，制图还是GIS的重要功能之一。的重要功能之一。计算机制图的发展孕育了计算机制图的发展孕育了GIS的诞生，而的诞生，而GIS的发展又促进了计算机制图的进一步发展。的发展又促进了计算机制图的进一步发展。28三、三、三、三、GISGIS环境下空间数据的多尺度显示环境下空间数据的多尺度显示环境下空间数据的多尺度显示环境下空间数据的多尺度显示 空间数据的多尺度显示是指将同一地区图，放在空间数据的多尺度显示是指将同一地区图，放在远近不同的地区观测，以便观察到该地区不同分辨远近不同的地区观测，以便观察到该地区不同分辨率、不同对象的图形，即建立不同的数据模型。率、不同对象的图形，即建立不同的数据模型。空间数据的多尺度显示方法：空间数据的多尺度显示方法：空间数据的多尺度显示方法：空间数据的多尺度显示方法：l 利用系列比例尺数据进行景观生成，以得到该地利用系列比例尺数据进行景观生成，以得到该地区从宏观到微观、从整体到局部的显示。区从宏观到微观、从整体到局部的显示。l 将同一比例尺数据简化为几个层次数据显示。将同一比例尺数据简化为几个层次数据显示。29 地图地图/GIS/GIS数据综合数据综合1：2.5万万 1：10万万 1：25万万 随着比例尺缩小，保留随着比例尺缩小，保留重要地物，以概括的形式表重要地物，以概括的形式表达，去掉次要地物目标达，去掉次要地物目标 地图综合是地图设计制地图综合是地图设计制作的核心环节，蕴含着创造作的核心环节，蕴含着创造性思维性思维，是一定程度上的艺是一定程度上的艺术加工行为。术加工行为。30vv 从从从从GISGIS发展发展看，看，GIS行业起步于计算机制图和地籍处行业起步于计算机制图和地籍处理；理；v 从从GIS的的数据源数据源看，地图既是看，地图既是GIS的输入数据又是的输入数据又是 GIS数据的主要输出形式；数据的主要输出形式；v 从从GIS的的功能功能看，制图是看，制图是GIS的主要功能之一；的主要功能之一；v 从从GIS的的应用应用看，开始以制图形式广泛被应用，但随看，开始以制图形式广泛被应用，但随着空间数据库的发展，表现为空间数据可视化问题。着空间数据库的发展，表现为空间数据可视化问题。可以说，计算机制图的发展孕育了可以说，计算机制图的发展孕育了GIS的诞生，而的诞生，而GIS的发展又进一步促使了计算机制图的进步。的发展又进一步促使了计算机制图的进步。8.3 地图的表示和地图符号地图的表示和地图符号31 地图的符号是地图的语言，是在地图上表达空间对象地图的符号是地图的语言，是在地图上表达空间对象的图形记号，它通过尺寸、形状和颜色来表示事物空间的的图形记号，它通过尺寸、形状和颜色来表示事物空间的位置、形状、质量和数量特征，是表达地理现象与发展的位置、形状、质量和数量特征，是表达地理现象与发展的基本手段。基本手段。高质量的地图符号丰富了地图的内容、增加了地图的可高质量的地图符号丰富了地图的内容、增加了地图的可读性。读性。地图符号系统（在地图符号系统（在GIS中的地图符号库）是具有共性的、中的地图符号库）是具有共性的、进行了分类分级和抽象的地图符号的集合。进行了分类分级和抽象的地图符号的集合。地图符号系统明显地反映了表达对象的层次关系。地图符号系统明显地反映了表达对象的层次关系。一、地图的符号和地图符号系统一、地图的符号和地图符号系统32 GIS中都建立地图符号库。中都建立地图符号库。地图符号库是将地图符号以数据库的形式存地图符号库是将地图符号以数据库的形式存到计算机中实现数据库管理功能，从而，实现符到计算机中实现数据库管理功能，从而，实现符号信息的存储和查询。号信息的存储和查询。在地图符号库中的符号其结构统一，便于扩在地图符号库中的符号其结构统一，便于扩充和修改。充和修改。1、GIS中的地图符号中的地图符号331）按定位分类）按定位分类 定位符号、说明符号。定位符号、说明符号。2）按符号代表事物分类）按符号代表事物分类 点状符号、线状符号、面状符号。点状符号、线状符号、面状符号。2 2、地图符号的分类、地图符号的分类、地图符号的分类、地图符号的分类34 点状符号是定位于几何上的点，点状符号点状符号是定位于几何上的点，点状符号图形通常较规则；图形通常较规则；图形位置固定（不随位置变化）；图形位置固定（不随位置变化）；符号大小与地图比例尺无关，但有确定的定符号大小与地图比例尺无关，但有确定的定位点和方向。位点和方向。如居民点、矿区、气象站等。如居民点、矿区、气象站等。v 点状符号点状符号35v 线状符号线状符号 线状符号是定位于几何上的线，符号沿某个方向线状符号是定位于几何上的线，符号沿某个方向延伸，宽度与地图比例尺无关，长度与地图比例尺延伸，宽度与地图比例尺无关，长度与地图比例尺相关，具有具有定位线；相关，具有具有定位线；线状符号常可进一步分解成具有单一特征的线状线状符号常可进一步分解成具有单一特征的线状符号。符号。如河流、公路、航线等。如河流、公路、航线等。36v 面状符号面状符号 面状符号是定位于几何上的面，它具有封闭的轮面状符号是定位于几何上的面，它具有封闭的轮角线；角线；符号所表达的范围与地图比例尺相关；符号所表达的范围与地图比例尺相关；通常在封闭区内配置点状符号、阴影线或颜色。通常在封闭区内配置点状符号、阴影线或颜色。如森林、土地等。如森林、土地等。37符号类别符号类别形状形状尺寸尺寸方向方向 点状符号点状符号 线状符号线状符号 面状符号面状符号3 3、地图符号的参数、地图符号的参数、地图符号的参数、地图符号的参数38 地图的点状符号、线状符号和面状符号各自地图的点状符号、线状符号和面状符号各自有自己的特点，又有共性。有自己的特点，又有共性。相同点相同点是都有类似的绘图参数和操作方法；是都有类似的绘图参数和操作方法；不同点不同点是构成符号的基本图素不同。是构成符号的基本图素不同。4 4、地图符号的图元、地图符号的图元、地图符号的图元、地图符号的图元391）点状符号的图元）点状符号的图元 主要包括主要包括:点、直线、折线、样条曲线、圆弧、点、直线、折线、样条曲线、圆弧、三角形、矩形、多边形、子图等。三角形、矩形、多边形、子图等。2）线状符号的图元）线状符号的图元 主要包括主要包括:实线、虚线、点虚线、双虚线、双实线、实线、虚线、点虚线、双虚线、双实线、连续点符号、定位点符号、齿线符号等。连续点符号、定位点符号、齿线符号等。40 3）面状符号的图元）面状符号的图元 主要是指它的不同填充，包括阴影线填充、点符号主要是指它的不同填充，包括阴影线填充、点符号填充、位图填充。填充、位图填充。阴影线填充用不同线型，用不同间距、不同倾斜角阴影线填充用不同线型，用不同间距、不同倾斜角、不同的颜色组成图案。、不同的颜色组成图案。点符号填充用不同的布点形式、不同的旋转角度等点符号填充用不同的布点形式、不同的旋转角度等组成图案。组成图案。位图填充用位图长度、位图宽度、行间距、列间距位图填充用位图长度、位图宽度、行间距、列间距、缩放系数、旋转角组成图案。、缩放系数、旋转角组成图案。41 42l使用矢量点状符号时，符号化软件读取空间数使用矢量点状符号时，符号化软件读取空间数据库，并经过预处理模块处理后得到分类特征码据库，并经过预处理模块处理后得到分类特征码数据及点符号空间定位数据。其过程主要包括中数据及点符号空间定位数据。其过程主要包括中心化、旋转、缩放、和绘制等。心化、旋转、缩放、和绘制等。l 使用矢量线状符号时，将线状符号图元沿线状使用矢量线状符号时，将线状符号图元沿线状要素的中轴串接，其中要素的中轴串接，其中X轴与中轴重合，在线状轴与中轴重合，在线状地物的转弯处，图元同样弯曲。地物的转弯处，图元同样弯曲。l 使用矢量面状符号时，将填充的图符，按要求使用矢量面状符号时，将填充的图符，按要求的方向和行距间隔逐行填充。的方向和行距间隔逐行填充。5 5、矢量符号库及其应用、矢量符号库及其应用、矢量符号库及其应用、矢量符号库及其应用43 三维符号库三维符号库三维符号库三维符号库44l 使用栅格点符号时，由平移产生，对有向的点符使用栅格点符号时，由平移产生，对有向的点符号，经旋转和平移变换输出。号，经旋转和平移变换输出。l 使用栅格线符号时，由于线状符号走向变化，不使用栅格线符号时，由于线状符号走向变化，不能对信息块作整个操作，而是将栅格阵元从左到右能对信息块作整个操作，而是将栅格阵元从左到右逐列取出，并按线的走向作旋转和平移变换输出逐列取出，并按线的走向作旋转和平移变换输出l 使用栅格面符号时，先在区域内全部栅格点填实，使用栅格面符号时，先在区域内全部栅格点填实，然后，同栅格符号进行逻辑与，从而得到所要求的然后，同栅格符号进行逻辑与，从而得到所要求的填充图案。填充图案。6 6、栅格符号库及其应用、栅格符号库及其应用、栅格符号库及其应用、栅格符号库及其应用45二、符号的色彩二、符号的色彩 地图符号的色彩可帮助人们区分图形，地图符号的色彩可帮助人们区分图形，地图符号的色彩可帮助人们区分图形，地图符号的色彩可帮助人们区分图形，从而减少符号的数量，加强地图要素的分级从而减少符号的数量，加强地图要素的分级从而减少符号的数量，加强地图要素的分级从而减少符号的数量，加强地图要素的分级分类能力。分类能力。分类能力。分类能力。通常一种符号用一种色彩来表示。通常一种符号用一种色彩来表示。通常一种符号用一种色彩来表示。通常一种符号用一种色彩来表示。46白色（白色（R G B）=（255，255，255）黑色（黑色（R G B）=（0，0，0）R G B组成的立方体是非线性的，组成的立方体是非线性的，即两种颜色相近的程度不能简单地用欧氏距离来表示即两种颜色相近的程度不能简单地用欧氏距离来表示R RGBRGB三基色定理三基色定理三基色定理三基色定理1 RGB1 RGB表示颜色表示颜色表示颜色表示颜色黑黑白白GB黄黄47HLS表示更反映人类的感知。表示更反映人类的感知。H（Hue)色度，反映颜色的分类，如纯红、品红；色度，反映颜色的分类，如纯红、品红；L(Light)亮度，反映颜色黑的程度，如白色的亮亮度，反映颜色黑的程度，如白色的亮度比黑色的亮度高。度比黑色的亮度高。S(Saturation)饱和度，反映颜色的纯度，如纯红饱和度，反映颜色的纯度，如纯红的饱和度比粉红的饱和度高。的饱和度比粉红的饱和度高。用用HLS表示后，最后还是转成表示后，最后还是转成RGB显示。显示。2 HLS2 HLS表示颜色表示颜色表示颜色表示颜色48 地图上的注记是地图上文字和数字的总称，地图上的注记是地图上文字和数字的总称，用来表示事物名称、质量和数量的特性。用来表示事物名称、质量和数量的特性。v 名称注记名称注记 说明事物专有名称；说明事物专有名称；v 说明注记说明注记 补充图形符号的不足；补充图形符号的不足；v 数字注记数字注记 说明事物的数量特征。说明事物的数量特征。三、地图的注记三、地图的注记1 1、注记的分类、注记的分类、注记的分类、注记的分类49v 单点注记单点注记 给定一个点，注记方向角为给定一个点，注记方向角为 零的一串字符；零的一串字符；v 双点注记双点注记 给定两个点，注记方向角有给定两个点，注记方向角有 两点位置确定；两点位置确定；v 布点注记布点注记 注记一串字符，每个字符对注记一串字符，每个字符对 应一个点位和方向应一个点位和方向v 参考线注记参考线注记 沿一参考线自动布点注记。沿一参考线自动布点注记。2、注记的方式、注记的方式注注:对地名的自动注记，工作量和难度比较大。对地名的自动注记，工作量和难度比较大。503、地图的汉字库、地图的汉字库 地图的汉字库为地图提供不同字体、不同字形、不同地图的汉字库为地图提供不同字体、不同字形、不同地图的汉字库为地图提供不同字体、不同字形、不同地图的汉字库为地图提供不同字体、不同字形、不同尺寸、不同颜色、不同排列方式的汉字。尺寸、不同颜色、不同排列方式的汉字。尺寸、不同颜色、不同排列方式的汉字。尺寸、不同颜色、不同排列方式的汉字。1 1）栅格汉字库）栅格汉字库）栅格汉字库）栅格汉字库 也称也称也称也称点阵汉字库点阵汉字库点阵汉字库点阵汉字库。2 2）矢量汉字库）矢量汉字库）矢量汉字库）矢量汉字库 在地图上放大过大时，会出现折。在地图上放大过大时，会出现折。在地图上放大过大时，会出现折。在地图上放大过大时，会出现折。3 3）True TypeTrue Type轮廓汉字库轮廓汉字库轮廓汉字库轮廓汉字库 True TypeTrue Type字库的字型是一组用数学方法描述的，由字库的字型是一组用数学方法描述的，由字库的字型是一组用数学方法描述的，由字库的字型是一组用数学方法描述的，由直线和曲线描绘的字符图形。由它组成的高质量中西文直线和曲线描绘的字符图形。由它组成的高质量中西文直线和曲线描绘的字符图形。由它组成的高质量中西文直线和曲线描绘的字符图形。由它组成的高质量中西文轮廓汉字库最适合地图使用，它可以提供高质量的放大轮廓汉字库最适合地图使用，它可以提供高质量的放大轮廓汉字库最适合地图使用，它可以提供高质量的放大轮廓汉字库最适合地图使用，它可以提供高质量的放大和旋转字、能跨平台地工作。和旋转字、能跨平台地工作。和旋转字、能跨平台地工作。和旋转字、能跨平台地工作。目前都采用目前都采用目前都采用目前都采用True TypeTrue Type汉字库，这是一种特殊的矢量汉字库，这是一种特殊的矢量汉字库，这是一种特殊的矢量汉字库，这是一种特殊的矢量汉字库也称轮廓字库。汉字库也称轮廓字库。汉字库也称轮廓字库。汉字库也称轮廓字库。51 在在GIS中专题信息中专题信息是相应的属性信息是相应的属性信息。专题图是专题信息图形化的结果，用来反映自然、专题图是专题信息图形化的结果，用来反映自然、社会、经济分布特性，它是强调某一特定要素或概念社会、经济分布特性，它是强调某一特定要素或概念（专题信息）的地图。（专题信息）的地图。专题图表示的内容通常是普通地图上没有的要素和专题图表示的内容通常是普通地图上没有的要素和现象。如人口、气候等。现象。如人口、气候等。随着随着GIS的飞速发展，及专题图在经济、文化、军的飞速发展，及专题图在经济、文化、军事等领域的广泛应用，出现了以专题图制作为主要目事等领域的广泛应用，出现了以专题图制作为主要目的的卓面的的卓面GIS。8.4 专题信息和专题图专题信息和专题图一、专题信息一、专题信息52 GISGIS管理的地物不仅有空间位置特征，还管理管理的地物不仅有空间位置特征，还管理管理的地物不仅有空间位置特征，还管理管理的地物不仅有空间位置特征，还管理非空间属性数据。因此在显示地物对象空间位置的非空间属性数据。因此在显示地物对象空间位置的非空间属性数据。因此在显示地物对象空间位置的非空间属性数据。因此在显示地物对象空间位置的同时，可用特定方式显示某个或多个相关属性，生同时，可用特定方式显示某个或多个相关属性，生同时，可用特定方式显示某个或多个相关属性，生同时，可用特定方式显示某个或多个相关属性，生成专题图。成专题图。成专题图。成专题图。专题图是对于地物特征或者地理要素的特定的可专题图是对于地物特征或者地理要素的特定的可专题图是对于地物特征或者地理要素的特定的可专题图是对于地物特征或者地理要素的特定的可视化表现，用户通过专题图可将数据图形化，使属视化表现，用户通过专题图可将数据图形化，使属视化表现，用户通过专题图可将数据图形化，使属视化表现，用户通过专题图可将数据图形化，使属性数据直观地在地图上体现出来。性数据直观地在地图上体现出来。性数据直观地在地图上体现出来。性数据直观地在地图上体现出来。二、专题图二、专题图53专题图的表示方法专题图的表示方法统计方法统计方法非统计方法非统计方法相对数量级相对数量级绝对数量级绝对数量级定性数据定性数据定量数据定量数据各类统计图各类统计图1、专题图的表示、专题图的表示54v质底（独立值）专题图质底（独立值）专题图质底（独立值）专题图质底（独立值）专题图 用不同颜色表示连续分布的现用不同颜色表示连续分布的现象的质量特征。如植被图。象的质量特征。如植被图。v等级符号专题图等级符号专题图等级符号专题图等级符号专题图 以大小不同的点符号表示专题特性。以大小不同的点符号表示专题特性。v范围值范围值范围值范围值 专题图专题图专题图专题图 用不同颜色或图式等手段，表示现象的用不同颜色或图式等手段，表示现象的分布等级范围。分布等级范围。v点密度专题图点密度专题图点密度专题图点密度专题图 在制图现象的表示范围内，用大小相同在制图现象的表示范围内，用大小相同的点群稀疏表示分布特征。的点群稀疏表示分布特征。v分级统计图和图表统计图分级统计图和图表统计图分级统计图和图表统计图分级统计图和图表统计图 分级统计图法用相对值表示分级统计图法用相对值表示现象的分布。现象的分布。v等值线专题图等值线专题图等值线专题图等值线专题图 将相同数量指标点连线组成的一组等值将相同数量指标点连线组成的一组等值线表示地区特征。如等温图。线表示地区特征。如等温图。2、专题图的主要表示形式、专题图的主要表示形式5556 根据图层相关数据表（可以是属性表，也根据图层相关数据表（可以是属性表，也根据图层相关数据表（可以是属性表，也根据图层相关数据表（可以是属性表，也可以是关联表）中的一个字段或者一个表达式可以是关联表）中的一个字段或者一个表达式可以是关联表）中的一个字段或者一个表达式可以是关联表）中的一个字段或者一个表达式（可以是数值，也可以是字符串），任意一个（可以是数值，也可以是字符串），任意一个（可以是数值，也可以是字符串），任意一个（可以是数值，也可以是字符串），任意一个不同的值都可以用不同的符号表示。基于该类不同的值都可以用不同的符号表示。基于该类不同的值都可以用不同的符号表示。基于该类不同的值都可以用不同的符号表示。基于该类型专题图能够进行与图层同样的操作。型专题图能够进行与图层同样的操作。型专题图能够进行与图层同样的操作。型专题图能够进行与图层同样的操作。1）独立值专题图）独立值专题图专题图的主要形式专题图的主要形式57582）范围值专题图）范围值专题图 根据图层相关数据表（可以是属性表，也可以是关联表根据图层相关数据表（可以是属性表，也可以是关联表根据图层相关数据表（可以是属性表，也可以是关联表根据图层相关数据表（可以是属性表，也可以是关联表中的一个字段或者一个表达式（最终结果是数值），根据一中的一个字段或者一个表达式（最终结果是数值），根据一中的一个字段或者一个表达式（最终结果是数值），根据一中的一个字段或者一个表达式（最终结果是数值），根据一定的规则来划分一定数目的范围，每种范围用一种符号表示。定的规则来划分一定数目的范围，每种范围用一种符号表示。定的规则来划分一定数目的范围，每种范围用一种符号表示。定的规则来划分一定数目的范围，每种范围用一种符号表示。范围的数目可由用户指定，表示要分多少个范围。范围的数目可由用户指定，表示要分多少个范围。范围的数目可由用户指定，表示要分多少个范围。范围的数目可由用户指定，表示要分多少个范围。其中：其中：其中：其中：点专题图用渐变颜色或点符号大小来表现图层中各点专题图用渐变颜色或点符号大小来表现图层中各点专题图用渐变颜色或点符号大小来表现图层中各点专题图用渐变颜色或点符号大小来表现图层中各个不同范围的地物；个不同范围的地物；个不同范围的地物；个不同范围的地物；线专题图用渐变颜色或线符号宽度来表现图层中各线专题图用渐变颜色或线符号宽度来表现图层中各线专题图用渐变颜色或线符号宽度来表现图层中各线专题图用渐变颜色或线符号宽度来表现图层中各个不同范围的地物；个不同范围的地物；个不同范围的地物；个不同范围的地物；面状专题图用渐变的填充符号来表现图层中各个不面状专题图用渐变的填充符号来表现图层中各个不面状专题图用渐变