地理信息系统产品输出设计.pdf

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1、第七章第七章 地理信息系统地理信息系统产品输出设计产品输出设计第一节地理信息系统产品的输出形式第二节地理信息系统图形输出系统设计第三节地理信息系统可视化与虚拟现实第一节地理信息系统产品的输出形式第二节地理信息系统图形输出系统设计第三节地理信息系统可视化与虚拟现实一、GIS产品基本概念是指由系统处理、分析、可以直接提供研究、规划和决策人员使用的产品，其形式有一、GIS产品基本概念是指由系统处理、分析、可以直接提供研究、规划和决策人员使用的产品，其形式有地图、图象、统计图表地图、图象、统计图表以及各种格式的以及各种格式的数字产品数字产品等，是系统中数据的表现形式。等，是系统中数据的表现形式。地理信

2、息系统产品是指经由系统处理和分地理信息系统产品是指经由系统处理和分析，可以直接供专业规划人员或决策人员析，可以直接供专业规划人员或决策人员使用的各种地图、图表、图象、数据报表使用的各种地图、图表、图象、数据报表或文字说明。地理信息系统产品输出是指或文字说明。地理信息系统产品输出是指将将GISGIS分析或查询检索的结果表示为某种用分析或查询检索的结果表示为某种用户需要的可以理解的形式的过程，其中，户需要的可以理解的形式的过程，其中，地图图形输出是地理信息系统产品的主要地图图形输出是地理信息系统产品的主要表现形式。表现形式。二、二、GIS产品类型产品类型二、二、GIS产品类型产品类型1、地图、地图

3、GIS中图形的输出的主要形式，是空间实体的符号化模型。具有以下特征：（中图形的输出的主要形式，是空间实体的符号化模型。具有以下特征：（1）采用特殊数学法则产生的可量测性：采用特殊数学法则产生的可量测性：采用地图投影、比例尺和定向将地球表面的实体投影到二维平面并制成各种分幅的地图。（采用地图投影、比例尺和定向将地球表面的实体投影到二维平面并制成各种分幅的地图。（2）使用符号化模型产生的直观性：使用符号化模型产生的直观性：用颜色、尺寸、大小等表示点状符号、线状符号、面状符号。（用颜色、尺寸、大小等表示点状符号、线状符号、面状符号。（3）采用制图综合产生的一览性：采用制图综合产生的一览性：制图综合对

4、实体质量特征进行分类分级，对次要的实体或实体特征进行选取概括，使得反映的地理现象主次分明确切地表示出各要素间相互关系，更易于理解事物本质和规律。制图综合对实体质量特征进行分类分级，对次要的实体或实体特征进行选取概括，使得反映的地理现象主次分明确切地表示出各要素间相互关系，更易于理解事物本质和规律。1、常规地图、常规地图(1)全要素地图全要素地图指地形图，包括水系、地貌、植被、居民点、交通、境界、独立地物等内容。指地形图，包括水系、地貌、植被、居民点、交通、境界、独立地物等内容。1979年南京（2 2）各类专题地图）各类专题地图）各类专题地图）各类专题地图专题地图定点符号法专题地图质别底色法第一

5、节第一节第一节第一节 GISGIS产品输出形式产品输出形式产品输出形式产品输出形式专题地图分区图表法专题地图质别底色法第一节第一节第一节第一节 GISGISGISGIS产品输出形式产品输出形式产品输出形式产品输出形式（3 3 3 3）遥感影像地图遥感影像地图遥感影像地图遥感影像地图第一节第一节第一节第一节 GISGISGISGIS产品输出形式产品输出形式产品输出形式产品输出形式2、图像2、图像GIS中图形的输出的另一种形式，它也是空间实体的一种模型，其特点为：（1）不用符号化方式，而是采用人的直观视觉变量如色、灰度、模式表示空间实体的质量特性。（2）通常将空间划分为规则的单元，并赋予视觉变量。

6、3、统计图表3、统计图表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专题图。4、其它4、其它数字地图等。地理信息系统输出产品类型地理信息系统输出产品类型地理信息系统输出产品类型地理信息系统输出产品类型?三维多媒体虚拟现实三维多媒体虚拟现实（4 4 4 4）统计图表与数据报表统计图表与数据报表统计图表与数据报表(1)统计图统计图表与数据报表(1)统计图统计图是将这些属性数据传递给用户。统计图的主要类型有统计图是将这些属性数据传递给用户。统计图的主要类型有柱状图、扇形图、直方图、折线图和散点图柱状图、扇形图、直方图、折线图和散点图等。等。(2)数据报表(2)数据报表统计表

7、格是详尽表示非空间数据的方法，它不直观，但可提供详细数据，可对数据再处理。统计表格是详尽表示非空间数据的方法，它不直观，但可提供详细数据，可对数据再处理。第一节第一节第一节第一节 GISGISGISGIS产品输出形式产品输出形式产品输出形式产品输出形式第一节第一节第一节第一节 GISGISGISGIS产品输出形式产品输出形式产品输出形式产品输出形式2 2 2 2、数字地图数字地图数字地图数字地图种类：屏幕地图，电子地图，动态地图特点：种类：屏幕地图，电子地图，动态地图特点：（1）（1）信息存储量大、体积小、便于携带。信息存储量大、体积小、便于携带。（2）（2）利用高分辨率的显示器实现地图的显示

8、，提高地图的现实精度。利用高分辨率的显示器实现地图的显示，提高地图的现实精度。（3）（3）便于与遥感和GIS相结合，以及便于多层次信息的复合分析。便于与遥感和GIS相结合，以及便于多层次信息的复合分析。第一节第一节第一节第一节 GISGISGISGIS产品输出形式产品输出形式产品输出形式产品输出形式三、地理信息系统产品的输出设备三、地理信息系统产品的输出设备三、地理信息系统产品的输出设备三、地理信息系统产品的输出设备硬件硬件打印机(字符图形)、绘图机、显示屏、胶片记录仪等。根据图形设备输出形式可以将其划分为矢量制图设备和栅格制图设备，即矢量制图和栅格制图。软件软件GIS具有一系列产品输出软件:

9、包括图形（图象、图表）输出、外部转换、符号设计三部分。输出软件应有好的用户界面，如采用菜单、窗口、图符（icon)等技术。第一节第一节第一节第一节 GISGISGISGIS产品输出形式产品输出形式产品输出形式产品输出形式空间信息输出系统空间信息输出系统空间信息输出系统空间信息输出系统 硬件硬件硬件硬件可将屏幕图形复制至胶片上，用于制作幻灯片或正胶片。较高光栅胶片拷贝机以不同复杂度的打印字符输出各类地图，精度差，变形大。差字符点阵行式打印机实时显示GIS的各类图形、图像产品。一般屏幕像元点阵高分辨彩显可制作彩色地图与影像地图等各类精致地图制品。高栅格点阵喷墨打印机适合绘制一般的线划地图，还可以进

10、行刻图等特殊方式的绘图高矢量线划矢量绘图机特点精度图形输出方式设备GISGIS输出过程输出过程输出过程输出过程数字测图数字测图数字测图数字测图数据转换数据转换数据转换数据转换航天遥感航天遥感航天遥感航天遥感地图数字化地图数字化地图数字化地图数字化影象数字化影象数字化影象数字化影象数字化数字预处理数字预处理数字预处理数字预处理投影变换投影变换投影变换投影变换制图综合制图综合制图综合制图综合图形编辑图形编辑图形编辑图形编辑数字地图接边数字地图接边数字地图接边数字地图接边普通地图普通地图普通地图普通地图专题地图专题地图专题地图专题地图分析评价图分析评价图分析评价图分析评价图统计图表统计图表统计图表统

11、计图表数据获取数据处理图形输出数据获取数据处理图形输出电子地图系统简介电子地图系统简介电子地图系统简介电子地图系统简介电子地图是以地图数据库为基础，以数字形式存贮电子地图是以地图数据库为基础，以数字形式存贮于计算机外存贮器上，并能在电子屏幕上实时显示的于计算机外存贮器上，并能在电子屏幕上实时显示的可视地图，又称可视地图，又称“屏幕地图屏幕地图”或或“瞬时地图瞬时地图”。分析模块分析模块分析模块分析模块生成模块生成模块生成模块生成模块电子地图生成模块电子地图生成模块电子地图生成模块电子地图生成模块电子地图（集）电子地图（集）电子地图（集）电子地图（集）电子地图软件系统显示模块显示模块显示模块显示

12、模块电子地图数据库电子地图数据库电子地图数据库电子地图数据库扫描仪扫描仪彩色图形卡彩色图形卡数字化仪数字化仪微机（工作站）微机（工作站）高分辨彩显高分辨彩显硬拷贝机硬拷贝机绘图机绘图机电子地图的硬件环境电子地图系统简介电子地图系统简介电子地图系统简介电子地图系统简介电子地图的主要特点：电子地图的主要特点：?电子地图数据库可包括图形、图像、文档、统计数据等多种形式，也可与视频、音频信号相连，数据类型与数据量的可扩展性比较强；电子地图数据库可包括图形、图像、文档、统计数据等多种形式，也可与视频、音频信号相连，数据类型与数据量的可扩展性比较强；?电子地图的检索十分方便，多种数据类型、多个窗口可以在同

13、一屏幕上分层、实时地进行动态显示，具有广泛的可操纵性，用户界面十分友好；电子地图的检索十分方便，多种数据类型、多个窗口可以在同一屏幕上分层、实时地进行动态显示，具有广泛的可操纵性，用户界面十分友好；?信息的存贮、更新以及通讯方式较为简便，便于携带与交流；信息的存贮、更新以及通讯方式较为简便，便于携带与交流；?可以进行动态模拟，便于定性与定量分析，具有较强的灵活性，为地图及其相关信息深层次的应用打下了坚实的基础；可以进行动态模拟，便于定性与定量分析，具有较强的灵活性，为地图及其相关信息深层次的应用打下了坚实的基础；?可缩短大型系列地图集的生产周期和更新周期，降低生产成本可缩短大型系列地图集的生产

14、周期和更新周期，降低生产成本。?与输出硬设备相连，可将电子地图上的多种信息制成硬拷贝。与输出硬设备相连，可将电子地图上的多种信息制成硬拷贝。第二节第二节第二节第二节GISGISGISGIS图形输出系统设计图形输出系统设计图形输出系统设计图形输出系统设计一、基本理论一、基本理论一、基本理论一、基本理论(1)世界坐标系与大地坐标系世界坐标系与大地坐标系世界坐标系世界坐标系(world Coordinates，简称，简称WC)，也称为用户坐标系。一般由用户自己选定，与机器设备无关。，也称为用户坐标系。一般由用户自己选定，与机器设备无关。大地坐标系大地坐标系(geodetic Coordinates)

15、是地理坐标系的一种。大地原点是大地坐标的起算点，一般由国家或地区选定。大地坐标采用由大地测量方法决定的大地纬度是地理坐标系的一种。大地原点是大地坐标的起算点，一般由国家或地区选定。大地坐标采用由大地测量方法决定的大地纬度(B)和大地经度和大地经度(L)。54北京坐标系北京坐标系：选定北京为坐标原点，根据该点推得的坐标。：选定北京为坐标原点，根据该点推得的坐标。80陕西坐标系陕西坐标系：选定陕西省泾阳县永乐镇设立新的大地原点。：选定陕西省泾阳县永乐镇设立新的大地原点。1 图形坐标系统图形坐标系统第二节第二节第二节第二节GISGISGISGIS图形输出系统设计图形输出系统设计图形输出系统设计图形输

16、出系统设计（2）输出设备的物理坐标与逻辑坐标系（2）输出设备的物理坐标与逻辑坐标系在设计、描述图形对象时，用户使用的是对象所在的世界坐标系在设计、描述图形对象时，用户使用的是对象所在的世界坐标系(用户坐标系用户坐标系)。在输出时，往往要使用与设备物理参数有关的设备坐标系。在输出时，往往要使用与设备物理参数有关的设备坐标系(devlcecoordinates，简称，简称DC)。设备坐标系：设备坐标系：是物理设备的输入输出是物理设备的输入输出(IO)空间。每一种图形设备都有其独有的坐标系，如图形显示器使用荧屏坐标系，其坐标原点大都在左上角；绘图机使用绘图坐标系，其坐标原点在板面的左下角等。空间。每

17、一种图形设备都有其独有的坐标系，如图形显示器使用荧屏坐标系，其坐标原点大都在左上角；绘图机使用绘图坐标系，其坐标原点在板面的左下角等。逻辑坐标系：逻辑坐标系：为了方便图形的输出，在世界坐标系为了方便图形的输出，在世界坐标系(WC)和设备坐标系和设备坐标系(DC)之间定义了一个与设备无关的规范化设备坐标系之间定义了一个与设备无关的规范化设备坐标系(normalized device coordinates，简称，简称NDC)，这种坐标系的每一维坐标的取值范围可以为，这种坐标系的每一维坐标的取值范围可以为0，1，也可以是，也可以是0到到65535之间的整数。之间的整数。第二节第二节第二节第二节GI

18、SGISGISGIS图形输出系统设计图形输出系统设计图形输出系统设计图形输出系统设计（1）RGB表示，三基色定理表示，三基色定理红（红（R）绿（）绿（G）蓝（）蓝（B）三色通过叠加形成一种混合色）三色通过叠加形成一种混合色如：如：白色（白色（R G B）=（100，100，100）；黑色（）；黑色（R G B）=（0，0，0）R G B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。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。应用：应用：用于彩色监视器。用于彩色监视器。2 颜色模型和颜色空间颜色模型和颜色空间地图的表示用颜色、符号、注记等方法

19、。地图的表示用颜色、符号、注记等方法。第二节第二节第二节第二节GISGISGISGIS图形输出系统设计图形输出系统设计图形输出系统设计图形输出系统设计H（Hue)色度：色度：反映颜色的分类，如纯红、品红；反映颜色的分类，如纯红、品红；L(Light)亮度：亮度：反映颜色黑的程度，如白色的亮度比黑色的亮度高反映颜色黑的程度，如白色的亮度比黑色的亮度高S(Saturation)饱和度：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。反映颜色的纯度，如纯红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。应用：应用：用于彩色监视器用于彩色监视器(遥

20、感影像显示等遥感影像显示等)。（2）HLS表示表示第二节第二节第二节第二节GISGISGISGIS图形输出系统设计图形输出系统设计图形输出系统设计图形输出系统设计青色(C)、品红(M)、黄色(Y)分别是红色、绿色和蓝色的补色。这三种颜色是通过白光中消除或减去某种颜色来规定的。其它颜色可以通过这三种颜色的混合来得到。青色(C)、品红(M)、黄色(Y)分别是红色、绿色和蓝色的补色。这三种颜色是通过白光中消除或减去某种颜色来规定的。其它颜色可以通过这三种颜色的混合来得到。应用：应用：在硬拷贝机中使用。在硬拷贝机中使用。（3）CMY表示（3）CMY表示第二节第二节第二节第二节GISGISGISGIS图

21、形输出系统设计图形输出系统设计图形输出系统设计图形输出系统设计二、输出的几何变换二、输出的几何变换二、输出的几何变换二、输出的几何变换?二维图形变换二维图形变换?三维图形变换三维图形变换?地图投影变换地图投影变换几何变换就是如何实现从用户坐标系到荧屏坐标系的变换。变换类型包括：第二节第二节第二节第二节GISGISGISGIS图形输出系统设计图形输出系统设计图形输出系统设计图形输出系统设计二维图形的变换类型主要包括比例、旋转、平移、镜像、观察变换等。二维图形的变换类型主要包括比例、旋转、平移、镜像、观察变换等。(1)比例变换：(1)比例变换：比例变换就是将平面上任意一点(x，y)的横坐标放大或缩

22、小S比例变换就是将平面上任意一点(x，y)的横坐标放大或缩小S1111倍，纵坐标放大或缩小S倍，纵坐标放大或缩小S2222倍。倍。(2)旋转变换：(2)旋转变换：旋转变换就是将平面上任意一点绕原点旋转某一角度，一般规定逆时针方向为正，顺时针方向为负。旋转变换就是将平面上任意一点绕原点旋转某一角度，一般规定逆时针方向为正，顺时针方向为负。(3)平移变换：(3)平移变换：平移变换平移变换是将平面上任意一点沿x方向移动平移变换平移变换是将平面上任意一点沿x方向移动t tx x，沿y方向移动，沿y方向移动t ty y。1 二维图形变换1 二维图形变换第二节第二节第二节第二节GISGISGISGIS图形

23、输出系统设计图形输出系统设计图形输出系统设计图形输出系统设计(4)镜像变换(4)镜像变换镜像变换就是将平面上的二维图形绕一直线镜像变换就是将平面上的二维图形绕一直线axax+byby+c c=0对称变换。=0对称变换。(5)漫游和缩放(5)漫游和缩放就是把用户坐标系中指定窗口内的图形映射到荧屏上的视图区的过程。实现对画面的漫游和缩放。就是把用户坐标系中指定窗口内的图形映射到荧屏上的视图区的过程。实现对画面的漫游和缩放。第二节第二节第二节第二节GISGISGISGIS图形输出系统设计图形输出系统设计图形输出系统设计图形输出系统设计2 2 2 2 三维图形变换三维图形变换三维图形变换三维图形变换三

24、维空间的点可以用齐次坐标系表示三维空间的点可以用齐次坐标系表示:HxHyHzH，其中，其中H不等于不等于0。若。若H=1，则为规范齐次坐标。，则为规范齐次坐标。三维图形变换过程三维图形变换过程使用齐次坐标后，首先对图形进行平移变换和比例变换，再进行平行投影，可实现使用齐次坐标后，首先对图形进行平移变换和比例变换，再进行平行投影，可实现三维图形变换。三维图形变换。3 地图投影变换地图投影变换地图投影变换就是从一种地图投影变换为另一种地图投影。其实质是建立两平面之间及邻域双向连续点的一一对应关系。地图投影变换就是从一种地图投影变换为另一种地图投影。其实质是建立两平面之间及邻域双向连续点的一一对应关

25、系。第二节第二节第二节第二节GISGISGISGIS图形输出系统设计图形输出系统设计图形输出系统设计图形输出系统设计三、地形图与专题图的输出组织形式三、地形图与专题图的输出组织形式三、地形图与专题图的输出组织形式三、地形图与专题图的输出组织形式计算机中的地图通常以计算机中的地图通常以图层图层进行组织，每一进行组织，每一图层图层包含地图的一个包含地图的一个不同部分不同部分。地图中的各种要素，如境界线、交通线、居民地等等，常放在不同图层中。地图中的各种要素，如境界线、交通线、居民地等等，常放在不同图层中。图层是透明的图层是透明的，各图层叠加在一起构成完整的一幅地图。，各图层叠加在一起构成完整的一幅

26、地图。1透明图层与影像图层1透明图层与影像图层在统一的空间坐标系下，遥感影像也可以作为图层进行组织，可以与矢量图层进行叠合。在统一的空间坐标系下，遥感影像也可以作为图层进行组织，可以与矢量图层进行叠合。第二节第二节第二节第二节GISGISGISGIS图形输出系统设计图形输出系统设计图形输出系统设计图形输出系统设计2 专题图的符号系统2 专题图的符号系统专题图的符号取决于身体的位置，形状取决于实体的质量或者数量特征。专题图的符号可分为：专题图的符号取决于身体的位置，形状取决于实体的质量或者数量特征。专题图的符号可分为：?点符号点符号?线状符号线状符号?面状符号面状符号常见的面状符号常见的线状符号常见的点状符号第二节第二节第二节第二节GISGISGISGIS图形输出系统设计图形输出系统设计图形输出系统设计图形输出系统设计专题图的符号系统举例专题图的符号系统举例点符号线符号面符号