Chap7空間數據的可視化課件

1、Chap.7 空間數據的可視化（4學時）目標要求：了解空間信息可視化的形式，了解地圖語言與符號庫的概念，了解掌握二維空間數據符號化的過程及內容，了解三維空間數據可視化的概念。 1/521/52主要內容：空間數據可視化概述 地圖語言與符號庫 二維空間數據的可視化（符號化）三維空間數據的可視化 2/521 空間數據可視化概述 3/521.1 概念可視化是將數據轉化為直觀的圖形、圖像的技術?？臻g數據可視化是指運用地圖學、計算機圖形學和圖像處理技術，將地學信息輸入、處理、查詢、分析以及預測的數據及結果采用圖形符號、圖形、圖像，并結合圖表、文字、表格、視頻等可視化形式顯示，并進行交互處理的理論、方法和技

2、術?？臻g數據庫處理 4/521.2 空間數據可視化的主要形式地圖多媒體可視化三維可視化基于虛擬現(xiàn)實技術的可視化時空可視化 5/52（2）、多媒體可視化 使用文本、表格、聲音、圖形、圖像、動畫、音頻、視頻各種形式綜合、形象地表現(xiàn)空間數據，是空間數據可視化的重要形式。 7/52（3）、三維可視化三維可視化利用三維仿真和計算機三維真實圖形技術，產生的三維地圖，具有仿真的形狀、光照、紋理，也可以進行各種三維的量測和分析。 8/52（5）、時空可視化在空間信息領域，另一個人們非常關注的問題是多維動態(tài)可視化問題，即以時間為主導的信息可視化的問題。目前一方面缺乏有效的描述模型，另一方面在增加時間維之后，信息

3、量急劇增加，現(xiàn)有計算機技術難以處理與管理，因此，其研究尚有待深入。但時空可視化將是空間信息可視化發(fā)展的一個極具吸引力的方向，時空可視化的實現(xiàn)將提供對自然地理現(xiàn)象變化的動態(tài)仿真，包括歷史回溯與未來預測等，將在根本上改變現(xiàn)有地理信息系統(tǒng)的理論體系。 10/522 地圖語言與符號庫地圖是空間信息可視化最重要的一種形式。地圖反應的是地理現(xiàn)象、地理實體的集合。地圖是地理對象的圖形符號表示。圖形符號是地圖的語言。 11/522.1 地圖語言地圖，是一種信息的傳輸工具，地圖語言就是地圖作為信息傳輸工具不可缺少的媒介。地圖語言包括：地圖符號：稱為圖解語言。同文字語言相比，圖解語言更形象直觀，一目了然，既可顯示

4、出制圖對象的空間結構，又能表示在空間和時間中的變化。地圖注記：它借用自然語言和文字形式來加強地圖語言的表現(xiàn)效果，完成空間信息的傳遞。色彩：地圖語言的重要內容“影像”和“裝飾圖案”：它們雖不屬于地圖符號的范疇，但也是地圖語言中不可缺少的內容。 12/522.2 地圖符號(庫)的功能、分類和設計地圖符號是在地圖上用以表示各種空間對象的圖形記號，或者還包括與之配合使用的注記。使用地圖符號不僅能反映制圖對象的個體存在、類別及其數量和質量特征，而且通過它們的聯(lián)系和組合，還能反映出制圖對象的空間分布和結構以及動態(tài)變化。地圖符號有兩個基本功能能指出目標種類及其數量和質量特征能確定對象的空間位置和現(xiàn)象的分布

5、14/52地圖符號區(qū)分為：點狀符號、線狀符號和面狀符號。地圖符號的6個圖形變量：形狀、尺寸、方向、亮度、密度和色彩。圖形的形狀、尺寸和色彩最為重要，被傳統(tǒng)的地圖符號理論稱之為地圖符號的三個基本要素。 15/522.4 ArcMap中地圖符號的管理ArcMap擁有完整的符號管理系統(tǒng)，用于對不同類型的圖例符號(Legend symbols)、地圖元素(Map Elements)、標注類型(Label)、色彩方案(Color Scheme)、坐標系統(tǒng)(Coordinate System)等進行統(tǒng)一管理，這就是圖式符號庫(style)。ArcMap系統(tǒng)提供了多種多樣的圖式符號庫，圖式符號庫中包含了大量

6、的圖例符號和相關要素，可以幫助您編制符合相應標準或規(guī)范的地圖。 17/52ArcMap的地圖模板和地圖文檔，總是與個或多個圖式符號庫相關連，一旦圖式符號庫發(fā)生了變化，相關的地圖要素也將發(fā)生變化。用戶可以建立自己專用的圖式符號庫。在默認狀態(tài)下，ArcMap自動應用ESRI圖式符號庫進行地圖的編輯。用戶可以改變系統(tǒng)默認的參考圖式符號庫(Referenced style)。 18/52ArcMap提供了樣式管理器（Style Manager）來管理圖式符號庫，利用樣式管理器可以修改已有的符號庫、創(chuàng)建新的符號庫，一個符號庫對應一個*.style文件（為一Access數據庫） 。 符號庫的存儲位置：C:

7、Program FilesArcGISStyles 19/52 20/52Style Manager操作演示Tools-StylesStyle Manager 21/523 二維空間數據的可視化 （符號化） 22/523.2 符號化矢量數據符號化按使用符號庫方式的不同分為符號信息塊方式和程序塊方式。 24/523.2.1 符號信息塊的方式（1） 點狀符號信息塊繪制對于點狀符號符號化，符號化軟件讀取空間數據庫，并經過予處理模塊處理后得到分類特征碼數據及點符空間定位數據，包括符號定位點坐標、點符旋轉角、符號縮放率等。根據分類特征碼讀取相應記錄的點狀符號信息塊，然后對信息塊中取出的數據，進行以下處理

8、： 25/52（1）若模板中的點滿足 ，且點p在兩角平分線之間，則該點不作變形處理，只按一般方法從局部坐標系變換至地圖坐標系。（2）若模板中的點滿足 或 或 ，且點p不在兩角平分線之間，則該點沿X軸正向或負向平移至附近的角平分線上，然后變換至地圖坐標系。（3）點超出結點K的部分，即四邊形fecd內的點，在局部坐標中滿足 將這些點轉入下一節(jié)中處理，重復以上過程，直到線符號全部完成。ijklabcdYXyxoOabcdgghhfe 27/52（3） 面狀符號信息塊的繪制面狀符號繪制同樣步驟讀數據，讀信息塊；計算暈線端點，逐行配置線符點符，由于沒有彎曲處理，機械地位移即可繪出，但要注意排列方式。面符

9、號繪制的關鍵是在面域內求暈線，然后在暈線上繪虛線、線符號或在按一定的距離繪點符號。 28/523.2.2 程序塊方式檢索所需的空間數據，經預處理，調入分類特征碼對應的符號繪制程序塊，給出所要求的比例系數，旋轉、行距、列距等參數，即可完成繪圖工作。 29/523.4 ArcMap中空間數據的符號化地圖數據可以分為點、線、面3種不同的要素類型：點狀要素可以通過點狀符號的形狀、色彩、大小等表示不同的類型或不同的等級；線狀要素可以通過線狀符號的線劃類型、粗細、色彩等表示不同的類型或不同的等級；面狀要素，則可以通過不同的面狀圖案或色彩，來表示不同的類型或不同的等級。 30/52無論點狀要素、線狀要素、還

10、是面狀要素，都可以依據要素的屬性特征采取單一符號(Single Symbol)分類符號(Category Symbol)分級符號(Graduated Symbol)分級色彩(Graduated Color)比例符號(Proportional Symbol)組合符號(Multivariate Symbol)統(tǒng)計圖形(Statistical Charts)等表示方法實現(xiàn)數據的符號化，編制符合需要的各種地圖。 31/523.4.1 單一符號(Single Symbol)單一符號表示方法就是采用統(tǒng)一大小、統(tǒng)一形狀、統(tǒng)一顏色的點狀符號、線狀符號或面狀符號來表達制圖要素，而不管要素本身在數量、質量、大小等

11、方面的差異。單一符號表示方法不能反映制圖要素的定量差異，而只能反映制圖要素的地理位置，表達制圖要素的空間分布。通常，當新的數據層被加載到ArcMap地圖中時，默認的系統(tǒng)表示方法就是單一符號法，即該數據層所包含的數據要素以同一種符號顯示在地圖窗口。 32/523.4.2 分類符號(Category Symbol)分類符號表示方法是根據要素屬性值來設置地圖符號的，具有相同屬性值的要素采用相同的符號，而屬性值不同的要素采用不同的符號。符號的差異表現(xiàn)在符號的形狀、大小、色彩、圖案等多個方面。分類表示方法常用于表示分類地圖，如土地利用圖、行政區(qū)劃圖和城鎮(zhèn)類型圖等?？梢娺@種表示方法有利于反映地圖要素的數量

12、或質量差異，尤其是不同的類別。 33/523.4.3 分級色彩(Graduated Color)分級色彩表示方法是將要素屬性數值按照一定的分級方法分成若干級別，然后用不同的顏色表示不同的級別。通常顏色的選擇取決于制圖要素的特征，隨著分級數值的由小到大、或者是級別的由低到高，色彩往往是逐漸變化。分級色彩表示方法一般用于表示面狀要素，諸如人口密度分級圖、糧食產量分級圖等。分級色彩地圖的特點是可以明確地反映制圖要素的定量差別，如果分級方案科學、色彩應用合理，還可以非常客觀地反映制圖要素的宏觀分布規(guī)律；所以，制圖要素數值的分類與色彩方案的選擇使成為分級色彩表示方法的兩大重要問題。 34/523.4.4

13、 分級符號(Graduated Symbol)類似于分級色彩表示方法，分級符號表示方法是將要素屬性數值按照一定的分級方法分成若干級別，然后用不同的符號表示不同的級別。符號的形狀往往是根據制圖要素的特征來確定，而符號的大小則取決于分級數值的大小或者是級別高低。分級符號地圖可以非常直觀地表達制圖要素的數值差異。 35/523.4.5 比例符號(Proportional Symbol)分級符號表示方法是首先將屬性數值分成若干級別，然后用不同的符號表示不同的級別，同一級別應用相同的符號，即這種方法只能反映不同級別要素的數量特征，而無法反映同一級別中要素的數量差異。比例符號表示方法則是按照一定的比例關系

14、，來確定與制圖要素屬性數值相對應的符號大小，屬性數值與符號大小是一一對應的。顯然，這種方法能夠通過符號的大小來反映所有制圖要素的數量特征，彌補了分級符號方法的不足。當然，如果屬性數值差異太大，導致最大的比例符號過大、無法在地圖上表示，還必須應用分級符號方法表示。比例符號表示方法可以同時應用于點狀、線狀、面狀要素的表示。 36/523.4.6 點值符號點值法是專題地圖表示方法之一，就是應用一定大小的點狀符號表示一定數量的制圖要素，表示一定區(qū)域范圍的密度數值，數值較大的區(qū)域點值符號較多，數值較小的區(qū)域點值符號較少，加之區(qū)域大小本身的差異，必然導致點值符號空間分布的密度差異，形成一種點密度圖，從而直

15、觀地反映制圖要素數量的空間分布。 37/523.4.7 統(tǒng)計圖形(Statistical Charts)統(tǒng)計圖是專題地圖中經常應用的一類符號，用于表示制圖要素的多項屬性，如多項分區(qū)統(tǒng)計指標或定點統(tǒng)計指標等。常用的統(tǒng)計圖包括餅狀圖(Pie Charts)、柱狀圖(Bar Charts)、累積柱狀圖(Stacked Bar)等，餅狀圖常用于表示制圖要素的整體屬性與組成部分之間的比例關系柱狀圖常用于表示制圖要素的兩項可比較的屬性或者是變化趨勢累積柱狀圖既可以表示相互關系與比例、也可以表示相互比較與趨勢。 38/523.4.8 組合符號(Multivariate Symbol)前面所介紹的幾種符號化方

16、法，要么是對一個要素的一項屬性數值進行表達，要么是對一個要素的一項屬性的幾個組成部分進行表達。在實際應用中，幾乎每一個要素都會包含若干項相關的屬性，如城鎮(zhèn)數據層中既有反映城鎮(zhèn)規(guī)模的城鎮(zhèn)人口，還有城鎮(zhèn)國民經濟生產總值等；道路數據層中可能包含道路的等級，道路的運輸量等；行政區(qū)劃數據層中，既有行政區(qū)的人口密度，還有森林覆蓋率等。如果在反映城鎮(zhèn)人口規(guī)模的同時，還需要反映城鎮(zhèn)的行政等級，就可以選擇組合符號表示方法，用符號的大小表示人口規(guī)模，同時用符號顏色表示行政等級。 39/523.4.9 分類柵格符號專題柵格數據(Thematicc Rasters)是柵格數據中的重要類型，如柵格類型的土地利用圖和植被

17、覆蓋圖等。分類柵格符號表示方法是表達專題柵格數據的一種常用方法，是用不同的顏色表示不同的專題類別，表面上類似于分類色彩符號法。 40/523.4.10 分級柵格符號分類柵格符號表示方法主要用于表示柵格數據類型的分類圖，而分級柵格符號表示方法則主要是用于表示柵格數據類型的分級圖，如地勢圖、植被指數圖、地下水位圖等。 41/523.5 地圖的標注地圖注記是一幅完整地圖的有機組成部分，用于說明圖形符號無法表達的定量或定性特征，通常包括文字注記：如道路名稱、城鎮(zhèn)名稱等一般是文字注記數字注記：地面高程、水系流量等一般是數字注記符號注記：道路里程碑、大地測量點等可能是符號注記。地圖注記的形成過程就是地圖的

18、標注(label)，根據標注對象的類型及標注內容的來源，ArcMap中的地圖標注分為3種：交互標注、自動標注、鏈接標注。地圖標注包括：注記內容的確定，注記方式的選擇，注記字體、大小、方向、顏色、位置等參數的定義。 42/523.5.1 交互標注如果需要標注的圖形要素數量較少，或者需要標注的內容沒有包含在數據層的屬性表中，或者需要對部分圖形要素進行特別的說明，就可以應用交互標注的方式放置地圖注記。交互標注操作主要是借助繪圖工具欄(Draw Toolbar)中的注記工具(Text Tools)來完成，可以分為注記參數設置、注記內容放置、注記要素編輯等幾個步驟。 43/523.5.2 自動標注如果需

19、要標注的內容布滿整個數據層、甚至分布在若干數據層，而且注記的內容包含在屬性表中，就可以應用自動標注方式放置地圖注記?？梢愿鶕枰獙傩员碇械囊豁棇傩詢热萑繕俗⒃趫D上，也可以按照條件選擇其中的一個子集進行部分標注，還可以逐個要素進行單個標注，此外，還可以編程自動標注。按照自動標注的操作順序，可分為標注參數設置、標注內容放置和標注要素編輯3個步騾。 44/523.5.3 鏈接標注無論交互標注，還是自動標注，都是將制圖要素的某種屬性值，按照所設置的各種參數直接放置在指定的位置。鏈接標注，則是通過一定的鏈接關系，將地圖注記與定的制圖要素、或制圖要素的某項屬性鏈接起來，使得注記要素類與地圖數據層之間可以互動操作，即編輯地圖數據及其屬性，注記要素類發(fā)生相應的變化。要素鏈接注記是直接與所標注的地圖要素相鏈接的一種特殊注記類型，是以注記要素類的形式與對應的地圖要素一起存儲在Geodatabase中。要素鏈接注記首先可以在ArcCatalog 中生成，然后與地圖要素鏈接：也可以在ArcMap中，直接將通過自動標注所獲得的動態(tài)注記(Dynamic Labels)轉換成要素鏈接注記。 45/524 三維空間數據的可視化3D Analyst in ArcGIS (Using ArcGIS 3D Analyst)ArcCatalogArcMapArcSceneArcGlobeArcE