第八章 GIS數(shù)據(jù)顯示及地圖輸出 - 副本

第八章GIS數(shù)據(jù)顯示與地圖輸出主講：吳會(huì)勝GIS輸出？采集和存儲(chǔ)不是目的，是為輸出服務(wù)的主要內(nèi)容數(shù)據(jù)輸出類(lèi)型與設(shè)備地圖符號(hào)系統(tǒng)地圖注記地圖設(shè)計(jì)專(zhuān)題信息表達(dá)輸出產(chǎn)品類(lèi)型數(shù)據(jù)輸出設(shè)備與類(lèi)型輸出產(chǎn)品類(lèi)型數(shù)據(jù)輸出設(shè)備與類(lèi)型輸出產(chǎn)品類(lèi)型數(shù)據(jù)輸出設(shè)備與類(lèi)型輸出產(chǎn)品類(lèi)型數(shù)據(jù)輸出設(shè)備與類(lèi)型地圖——地理數(shù)據(jù)最佳的表現(xiàn)方式GIS中圖形的輸出的主要形式，是空間實(shí)體的符號(hào)化模型。能有效地傳遞地理信息輸出產(chǎn)品類(lèi)型數(shù)據(jù)輸出設(shè)備與類(lèi)型地圖——地理數(shù)據(jù)最佳的表現(xiàn)方式圖名、地圖主體、圖例、指北針、比例尺、文字說(shuō)明、圖廓格網(wǎng)、地圖投影名稱(chēng)、插圖等輸出產(chǎn)品類(lèi)型數(shù)據(jù)輸出設(shè)備與類(lèi)型地圖的分類(lèi)（使用目的）普通地圖（很少用于GIS）用于一般目的，如地形圖專(zhuān)題地圖用于特殊目的，如公交線(xiàn)路圖地圖的分類(lèi)（數(shù)據(jù)類(lèi)型）定性地圖描述不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型（標(biāo)稱(chēng)和有序），如土地利用圖定量地圖表達(dá)排序和數(shù)值數(shù)據(jù)（區(qū)間和比率），如城市人口圖輸出產(chǎn)品類(lèi)型數(shù)據(jù)輸出設(shè)備與類(lèi)型圖像——空間實(shí)體的一種模型采用人的直觀(guān)視覺(jué)變量如色、灰度、模式表示空間實(shí)體的質(zhì)量特性。通常將空間劃分為規(guī)則的單元，并賦予視覺(jué)變量。輸出產(chǎn)品類(lèi)型數(shù)據(jù)輸出設(shè)備與類(lèi)型統(tǒng)計(jì)圖表——非空間信息的可視化表達(dá)統(tǒng)計(jì)圖與地圖綜合使用，形成以統(tǒng)計(jì)符號(hào)表示的專(zhuān)題圖柱狀圖、扇形圖、直方圖、折線(xiàn)圖、散點(diǎn)圖等空間數(shù)據(jù)可視化數(shù)據(jù)輸出設(shè)備與類(lèi)型指利用計(jì)算機(jī)圖形圖象技術(shù)，將復(fù)雜的科學(xué)現(xiàn)象，自然景觀(guān)及一些抽象的概念圖形化的過(guò)程，其目的是便于人們理解現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)規(guī)律和傳播知識(shí)?？傊?，可視化是對(duì)人腦印象構(gòu)造過(guò)程的一種仿真，以支持用戶(hù)的判斷和理解?？臻g數(shù)據(jù)可視化數(shù)據(jù)輸出設(shè)備與類(lèi)型在GIS的發(fā)展歷程中，一開(kāi)始就十分重視利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的圖形顯示和分析。以充分直觀(guān)的表示空間數(shù)據(jù)處理分析的結(jié)果。因此，從某種意義上說(shuō)GIS的可視化研究早于科學(xué)計(jì)算可視化的研究?？臻g數(shù)據(jù)可視化數(shù)據(jù)輸出設(shè)備與類(lèi)型可視化技術(shù)包含交流和認(rèn)知分析，它通常需要模型的支持。如對(duì)地圖的可視化形成了虛擬地圖、動(dòng)態(tài)地圖、交互式地圖、及超地圖等概念?？臻g數(shù)據(jù)可視化數(shù)據(jù)輸出設(shè)備與類(lèi)型二維數(shù)據(jù)的可視化主要研究二維圖形的顯示算法，如畫(huà)線(xiàn)、符號(hào)庫(kù)和符號(hào)化、顏色設(shè)計(jì)、圖形輸出打印等。2.5維圖形的可視化以地形分析為核心，研究用二維數(shù)據(jù)表示三維數(shù)據(jù)，即將三維數(shù)據(jù)投影到二維屏幕上，顯示之。其實(shí)質(zhì)是研究三維到二維數(shù)據(jù)的坐標(biāo)變換、隱藏線(xiàn)隱藏面消除、光照模型。無(wú)法表示三維物體的體特征。真三維數(shù)據(jù)的可視化90年代以來(lái)三維物體的體特征的可視化研究成了熱點(diǎn)必須指出，為提高GIS可視化的實(shí)用性，在GIS可視化研究中一直十分注意在地形圖上顯示地物要素，研究點(diǎn)、線(xiàn)、面要素在三維景觀(guān)上的疊加算法數(shù)據(jù)輸出方式數(shù)據(jù)輸出設(shè)備與類(lèi)型屏幕顯示矢量繪圖打印輸出數(shù)據(jù)輸出設(shè)備與類(lèi)型數(shù)據(jù)輸出設(shè)備設(shè)備輸出方式精度特點(diǎn)矢量繪圖機(jī)矢量線(xiàn)劃高適合繪制一般的線(xiàn)劃地圖，還可以進(jìn)行刻圖等特殊方式的繪圖。噴墨打印機(jī)柵格點(diǎn)陣高可制作彩色地圖與影象地圖等各類(lèi)精致地圖制品。高分辨彩顯屏幕象元點(diǎn)陣一般實(shí)時(shí)顯示GIS的各類(lèi)圖形、圖像產(chǎn)品。行式打印機(jī)字符點(diǎn)陣差以不同復(fù)雜度的打印字符輸出各類(lèi)地圖，精度差，變形大。膠片拷貝機(jī)光柵較高可將屏幕圖形復(fù)制至膠片上，用于制作幻燈片或正膠片。地圖符號(hào)地圖符號(hào)系統(tǒng)地圖符號(hào)地圖符號(hào)系統(tǒng)大?。罕碚鞯貓D數(shù)據(jù)的數(shù)量差距明度：顏色的明暗程度彩度：顏色的豐富程度紋理：表征地圖數(shù)據(jù)的質(zhì)量差距形狀：地圖符號(hào)色調(diào)：區(qū)別色彩的性質(zhì)圖案：表征地圖的標(biāo)稱(chēng)或定性數(shù)據(jù)符號(hào)色彩地圖符號(hào)系統(tǒng)RGB表示，三基色定理白色（RGB）=（255，255，255）黑色（RGB）=（0，0，0）RGB組成的立方體是非線(xiàn)性的即兩種顏色相近的程度不能簡(jiǎn)單地用歐氏距離來(lái)表示黑白符號(hào)色彩地圖符號(hào)系統(tǒng)色相（hue)色值（value）彩度（chroma)符號(hào)色彩地圖符號(hào)系統(tǒng)色別表示不同類(lèi)型的空間對(duì)象同類(lèi)對(duì)象的色彩亮度和飽和度用來(lái)區(qū)分其重要程度色別適合表示定性數(shù)據(jù)，飽和度和亮度表示定量數(shù)據(jù)地圖色彩運(yùn)用規(guī)則符號(hào)色彩地圖符號(hào)系統(tǒng)單色相方案。最簡(jiǎn)單、最有效的表現(xiàn)定性數(shù)據(jù)的色彩方案。該方案采用單一色相而用不同色值和彩度的組合來(lái)生成一個(gè)系列的色彩方案。

單色調(diào)+明度+彩度——定量數(shù)據(jù)符號(hào)色彩地圖符號(hào)系統(tǒng)雙端色方案。采用兩種主色的漸變色。例如，雙端色方案可由深藍(lán)到淺藍(lán)然后再由淺紅到深紅。雙端色方案適合于表現(xiàn)具有正、負(fù)值或者增加與減少的數(shù)據(jù)。

符號(hào)色彩地圖符號(hào)系統(tǒng)部分光譜方案。用可見(jiàn)光光譜中相鄰的顏色來(lái)表示數(shù)量差異。在該色彩方案下。符號(hào)色彩地圖符號(hào)系統(tǒng)全光譜方案。采用了可見(jiàn)光光譜中的所有顏色。通常不推薦本方案用于定量數(shù)據(jù)的制圖（高程和溫度除外）。注記內(nèi)容地圖注記1、名稱(chēng)注記名稱(chēng)注記最重要，在地圖上數(shù)量最大。而且。隨著地圖比例尺的縮小，單位面積上的名稱(chēng)注記數(shù)目(注記密度)往往會(huì)增大。2、說(shuō)明注記說(shuō)明注記常用于注釋的簡(jiǎn)單表達(dá)，如圖廓外的道路到達(dá)地的注記、用“鐵”表示鐵礦、用“糧”來(lái)表示糧倉(cāng)等。3、數(shù)字注記數(shù)字注記，比如高程、道路寬度、人口數(shù)、水深等。地圖注記由字體、字大或字級(jí)、字隔及排列方向、位置、色彩5個(gè)因素構(gòu)成。用不同字體和顏色區(qū)分不同事物；用注記的大小等級(jí)反映事物分級(jí)以及在圖上的重要程度；用注記位置以及不同字隔和排列方向表現(xiàn)事物的位置、伸展方向和分布范圍。注記內(nèi)容地圖注記字體屬性字樣－字體的設(shè)計(jì)特征字形－字母形狀大小顏色注記方式地圖注記單點(diǎn)注記，該方式給定一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，以此點(diǎn)為起點(diǎn)注記一串字符，注記方向角一般為零。雙點(diǎn)注記，指給定兩個(gè)點(diǎn)的位置坐標(biāo)，注記的一串字符及其方向由這兩個(gè)點(diǎn)位來(lái)決定。布點(diǎn)注記，它將一個(gè)整體注記的每個(gè)字符對(duì)應(yīng)一個(gè)點(diǎn)位和方向，其中單點(diǎn)布點(diǎn)時(shí)給定一個(gè)點(diǎn)位；雙點(diǎn)布點(diǎn)時(shí)給定兩個(gè)點(diǎn)位，方向由兩個(gè)點(diǎn)來(lái)決定。參考線(xiàn)注記，沿著一條已有的參考線(xiàn)如公路線(xiàn)，平行或垂直于參考線(xiàn)自動(dòng)布點(diǎn)，效果與雙點(diǎn)布點(diǎn)相類(lèi)似。注記方法地圖注記交互式標(biāo)注文字指定字段值交互式標(biāo)注全自動(dòng)屬性值標(biāo)注使用規(guī)則地圖注記字樣/顏色/羅馬字體/斜體＝定性數(shù)據(jù)大小/粗細(xì)/大小寫(xiě)=定量數(shù)據(jù)點(diǎn)狀要素的名稱(chēng)放在點(diǎn)狀符號(hào)右上方線(xiàn)狀要素的名稱(chēng)與要素走向平行面狀要素的名稱(chēng)在要素范圍之內(nèi)使用規(guī)則地圖注記使用規(guī)則地圖注記ArcGIS提供兩種注記方式動(dòng)態(tài)標(biāo)注：Label法自動(dòng)標(biāo)注不能單獨(dú)選擇或調(diào)整交互式標(biāo)注：Annotation法單獨(dú)調(diào)整或改變動(dòng)態(tài)標(biāo)注可以轉(zhuǎn)換為交互式標(biāo)注GIS實(shí)現(xiàn)自動(dòng)標(biāo)注仍有困難比例尺轉(zhuǎn)換時(shí)標(biāo)注相互壓蓋時(shí)地圖設(shè)計(jì)GIS地圖的設(shè)計(jì)是指在明確地圖的主題、用途和輸出或顯示媒體的前提下，選擇地圖內(nèi)容、投影、表示方法、數(shù)據(jù)分類(lèi)分級(jí)和綜合原則，設(shè)計(jì)地圖符號(hào)和注記，進(jìn)行圖面配置的過(guò)程。地圖設(shè)計(jì)增強(qiáng)地圖傳遞信息的功能平衡、一致、有序、協(xié)調(diào)與人的思維、美學(xué)等相關(guān)版面布局、平面結(jié)構(gòu)、視覺(jué)層次地圖設(shè)計(jì)地圖設(shè)計(jì)準(zhǔn)備->地圖內(nèi)容設(shè)計(jì)->編寫(xiě)地圖設(shè)計(jì)書(shū)->地圖設(shè)計(jì)地圖設(shè)計(jì)步驟確定地圖的用途和對(duì)地圖的基本要求；分析借鑒已有的同類(lèi)型地圖；研究分析制圖資料；研究分析制圖區(qū)域的地理特點(diǎn)；設(shè)計(jì)地圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；地圖設(shè)計(jì)地圖設(shè)計(jì)準(zhǔn)備->地圖內(nèi)容設(shè)計(jì)->編寫(xiě)地圖設(shè)計(jì)書(shū)->地圖設(shè)計(jì)地圖設(shè)計(jì)步驟地圖的分幅和圖面設(shè)計(jì)；地圖內(nèi)容及表示方法設(shè)計(jì)；各要素制圖綜合指標(biāo)的確定；地圖制作工藝設(shè)計(jì)；樣圖試驗(yàn)。地圖內(nèi)容和形式設(shè)計(jì)地圖設(shè)計(jì)地圖內(nèi)容的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)地圖的用途和要求，制圖對(duì)象的特點(diǎn)和成圖比例尺，確定地圖上表示的內(nèi)容和形式。即表示哪些內(nèi)容，用什么方法表示，哪些內(nèi)容用主圖表示，哪些內(nèi)容用附圖表示，哪些內(nèi)容用文字說(shuō)明等。符號(hào)設(shè)計(jì)地圖設(shè)計(jì)符號(hào)是地圖內(nèi)容的圖形表達(dá)，地圖內(nèi)容和形式的設(shè)計(jì)要達(dá)到協(xié)調(diào)完美，除了對(duì)表示方法有深刻的了解外，還要能熟練地設(shè)計(jì)和恰當(dāng)運(yùn)用各種符號(hào)。符號(hào)設(shè)計(jì)地圖設(shè)計(jì)主觀(guān)因素符號(hào)視覺(jué)變量和視覺(jué)感受效果符號(hào)構(gòu)圖的視覺(jué)生理、心理因素地圖信息的視覺(jué)感受水平符號(hào)的傳統(tǒng)習(xí)慣和標(biāo)準(zhǔn)客觀(guān)因素地圖資料的特點(diǎn)地圖的用途和內(nèi)容地圖比例尺地圖的使用環(huán)境要求印刷工藝和成本要求符號(hào)設(shè)計(jì)地圖設(shè)計(jì)與地圖的用途相協(xié)調(diào)層次分明突出重點(diǎn)內(nèi)容系統(tǒng)協(xié)調(diào)突出特色考慮用戶(hù)的認(rèn)知習(xí)慣考慮地圖顯示設(shè)備或印刷材質(zhì)色彩設(shè)計(jì)基本要求概括指標(biāo)的設(shè)計(jì)地圖設(shè)計(jì)地圖概括指標(biāo)的設(shè)計(jì)，主要是確定各要素的取舍指標(biāo)和圖形簡(jiǎn)化標(biāo)準(zhǔn)。如圖上選取大于1cm長(zhǎng)的河流；在全國(guó)政區(qū)圖上只選取縣級(jí)以上的居民點(diǎn)等。圖形簡(jiǎn)化標(biāo)準(zhǔn)就是確定圖形簡(jiǎn)化的原則和尺度，如規(guī)定內(nèi)徑小于0.5cm的彎曲海岸線(xiàn)進(jìn)行舍彎取直，但有時(shí)為了保持要素的主要特征，對(duì)某些小的彎曲往往還要進(jìn)行擴(kuò)大表示。地圖數(shù)學(xué)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)地圖設(shè)計(jì)地圖投影的選擇

除國(guó)家基本比例尺地形圖外，其他類(lèi)型的地圖要根據(jù)地圖的用途、制圖區(qū)域位置、大小和形狀等因素，選擇適當(dāng)?shù)牡貓D投影。地圖數(shù)學(xué)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)地圖設(shè)計(jì)地圖比例尺的選擇選擇比例尺的依據(jù)：地圖用途、制圖區(qū)域大小、圖紙規(guī)格、要求精度等；各種因素制約下，確定的比例尺應(yīng)盡量大；計(jì)算的比例尺數(shù)值，應(yīng)向小里湊整并盡可能取整數(shù)。地圖數(shù)學(xué)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)地圖設(shè)計(jì)地圖比例尺的選擇單幅地圖長(zhǎng)度估算法經(jīng)緯差概算法精度近似計(jì)算法地圖集套框法參考數(shù)據(jù)法地圖數(shù)學(xué)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)地圖設(shè)計(jì)Dmax表示制圖區(qū)域南北或東西實(shí)地長(zhǎng)度的最大值；dmax表示地圖幅面長(zhǎng)或?qū)挼妮^大值；[]表示取整；一般M要為10的整倍數(shù)。地圖比例尺的選擇——長(zhǎng)度估算法地圖數(shù)學(xué)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)地圖設(shè)計(jì)地圖比例尺的選擇——套框法根據(jù)制圖區(qū)域范圍和地圖幅面的大小，選定一幅小比例尺地圖作為工作底圖；找出圖集中制圖區(qū)域范圍最大的一幅，以規(guī)定的幅面概算出該幅圖的比例尺，初步擬定一個(gè)比例尺系列；確定內(nèi)圖廓尺寸，并換算為各種比例尺地圖上相應(yīng)的實(shí)地長(zhǎng)度；將實(shí)地長(zhǎng)度轉(zhuǎn)換為設(shè)計(jì)用的工作底圖上的尺寸；根據(jù)計(jì)算出的尺寸在透明膠片上繪出相應(yīng)的圖框，以此在設(shè)計(jì)用的工作底圖上框套確定各區(qū)域適用的地圖比例尺。

地圖分幅設(shè)計(jì)地圖設(shè)計(jì)地圖的圖紙尺寸稱(chēng)為地圖的開(kāi)本或開(kāi)幅，確定地圖開(kāi)幅大小的過(guò)程就叫分幅設(shè)計(jì)。地圖分幅設(shè)計(jì)地圖設(shè)計(jì)統(tǒng)一分幅地圖的分幅設(shè)計(jì)

國(guó)家統(tǒng)一分幅地圖是按一定規(guī)格的圖廓分割制圖區(qū)域所編制的地圖。分幅地圖的圖廓可能是經(jīng)緯線(xiàn)，也可能是一個(gè)適當(dāng)尺寸的矩形。地圖分幅設(shè)計(jì)地圖設(shè)計(jì)內(nèi)分幅地圖的分幅設(shè)計(jì)內(nèi)分幅地圖是區(qū)域性地圖，特別是多幅拼接掛圖的分幅形式，其外框是一個(gè)大的矩形，內(nèi)部各圖幅的圖廓也都是矩形，沿圖廓拼接起來(lái)成為一個(gè)完整的圖幅。地圖分幅設(shè)計(jì)地圖設(shè)計(jì)內(nèi)分幅地圖的分幅設(shè)計(jì)紙張規(guī)格；印刷條件；主區(qū)在總圖廓中基本對(duì)稱(chēng)，同時(shí)要照顧同周?chē)貐^(qū)的經(jīng)濟(jì)和交通聯(lián)系；內(nèi)分幅中各圖幅的印刷面積應(yīng)盡可能平衡；其他要求：分幅時(shí)還應(yīng)照顧到圖面配置，盡量不破壞重要目標(biāo)的完整。地圖分幅配置設(shè)計(jì)地圖設(shè)計(jì)圖幅配置設(shè)計(jì)指圖面主區(qū)、圖名、圖例、圖廓、附圖等內(nèi)容的大小、位置及形式的設(shè)計(jì)。保持整體圖面清晰易讀保持整體圖層的層次結(jié)構(gòu)保持整體圖面的視覺(jué)對(duì)比度保持圖面的視覺(jué)平衡和整體協(xié)調(diào)地圖分幅配置設(shè)計(jì)地圖設(shè)計(jì)主區(qū)：主要空間，視覺(jué)中心，飽滿(mǎn)均勻；圖名：明確、有概括性，上方、橫排為主；圖例：符號(hào)要完備、一致，標(biāo)志說(shuō)明（含義）要明確，系統(tǒng)要科學(xué)，邊框設(shè)計(jì)合理；比例尺：醒目，下方放置為主，注意視覺(jué)平衡；圖廓：內(nèi)圖廓簡(jiǎn)單，外圖廓美觀(guān)；附圖、圖表和文字說(shuō)明等，數(shù)量不宜太多，位置配置應(yīng)注意圖面的平衡。地圖拼接設(shè)計(jì)地圖設(shè)計(jì)圖廓拼接：使用時(shí)沿每幅圖圖廓拼接起來(lái)。分帶投影圖幅拼接困難，可采用設(shè)置重貼邊帶的方法解決；重疊拼接：多福印刷的掛圖拼接時(shí)，為避免因裁切不準(zhǔn)導(dǎo)致的露白或切掉地圖內(nèi)容，就要在兩幅相鄰的圖幅之間設(shè)置一個(gè)重疊帶（通常1cm左右），即這條帶的內(nèi)容在兩個(gè)相鄰的圖幅上是重復(fù)繪制的。專(zhuān)題信息表達(dá)專(zhuān)題地圖（thematicmap），又稱(chēng)特種地圖，著重表示一種或數(shù)種自然要素或社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的地圖。專(zhuān)題地圖——“專(zhuān)”專(zhuān)題地圖——“廣”專(zhuān)題地圖——“多”專(zhuān)題圖的構(gòu)成專(zhuān)題信息表達(dá)專(zhuān)題地圖的數(shù)學(xué)要素專(zhuān)題地圖的專(zhuān)題要素專(zhuān)題地圖的地理底圖要素專(zhuān)題地圖因其主題和用途的要求，會(huì)有多種多樣的地圖投影，其經(jīng)緯網(wǎng)的形式也形狀各異。坐標(biāo)網(wǎng)、比例尺和地圖定向等內(nèi)容不同的專(zhuān)題地圖，其專(zhuān)題要素內(nèi)容容量、精確程度和復(fù)雜程度是有很大差異的。專(zhuān)題圖的構(gòu)成專(zhuān)題信息表達(dá)專(zhuān)題地圖的地理底圖要素淺灰色襯底，疊印不同顏色的專(zhuān)題內(nèi)容；內(nèi)容簡(jiǎn)化的底圖與專(zhuān)題內(nèi)容交織在同一平面上；根據(jù)用途分為兩類(lèi)：一為編稿用底圖，要求內(nèi)容完備、詳細(xì)，具精確性；一為印刷出版用底圖，要求簡(jiǎn)明、扼要，具易讀性。兩者內(nèi)容不盡相同而又不能相互矛盾。專(zhuān)題圖的表示方法專(zhuān)題信息表達(dá)表示方法的選擇取決于現(xiàn)象和物體的空間分布特征及地圖用途的要求。點(diǎn)狀分布現(xiàn)象的表示方法線(xiàn)狀分布現(xiàn)象的表示方法面積分布要素的表示方法用于多種分布現(xiàn)象的表示方法專(zhuān)題圖的表示方法專(zhuān)題信息表達(dá)點(diǎn)狀分布現(xiàn)象的表示方法一般用符號(hào)圖形和色彩表示現(xiàn)象的質(zhì)量特征，用尺寸表示數(shù)量指標(biāo)，將符號(hào)定位于現(xiàn)象的實(shí)際位置上。

專(zhuān)題圖的表示方法專(zhuān)題信息表達(dá)線(xiàn)狀分布現(xiàn)象的表示方法線(xiàn)狀符號(hào)法一般不表示數(shù)量指標(biāo)，符號(hào)的粗細(xì)只代表質(zhì)量等級(jí)的差異，如主要和次要的區(qū)別。專(zhuān)題圖的表示方法專(zhuān)題信息表達(dá)面積分布要素的表示方法布滿(mǎn)制圖區(qū)域顯現(xiàn)