空間數(shù)據(jù)表現(xiàn)與地圖制圖

空間數(shù)據(jù)表現(xiàn)與地圖制圖第1頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一1．概述——地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)表現(xiàn)與地圖學(xué)地理信息系統(tǒng)脫胎于地圖，并成為地圖信息的又一種新的載體形式，它具有存儲、分析、顯示和傳輸?shù)墓δ?，尤其是計算機(jī)制圖為地圖特征的數(shù)字表達(dá)、操作和顯示提供了成套方法，為地理信息系統(tǒng)的圖形輸出設(shè)計提供了技術(shù)支持；地圖仍是目前地理信息系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)來源之一。但二者又有本質(zhì)之區(qū)別：地圖強(qiáng)調(diào)的是數(shù)據(jù)分析、符號化與顯示，而地理信息系統(tǒng)更注重于信息分析。地圖學(xué)理論與方法對地理信息系統(tǒng)的發(fā)展有著重要的影響，特別是地理信息系統(tǒng)中的空間數(shù)據(jù)表現(xiàn)許多技術(shù)來源于地圖學(xué)，但是，其表現(xiàn)手段更加靈活和豐富。

第2頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一1.1構(gòu)成地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)的數(shù)學(xué)法則地圖比例尺：比例尺是地圖線形縮小程度的標(biāo)志，它是構(gòu)成地圖數(shù)學(xué)要素的基本組成部分之一地圖投影：地圖上各種地物之間的關(guān)系，要求按數(shù)學(xué)法則構(gòu)成，這就是先將地球自然表面的景物垂直投影到地球橢球面（或球面）上，再將地球橢球面（或球面）按數(shù)學(xué)法則投影到平面上而構(gòu)成地圖。這種按數(shù)學(xué)法則將地球橢球面（或球面）轉(zhuǎn)繪到平面上的方法，叫地圖投影。第3頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一1.2地圖學(xué)和地理信息系統(tǒng)的符號地圖符號是表示地圖內(nèi)容的基本手段，它由形狀不同、大小不一、色彩有別的圖形和文字組成。地圖符號是地圖的語言，是一種圖形語言。使用符號具有以下功效：1）有選擇地表示地理環(huán)境中的主要事物，因而在較小比例尺的地圖上所表現(xiàn)的地面情況，仍能一目了然，重點(diǎn)突出。對于那些由于縮小而不能按比例尺表示的重要地面景物，可用不依比例的符號夸大表示；2）用平面的圖形符號表示地面的起伏狀況，也可以說是在二維平面上，能夠表達(dá)出三維空間狀況，而且可以量測其長度、高度和坡度等；3）除了用符號表示出地面景物的外形，還能表示出景物的看不見的本質(zhì)特征，如在海圖上可以表示出海底地形、海底地質(zhì)、海水的溫度和含鹽度等；第4頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一1.2地圖學(xué)和地理信息系統(tǒng)的符號4）用符號可以表示出地面沒有外形的許多自然和社會經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象，如氣壓、雨量、政區(qū)和人口移動等。此外還可以表現(xiàn)出事物間的聯(lián)系和制約關(guān)系，如森林分布和木材加工工業(yè)之間的聯(lián)系。地圖上還有起說明作用的文字和數(shù)字，它們也是地圖的重要組成部分，用以標(biāo)明地面景物的名稱、質(zhì)量和數(shù)量。第5頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.地圖的符號

2.1地圖符號的實(shí)質(zhì)

(一）概念地圖符號（Symbol）是地圖的語言，它是表達(dá)地圖內(nèi)容的基本手段。地圖符號是由形狀不同、大小不一和色彩有別的圖形和文字組成，注記是地圖符號的一個重要部分，它也有形狀、尺寸和顏色之區(qū)別。就單個符號而言，它可以表示事物的空間位置、大小、質(zhì)量和數(shù)量特征；就同類符號而言，可以反映各類要素的分布特點(diǎn)；而各類符號的總和，則可以表明各要素之間的相互關(guān)系及區(qū)域總體特征。

第6頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.地圖的符號

2.1地圖符號的實(shí)質(zhì)（二）分類1）按照符號的定位情況分類可以將符號分為定位符號和說明符號。定位符號是指圖上有確定位置，一般不能任意移動的符號，如河流、居民地及邊界等，地圖上的符號大部分都屬于這一類；說明符號是指為了說明事物的質(zhì)量和數(shù)量特征而附加的一類符號，它通常是依附于定位符號而存在的，如說明森林樹種的符號等。它們在圖上配置于地類界范圍內(nèi)，但都沒有定位意義。第7頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.地圖的符號

2.1地圖符號的實(shí)質(zhì)2）按照符號所代表的客觀事物分布狀況分類可以把符號分為：面狀符號點(diǎn)狀符號線狀符號第8頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.地圖的符號

2.1地圖符號的實(shí)質(zhì)第9頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.地圖的符號

2.1地圖符號的實(shí)質(zhì)第10頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.地圖的符號

2.1地圖符號的實(shí)質(zhì)第11頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.地圖的符號

2.2地圖符號的構(gòu)成（一）符號的構(gòu)成要素地圖上的形狀、尺寸和顏色是構(gòu)成符號的三個基本要素。1）符號的形狀2）符號尺寸3）符號的顏色第12頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.地圖的符號

2.2地圖符號的構(gòu)成（二）地圖符號的系統(tǒng)化由形狀、尺寸和顏色變化組成的各種地圖符號并不是孤立的，它們具有內(nèi)在的聯(lián)系。通過符號的變化可以把地圖內(nèi)容的分類、分級、重要、次要等不同情況表達(dá)出來。第13頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.地圖的符號

2.2地圖符號的構(gòu)成（三）地圖符號的感受效果地圖是由在不同位置上的符號圖形所組成的，符號的復(fù)雜排列能引起視覺的不同感受。讀圖時可獲得整體感、差異感、立體感等不同的感受效果。整體感主要依靠符號之間不存在明顯的差異而形成的；差異感是由不同組成要素在圖形間產(chǎn)生明顯區(qū)別而形成的；立體感主要是利用透視的方法，通過改變符號的尺寸、顏色的亮度等來實(shí)現(xiàn)的，如暈渲法就是利用光影，模擬地表面受光的強(qiáng)弱，用濃淡不同的色調(diào)顯示地形起伏而產(chǎn)生立體感。

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2.3地圖上的注記（一）地圖注記的種類地圖上的文字和數(shù)字總稱為地圖注記，它是地圖內(nèi)容的重要部分。地圖上的注記可分為名稱注記、說明注記和數(shù)字注記三種。1）名稱注記：說明各種事物的專有名稱，如居民點(diǎn)名稱；2）說明注記：用來說明各種事物的種類、性質(zhì)或特征，用于補(bǔ)充圖形符號的不足，它常用簡注表示；3）數(shù)字注記：用來說明某些事物的數(shù)量特征，如高程等。

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2.3地圖上的注記(二）注記的字體、字級和顏色地圖上常用不同的字體表示不同的事物，常用的字體有宋體、等線體、仿宋體和橫線體；地圖上注記尺寸的大小，以照相排字機(jī)注明的規(guī)格為標(biāo)準(zhǔn)，在一幅圖上，按照事物的重要程度和意義，采用不同的字級，以便使注記大小與圖形符號相對應(yīng)；注記的顏色只有色相的變化，顏色的選用要與注記所表示的事物類別相聯(lián)系。第16頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.地圖的符號

2.3地圖上的注記(三)注記的排列和配置地圖上注記數(shù)量較多，它們可以位于地圖中的任一部分，但是注記的排列和配置是否恰當(dāng)，常常會影響讀圖的效果。漢字注記通常有水平字列、垂直字列、雁形字列（注記的字向指向北方或圖廓上方）和屈曲字列（注記的字向與注記文字中心線垂直或平行）等等。

第17頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一3.專題信息表現(xiàn)

3.1專題地圖的分類和內(nèi)容

（一）專題地圖含義專題地圖是突出地表示一種或幾種自然現(xiàn)象和社會經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的地圖。按內(nèi)容可分為三大類：自然地圖：自然地圖表示自然界各種現(xiàn)象的特征、地理分布及其相互關(guān)系，如地質(zhì)圖、水文圖等社會經(jīng)濟(jì)地圖：社會經(jīng)濟(jì)地圖表示各種社會經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的特征、地理分布及其相互關(guān)系，如人口圖、行政區(qū)劃圖等其他專題地圖：其他專題地圖，指不屬于上述二類的專題地圖，如航海圖、航空圖等。第18頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一3.專題信息表現(xiàn)

3.1專題地圖的分類和內(nèi)容（二）專題地圖的內(nèi)容專題地圖的種類很多，但大都是由地理基礎(chǔ)和專題內(nèi)容組成的。地理基礎(chǔ)即普通地圖上的一部分內(nèi)容要素，如經(jīng)緯網(wǎng)、水系、居民點(diǎn)、交通線、地勢等。專題內(nèi)容，從資料來講，一是將普通地圖內(nèi)容中一種或幾種要素顯示得比較完備和詳細(xì)，而將其他要素放到次要地位或省略，如交通圖等；二是包括在普通地圖上沒有的和地面上看不見的或不能直接測量的專題要素，如人口密度圖。

第19頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一3.專題信息表現(xiàn)

3.2面狀專題內(nèi)容的表示方法

面狀專題內(nèi)容的表示方法，最常用的有：等值線法質(zhì)底法范圍法點(diǎn)值法符號法動線法統(tǒng)計圖法第20頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一3.專題信息表現(xiàn)

3.2面狀專題內(nèi)容的表示方法等值線法第21頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一3.專題信息表現(xiàn)

3.2面狀專題內(nèi)容的表示方法質(zhì)底法第22頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一3.專題信息表現(xiàn)

3.2面狀專題內(nèi)容的表示方法范圍法第23頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一3.專題信息表現(xiàn)

3.2面狀專題內(nèi)容的表示方法點(diǎn)值法第24頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一3.專題信息表現(xiàn)

3.2面狀專題內(nèi)容的表示方法符號法

第25頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一3.專題信息表現(xiàn)

3.2面狀專題內(nèi)容的表示方法動線法動線法一般是用箭形符號表示現(xiàn)象的運(yùn)動路線和方向，如人口遷移路線、洋流和貨運(yùn)路線等。箭頭和箭體上部的方向應(yīng)保持一致，箭頭的兩翼應(yīng)保持對稱。箭形的粗細(xì)或?qū)挾缺硎狙罅鞯乃俣葟?qiáng)度或貨運(yùn)的數(shù)量；箭形的長短表示風(fēng)向、洋流的穩(wěn)定性；首尾銜接的箭形表示運(yùn)動的路線，動線法表示面狀事物的移動。第26頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一3.專題信息表現(xiàn)

3.2面狀專題內(nèi)容的表示方法統(tǒng)計圖法統(tǒng)計圖法一般根據(jù)編圖區(qū)域內(nèi)各區(qū)劃單位或典型地點(diǎn)的統(tǒng)計資料，用地圖形式表達(dá)出來?？梢苑譃閳D形統(tǒng)計圖法、分級統(tǒng)計圖法和定位統(tǒng)計圖法三種。

第27頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一3.專題信息表現(xiàn)

3.2面狀專題內(nèi)容的表示方法DEM表示法

1）地貌暈渲圖（ShadedReliefMap）及其與專題地圖疊置2）三維曲面第28頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一3.專題信息表現(xiàn)

3.3專題地圖內(nèi)容的表現(xiàn)手段色彩：色彩通常分為兩類：一類是黑白及各種灰色，稱為非彩色；一類是彩色，包括除黑、白、灰以外的顏色。色彩不僅能彌補(bǔ)單色圖的缺陷，豐富圖幅內(nèi)容，提高專題地圖的使用價值，更能如實(shí)反映制圖物體的自然面貌，擴(kuò)大地圖內(nèi)容的感染力，增強(qiáng)地圖內(nèi)容的清晰易讀性。線條：線條實(shí)質(zhì)上是點(diǎn)、線、面狀符號的簡稱，是顯示制圖現(xiàn)象數(shù)量和質(zhì)量的重要手段，與色彩搭配使用，可大大地增加科學(xué)內(nèi)容的表現(xiàn)能力。注記：注記是上述兩種手段的補(bǔ)充，注記應(yīng)緊密結(jié)合專題內(nèi)容，可增強(qiáng)現(xiàn)象的顯現(xiàn)效果。

第29頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一4.專題地圖設(shè)計專題地圖的總體設(shè)計，是指任務(wù)和要求明確后初步提出的圖幅基本輪廓，包括:投影選擇比例尺圖幅范圍圖面規(guī)劃繪制設(shè)計略圖等內(nèi)容。第30頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一5.制圖綜合(制圖概括)

5.1制圖綜合的概念

制圖綜合是對制圖區(qū)域客觀事物的取舍和簡化。經(jīng)過概括后的地圖可以顯示出主要的事物和本質(zhì)的特征。制圖綜合主要表現(xiàn)在內(nèi)容的取舍、數(shù)量簡化、質(zhì)量化簡和形狀化簡等方面。專題地圖制圖綜合的實(shí)質(zhì)，就是在科學(xué)分析研究各種專題內(nèi)容要素特征的基礎(chǔ)上，根據(jù)圖幅的用途和比例尺，將圖幅的專題內(nèi)容加以概括化，把最主要的要素、對象的基本輪廓、主要的特征和基本規(guī)律反映在地圖上。專題地圖制圖綜合圍繞著幾何性和地理性兩方面進(jìn)行。在幾何性方面對制圖對象形狀和大小綜合簡化，在地理性方面對專題內(nèi)容的綜合概括。制圖綜合就是幾何正確性和地理真實(shí)性的緊密結(jié)合。第31頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一5.制圖綜合(制圖概括)

5.2影響制圖綜合的主要因素

制圖綜合的程度受各種因素的影響，主要因素有：地圖比例尺地圖的主題地圖用途制圖區(qū)域的地理特征符號的圖形尺寸等內(nèi)容。第32頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一5.制圖綜合(制圖概括)

5.2影響制圖綜合的主要因素（一）地圖比例尺比例尺對制圖綜合的影響非常明顯。由于比例尺的縮小，同一個制圖區(qū)域在圖上的面積隨之縮小，因而圖上所能表示的地物數(shù)量也相應(yīng)減少。（二）地圖的用途任何一幅地圖所能表示的內(nèi)容都是有限的，只能滿足某一方面或某幾方面的要求，所以地圖內(nèi)容的選擇和表示，就必須考慮到地圖的用途。

第33頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一5.制圖綜合(制圖概括)

5.2影響制圖綜合的主要因素（三）地圖的主題地圖的主題即地圖上所反映的主要內(nèi)容，它決定各事物在圖上的重要性，因而影響制圖綜合程度。這在專題地圖上表現(xiàn)特別明顯，例如比例尺相同的同樣地區(qū)但主題不同的兩幅地圖，一幅是地形圖，一幅是政區(qū)交通圖，前者主要表示地形特征及水系，居民地較少，不表示鐵路和公路；后者重點(diǎn)表示行政區(qū)劃、鐵路和主要公路、各級行政中心以及作為交通樞紐的居民地，對于水系則只是表示主要的河流和湖泊，一般不表示地形。第34頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一5.制圖綜合(制圖概括)

5.2影響制圖綜合的主要因素（四）制圖區(qū)域的地理特征制圖區(qū)域地理特征是指該區(qū)域的自然和社會經(jīng)濟(jì)條件，地面上不同地區(qū)具有不同的地理特征，因此制圖綜合時就要選取那些能反映區(qū)域特征的事物，舍去那些不代表區(qū)域特征的事物。同樣的地理事物在不同地區(qū)具有不同的意義，這就影響著制圖綜合。例如，小城鎮(zhèn)在人口稠密的地區(qū)是次要的，圖上一般不表示，而在人口稀少的地區(qū)，小城鎮(zhèn)則成為主要的居民地，圖上要選取。第35頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一5.制圖綜合(制圖概括)

5.2影響制圖綜合的主要因素（五）符號的圖形尺寸各種地理事物，在圖上均以符號表示。符號的圖形、尺寸直接關(guān)系著地圖的負(fù)載量，因而也影響著制圖綜合的程度。圖形尺寸規(guī)定得小一些，選取的內(nèi)容就可以多一些，概括程度就小一些，地圖的內(nèi)容就會詳細(xì)一些，圖面負(fù)載量就大一些；反之，地圖內(nèi)容必然簡略，圖面負(fù)載量就小。此外，幾何圖形的最小尺寸與圖形的結(jié)構(gòu)和復(fù)雜程度有關(guān)，輪廓符號的最小尺寸受輪廓界限的形式、內(nèi)部顏色和背景等一些因素影響，可見符號圖形最小尺寸是確定制圖綜合的必要參考數(shù)據(jù)。

第36頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一5.制圖綜合(制圖概括)

5.2影響制圖綜合的主要因素（六）可視化要求可視化是地理信息處理的窗口與處理結(jié)果的直觀表達(dá)形式，因而是決策的直觀依據(jù)。只有把空間數(shù)據(jù)庫中的海量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為直觀的圖形信息，地理信息處理結(jié)果才能為規(guī)劃、管理與決策提供有力的支撐第37頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一5.制圖綜合(制圖概括)

5.3制圖綜合的基本方法不同學(xué)者對制圖綜合過程提出了不同的分解模式：三算子模式：選取、概括和移位；四算子模式：選取、概括、合并和移位；七算子模式：純幾何綜合包括簡化、夸大、位移；幾何/概念綜合包括選取、合并、類型化和強(qiáng)調(diào)。

第38頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一5.制圖綜合(制圖概括)

5.3制圖綜合的基本方法點(diǎn)符號的綜合第39頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一5.制圖綜合(制圖概括)

5.3制圖綜合的基本方法線符號的綜合

第40頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一5.DEM分析和應(yīng)用

5.1格網(wǎng)DEM應(yīng)用面狀符號的綜合第41頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一5.制圖綜合(制圖概括)

5.3制圖綜合的基本方法（一）內(nèi)容的取舍內(nèi)容的取舍是指選取較大的、主要的內(nèi)容而舍去較小的、次要的或與地圖主題無關(guān)的內(nèi)容。選取主要表現(xiàn)在：一是選取主要的類別，二是選取主要類別中的主要事物。舍去主要表現(xiàn)在：一是舍去次要的類別，二是舍去已選取的類別中的次要事物。（二）質(zhì)量特征的化簡地圖上各事物的質(zhì)量差別通常是以分類來體現(xiàn)的。質(zhì)量特征的化簡就是減少一定范圍內(nèi)事物的質(zhì)量差別，用概括的分類代替詳細(xì)的分類，即按事物的性質(zhì)合并類型或等級相近的事物。例如，將針葉林、闊葉林和混交林合并為森林。第42頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一5.制圖綜合(制圖概括)

5.3制圖綜合的基本方法（三）數(shù)量特征的化簡數(shù)量特征的化簡就是減少事物的數(shù)量差別，增大數(shù)量指標(biāo)內(nèi)部變化的間距，對于數(shù)量指標(biāo)低于規(guī)定等級的事物不予表示。如在用等值線表示數(shù)量特征的地圖上，化簡時要擴(kuò)大等值線間距值。（四）形狀化簡形狀化簡用于呈線狀和面狀分布的事物。形狀化簡的目的在于保留事物本身所固有的、典型的特征?；喌姆椒ㄓ袆h除、夸大和合并。刪除就是去掉那些因比例尺縮小而無法清楚表示的碎部。有時為了顯示和強(qiáng)調(diào)事物平面圖形的特征，將本來按比例應(yīng)刪除的小彎曲，夸大表示出來。合并就是將鄰近的、間隔小到難以區(qū)分的同類事物的圖形加以合并，以表示出事物的總體特征。第43頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一6.空間信息可視化（一）空間信息可視化定義空間信息可視化是一個全新的概念，可初步給出其定義為：空間信息可視化是指運(yùn)用地圖學(xué)、計算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將地學(xué)信息輸入、處理、查詢、分析