第六章空間數(shù)據(jù)的可視化

第六章空間信息的可視化第1節(jié)空間信息與可視化第2節(jié)地圖語言與符號庫第3節(jié)空間數(shù)據(jù)的可視化第4節(jié)電子地圖第5節(jié)動態(tài)地圖第6節(jié)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的空間第1節(jié)空間信息與可視化可視化是將符號或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為直觀的圖形、圖像的技術(shù)，它的過程是一種轉(zhuǎn)換，它的目的是將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可顯示的圖形、圖像，從而全面且本質(zhì)地把握住地理空間信息的基本特征，便于最迅速、形象地傳遞和接收它們。一、可視化(Visualization)

概念：是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將計(jì)算過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)換為圖形和圖像顯示出來，并進(jìn)行交互處理的理論、方法和技術(shù)。

二、科學(xué)計(jì)算可視化1、概念：是指運(yùn)用地圖學(xué)、計(jì)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、分析以及預(yù)測的數(shù)據(jù)及結(jié)果采用圖形符號、圖形、圖像，并結(jié)合圖表、文字、表格、視頻等可視化形式在屏幕上顯示出來，并進(jìn)行交互處理的理論、方法和技術(shù)。處理空間數(shù)據(jù)庫三、空間信息可視化2、空間信息可視化的形式：A紙質(zhì)地圖紙質(zhì)地圖包括地形圖(普通地圖)、專題地圖及特種地圖，它們既是傳統(tǒng)地理信息的表達(dá)工具，同時(shí)也是計(jì)算機(jī)環(huán)境下空間信息可視化的一種重要而基本的可視化產(chǎn)品類型

B電子地圖

是基于計(jì)算機(jī)數(shù)字處理和屏幕顯示的地圖。它是空間信息可視化的主要產(chǎn)品形式之一，大部分的空間客體信息進(jìn)入計(jì)算機(jī)后都能夠以電子地圖的形式直觀地顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，供用戶查閱。

C多媒體地圖

它能夠以多種媒體的集成形式綜合、真實(shí)地表現(xiàn)空間客體和現(xiàn)象，是空間信息可視化的一種非常重要的產(chǎn)品形式。

D三維仿真地圖是基于仿真技術(shù)的一種三維地圖，它借助于仿真技術(shù)將空間現(xiàn)象信息以三維的、立體的或動畫的形式直觀、真實(shí)地表現(xiàn)出來，使用戶有進(jìn)入真實(shí)環(huán)境之感，因而它也是空間信息可視化的一種主要和具有發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)品形式之一。

E虛擬現(xiàn)實(shí)

它是由計(jì)算機(jī)和其它設(shè)備組成的高級人機(jī)交互系統(tǒng)，以視覺為主，結(jié)合聽、觸、嗅甚至味覺來感知的環(huán)境，并與之交互作用。

第2節(jié)地圖語言與符號庫

地圖，是一種信息的傳輸工具，實(shí)現(xiàn)了從制圖的地理環(huán)境到用圖者認(rèn)識地理環(huán)境之間的信息傳遞。

地圖符號及其系統(tǒng)，被稱之為圖解語言，它形象直觀，既顯示出制圖對象的空間結(jié)構(gòu)，又能表示在空間和時(shí)間中的變化

地圖注記，借用自然語言和文字形式來加強(qiáng)地圖語言的表現(xiàn)效果，完成空間信息的傳遞(屬于地圖符號的范疇)

地圖色彩，既可充當(dāng)?shù)貓D符號的重要角色，還有裝飾美化地圖的功能

地圖的影像，是空間信息特征的空間框架(不屬于地圖符號的范疇)

裝飾圖案，多用于地圖的圖邊裝飾，可以增加地圖的美感，并且可以烘托地圖的主題(不屬于地圖符號的范疇)一、地圖語言與地圖的色彩1、地圖符號的概念地圖符號，是指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。

地圖符號對表達(dá)地圖內(nèi)容具有重要的作用：

是地圖區(qū)別于其他表示地理環(huán)境之圖像的一個重要特征。

是豐富地圖內(nèi)容、增強(qiáng)地圖的易讀性和便于地圖編繪的必要前提。

地圖符號不僅能反映制圖對象的個體存在、類別及其數(shù)量和質(zhì)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(jié)構(gòu)以及動態(tài)變化。二、地圖符號(庫)的功能、分類和設(shè)計(jì)

2、地圖符號的基本功能

能指出目標(biāo)種類及其數(shù)量和質(zhì)量特征；

能確定對象的空間位置和現(xiàn)象的分布。

3、地圖符號的分類

點(diǎn)狀符號，當(dāng)?shù)貓D符號所代表的概念在抽象意義下可認(rèn)為是定位于幾何上的點(diǎn)時(shí)，稱為點(diǎn)狀符號。符號大小與比例尺無關(guān)，具有定位和方向的特征

線狀符號，當(dāng)?shù)貓D符號所代指的概念在抽象意義下可認(rèn)為是定位于幾何上的線時(shí)，稱為線狀符號。符號沿著某個方向延伸，寬度與地圖比例尺可以沒有關(guān)系，而長度與地圖比例尺發(fā)生關(guān)系

面狀符號，當(dāng)?shù)貓D符號所代表的概念在抽象意義下可認(rèn)為是定位于幾何上的面時(shí)，稱為面狀符號。符號所代表的范圍與地圖比例尺有關(guān)，且不論這種范圍是明顯的還是隱喻的，是精確的還是模糊的第3節(jié)空間數(shù)據(jù)的可視化空間數(shù)據(jù)可視化的過程

①

從GIS數(shù)據(jù)庫中檢索出的要素、特征及定位信息

②預(yù)處理從符號庫讀取符號信息③符號化從字符庫讀取漢字及字符信息④地圖輸出從色彩庫讀取色彩信息1、按可視化的目的對一定區(qū)域，一定屬性組合的地理對象進(jìn)行的,可視化目的一經(jīng)確定，其相應(yīng)區(qū)域及要素也隨之確定。2、根據(jù)可視化目的，進(jìn)行檢索出對象的質(zhì)量和數(shù)量分級分類的調(diào)正、變更和合并這是對可視化要素的質(zhì)量和數(shù)量上進(jìn)行概括。3、根據(jù)變更后的分類分級編碼，確定、切換或建立相應(yīng)符號庫，并建立與新的分類分級編碼1一1對應(yīng)的映射表。一、從地理數(shù)據(jù)庫中檢索圖形數(shù)據(jù)

1、投影變換當(dāng)可視化目的的地圖投影與空間數(shù)據(jù)庫不同時(shí)，就必須進(jìn)行地圖投影變換，把數(shù)據(jù)具有的空間數(shù)據(jù)庫地圖投影轉(zhuǎn)換為目的投影。2、數(shù)據(jù)壓縮空間數(shù)據(jù)庫內(nèi)幾何數(shù)據(jù)是匹配于數(shù)據(jù)庫比例尺的數(shù)據(jù)密度，當(dāng)所需可視比例尺變化，尤其是縮小后，數(shù)據(jù)冗余很大，必須壓縮。

3、幾何數(shù)據(jù)的光滑線實(shí)體呈折線方式和光滑曲線兩種方式延伸，空間數(shù)據(jù)庫內(nèi)幾何數(shù)據(jù)一般以中心軸線上特征點(diǎn)離散方式存儲，為正確表達(dá)呈光滑曲線延伸的要素，必須依據(jù)該曲線的離散數(shù)據(jù)進(jìn)行光滑，使符號化后線狀符號符合要求。4、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換由于目前GIS空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)源于多種渠道，不夠統(tǒng)一規(guī)范，因而一個可視化系統(tǒng)很難即時(shí)適應(yīng)眾多空間數(shù)據(jù)庫，因此必須進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)類型及格式的轉(zhuǎn)換，可完成矢量轉(zhuǎn)換、關(guān)系轉(zhuǎn)換和柵格轉(zhuǎn)換。二、空間數(shù)據(jù)預(yù)處理大型GI植S系統(tǒng)慚一般穩(wěn)提供導(dǎo)符號潛庫設(shè)浙計(jì)和幕管理荒功能形，根票據(jù)需傭要增樓加點(diǎn)迅、線晚、面客符號稀。在與制圖認(rèn)輸出岡時(shí)，飯根據(jù)梁空間悉實(shí)體繳類型嫁從符豬號庫非中找粗出相顏應(yīng)符場號對閉實(shí)體津進(jìn)行源符號克化。三、遷地圖襲符號畫化1概念電子琴地圖是數(shù)幟字地吧圖與GI皂S軟件矩工具圣結(jié)合汽后的繩產(chǎn)物滋，它胡是一迫種出理于運(yùn)西動狀滑態(tài)的帶數(shù)字狠地圖帥，這柴種運(yùn)寒動狀紐奉態(tài)或鋼是輸貿(mào)入、擊輸出潛，或碰是顯擱示、攔檢索經(jīng)分析盛。電子干地圖傳集是為添了一膛定用祖途，腳采用盟統(tǒng)一洞、互鴉補(bǔ)的濫制作閥方法卡系統(tǒng)意匯集宰的若太干電歸子地籌圖第4節(jié)薦電子洽地圖能夠晨全面控繼承墾并發(fā)呢展了翁地圖寇科學(xué)停中對詠地學(xué)招信息鞠進(jìn)行伍多層某次智愚能綜秀合加酬工、律提煉品的優(yōu)湯點(diǎn)；很強(qiáng)巖的空皺間信裙息可皺視化弓性能堡，具舞有嚴(yán)兵密的兄?jǐn)?shù)學(xué)乎基礎(chǔ)告、科英學(xué)而活系統(tǒng)勢的符策號系篩統(tǒng)、培強(qiáng)有雖力的湯可視稀化界大面，葛支持替地圖包的動僵態(tài)顯藏示，今并可堤采用倒閃爍料、變解色等灶手段繼增強(qiáng)晴讀圖暑效果望；支持扶空間竭信息冒的多襲種形熄式的核查詢師、檢丘索和乘閱讀刻；支持識基本韻的統(tǒng)增計(jì)、騰計(jì)算中和分姑析；大多起數(shù)電膛子地津圖支鼻持“所見逗即所塞得”地編望輯和番輸出煮硬拷必貝，帶支持電子絹出版饞；大多勺數(shù)電峽子地煎圖支梁持多葉媒體紋信息手技術(shù)粱。2電子拳地圖(集)的基鐮本特鞠征電子禾地圖包含海了GI壺S的主咳要功驢能，杏但不局是全診部功明能電子耀地圖側(cè)重于可怠見實(shí)杜體的顯示源，其迅中較優(yōu)完善的的空爛間信券息可瓣視化胞功能咱和地合圖量梯算功灣能是黑一般GI被S所欠悅?cè)钡牡?。不同升來源攤的電科子地肺圖數(shù)趴據(jù)，難以賦予裳統(tǒng)一荷的空間宜數(shù)學(xué)答基礎(chǔ)廉，空親間分析薄弱撲。一些麻電子孕地圖(集)難于禍?zhǔn)蛊浜鹂梢曍曌涌蘸殚g均軍具有泡統(tǒng)一羊的空抄間數(shù)室學(xué)基消礎(chǔ),因而卵空間邪分析安相對繩于GI培S薄弱應(yīng)，這箭也是系兩者師的分梁水嶺電子斤地圖(集)是一方種新醬型的店、內(nèi)紙容廣功泛的GI嘆S產(chǎn)品衫，而崗電子辣地圖(集)系統(tǒng)絲式則是絮一些熄內(nèi)容以廣泛頸、功否能各堵異的悔新型GI江S系統(tǒng)3電子鋼地圖超與GI騎S的區(qū)呼別1、概棄念是能具集中染、形值象地箭表示業(yè)空間治信息建的時(shí)殘空變舞化狀拴態(tài)和戰(zhàn)過程渠的電詢子地閣圖。它產(chǎn)屢生和凈發(fā)展項(xiàng)是時(shí)扣空GI繳S的發(fā)梁展的奴必要陡基礎(chǔ)網(wǎng)和前烘提。2、特須征和作用特征鄰：可以菊直觀五而又觀逼真良地顯銳示地糠理實(shí)蛾體運(yùn)被動變瓶化的撕規(guī)律溪和特塵點(diǎn)。作用亂：動態(tài)勸模擬拾，使渡重要酒事物宿的變耗遷過仁程得低以再臺現(xiàn)。升它可襲以通狗過增肚加或剝減低府變化唱速度刪，暫刻停變荷化以殿仔細(xì)騎觀察筍某一飽時(shí)間陸斷面峰，改巷變觀粗察地些點(diǎn)和盲視角胃，獲噴取運(yùn)倆動過撿程中完的各泳種信鵝息；運(yùn)動婚模擬籮，對勺于運(yùn)索動的鉗地理瘦實(shí)體蝕：人蒼、車窗、船燒、機(jī)繪、星情、彈戶的運(yùn)垮動狀版態(tài)測踐定和鍬調(diào)正袋，以雁及環(huán)導(dǎo)境測梅定和添調(diào)正叫，都集是由株動態(tài)刻地圖帖來幫四助完齊成的遣。實(shí)時(shí)剛跟蹤積，如屯在運(yùn)冒動物掩體上獎安裝政全球被定位暈系統(tǒng)GP缺S，它諷能夠印顯示商運(yùn)動綁物體片各時(shí)兔刻的亦運(yùn)動包軌跡混，使測空中差管制河、交瓶通狀船況監(jiān)貓控、鑄疏導(dǎo)損，戰(zhàn)恐役和生戰(zhàn)術(shù)寒的合袖圍、跟圍堵襲，均惹具有怠可靠夠的時(shí)托空信居息保好證。第5節(jié)婚動態(tài)蛙地圖利用歪傳統(tǒng)嫂的地威圖符鉆號和申顏色癢等方地法表腥示。例如伯采用徒傳統(tǒng)盜的視熔覺變改量——大小孕、色濱相、方位檢、形街狀、民位置肥、紋醉理和骨密度僚，組盲成動連態(tài)符號，仔結(jié)合鈴定位蝦圖表字，分痕區(qū)統(tǒng)潮計(jì)圖倦表法風(fēng)以及競動線法來飼表示采用燭定義旨了動修態(tài)視神覺變民量的先動態(tài)蘆符號剛來表交示。用視頌覺變雕量的間變化慈時(shí)長鐮、速權(quán)率、蓋次序興及節(jié)倚奏設(shè)佛計(jì)一組井相應(yīng)慕的動霧態(tài)符甲號，日并加晃上電危子地意圖的陡閃爍呆、跳悟躍、扣色度遣、亮度輪變化擴(kuò)反應(yīng)廉運(yùn)動塊中物定的矢踐量、比數(shù)量燦、空酷間和閣時(shí)間租變化寄特征采用俘連續(xù)薄快照掏方法麻作多崗幅或扮一組濕地圖藏。采用猴一系榮列狀乳態(tài)對吳應(yīng)的標(biāo)地圖認(rèn)來表侄現(xiàn)時(shí)炸空變展化的嚼狀態(tài)炕，這冊一方筐法在駱狀態(tài)棒表現(xiàn)攔方面是較挎為全護(hù)面的填；但歐對變子化表楚達(dá)不仆夠明女確，誦同時(shí)辨數(shù)據(jù)餡冗余葛量較猛大。地圖神動畫適當(dāng)宗地在括空間頁差異遭中內(nèi)訊插了內(nèi)足夠?yàn)┟芏饶У目炫阏?，耗使?fàn)罘瓚B(tài)差箏異由蜜突變發(fā)變?yōu)榉空\漸變大。3、表涂示方垮法1、概忙念虛擬現(xiàn)實(shí)(V迎ir芳tu減al倒R默ea崗li川ty支)，是她一種處最有黃效地高模擬蒸人在慎自然斑環(huán)境美中視奏