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文檔簡介
第八章空間數(shù)據(jù)輸出及制圖
8.1概述8.2GIS中圖形的輸出8.3電子地圖8.4地圖符號8.5專題信息和專題圖8.1概述指利用計算機(jī)圖形圖象技術(shù),將復(fù)雜的科學(xué)現(xiàn)象,自然景觀及一些抽象的概念圖形化的過程,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。總之,可視化是對人腦印象構(gòu)造過程的一種仿真,以支持用戶的判斷和理解。可視化的概念首先在1987年有美國國家自然科學(xué)基金會員會圖形圖象專題組提出了科學(xué)計算可視化〔visualizationinscientificcomputing),它研究如何將科學(xué)計算過程中及計算結(jié)果所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形或圖像信息,并可進(jìn)行交互式分析。在計算機(jī)環(huán)境下,可視化的中心問題是科學(xué)家能夠快速生成一系列相同或相關(guān)信息的圖像。計算機(jī)屏幕上顯示的影像有助于信息處理,從而提高對二維或三維空間關(guān)系和空間問題的理解??梢暬夹g(shù)成為信息爆炸時代人類分析和駕馭信息的有力工具。1、可視化〔visualization)
在GIS的開展歷程中,一開始就十分重視利用計算機(jī)技術(shù),實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的圖形顯示和分析。以充分直觀的表示空間數(shù)據(jù)處理分析的結(jié)果。因此,從某種意義上說GIS的可視化研究早于科學(xué)計算可視化的研究。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。如對地圖的可視化形成了虛擬地圖、動態(tài)地圖、交互式地圖、及超地圖等概念。2、仿真技術(shù)〔simulation,imitation)可視化的技術(shù)的根底上,開展了仿真技術(shù)和虛擬技術(shù)?!疤摂M現(xiàn)實〞是仿真技術(shù)的一種特殊形式3、虛擬現(xiàn)實〔virtualreality)虛擬現(xiàn)實〔VirtualReality,VR〕是一門涉及眾多學(xué)科的新的實用技術(shù),它集先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、傳感與測量技術(shù)、仿真技術(shù)、微電子技術(shù)于一體。在計算機(jī)技術(shù)中,它又特別依賴于計算機(jī)圖形學(xué)、人工智能、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)及計算機(jī)仿真技術(shù)。這些相關(guān)技術(shù)的開展帶動了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的進(jìn)步。VR具有三個最突出的特征,即交互性(Interactivity)、想象性(Imagination)和沉浸感(Immersion),稱三“I〞特征。以此區(qū)分相鄰技術(shù),如多媒體技術(shù)、科學(xué)計算可視化技術(shù)。交互性指參與者用專門設(shè)備,能實現(xiàn)對模擬環(huán)境的考察與操作程度,例如用戶可用手直接抓取模擬環(huán)境中的物體,且有接觸感,有重量感,視場中被抓起的物體也應(yīng)隨著手的移動而移動。想象性是VR與設(shè)計者并行操作,為發(fā)揮它們的創(chuàng)造性而設(shè)計的這極大地依賴于人類的想象力,。沉浸感,即投入感,是力圖使用戶在計算機(jī)所創(chuàng)立的三維虛擬環(huán)境中處于一種全身心投入的感覺狀態(tài),有身臨其境的感覺,即所謂“沉浸感〞。三、GIS環(huán)境下空間數(shù)據(jù)的多尺度顯示
空間數(shù)據(jù)的多尺度顯示是指將同一地區(qū)圖,放在遠(yuǎn)近不同的地區(qū)觀測,以便觀察到該地區(qū)不同分辨率、不同對象的圖形,即建立不同的數(shù)據(jù)模型。1〕利用系列比例尺數(shù)據(jù)進(jìn)行景觀生成,以得到該地區(qū)從宏觀到微觀、從整體到局部的顯示。2〕將同一比例尺數(shù)據(jù)簡化為幾個層次數(shù)據(jù)顯示。四、GIS可視化研究的開展過程1、二維數(shù)據(jù)的可視化主要研究二維圖形的顯示算法,如畫線、符號庫和符號化、顏色設(shè)計、圖形輸出打印等。2、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。其實質(zhì)是研究三維到二維數(shù)據(jù)的坐標(biāo)變換、隱藏線隱藏面消除、光照模型。無法表示三維物體的體特征。3、真三維數(shù)據(jù)的可視化90年代以來三維物體的體特征的可視化研究成了熱點必須指出,為提高GIS可視化的實用性,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、線、面要素在三維景觀上的疊加算法8.3電子地圖
1、電子地圖的概念電子地圖的特點1〕交互性;2〕無級縮放性;3〕無縫性;4〕共享性;5〕具有根本的計算和統(tǒng)計能力;2、電子地圖的開展1〕第一階段80年代以前以CAD技術(shù)為支撐,強(qiáng)調(diào)圖的數(shù)字化;2〕第二階段80年代以后以GIS技術(shù)為支撐,強(qiáng)調(diào)用數(shù)據(jù)管理存儲;3、電子地圖的制作
數(shù)據(jù)收集數(shù)字化屬性化圖和屬性的鏈接電子地圖質(zhì)量控制資料更新4、電子地圖的應(yīng)用1〕導(dǎo)航和智能運(yùn)輸系統(tǒng)〔車載系統(tǒng)〕2〕電子地圖資料庫3〕提供網(wǎng)絡(luò)地圖隨著信息社會的到來,將大量使用電子地圖,電子地圖生產(chǎn)已成為一熱門行業(yè),因此,在國外已出現(xiàn)著名的電子地圖供給商。5、電子地圖的供給商隨著信息社會的帶來,在社會生活中將大量實用電子地圖,因此其開展及為迅速,引起商家的重視,從而在國際上出現(xiàn)了電子地圖生產(chǎn)開發(fā)商,如美國的ESRI公司;DELORME公司;歐洲的FELSTRA公司等。國內(nèi)國家測繪局在這方面作了大量工作。8.4地圖的表示和地圖符號
一、地圖的符號地圖的符號是地圖的語言,它通過尺寸、形狀和顏色來表示事物空間的位置、形狀、質(zhì)量和數(shù)量特征,是表達(dá)地理現(xiàn)象與開展的根本手段。目前GIS都建立地圖符號庫。地圖符號庫是將地圖符號以數(shù)據(jù)庫的形式存到計算機(jī)中實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理功能,實現(xiàn)符號信息的存儲和查詢。地圖符號庫中的符號其結(jié)構(gòu)統(tǒng)一,便于擴(kuò)充和修改。1、地圖的符號及分類地圖的符號可分解為點狀符號、線狀符號、面狀符號三種根本圖形元素。注記可看作一種特殊的符號。點狀符號圖形固定〔不隨位置變化〕;有確定的定位點和方向;通常圖形較規(guī)那么。線狀符號具有定位線,可進(jìn)一步分解成具有單一特征的線狀符號面狀符號具有封閉的輪角線,通常在封閉的輪角線內(nèi)配置點狀符號、陰影線或顏色。2、地圖的注記1〕注記的分類名稱注記;說明注記;數(shù)字注記;地圖注記中對制圖說明內(nèi)容通常不存庫,地圖內(nèi)容注記存庫。2〕注記的方式單點注記;雙點注記;布點注記;參考線注記;二、地圖符號的圖元地圖的點狀符號、線狀符號和面狀符號各自有自己的特點,又有共性。相同點是都有類似的繪圖參數(shù)和操作方法;不同點是構(gòu)成符號的根本圖素不同。1〕點狀符號的圖元主要包括點、直線、折線、樣條曲線、圓弧、三角形、矩形、多邊形、子圖、位圖等2〕線狀符號的圖元主要包括實線、虛線、點虛線、雙虛線、雙實線、連續(xù)點符號、定位點符號、齒線符號等3〕面狀符號的圖元主要是指它的不同填充,包括陰影線填充、點符號填充、位圖填充。三、地圖符號的繪制地圖符號的繪制實質(zhì)是將符號坐標(biāo)系中圖形元素特征點坐標(biāo)〔x,y)轉(zhuǎn)換到地圖坐標(biāo)系中的坐標(biāo),并按給定順序連線的過程。目前,地圖符號的繪制通常有矢量法和柵格法繪制兩種方法:1、矢量法繪制1〕編程法由繪圖子程序按照符號圖形參數(shù)繪制矢量圖。通常一類地圖符號或一個地圖符號編成一個繪圖子程序。這些子程序組成程序庫。由于它不便于用戶擴(kuò)充用得愈來愈少。2〕符號庫法〔也稱信息塊法〕通過程序調(diào)用描述符號參數(shù)的符號庫參數(shù)集信息塊,完成符號的繪制。如在信息塊中存放圖形的幾何參數(shù),如圖形的長、寬、方向、夾角、半徑等?!?〕點符號庫點符號的圖元通常由點、直線、折線、曲線、圓、橢圓、弓形扇形及文字組成。圓、兩條直線旋轉(zhuǎn)一角度點符號庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)例符號101符號代碼符號定位點符號色彩符號大小圖元碼1參數(shù)1參數(shù)2…..101圖元碼2102圖元碼3103104符號102圖元碼1參數(shù)1參數(shù)2…..圖元碼2圖元碼31〔2〕線符號庫線符號可分解成點符號圖元,沿定位線進(jìn)行配置。
〔3〕面符號庫面符號庫的關(guān)鍵是在面域內(nèi)用點、線符號進(jìn)行填充。求交、旋轉(zhuǎn)2、柵格符號的繪制柵格符號的繪制比較簡單。點符號首先用模板形象地表示各種點符號,調(diào)用時按定位、方向作變換;線符號除了點狀符號的方法,還要注意線的走向,按圖象處理方法作出變換面符號首先將論廓內(nèi)填“實〞,之后將填充的區(qū)域圖象塊同柵格點符號進(jìn)行邏輯“與〞運(yùn)算,從而在區(qū)域內(nèi)形成面符號。四、空間實體的符號化過程將地理空間信息轉(zhuǎn)換成地圖輸出時,必需對空間實體配置符號。空間實體符號化的過程如下:GIS系統(tǒng)地理數(shù)據(jù)庫符號庫輸出地圖符號化實體信息符號描述信息空間實體符號化模塊8.5專題信息和專題圖一、專題信息二、專題圖的分類1、按學(xué)科分專題圖2、按效勞對象分科學(xué)參考圖;實用工程圖;教學(xué)圖;宣傳普及圖等。3、專題圖的比例尺自然專題圖經(jīng)濟(jì)專題圖人口圖行政區(qū)圖工業(yè)圖交通運(yùn)輸圖農(nóng)業(yè)圖等地質(zhì)圖地藐圖土壤圖氣候圖植被圖海洋圖等三、專題圖的表示1、點符號圖
用精確定位的點狀地物來表示對象的分布。2、線符號圖用不同顏色和形狀的線在地圖上反映事物的現(xiàn)象3、等值線圖將相同數(shù)量指標(biāo)點連線組成的一組等值線表示地區(qū)特征,如等溫圖4、質(zhì)底圖用不同顏色表示聯(lián)續(xù)分布的現(xiàn)象的質(zhì)量特征。如植被圖、土壤圖5、范圍圖用色、線條、符號、文字等手段表示現(xiàn)象的分布范圍如某種稀有金屬的分布。6、點描圖在制圖現(xiàn)象的表示范圍內(nèi),用大小相同的點群稀疏表示分布特征7、分級統(tǒng)計圖和圖表統(tǒng)計圖分級統(tǒng)計圖法用相對值表示現(xiàn)象的分布四、GIS中專題圖的制作1、專題圖功能在GIS中都提供專題圖制作功能。專題圖制作過程實際上是對空間對象的屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行符號表達(dá)。反映定性描述數(shù)據(jù)的專題圖;反映定量描述數(shù)據(jù)的專題圖。2、專題圖的要素
底圖要素專題要素注記及圖例配置裝飾輸出3、專題圖的制作
標(biāo)識碼植被土壤人口面積101農(nóng)4500102牧草1244103農(nóng)8900104林456105牧草1098106林680107農(nóng)10987108牧草2000109林200制作定性專題圖制作定量專題圖
制作過程中首先根據(jù)圖層選
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