GIS原理與方法201112-12GIS輸出與地圖可視化

中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院地理信息系統(tǒng)原理中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院GIS原理與方法1緒論2空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3

地理信息系統(tǒng)的地理數(shù)學(xué)基礎(chǔ)4地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入5地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理6空間數(shù)據(jù)管理8空間分析9數(shù)字高程模型12GIS輸出與數(shù)字地圖13地理信息系統(tǒng)工程14地理信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院第十二章

GIS的數(shù)據(jù)輸出與地圖可視化12.1GIS的輸出12.2地圖符號(hào)12.3專題信息表達(dá)12.4電子地圖12.5空間信息可視化12.6計(jì)算機(jī)地圖出版系統(tǒng)中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院

地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品輸出是按用戶能理解的形式或能夠傳送到其它計(jì)算機(jī)并能立即使用的形式表示數(shù)據(jù)處理結(jié)果這樣一種操作過程。

人們能理解的共同形式（有時(shí)叫做兼容輸出）是地圖、圖形、表格等；計(jì)算機(jī)兼容的形式是能讀入其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的磁盤、磁帶等記錄形式，還包括某些通訊網(wǎng)、電話線、無線電話連接設(shè)施等電子傳輸形式。GIS輸出產(chǎn)品

是指由系統(tǒng)處理、分析、可以直接提供研究、規(guī)劃和決策人員使用的產(chǎn)品，其形式有地圖、圖象、統(tǒng)計(jì)圖表以及各種格式的數(shù)字產(chǎn)品等，是系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式。12.1GIS的輸出中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院噴墨繪圖儀矢量繪圖儀高分辨率彩顯打印機(jī)膠片輸出儀虛擬現(xiàn)實(shí)與仿真系統(tǒng)產(chǎn)品輸出軟件系統(tǒng)解決方案普通地圖專題地圖影像地圖統(tǒng)計(jì)報(bào)表三維數(shù)字模型或虛擬環(huán)境決策方案中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院地圖圖像統(tǒng)計(jì)表三維多媒體虛擬現(xiàn)實(shí)中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的類型主要有普通地圖、專題地圖、影像地圖、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、三維數(shù)字模型、三維虛擬地圖、決策方案等。中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院

一、普通地圖

普通地圖包括靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示的普通地圖和暈宣地圖（下圖，左為暈宣圖，右為線化圖）。可提供布局合理、比例適當(dāng)、負(fù)載平衡、符號(hào)化明確、圖例正確、易于出版印刷等地圖產(chǎn)品。普通地圖輸出中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院

二、專題地圖

提供按專題屬性顯示或某種專題應(yīng)用的多種類型專題類別地圖。

中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院（1）房產(chǎn)地圖（2）分區(qū)地圖（3）道路交通地圖（4）統(tǒng)計(jì)專題地圖中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院專題地圖可根據(jù)專題屬性進(jìn)行顯示和制圖。主要方法有：中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院1、按分類碼顯示制圖可根據(jù)地物的分類碼查詢檢索顯示制圖

分類碼專題制圖中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院2、按計(jì)算量測值顯示制圖可根據(jù)地物的計(jì)算量測值顯示制圖。如計(jì)算的人口密度、建筑密度等。中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院

3、按整數(shù)屬性值分色顯示制圖

可根據(jù)地物的整數(shù)屬性值分色值顯示制圖。如森林覆蓋類型、道路等級(jí)等。整數(shù)屬性值分色值顯示制圖中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院

4、按數(shù)值分類顯示制圖

某些數(shù)值可按一定的區(qū)間進(jìn)行分組、分類顯示制圖。數(shù)值分類顯示制圖中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院5、分類統(tǒng)計(jì)顯示

某些數(shù)值可先進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后將統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行顯示制圖。

中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院三、影像地圖影象地圖包括正射影像圖、柵格地圖、分類漸進(jìn)色彩顯示的地圖和多光譜影像圖等。中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院

1、正射影像圖遙感影像經(jīng)幾何糾正處理后，得到正射影像圖。

中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院

2、柵格地圖

空間數(shù)據(jù)分類的柵格化顯示、掃描地圖、網(wǎng)格觀測數(shù)據(jù)等可通過柵格地圖顯示制圖。

中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院3、分類漸進(jìn)色彩顯示的地圖

一些觀測結(jié)果，如污染程度、溫度分布等可通過分類漸進(jìn)色彩顯示進(jìn)行制圖。中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院4、按光譜顯示制圖

遙感影像或觀測的多屬性值可按光譜或分層顯示制圖。

中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院四、統(tǒng)計(jì)報(bào)表輸出

統(tǒng)計(jì)報(bào)表是GIS的常見輸出形式?？奢敵龈鞣N類型的統(tǒng)計(jì)圖、統(tǒng)計(jì)表。

中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院五、三維模型和虛擬環(huán)境三維模型提供GIS分析結(jié)果的虛擬數(shù)字產(chǎn)品，如數(shù)字高程模型、數(shù)字景觀模型、數(shù)字城市模型、三維仿真地圖、數(shù)字管線模型等（圖16-14）。虛擬環(huán)境是基于三維虛擬現(xiàn)實(shí)與仿真系統(tǒng)，提供的三維虛擬場景。中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院（1）數(shù)字高程模型（2）數(shù)字景觀模型（4）數(shù)字管線模型（3）三維仿真地圖中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院（5）數(shù)字城市模型中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院三維虛擬場景中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院六、決策方案地理信息系統(tǒng)的決策支持分析的的結(jié)果往往以地圖和報(bào)表的結(jié)合形式輸出。如選址分析、拆遷分析、路徑分析、資源分配分析等。選址分析決策方案輸出中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院12.1.2GIS輸出設(shè)備硬件筆式繪圖儀光柵掃描顯示器點(diǎn)陣式打印機(jī)靜電繪圖儀激光照排機(jī)噴墨繪圖儀中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院12.1.2GIS輸出設(shè)備設(shè)備圖形輸出方式精度特點(diǎn)矢量繪圖機(jī)矢量線劃高適合繪制一般的線劃地圖，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像地圖等各類精致地圖制品。高分辨彩顯屏幕像元點(diǎn)陣一般實(shí)時(shí)顯示GIS的各類圖形、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。中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院第十二章

GIS的數(shù)據(jù)輸出與地圖可視化12.1GIS的輸出12.2地圖符號(hào)12.3專題信息表達(dá)12.4電子地圖12.5空間信息可視化12.6計(jì)算機(jī)地圖出版系統(tǒng)中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院12.2地圖符號(hào)12.2.1地圖符號(hào)的實(shí)質(zhì)地圖符號(hào)的實(shí)質(zhì)是以約定關(guān)系為基礎(chǔ)，用一種視覺形象圖形來代指事物的抽象概念。例如，黑色代表居民地、獨(dú)立地物，藍(lán)色代表水系，棕色代表地貌，綠色代表森林，河流用由細(xì)到粗的漸變線表示等。

中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院12.2.2地圖符號(hào)的分類1.按符號(hào)的圖形特征可分為：點(diǎn)符號(hào)線狀符號(hào)面狀符號(hào)常見的面狀符號(hào)

常見的線狀符號(hào)

常見的點(diǎn)狀符號(hào)

中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院符號(hào)系統(tǒng)舉例點(diǎn)符號(hào)線符號(hào)面符號(hào)中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院2.按符號(hào)和所表示對(duì)象的比例關(guān)系可分為：依比例符號(hào)

大多為面狀半依比例符號(hào)

大多為線狀不依比例符號(hào)

大多為點(diǎn)狀3.按符號(hào)所表示制圖對(duì)象的地理特征量度可分為：定性符號(hào)定量符號(hào)等級(jí)符號(hào)參見第3節(jié)：專題信息表達(dá)中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院12.2.3地圖符號(hào)的設(shè)計(jì)要求1.符號(hào)要簡明、形狀要圖案化2.符號(hào)應(yīng)有概括性和表現(xiàn)力3.符號(hào)應(yīng)有獨(dú)立性和邏輯系統(tǒng)性4.符號(hào)色彩要有象征性5.符號(hào)總體要有藝術(shù)性中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院第十二章

GIS的數(shù)據(jù)輸出與地圖可視化12.1GIS的輸出12.2地圖符號(hào)12.3專題信息表達(dá)12.4電子地圖12.5空間信息可視化12.6計(jì)算機(jī)地圖出版系統(tǒng)中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院專題地圖定點(diǎn)符號(hào)法專題地圖質(zhì)別底色法專題地圖分區(qū)圖表法專題地圖質(zhì)別底色法中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院輸出圖面設(shè)計(jì)中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院piechartbar/columnchartstackedchart中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院第十二章

GIS的數(shù)據(jù)輸出與地圖可視化12.1GIS的輸出12.2地圖符號(hào)12.3專題信息表達(dá)12.4電子地圖12.5空間信息可視化12.6計(jì)算機(jī)地圖出版系統(tǒng)中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院電子地圖是以地圖數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，以數(shù)字形式存貯在外存貯器上，并能在屏幕上快速顯示的可視地圖?？焖?、動(dòng)畫顯示；生產(chǎn)周期短；

檢索十分方便；編輯修改容易；動(dòng)態(tài)模擬；

通訊傳送簡便；

量測自動(dòng)化。電子地圖的主要特點(diǎn)是：

中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院電子地圖的應(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(huì)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)著名的電子地圖供應(yīng)商。中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院第十二章

GIS的數(shù)據(jù)輸出與地圖可視化12.1GIS的輸出12.2地圖符號(hào)12.3專題信息表達(dá)12.4電子地圖12.5空間信息可視化12.6計(jì)算機(jī)地圖出版系統(tǒng)中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院12.5空間信息可視化

可視化的概念首先在1987年由美國國家自然科學(xué)基金會(huì)員會(huì)圖形圖象專題組提出了科學(xué)計(jì)算可視化（visualizationinscientificcomputing)，它研究如何將科學(xué)計(jì)算過程中及計(jì)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。

紙質(zhì)地圖、電子地圖是地理信息系統(tǒng)的重要輸出形式。毫無疑問，它們是可視化的產(chǎn)品。

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(hào)庫讀取符號(hào)信息③符號(hào)化

從字符庫讀取漢字及字符信息④地圖輸出

色彩庫色彩信息空間數(shù)據(jù)可視化的過程：中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)地理信息系統(tǒng)動(dòng)態(tài)可視化的關(guān)鍵所在。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征：立體感的視覺效果、存在感、多感知性、閉環(huán)交互方式、動(dòng)態(tài)顯示。中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院地理空間數(shù)據(jù)可視化技術(shù)技術(shù)是GIS輸出成果形式表達(dá)的重要技術(shù)。是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)圖形、圖象顯示技術(shù)、數(shù)字建模技術(shù)與GIS技術(shù)結(jié)合發(fā)展的結(jié)果。使用這種技術(shù)的GIS也稱為虛擬GIS（VR-GIS）。中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院12.5.1可視化的概念可視化本意即是變成可被視覺所感知。在人腦中形成對(duì)某物（人）的圖象，是一個(gè)心理過程，目的是促使對(duì)事物的觀察力及建立概念等。中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院一、科學(xué)計(jì)算可視化科學(xué)計(jì)算可視化是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將科學(xué)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)。它不僅包括科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)的可視化，而且包括工程計(jì)算數(shù)據(jù)的可視化，它的主要功能是從復(fù)雜的多維數(shù)據(jù)中產(chǎn)生圖形，也可以分析和理解存入計(jì)算機(jī)的圖像數(shù)據(jù)。它涉及到計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)視覺及人機(jī)交互技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域。它主要基于計(jì)算機(jī)科學(xué)的應(yīng)用目的提出的，它側(cè)重于復(fù)雜數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)圖形。中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院二、空間信息的可視化空間信息可視化是一個(gè)全新的概念，可解釋為，空間信息可視化是指運(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(hào)、圖形、圖像，并結(jié)合圖表、文字、表格、視頻等可視化形式顯示并進(jìn)行交互處理的理論、方法和技術(shù)。也可以說，空間信息可視化是科學(xué)計(jì)算可視化在地學(xué)領(lǐng)域的特定發(fā)展。中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院空間信息可視化主要形式有：1、數(shù)字地圖：主要類型有：（1）虛擬地圖，在計(jì)算機(jī)屏幕上產(chǎn)生的地圖。（2）動(dòng)態(tài)地圖，由于地學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)內(nèi)存，可以動(dòng)態(tài)顯示地學(xué)數(shù)據(jù)的不同角度的觀察，不同方法的表示結(jié)果，或者隨時(shí)間的變化結(jié)果。（3）交互交融地圖，是指人可與地圖進(jìn)行相互作用和信息交流。交互即相互改變顯示行為，交融即投入感和沉浸感。中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院2、多媒體地圖（超地圖）：綜合、形象地表現(xiàn)空間信息的使用文本、表格、聲音、圖像、圖形、動(dòng)畫、音頻、視頻各種形式邏輯地聯(lián)接并集成為一個(gè)整體概念，是空間信息可視化的重要形式。各種多媒體形式能夠形象、真實(shí)地表示空間信息某些特定方面，作為全面地表示空間信息的不可缺少的手段。3、三維仿真地圖：三維仿真地圖是基于三維仿真和計(jì)算機(jī)三維真實(shí)圖形技術(shù)而產(chǎn)生的三維地圖，經(jīng)具有仿真的形狀、光照、紋理……，也可以進(jìn)行各種三維的量測和分析。中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院4、虛擬現(xiàn)實(shí)：虛擬現(xiàn)實(shí)是空間信息可視化進(jìn)一步研究和發(fā)展的新方式。它是由計(jì)算機(jī)和其它設(shè)備如頭盔、數(shù)據(jù)手套等組成的高級(jí)人--機(jī)交互系統(tǒng)，以視覺為主，也結(jié)合聽、觸、嗅甚至味覺來感知的環(huán)境，使人們有如進(jìn)入真實(shí)的地理空間環(huán)境之中并與之交互作用。中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院12.5.2可視化的技術(shù)方法一、地圖可視化的概念化模型根據(jù)1991年Taylor的地圖視覺化的概念化模型描述（圖17-1），將地圖學(xué)理論原則放在三角形的底邊，認(rèn)知和傳輸為等邊三角形的另兩邊，連接處在三角形中心的可視化，并認(rèn)為認(rèn)知和傳輸為目的的地圖可視化構(gòu)成了現(xiàn)代地圖學(xué)的主要內(nèi)容。計(jì)算機(jī)技術(shù)，尤其是計(jì)算機(jī)圖形圖像顯示技術(shù)，提供了可視化的技術(shù)支撐。1994年他增加了動(dòng)態(tài)和交互作用為可視化的主要特征。中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院地圖視覺化的概念化模型中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院二、可視化的技術(shù)方法盡管近幾