(新)第4章地圖概括.ppt

1、,第四章 地圖概括,制圖綜合 Generalization概括（地圖概括）,第一節(jié) 地圖概括概述,一、地圖概括的概念和任務(wù) 不同用途的地圖上，表示地圖是要經(jīng)過選擇的； 從航空相片到地圖的表示地物要有主次之分； 形狀和數(shù)量勢必化簡，才能在有限的圖紙上清晰表示。,一、地圖概括的概念和任務(wù) 對于空間信息以概括、抽象的形式反映其基本特點和典型特征，舍去次要的、非本質(zhì)的事象，此過程叫制圖綜合。 概括，就是采取簡單扼要的手段，把空間信息中主要的、本質(zhì)的數(shù)據(jù)提取后聯(lián)系在一起，形成新的概念。 地圖在不同用途和比例尺變換過程中勢必刪繁就簡、舍末逐本，以求客觀反映地理實體，達到地圖內(nèi)容詳細性與清晰性的對立統(tǒng)一，幾

2、何精確性與地理適應性的對立統(tǒng)一。,一、地圖概括的概念和任務(wù),一、地圖概括的概念和任務(wù) 地圖概括的任務(wù)，就是要研究從原始圖稿或數(shù)據(jù)到編制成各種新地圖時所采用的概括原則和方法，以實現(xiàn)原始圖稿到新編地圖內(nèi)容的轉(zhuǎn)換。 分類和選取是進行地圖概括時主要的手段。 傳統(tǒng)方法：主觀性專家經(jīng)驗 現(xiàn)代方法：定量化機械、不靈活,專家系統(tǒng),二、制約地圖概括的因素,對地圖概括產(chǎn)生影響的因素主要有： 地圖的用途和主題 比例尺 地圖區(qū)域特征 數(shù)據(jù)質(zhì)量 圖解限制。,1.地圖的用途和主題 編制地圖的目的與任務(wù)不同，需要在圖面上反映在空間數(shù)據(jù)的廣度和深度也不同，因此地圖的用途是地圖概括的主導因素。 行政地圖與教學掛圖（內(nèi)容和表示方

3、法） 地圖主題決定某要素在圖上的重要程度，因而也影響地圖概括。同一地理要素的選取也受地圖主題的影響。 水資源圖與交通圖（水系和居民點的選?。?地勢圖、行政土、經(jīng)濟地圖（居民點的選?。?2.地圖比例尺 地圖比例尺是決定地圖概括數(shù)量特征的主要因素。比例尺限定了制圖區(qū)域的幅面，限制了圖上能表示要素的總量，因而也決定了要素數(shù)量指標的選取。 1km2的實地面積對應1：5萬、1：25萬、1：150萬地圖上的圖面面積 地圖比例尺的變更，也制約著圖上地物的質(zhì)量特征。 大比例尺地圖上和小比例尺地圖上的河流特征表達,3.制圖區(qū)域的地理特征 不同區(qū)域具有景物各異的地理特征。例如我國江南水網(wǎng)地區(qū)，由于河網(wǎng)過密，勢必影

4、響其它要素的顯示。因此在制圖規(guī)范中對這些地區(qū)需要限定河網(wǎng)密度,一般不表示水井、涵洞。在我國的西北干旱區(qū)，河流、井、泉附近成為人們生活和生產(chǎn)的主要基地，對這些地區(qū)規(guī)定必須表示全部河流、季節(jié)河和泉水出露的地點。,4.數(shù)據(jù)質(zhì)量 地圖概括的過程都是以空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的。數(shù)據(jù)的種類、特點及質(zhì)量都直接影響地圖概括的質(zhì)量。制圖時若資料收集完備和準確，則有利于地圖概括方法的選擇。 空間數(shù)據(jù)的形式也會對地圖概括的過程和方法產(chǎn)生影響，手工制圖時，數(shù)字數(shù)據(jù)必須改變或創(chuàng)作成草圖以后才能參與編圖。而計算機制圖時，地圖數(shù)據(jù)需要數(shù)字化以后才能進行屏幕編輯。,5.圖解限制 地圖的內(nèi)容受符號的形狀、尺寸、顏色和結(jié)構(gòu)的直接影響，并

5、制約著概括程度和概括方法。 符號的最小尺寸也決定了地物的選取,三、實施地圖概括的四個步驟,地圖概括的步驟，可以歸納為：分類、簡化、夸張、符號化四個步驟。 1.分類 可定義為空間數(shù)據(jù)的排序、分級或分群。根據(jù)地理信息的不同，在集合成類的過程中，既有歸并，也有拆分。 一般地說地圖內(nèi)容的分類是依照地物的屬性劃分的，這種劃分由需要及圖解限度而定。定性特征的概括，例如土壤的分類。 分類的另一種方式是分級，即空間信息進行統(tǒng)計時，數(shù)據(jù)劃分為數(shù)學定義的級別。例如地貌的劃分。 平原：0-100m；丘陵：100-500m；低山：500-1000m 山地：100-3000m；高山：3000m以上,2.簡化 可定義為顯

6、示空間數(shù)據(jù)的重要特征，刪棄部重要的細部。根據(jù)比例尺和目的的不同，包括地理信息的取舍和圖形化簡兩方面。 制圖規(guī)范提出了一個因比例尺變化而設(shè)定的取舍標準，稱為比例尺概括。比例尺變更時，圖形的形狀也要刪繁就簡。 選取符號制圖目的某些內(nèi)容，舍去與目的無關(guān)的某些內(nèi)容或某項中的部分內(nèi)容；選取反映地圖區(qū)域特征的某些內(nèi)容，舍去不反映區(qū)域特征的某些內(nèi)容，或某項中過多的內(nèi)容，有利于地圖使用和區(qū)域特征的顯示，這種選取屬于目的概括。 當比例尺縮小以后，不是保存零碎地物而是強調(diào)它的地理適應性。簡化過程也對圖形內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行化簡，不化簡就會影響地圖的易讀性。,3.夸張 可定義為提高或強調(diào)符號的重要特征。它與編圖的目的和用途

7、密切相關(guān)，并充分體現(xiàn)在地圖設(shè)計過程中。 地圖從設(shè)計圖例開始便采用了夸張的方法。（1：100萬地圖上30米公路的寬度表示） 在地圖設(shè)計中，圖形的夸張還應符合審美和寓意的需要。（黃河中游托克托至孟津段是峽谷但河流仍按由細漸粗的方式表達） 4.符號化 就是將空間數(shù)據(jù)通過分類、簡化、夸張等方法所獲得的記號，根據(jù)其基本特征、相對重要性和相關(guān)位置指定成各種圖形。制作符號就是使空間數(shù)據(jù)成為可見的圖形。因此，符號化的過程也就是視覺化的過程。,第二節(jié) 地圖概括的基本方法,一、分類 1.層次歸類 地圖上的歸類可分為兩種情況，對于普通地圖，制圖部門獨立的制定圖例、圖式，使普通地圖要素按不同的比例尺納入規(guī)范要求；對于

8、專題地圖，遵從該專題的學科分類。,2.數(shù)量分級 分級越多，地圖概括的程度越小。 3.等級合并 經(jīng)過層次歸類的空間數(shù)據(jù)，有明確的先后層次順序，隨著比例尺的縮小，按數(shù)據(jù)的質(zhì)量和數(shù)量特征來合并等級，減小級數(shù)擴大級差。分類的等級合并方法是在它適中的位置上（如重心、質(zhì)心等）選擇一個新點代替這個分群。,4.降維轉(zhuǎn)換：點狀符號是一種0維的數(shù)據(jù)，線狀符號1維和面狀符號是二維的數(shù)據(jù)，比例尺縮小或同級比例尺的制圖目的不同時，運用符號表示數(shù)據(jù)的圖形產(chǎn)生維量的變化，稱圖形等級轉(zhuǎn)換，它對地圖的載負量影響很大。,5分區(qū)選取 是一種不等精度的選取方法，由于地理位置的差異，在同一圖幅范圍內(nèi)進行定額選取是要采用不同的分類標準。

9、 （開方根規(guī)律的x系數(shù)選擇不同的標準）,集鎮(zhèn)式的居民點,散列式的居民點,二、簡化：刪除和圖形化簡。 注意區(qū)分分類的本質(zhì)和簡化的本質(zhì),1.刪除的最小尺寸 編圖時決定空間數(shù)據(jù)取與舍的數(shù)量標準，是地物在圖上的最小尺寸。刪除的最小尺寸是按照成圖比例尺的縮小原圖進行量度的。有時空間數(shù)據(jù)是否刪除是有條件的，在刪除過程中最小尺寸界限要靈活處理。,2.刪除的指標定額 定額指標是按成圖上單位面積的選取個數(shù)確定的。 定額指標產(chǎn)生于地圖規(guī)范或根據(jù)開方根規(guī)律的計算。 例如：1：50萬地形圖規(guī)定稠密地區(qū)居民點的選取定額為130160個/100cm2；稀疏地區(qū)居民點的選取定額為70100個/100cm2 ，這種點的刪除同

10、樣適用于湖泊群或島嶼群。,3.刪除的資格排隊：按空間數(shù)據(jù)的等級高低進行選取。 劃分數(shù)據(jù)的等級高低有時是一個復雜的問題，例如在選擇水系時，自然形成了主流、支流、二級支流、三級支流等，如果不考慮河流的長度，根據(jù)比例尺縮小情況，會從三級支流開始刪除，進而刪除二級支流，如果二級支流不能全刪，則會保留長一點的二級支流等； 居民點的選取一般均采取資格排隊的方式，例如，某區(qū)域地圖需要選取50個居民點，根據(jù)重要性首先將省會、縣政府所在地、主要城鎮(zhèn)入選，共占38個，余下的12個還要根據(jù)重要性進一步選取，一般的規(guī)則：位居水陸交通要道；經(jīng)濟上做出突出貢獻（華龍鎮(zhèn)）；歷史革命文化勝地（周口店、韶山、延安、西柏坡、十三

11、陵）；地理上的要沖（石家莊、張家口）；照顧地理分布。,4.形狀的簡化基本要求是： （1）保持輪廓圖形和彎曲形狀的基本特征； （2）保持彎曲轉(zhuǎn)折點的相對精確度； （3）保持不同地段彎曲程度的對比。,保證形狀具有相似性的簡化方法： 按最小尺寸限定彎曲的取舍 編稿地圖上地物輪廓的寬度和深度分別為Wi 和di , Wi=W ,di=d 時一般應選?。?Wi=W ,di=d 時要考慮形狀特征，或刪除或夸張； WiW ,did 時一般應刪除； 按開方根規(guī)律簡化形狀，河流或居民點的平面圖形形狀，可以對它的彎曲數(shù)或轉(zhuǎn)角數(shù)進行開方根計算，然后進行化簡，但在不同的地段會有不同的彎曲數(shù)，開方根的系數(shù)需要進行修改以適

12、應特征。,5.內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡化：空間數(shù)據(jù)構(gòu)成了平面圖形，在簡化過程中應保持一定的格局。例如在城市平面圖形中，要考慮城市的功能分區(qū)、城市街區(qū)的方向、街道的密度對比、對外的交通聯(lián)系等進行平面圖形的概括。,三、夸張 夸張并不是沒有章法的夸大，沒有夸張就不成為地圖符號。地圖概括時夸張的方法包括： 1.局部夸大 一些有許多微小彎曲的河流，如果按比例尺機械的化簡，這些彎曲將被全部刪除，多彎曲河流將變成筆直的河段，反而歪曲了河流的特征，因此，必須對一些彎曲進行局部夸大，其他地理要素概括時也會出現(xiàn)類似的情況。,2.位移 為保持地圖上各要素相互關(guān)系的正確對比，當主要的要素占據(jù)了準確的位置以后，相鄰位置的要素不得不

13、局部位移。（符號都一定的尺寸，而符號之間又必須保持不小于0.2毫米的距離）,3.合并 合并同類地物的碎部，以反映地物的主要結(jié)構(gòu)特征。合并與刪除是相輔相成的。,4.分割 這種方法主要存在于不太重要的面狀圖形的拆分。例如林間的防火道和魚塘的堤埂，采取將面積圖形適當示意性分割的方式有利于地物特征的表達。,第三節(jié) 地圖概括的數(shù)量分析方法,一、地圖概括的數(shù)量分析方法 隨著科學技術(shù)的進步，地圖概括的數(shù)量分析應用了現(xiàn)代數(shù)學的方法，從而進一步的揭示了地圖概括的規(guī)律，提供了分類的數(shù)量指標，指導了制圖作業(yè)。 數(shù)量分析的結(jié)果，要求所確定的模式能達到：（1）反映制圖空間數(shù)據(jù)的類型及其區(qū)域差異；（2）反映空間數(shù)據(jù)與比例

14、尺逐級變換后的數(shù)據(jù)密度相適應；（3）反映空間數(shù)據(jù)的精度。 幾種數(shù)量分析方法：圖解計算法、等比數(shù)列法、區(qū)域指標法、回歸分析法和開方根規(guī)律。,1.圖解計算法 它是一種以地圖符號的面積載負量確定符號選取數(shù)量指標的方法。這種方法一般用于確定居民點選取數(shù)額。 居民點的面積載負量s由兩部分組成，即居民點符號的面積q和居民點注記的面積p。 s=n*(q+p) n每平方厘米的居民點個數(shù)；s無量綱。 q=r2; p=3.5d2 (漢字地名平均由3個字組成，字間隔占0.5個字寬) 衡量一個地區(qū)居民點面積載負量，100mm2內(nèi)居民點所占面積的總和表示：,2.等比數(shù)列法 這是蘇聯(lián)學者鮑羅金提出的用等比數(shù)列確定地圖要素

15、選取的方法。 3.區(qū)域指標法 小比例尺地圖概括的過程，一般包含兩方面的工作：一是搜集與編輯空間數(shù)據(jù)，主要是原始地圖的鑲嵌和按成圖比例尺縮小。二是搜集制圖區(qū)域內(nèi)的地理資料進行研究，配合大比例尺遙感圖像的判讀和量測，確定應該描繪的要素是什么類型、什么特征和數(shù)量指標，將其編列成圖表和說明，就成區(qū)域指標圖。在指標圖的規(guī)定下，對原圖進行簡化和夸張作業(yè)。 4.回歸分析法 地圖概括可以采用相關(guān)分析與回歸分析方法建立地理數(shù)量的選取指標。圖上居民點的選取程度，同時地居民點密度之間存在著相關(guān)關(guān)系。,5.開方根規(guī)律 德國特普費爾提出了一種地圖概括的方案，用于解決原始地圖與新編地圖由于比例尺的變換而產(chǎn)生的地物數(shù)量遞減

16、問題。他認為：原始地圖與新編地圖兩種比例尺分母之比的開放根，便是新編地圖所應選取的地物數(shù)量。即： NB -新編地圖地物數(shù)； NA -原始地圖地物數(shù) MB -新編地圖比例尺分母 MA -原始地圖比例尺分母,5.開方根規(guī)律 但是，選取的地物的多少，除了與比例尺有關(guān)外，還要受到多種因素的影響，如地物的重要程度、各種用途地圖符號尺寸不同等。因此，特普費爾又在基本公式上增加了符號尺寸改正系數(shù)C和地物重要性改正系數(shù)D,將公式擴展為：,（1）符號尺寸符合開方根規(guī)律，則有C1=1,（2）符號尺寸不符合開方根規(guī)律，但新地圖與原地圖符號尺寸相同： 線狀地物：,（3）符號尺寸不符合開方根規(guī)律，新地圖與原地圖符號尺寸

17、也不相同： 1）原地圖線狀地物符號尺寸寬為SA新地圖尺寸寬為SB ：,（2）符號尺寸不符合開方根規(guī)律，但新地圖與原地圖符號尺寸相同： 面狀地物：,2）原地圖面狀地物符號尺寸寬為fA新地圖尺寸寬為fB ：,（2）一般：,地物的重要性改正系數(shù)也有三種情況： （1）很重要：,（3）次要：,簡化表達的綜合公式特點 ： 直觀表現(xiàn)了地圖概括從重要到一般的選取標準，是一個有序選取等級系統(tǒng)； 屬線性方程，地圖比例尺固定時，地物選取比例一致； 沒有考慮地理差異特別是地物分布的密度變化； 公式選取級x的變化確定不是很嚴格，因此也協(xié)調(diào)了上一點的缺憾。,計算機制圖使現(xiàn)在地圖的編制擺脫了手工勞動，它對地圖概括提出的要求是：總結(jié)概括的規(guī)律，研究地圖概括過程的計量化和模型化，充分利用地圖數(shù)據(jù)庫和地理信息系統(tǒng)，以解決概括的各種問題。 隔距取點法：較早的機助制圖作業(yè)，是對空間數(shù)據(jù)的點和面的處理，利用點的刪除構(gòu)成新的圖形。,三、地圖概括的現(xiàn)代發(fā)展,特征點篩選法：1973年Douglas-Peucker簡化線狀數(shù)據(jù)點的連接，被認為是一種很好地概括方法。這種方法是從整體