第八章 空間數據輸出及制圖

第八章空間數據輸出及制圖

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

指利用計算機圖形圖象技術，將復雜的科學現象，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象，發(fā)現規(guī)律和傳播知識?？傊?，可視化是對人腦印象構造過程的一種仿真，以支持用戶的判斷和理解?？梢暬母拍钍紫仍?987年有美國國家自然科學基金會員會圖形圖象專題組提出了科學計算可視化（visualizationinscientificcomputing)，它研究如何將科學計算過程中及計算結果所產生的數據轉換成圖形或圖像信息，并可進行交互式分析。

在計算機環(huán)境下，可視化的中心問題是科學家能夠快速生成一系列相同或相關信息的圖像。計算機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系和空間問題的理解?？梢暬夹g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的發(fā)展歷程中，一開始就十分重視利用計算機技術，實現空間數據的圖形顯示和分析。以充分直觀的表示空間數據處理分析的結果。因此，從某種意義上說GIS的可視化研究早于科學計算可視化的研究?？梢暬夹g包含交流和認知分析，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（simulation,imitation)

可視化的技術的基礎上，發(fā)展了仿真技術和虛擬技術?！疤摂M現實”是仿真技術的一種特殊形式3、虛擬現實（virtualreality)虛擬現實（VirtualReality,VR）是一門涉及眾多學科的新的實用技術，它集先進的計算機技術、傳感與測量技術、仿真技術、微電子技術于一體。在計算機技術中，它又特別依賴于計算機圖形學、人工智能、網絡技術、人機接口技術及計算機仿真技術。這些相關技術的發(fā)展帶動了虛擬現實技術的進步。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，如多媒體技術、科學計算可視化技術。交互性指參與者用專門設備，能實現對模擬環(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隨著手的移動而移動。

想象性是VR與設計者并行操作，為發(fā)揮它們的創(chuàng)造性而設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所創(chuàng)建的三維虛擬環(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”。8.2GIS中圖形的輸出

GIS中圖形的輸出用來表示地理實體的空間特性和屬性特性。1）地圖GIS中圖形的輸出的主要形式，是空間實體的符號化模型。2）圖象GIS中圖形的輸出的另一種形式，它也是空間實體的一種模型，但不用符號化方式，而是采用人的直觀視覺變量如色、灰度、模式表示空間實體的質量特性。通常將空間劃分為規(guī)則的單元，并賦予視覺變量。3）統計圖表統計圖表用以表示非空間信息。統計圖與地圖綜合使用，形成以統計符號表示的專題圖。4）其它

二、顏色模型和顏色空間地圖的表示用顏色、符號、注記等方法。R1、顏色的表示方法

黃1）RGB表示，三基色定理白色（RGB）=（100，100，100）黑色（RGB）=（0，0，0）RGB組成的立方體是非線性的，B即兩種顏色相近的程度不能簡單地用歐氏距離來表示2）HLS表示H（Hue)色度，反映顏色的分類，如純紅、品紅；L(Light)亮度，反映顏色黑的程度，如白色的亮度比黑色的亮度高S(Saturation)飽和度，反映顏色的純度，如純紅的飽和度比粉紅的飽和度高。用HLS表示后，最后還是轉成RGB顯示。黑白三、GIS環(huán)境下空間數據的多尺度顯示

空間數據的多尺度顯示是指將同一地區(qū)圖，放在遠近不同的地區(qū)觀測，以便觀察到該地區(qū)不同分辨率、不同對象的圖形，即建立不同的數據模型。1）利用系列比例尺數據進行景觀生成，以得到該地區(qū)從宏觀到微觀、從整體到局部的顯示。2）將同一比例尺數據簡化為幾個層次數據顯示。四、GIS可視化研究的發(fā)展過程1、二維數據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，研究用二維數據表示三維數據，即將三維數據投影到二維屏幕上，顯示之。其實質是研究三維到二維數據的坐標變換、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、真三維數據的可視化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）具有基本的計算和統計能力；2、電子地圖的發(fā)展1）第一階段80年代以前以CAD技術為支撐，強調圖的數字化；2）第二階段80年代以后以GIS技術為支撐，強調用數據管理存儲；3、電子地圖的制作

數據收集數字化屬性化圖和屬性的鏈接電子地圖質量控制資料更新4、電子地圖的應用1）導航和智能運輸系統（車載系統）2）電子地圖資料庫3）提供網絡地圖隨著信息社會的到來，將大量使用電子地圖，電子地圖生產已成為一熱門行業(yè)，因此，在國外已出現著名的電子地圖供應商。5、電子地圖的供應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，因此其發(fā)展及為迅速，引起商家的重視，從而在國際上出現了電子地圖生產開發(fā)商，如美國的ESRI公司；DELORME公司；歐洲的FELSTRA公司等。國內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、質量和數量特征，是表達地理現象與發(fā)展的基本手段。目前GIS都建立地圖符號庫。地圖符號庫是將地圖符號以數據庫的形式存到計算機中實現數據庫管理功能，實現符號信息的存儲和查詢。地圖符號庫中的符號其結構統一，便于擴充和修改。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、面狀符號三種基本圖形元素。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)則。線狀符號具有定位線，可進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；數字注記；地圖注記中對制圖說明內容通常不存庫，地圖內容注記存庫。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和操作方法；不同點是構成符號的基本圖素不同。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是將符號坐標系中圖形元素特征點坐標（x,y)轉換到地圖坐標系中的坐標，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充用得愈來愈少。2）符號庫法（也稱信息塊法）通過程序調用描述符號參數的符號庫參數集信息塊，完成符號的繪制。如在信息塊中存放圖形的幾何參數，如圖形的長、寬、方向、夾角、半徑等。（1）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、兩條直線旋轉一角度點符號庫的數據結構例符號101符號代碼符號定位點符號色彩符號大小圖元碼1參數1參數2…..101圖元碼2102圖元碼3103104符號102圖元碼1參數1參數2…..