武大遙感GIS教案 主題六

主題六GIS數(shù)據(jù)的輸出及可視化章節(jié)安排6.1GIS產(chǎn)品的輸出系統(tǒng)6.2GIS產(chǎn)品的類型6.3空間可視化技術6.1GIS產(chǎn)品的輸出系統(tǒng)輸出產(chǎn)品分類硬件輸出設備:普通地圖、專題地圖、影像地圖;統(tǒng)計報表、決策方案;三維數(shù)字模型、三維地圖以及三維虛擬現(xiàn)實與仿真模擬演示;攝影膠片的硬拷貝等。軟件系統(tǒng):各類產(chǎn)品的專用軟件設備驅(qū)動軟件6.2GIS產(chǎn)品的類型普通地圖專題地圖影像地圖統(tǒng)計報表三維數(shù)字模型三維虛擬地圖決策方案一、普通地圖分類：普通地圖靜態(tài)顯示動態(tài)顯示暈宣地圖特點：可提供布局合理、比例適當、負載平衡、符號化明確、圖例正確、易于出版印刷等地圖產(chǎn)品。地圖實例暈宣圖線畫圖二、專題地圖定義：按專題屬性顯示或某種專題應用的多種類型專題類別地圖。專題地圖房產(chǎn)地圖分區(qū)地圖專題地圖道路交通地圖統(tǒng)計專題地圖美國生物量資源狀況美國地熱資源分布美國太陽能資源分布狀況美國風能資源分布狀況專題圖的制圖方法按分類碼顯示制圖按計算量測值顯示制圖按整數(shù)屬性值分色顯示制圖按數(shù)值分類顯示制圖分類統(tǒng)計顯示1、按分類碼顯示制圖根據(jù)地物的分類碼查詢檢索顯示制圖專題圖的制圖方法2、按計算量測值顯示制圖可根據(jù)地物的計算量測值顯示制圖(如人口密度、建筑密度等)3、按整數(shù)屬性值分色顯示制圖根據(jù)地物的整數(shù)屬性值分色值顯示制圖(如森林覆蓋類型、道路等級等)4、按數(shù)值分類顯示制圖某些數(shù)值可按一定的區(qū)間進行分組、分類顯示制圖。三、影像地圖正射影像圖柵格地圖分類漸進色彩顯示的地圖多光譜影像圖1、正射影像圖經(jīng)幾何糾正后的遙感影像圖。2、柵格地圖3、分類漸進色彩顯示的地圖如污染程度、溫度分布等。4、按光譜顯示制圖四、統(tǒng)計報表五、三維模型和虛擬環(huán)境虛擬數(shù)字產(chǎn)品數(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)字管線模型數(shù)字高程模型數(shù)字景觀模型三維仿真地圖數(shù)字管線模型數(shù)字城市模型三維虛擬場景六、決策方案應用：選址分析拆遷分析路徑分析資源分配分析成果：地圖報表選址分析決策方案輸出動態(tài)地圖是反映自然和人文現(xiàn)象變遷和運動的地圖。如在地圖上繪出不同歷史時期河道改道的流徑和河口延伸的海岸線痕跡。動態(tài)地圖雖表現(xiàn)了客觀事物動態(tài)形跡，但在視覺上仍是靜止的，需要讀者按不同的時間軌跡來聯(lián)想，才能構成“動態(tài)”的概念。七、動態(tài)地圖虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)VirtualReality，簡稱VR，又譯作靈境、幻真。是近年來出現(xiàn)的高新技術，也稱靈境技術或人工環(huán)境。虛擬現(xiàn)實是利用電腦模擬產(chǎn)生一個三度空間的虛擬世界，提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。八、虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)6.3空間可視化技術可視化的概念GIS可視化過程可視化理論三維GIS的應用動態(tài)現(xiàn)象可視化技術虛擬現(xiàn)實技術一、可視化的概念定義：在人腦中形成對某物（人）的圖象的一個心理過程，其目的是促使對事物的觀察力及建立概念等。分類：科學計算可視化空間信息的可視化1、科學計算可視化定義：運用計算機圖形學和圖像處理技術，將科學計算過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)及計算結果轉換為圖形和圖像顯示出來，并進行交互處理的理論、方法和技術。主要功能：從復雜的多維數(shù)據(jù)中產(chǎn)生圖形，也可以分析和理解存入計算機的圖像數(shù)據(jù)。1、科學計算可視化快速、高精度醫(yī)學圖像的三維建模矢量場的可視化科學函數(shù)的可視化地形圖可視化“科學計算可視化”概念提出以來，在地學相關學科受到了重視，產(chǎn)生了眾多特定領域的可視化專業(yè)性概念?？茖W計算可視化與地球科學相結合產(chǎn)生了地學可視化，對地學數(shù)據(jù)進行視覺表達與可視分析。對地學而言，可視化技術在地圖制圖學已有應用，但在現(xiàn)代數(shù)字技術環(huán)境下，可視化的內(nèi)涵與外外延都有擴展，在地圖繪制、地貌暈渲、符號化、地學圖譜、三維景觀圖等技術都有發(fā)展。地學可視化強調(diào)地學現(xiàn)象、事物的機理、過程、規(guī)律的視覺化表達，挖掘揭示深層的信息內(nèi)容。例如，通過三維景觀、體視化技術展示地質(zhì)構造分布、發(fā)育，模擬水對水文現(xiàn)象的演變模擬，模擬對海洋、大氣的運動過程運動規(guī)律模擬。2、科學計算可視化與地學可視化3、空間信息的可視化定義：空間信息可視化是指運用地圖學、計算機圖形學和圖像處理技術，將地學信息輸入、處理、查詢、分析以及預測的數(shù)據(jù)及結果采用圖形符號、圖形、圖像，并結合圖表、文字、表格、視頻等可視化形式顯示并進行交互處理的理論、方法和技術。數(shù)字地圖主要類型：虛擬地圖動態(tài)地圖交互交融地圖空間信息可視化的形式多媒體地圖（超地圖）：定義：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、動畫、音頻、視頻各種形式邏輯地聯(lián)接并集成為一個整體概念，是空間信息可視化的重要形式。特點：各種多媒體形式能夠形象、真實地表示空間信息某些特定方面?？臻g信息可視化的形式三維仿真地圖定義：基于三維仿真和計算機三維真實圖形技術而產(chǎn)生的三維地圖?？臻g信息可視化的形式虛擬現(xiàn)實定義：由計算機和其它設備如頭盔、數(shù)據(jù)手套等組成的高級人—機交互系統(tǒng)，以視覺為主，也結合聽、觸、嗅甚至味覺來感知的環(huán)境，使人們有如進入真實的地理空間環(huán)境之中并與之交互作用?？臻g信息可視化的形式二、空間信息可視化過程空間信息與可視化的關系是密切的。首先從GIS數(shù)據(jù)庫中檢索出的要素、特征及定位信息；通過預處理后，從符號庫讀取符號信息，從字符庫讀取漢字及字符信息，從色彩庫讀取色彩信息，這就是符號化步驟；接著就可面向不同應用領域輸出各種形式的可視化圖形（包括地圖）。二、空間信息可視化過程數(shù)字技術、網(wǎng)絡技術、多媒體技術以及虛擬現(xiàn)實技術的出現(xiàn)，推動了地圖認知、信息傳輸理論的發(fā)展，也促使我們對地理你信息可視化理論進行重新認識。多維與動態(tài)可視化技術是地學可視化最新的發(fā)展趨勢。目前代表的觀點主要有：①

Taylor的現(xiàn)代地圖學認知論（可視化三角形）；②

MacEachren的空間表達論（可視化立方體）；③

DiBiase的科學探索工具論；④

Kraak的探索論；⑤龔建華等人的認知與交流融合論。三、可視化理論Taylor（1993）將地圖理論的原則放在三角形的底邊，認知和傳輸放在三角形的另外兩邊，三角形中心連接處為可視化，可視化包含信息交流傳輸與認知分析兩方面（如右圖所示）。Taylor認為，可視化是現(xiàn)代地圖學的核心，具有交互和動態(tài)特征，可視化的功能包括交流傳輸與認知分析兩方面，同時需要計算機技術應用到地圖制圖中來。同時，他也指出：不能簡單地將地圖可視化與地圖學等同起來，可視化不構成地圖學的全部研究內(nèi)容。從Taylor的觀點來看，他強調(diào)的是“計算機技術基礎支持下的地圖可視化”。三、可視化理論MacEachren（1995）用立方體表達地圖應用空間以及可視化和交流傳輸在立方體空間中不同的位置和作用。可視化與交流傳輸是處于不同的地位，發(fā)揮不同的作用。交流傳輸具有表達已知、面對大眾、人圖交互作用較低等特點。而可視化則具有呈現(xiàn)未知、面對個人、人圖交互作用較高等特點，（如右圖所示）。MacEachren強調(diào)了交流與可視化在地圖學中的作用。三、可視化理論該立方體模型形象地描述了兩個過程：在對地學過程、規(guī)律探索的早期，是為數(shù)較少的領域?qū)＜覍Φ貙W問題探索，在逐步深化過程中認識從無知到有知，逐漸清晰化，該階段人與圖的交互頻繁，通過圖形繪制、分析進行多個過程圖形化思考，這一過程可看著是探索發(fā)現(xiàn)。第二個階段，探索結果出來后通過可視化圖形載體進行交流傳播，面向社會化大眾