第7章空间数据可视化

第七章空间信息可视化地理信息工程教研室22主要内容符号库的设计2地图输出33空间信息可视化3133空间信息可视化一、空间信息可视化的基本概念二、空间信息可视化的形式三、GIS中空间信息可视化的过程44空间信息可视化一、空间信息可视化的基本概念1、可视化可视化是将符号或数据转化为直观的图形、图像的技术，它的过程是一种转换，它的目的是将原始数据转化为可显示的图形、图像，从而全面且本质地把握住地理空间信息的基本特征，便于最迅速、形象地传递和接收它们。55空间信息可视化2、空间信息的可视化是指运用地图学、计算机图形学和图像处理技术，将地学信息输入、处理、查询、分析以及预测的数据及结果采用图形符号、图形、图像，并结合图表、文字、表格、视频等可视化形式显示，并进行交互处理的理论、方法和技术。一、空间信息可视化的基本概念66空间信息可视化1、地图二、空间信息可视化的形式77空间信息可视化88空间信息可视化2、多媒体信息综合、形象地表现空间信息，使用文本、表格、声音、图像、图形、动画、音频、视频各种形式逻辑地联接并集成为一个整体概念，是空间信息可视化的重要形式。各种多媒体形式能够形象、真实地表示空间信息某些特定方面，作为全面地表示空间信息的不可缺少的手段。二、空间信息可视化的形式99空间信息可视化1010空间信息可视化它是利用地图动画技术，直观而又逼真的显示地理实体运动变化的规律和特点。3、动态地图二、空间信息可视化的形式1111空间信息可视化三维仿真地图是基于三维仿真和计算机三维真实图形技术而产生的三维地图，它是通过三维到二维的坐标转换、隐藏线、面消除、阴影处理、光照模型等技术把三维空间数据投影显示在二维平面上所形成的。也可以进行各种三维的量测和分析。4、三维仿真地图二、空间信息可视化的形式1212空间信息可视化是空间信息可视化进一步研究和发展的新方式。它是由计算机和其它设备如头盔、数据手套等组成的高级人--机交互系统，以视觉为主，也结合听、触、嗅甚至味觉来感知的环境，使人们有如进入真实的地理空间环境之中并与之交互作用。5、虚拟现实二、空间信息可视化的形式飞行模拟战斗模拟模拟VR技术最先进的应用领域就是军事领域1313空间信息可视化1414空间信息可视化制作三维电子地图虚拟现实环境与利用地理信息，制作数字地图，电子地图。在VR技术中，存放在“世界数据库”中的VR环境数据是不可缺少的部分。VR是一个正在迅速发展的技术领域,其前景无可限量。1515空间信息可视化1、GIS可视化GIS中空间信息可视化，实质在于如何将存贮在GIS数据库中的空间数据以可以为人们的视觉所感知的方式表现出来。其着重于技术层次上，例如数据模型（空间数据模型、时空数据模型）的设计，二维、三维图形的显示，实施动态处理，时空多维动态模拟等，目标是用图形图像呈现地学信息处理和分析的结果。三、GIS中空间信息可视化的的过程1616空间信息可视化三、GIS中空间信息可视化的的过程2、GIS可视化的过程由于计算机中存贮的数据往往不能直接满足可视化的需求，因此可视化的过程实际包含了以下几个部分的内容：确定地图内容，预处理、符号化、注记和图例配置、地图整饰地图的输出。1717空间信息可视化确定地图内容注记和图例配置地图整饰地图输出投影变换数据处理符号化数据预处理1818空间信息可视化确定地图内容无论制作什么地图，首先必须根据地图用途确定地图内容，即必须确定地图上应表示哪些要素(如河流、道路等)。对于专题地图来说，地图内容可分为底图内容和专题内容。在GIS的地图制图系统中，可以用人机交互的方式确定地图内容。如果是对GIS当前的分析结果制图时，当前的分析内容就是所需要表示的地图内容，当然也可以叠加上一些底图要素。数据来源于空间数据库，其手段就是通过空间数据库的检索。1919空间信息可视化数据预处理投影变换数据库中的空间数据或者是以地理坐标存储的，或者是以某种地图投影存储的。因此，往往需要对空间数据进行投影变换，以符合当前所需制作地图的要求。2020空间信息可视化数据预处理数据压缩空间数据库内几何数据是匹配于数据库比例尺的数据密度，当所需可视比例尺变化,尤其是缩小后，数据冗余很大，必须压缩。2121空间信息可视化数据预处理数据转换目前GIS空间数据库政出多门，不够统一规范，因而一个可视化系统很难即时适应众多空间数据库。因此必须进行必要的数据类型及格式的转换，可完成矢量转换，关系转换和栅格转换，它是由一系列特定的转换模块完成的。2222空间信息可视化数据预处理数据处理是指属性数据的处理(如分类和分级)和几何数据的处理(如坡度的计算等)，是为地图内容的符号化所作的准备工作。2323空间信息可视化符号化所谓符号化，就是利用空间数据库得到的分类编码及相应符号和实体抽象后得到的定位中心点或轴线坐标数据，以形成有限可见空间内的图形符号模型的过程。根据其所处理的数据类型和符号化的方法可分为对属性数据的符号化和对几何数据的符号化。2424空间信息可视化符号化对属性数据的符号化(如对道路等级、人口数的符号化)可根据数据的数学属性选择相应的地图符号视觉变量对其进行表示，而几何数据的符号化很难用视觉变量原理来解释(如对地形、气压的符号化)，需要用特殊的方法(如等值线、三维立体图等)来表示。常用的符号化的实现途径有两种：程序块方法和人机交互法（符号编辑器）。2525空间信息可视化程序块方式是将地图符号分解为图元，然后通过程序的方法相继调用绘制这些图元的函数，由图元的组合来实现地图符号的生成，在调用或制图元函数时，根据符号的特点和定位关系输入适当的参数。缺点：不便于修改，它的每一个符号都有一个子程序，符号变动时，须修改函数程序，继承性不强，而且操作员要会读写程序。2626空间信息可视化//画油库voidCNO1View::DrawYouKu(CDC*pDC,doublem_dblTimes,doublex,doubley){Chord3Points(pDC,1,x-2*m_dblTimes,y,x,y-2*m_dblTimes,x+2*m_dblTimes,y);Chord3Points(pDC,2,x-2*m_dblTimes,y,x,y+2*m_dblTimes,x+2*m_dblTimes,y);}//画加油站voidCNO1View::DrawJiaYouZhan(CDC*pDC,doublem_dblTimes,doublex,doubley){pDC-MoveTo((int)(x+2*m_dblTimes),(int)y);pDC-LineTo(int(x),int(y));pDC-LineTo(int(x),(int)(y-3*m_dblTimes));Chord3Points(pDC,1,x-2*m_dblTimes,y-5*m_dblTimes,x,y-7*m_dblTimes,x+2*m_dblTimes,y-5*m_dblTimes);Chord3Points(pDC,2,x-2*m_dblTimes,y-5*m_dblTimes,x,y-3*m_dblTimes,x+2*m_dblTimes,y-5*m_dblTimes);}2727空间信息可视化人机交互方式在许多图形设计软件中，都有一系列的图元绘制工具供用户选择和使用，用户采用精确输入的方法构成符号的各个图元按相互之间确定的关系有机的组合起来，并选择一定的定位点，绘制好的符号起个名字存放在相应的符号库中，当是点状符号时，调用时只要给出定位点，所要的点状符号就会自动配置上去；如果是线状符号，光标只要沿定位线移动，就形成相应的线状符号；如果是面状符号，只要给定边界，面状符号就会填绘上去。2828空间信息可视化2929空间信息可视化人机交互方式这种符号绘制的方法十分方便，而且便于修改，不需要编程，大大方便了用户，提高了效率，减轻了工作量。代表了符号设计和绘制的方向。在MapGis、MapInfo、AutoCAD、ＭicroStation等多种图形设计软件中符号都是这样绘制出来的。3030空间信息可视化地图注记和图例的配置点注记的自动配置•一个点注记有8个方向可以配置，按优先级右、上、下，左，进行搜索•不能压盖点状地物•不能压盖道路交叉口，包括道路的入口和出口•不能压盖境界线，且不超过其所在的区域界线。3131空间信息可视化点注记的自动配置•不能压盖其他注记。•可以压盖非同色线状地物，不能压盖同色且级别较高的线状地物，允许压盖时，线状地物在压盖处应该断开。•允许注记回溯—即出现压盖时，对前面已经压盖的注记进行重新定位。3232空间信息可视化线注记的自动配置不能压盖点状地物符号。不能压盖其他注记。不能压盖境界，并在其区域界线内线要素长度超过一定值时，要分段重复注记3333空间信息可视化面注记的自动配置注记放在面域之外，不能压盖重要地物、境界线和注记。面积大于一定值时，要重复注记在面域内注记，一般沿水平或垂直方向或沿面域要素骨架线配置当注记在面域内配置不下时，而又必须配置在面域内时，应适当缩小注记尺寸3434空间信息可视化人机交互进行注记配置人机交互进行注记配置应有的功能1、选取字体2、移动字大3、拆字字色4、字的修改字间距5、增字字形6、保存旋转角7、删字内容的修改3535空间信息可视化GIS中的自动综合通俗意义上的综合是思维的抽象化过程，从细到粗的思维过程，在非地图研究领域也存在。人物漫画、卡通画、文章摘要、长篇小说改编。…体现两方面：保留重要内容，保留的内容以简化形式表达。什么是综合3636空间信息可视化1：2.5万1：10万1：25万•地图/GIS数据综合3737空间信息可视化随着比例尺缩小，保留重要地物，以概括的形式表达，去掉次要地物目标。地图综合是地图设计制作的核心环节，蕴含着创造性思维，是一定程度上的艺术加工行为。3838空间信息可视化目的在于建立一个多尺度的或独立与比例尺的GIS，或者建立一种比例尺的地理数据库，供多比例尺GIS显示、分析和制图输出，而无需把所有比例尺的地图数据都入库。Goodchild在一份关于“数字地球”核心技术的研究报告中指出DE技术的核心之一是跨比例尺多分辨率数据的集成(综合)，从观察全地球的10km分辨率到观察树木、汽车的1m分辨率，至少要跨越104比例尺倍率的综合技术支持。GIS地图综合的目的3939空间信息可视化•满足GIS屏幕显示和分析需要的自动制图综合•满足输出较小比例尺可视化地图产品（纸质地图）的自动综合GIS自动综合的两类任务•图形信息的自动综合•专题信息的自动综合GIS自动综合的两类任务4040空间信息可视化•轮廓形状的化简•要素的选取•图形的合并•夸大•移位图形信息的自动综合自动制图综合的基本方法4141空间信息可视化街区块的合并及道路拓宽4242空间信息可视化专题信息的自动制图综合对于专题信息而言，它的自动制图综合除了数量选取、图形化简以外，更重要的是现象的质量特征与数量特征的综合，或者说是有数据到数据的总和，其综合的结果体现在形成新的分类分级体系。4343空间信息可视化（土地利用）多边形删除剖分4444空间信息可视化要绘制一副完整的地图往往需要有图廓、图名、接图表、指北针、比例尺等各种图饰，这就是地图的整饰工作。地图输出地图输出的主要任务是将地图数据处理和符号化的结果，变成输出装置可识别的信号，以驱动输出装置产生地图图形和地图注记。地图整饰4545空间信息可视化地图数据库多种地图数据综合利用RS,GPS数据其他现势资料地图总体设计地图内容符号化与属性管理专题地图制作印前出版处理制图综合与编辑修改拓扑生成电子地图制作地图数据库纸质地图投影变换数据处理4646空间信息可视化3、GIS的地图产品按形式分：纸质地图电子地图数字地图按状态分：静态地图动态地图4747符号库设计一、地图语言与符号系统二、地图符号库三、地图符号设计与管理4848符号库设计地图，是一种信息的传输工具。它实现了从制图的地理环境到用