08GIS基础第八章空间数据的可视化与地图制图

第八章空间数据的可视化与地图制图§8-1普通地图制图§8-2专题地图制图§8-3三维空间数据的可视化§8-4地图注记§8-5地图排版§8-6地图输出第八章空间数据的可视化与地图制图主讲内容：1计算机地图制图与地理信息系统2地理信息系统的产品输出形式3地理信息系统的可视化与虚拟现实地理信息系统脱胎于计算机地图制图，因而GIS的主要功能之一是计算机地图制图。计算机地图制图的发展，促进了地理信息系统的产生和发展，而地理信息系统的发展又推动着计算机制图的迅速提高和进一步发展。因而两者的关系是密不可分的。1计算机地图制图与地理信息系统计算机地图制图的目的是生产各种形式的地图，如普通地形图，专题图，三维立体地图，晕渲图，坡度图和坡向图等。地理信息系统则是以高效处理地理空间数据和非图数据并为辅助决策提供科学依据为目的的计算机技术系统。计算机地图制图系统与GIS的相似之处：他们都以计算机的外围设备为工具，以数据库技术为基础，都要处理空间数据，都具有地图制图的功能。他们的主要区别是:计算机地图制图系统侧重于可见实体的显示和处理，而对可见实体可能存在的非图形属性不太重视。而这种属性在地理分析中却是非常有用的数据；地理信息系统既注重实体的空间分布，又强调他们的显示方法和质量。1计算机地图制图与地理信息系统地理信息系统产品是由系统处理分析，可以直接提供研究、规划和决策人员使用的产品。其产品形式有地图，图像，统计图表以及各种形式的数字产品。其中地图产品中典型的产品形式有：普通地图、专题地图和电子地图等。§6-2地理信息系统的产品输出形式普通地图，包括国家的基本比例尺的地形图和城市及厂矿的大比例尺地形图等。这种地形图的一个显著特点是标准化，国家和有关行业如测绘局对各种系列比例尺的地形图的规格、大小、内容以及图式都作了严格的规定，所以要由空间数据生产制作符合规范要求的地形图并非易事。下面讨论有关普通地图制作的问题：1、地图符号及其分类2、地图符号的构成特点3、地图上的注记一、普通地图制图一、普通地图制图1、地图符号及其分类1)概念地图符号（Symbol）是地图的语言，它是表达地图内容的基本手段。地图符号是由形状不同、大小不一和色彩有别的图形和文字组成，注记是地图符号的一个重要部分，它也有形状、尺寸和颜色之区别。就单个符号而言，它可以表示事物的空间位置、大小、质量和数量特征；就同类符号而言，可以反映各类要素的分布特点；而各类符号的总和，则可以表明各要素之间的相互关系及区域总体特征。地图符号可以指出目标种类（如公路）及其数量特征和质量特征（如公路行车部分的铺面种类和宽度），并且可以确定对象的空间位置和现象的分布（如人口密度等）一、普通地图制图1、地图符号及其分类2)分类a、按照符号的定位情况分类：可以将符号分为定位符号和说明符号。定位符号是指图上有确定位置，一般不能任意移动的符号，如河流、居民地及边界等，地图上的符号大部分都属于这一类；说明符号是指为了说明事物的质量和数量特征而附加的一类符号，它通常是依附于定位符号而存在的，如说明森林树种的符号等。它们在图上配置于地类界范围内，但都没有定位意义。一、普通地图制图1、地图符号及其分类2)分类b、按照符号所代表的客观事物分布状况分类可以把符号分为面状符号、点状符号和线状符号。面状符号是一种能按地图比例尺表示出事物分布范围的符号。面状符号是用轮廓线（实线、虚线或点线）表示事物的分布范围，其形状与事物的平面图形相似，轮廓线内加绘颜色或说明符号以表示它的性质和数量，并可以从图上量测其长度、宽度和面积，一般又把这种符号称为依比例符号（见图1）。一、普通地图制图面状符号:图1：面状符号一、普通地图制图点状符号：点状符号是一种表达不能依比例尺表示的小面积事物（如油库等）和点状（如控制点）所采用的符号。点状符号的形状和颜色表示事物的性质，点状符号的大小通常反映事物的等级或数量特征，但是符号的大小与形状与地图比例尺无关，它只具有定位意义，一般又称这种符号为不依比例尺符号。一、普通地图制图线状符号：线状符号是一种表达呈线状或带状延伸分布事物的符号，如河流，其长度能按比例尺表示，而宽度一般不能按比例尺表示，需要进行适当的夸大。因而，线状符号的形状和颜色表示事物的质量特征，其宽度往往反映事物的等级或数值。这类符号能表示事物的分布位置、延伸形态和长度，但不能表示其宽度，一般又称为半依比例符号。一、普通地图制图2、地图符号的构成特点1)符号的构成要素地图上的形状、尺寸和颜色是构成符号的三个基本要素。A、符号的形状符号的形状主要是表示事物的外形和特征，面状符号的形状是由它所表示的事物平面图形决定的，点状符号的形状往往与事物外部特征相联系，线状符号的形状是各种形式的线划，如单线、双线。一、普通地图制图2、地图符号的构成特点1)符号的构成要素B、符号尺寸符号尺寸大小和地图内容、用途、比例尺、目视分辨能力、绘图与印刷能力等都有关系，不同的比例尺的地图，其符号大小也有所不同。C、符号的颜色符号的颜色可以增强地图各要素分类、分级的概念，简化符号的形状差别，减少符号数量，提高地图的表现力。使用颜色主要用以反映事物的质量特征、数量特征和等级。一、普通地图制图2、地图符号的构成特点2)地图符号的系统化由形状、尺寸和颜色变化组成的各种地图符号并不是孤立的，它们具有内在的联系。通过符号的变化可以把地图内容的分类、分级、重要、次要等不同情况表达出来。一、普通地图制图3、地图上的注记地图上的文字和数字总称为地图注记，它是地图内容的重要部分。注记并不是自然界中的一种要素，但它们与地图上表示的要素有关，没有注记的地图只能表达事物的空间概念，而不能表示事物的名称和某些质量和数量特征。地图上的注记可分为名称注记、说明注记和数字注记三种。1）名称注记:说明各种事物的专有名称，如居民点名称；2）说明注记:用来说明各种事物的种类、性质或特征，用于补充图形符号的不足，它常用简注表示；3）数字注记:用来说明某些事物的数量特征，如高程等。二、专题地图制图专题地图着重反映某一种自然和社会经济要求的分布或强调表示这些现象的某一方面的特征。目前在地学领域内，专题地图是十分活跃的分支。专题地图除了采用普通地图某些表示方法并使其得到进一步发展外，本身还需要有专门反映各种要素性质、数量、空间分布和时间变化的表示方法，以便使读者明确对专题内容要素的科学分析。1、专题地图的分类和内容2、专题地图的表示方法二、专题地图制图1、专题地图的分类和内容1)专题地图含义专题地图是突出地表示一种或几种自然现象和社会经济现象的地图。按内容可分为三大类：自然地图、社会经济地图和其他专题地图。自然地图表示自然界各种现象的特征、地理分布及其相互关系，如地质图、水文图等；社会经济地图表示各种社会经济现象的特征、地理分布及其相互关系，如人口图、行政区划图等；其他专题地图，指不属于上述二类的专题地图，如航海图、航空图等。二、专题地图制图1、专题地图的分类和内容2)专题地图的内容专题地图的种类很多，但大都是由地理基础和专题内容组成的。地理基础即普通地图上的一部分内容要素，如经纬网、水系、居民点、交通线、地势等。地理基础作为编绘专题内容的骨架，并表示专题内容的地理位置和说明专题内容与地理环境的关系。专题地图上表示哪些地理基础要素和详细程度如何，是根据专题内容的不同而有所不同。二、专题地图制图1、专题地图的分类和内容2)专题地图的内容(续）专题内容，从资料来讲，一是将普通地图内容中一种或几种要素显示得比较完备和详细，而将其他要素放到次要地位或省略，如交通图等；二是包括在普通地图上没有的和地面上看不见的或不能直接测量的专题要素，如人口密度图。二、专题地图制图2、专题地图的表示方法由于自然和社会经济要素分布特征的差异，在专题图上采用的表示方法也有多种形式。专题内容的表示方法，最常用的有：符号法、线状符号法（动线法）、等值线法、质底法、范围法、点描法（点值法）、统计图法等。二、专题地图制图2、专题地图的表示方法1）符号法符号法就是用各种不同形状、大小和颜色的符号表示现象的分布及其数量特征和质量特征。通常以符号的大小表示数量的差别，形状和颜色表示质量的差别，而将符号绘在现象所在的位置上。符号法可分为个体符号法和和线状符号法。二、专题地图制图2、专题地图的表示方法2）线状符号法线状符号既可用于表示几何概念的线划，如分水岭、地面上确定的各种境界线（如国界线），又可以用于表示线状分布的不能依地图比例尺表示其宽度的地物，如河流与道路等。有时还可以用线状符号强调图上按面积表示的地物的主要方向，如山脊线、山脉走向线等。二、专题地图制图2）线状符号法二、专题地图制图2、专题地图的表示方法3）等值线法等值线系指在地图上通过表示一种现象的数量指标的一些等值点的曲线，如等高线、等温线。等值线法宜用于表示地面上连续分布而逐渐变化的现象，并说明这种现象在地图上任一点的数值或强度。等值线的数值间隔原则上最好是一个常数，以便判断现象变化的急剧或和缓，但也有例外。等值线间隔的大小首先决定于现象的数值变化范围，变化范围越大（以等高线为例，地貌高程变化越大），间隔也越大，反之亦然。如果根据等值线分层设色，颜色应由浅色逐渐加深，或由寒色逐渐过渡到暖色，这样可以提高地图的表现力。二、专题地图制图3）等值线法等值线二、专题地图制图2、专题地图的表示方法4）质底法质底法又名底色法，用于将区域划分为质量相同的地段。由于质底法广泛应用各种颜色，所以有时称之为底色法。首先按现象的性质进行分类或分区，制成图例，在地图上绘出各分类界线，然后把同类现象或属于同一区划的现象绘成同一颜色或同一的晕纹。这种方法可以用于表示地表面上的连续面状现象（如气象现象）、大面积分布的现象（如土壤覆盖）或大量分布的现象（如人口）。质底法的优点是鲜明美观，缺点是不易表示各类现象的逐渐过渡，而且当分类很多时，图例比较复杂，必须详细阅读图例时才能读图。注意质底的两种颜色系统不应该相互重叠，但是底色可以与晕线重合。另外，质底法易于与其他表示方法结合使用。4）质底法二、专题地图制图2、专题地图的表示方法5）范围法范围法又名区域法，用于表示某种现象在一定范围内的分布。范围法分为精确范围法（见图a）和概略范围法（见图b），前者有明确的界线，可以在界线内着色或填绘晕纹或文字注记；后者可用虚线、点线表示轮廓界线，或不绘轮廓界线，只以文字或单个符号表示现象分布的概略范围。在地图上表示范围可以采用各种不同的方法：用一定图形的实线或虚线表示区域的范围；用不同颜色普染区域；在不同区域范围内绘以不同晕线；在区域范围内均匀配置晕线符号，有时不绘出境界线；在区域范围内加注说明注记或采用填充符号。5）范围法（a）精确范围法（b）概略范围法二、专题地图制图2、专题地图的表示方法6）点值法点值法是在图上用小点表示现象的分布和数量，它适用于表示分布不均匀的现象。从图上点的疏密就可看出现象的集中或分散的程度。布点时要确定点的大小及其代表的值，在最稠密的地方，点可以近于紧接但不能重迭，在最稀疏的地方，也有点的表示；在其他地方，则依比例显示出点的疏密。点值法是质底法和范围法的进一步发展。质底法和范围法只能反映现象的分布范围及其质量特征，点值法则可以表明现象的分布和数量特征。点值法有两种方法：一是均匀布点法，即在一定的区划单位内均匀地布点；另一是定位布点法，即按照现象实际所在地布点。6）点值法二、专题地图制图2、专题地图的表示方法7）统计图法统计图法一般根据编图区域内各区划单位或典型地点的统计资料，用地图形式表达出来。可以分为图形统计图法、分级统计图法和定位统计图法三种。A、图形统计图法图形统计图法是根据各区划单位的统计资料作成图形或图表，绘在地图上该区划单位之内。这种方法与符号法的区别是，它反映一个区划范围的现象，而不是一个点上的现象。图形统计图宜于表示绝对的数量指标。统计图法示例二、专题地图制图2、专题地图的表示方法7）统计图法B、分级统计图法分级统计图法表示一定区域单位范围内某种制图现象平均密度的方法。分级统计图法是按照各区划单位的统计