地理信息系统原理与应用

1第八章海洋地图制图柳林测绘科学与工程学院地理信息系统原理与应用2要求：了解海图符号、功能及特点，掌握海洋地图制图的符号设计掌握海图的设计与排版掌握海图制图的综合方法第八章海洋地图制图地理信息系统原理与应用3第八章海洋地图制图12海洋制图的符号设计海图的设计和排版3海图制图综合方法地理信息系统原理与应用4§8.1海洋制图的符号设计第八章海洋地图制图地理信息系统原理与应用5§8.1海洋制图的符号设计海图符号的概念海图符号又称海图语言，是一种易为人们了解和便于记忆的形式，将制图对象的抽象概念呈现在海图上，从而使人们对所表示的海洋地理环境产生认识。现代海图符号是一种特殊的图形视觉符号，用以反映海洋及其毗邻陆地区域内各种现象、过程和要素等，海图制图者通过海图符号来传递海洋地理空间信息。地理信息系统原理与应用6§8.1海洋制图的符号设计符号的构成特点符号应与实际事物的具体特征有联系，以便于根据符号联想实际事物；符号之间应有明显的差异，以便相互区别；同类事物的符号应该类似，以便分析各类事物总的分布情况，以及研究各类事物之间的相互联系；简单、美观、便于记忆、使用方便。地理信息系统原理与应用7§8.1海洋制图的符号设计符号分类按符号的空间分布情况：点状符号、线状符号、面状符号、体状符号按符号图形的构图特征：几何符号、象形符号、文字符号地理信息系统原理与应用8§8.1海洋制图的符号设计符号分类按符号表示的地理尺度：定性符号、等级符号、定量符号按对地图比例尺的依存关系上：比例符号、半比例符号、非比例符号地理信息系统原理与应用9海图符号的功能海图符号能详细表达海洋属性要素，丰富海图的表现内容。它既能表示具体的制图要素，如礁石、助航设备等，又能表示抽象的制图现象，如潮流流向、磁偏角等；既能表示物体的形状，如岸线形状，又能表示物体的性质，如沙质岸、岩石岸等，还能表示海底地形与地质、海水温度与含盐度等。海图符号能概括制图对象要素，实现海图的综合表达。海图要素错综复杂，必须经过不同程度的归纳、概括和简化，并用特定的符号表示在海图上，通过对制图对象的分类、分级，选定符号系统对海洋要素进行综合概括，以满足不同海图用户的需求。§8.1海洋制图的符号设计地理信息系统原理与应用10§8.1海洋制图的符号设计海图符号的功能海图符号能构建海洋地理空间模型，提高海图的应用效果。海图符号用平面图形符号表示海底地形的起伏状况，能在二维平面上建立或再现制图对象的三维海洋空间模型，如运用分层设色、晕渲法等在海图平面上进行立体显示，以实现对海洋空间信息的有效识别、分析与传输。地理信息系统原理与应用11§8.1海洋制图的符号设计符号设计基础—基本图形变量为了使一个符号同另一个符号产生差别，就要改变符号的某个部分。由J.伯廷所领导的巴黎大学图形研究室经过研究总结出一套图形符号规律—基本图形变量。它包括：形状、尺寸、方向、亮度、密度和色彩。形状：形状差别是符号在视觉上最重要的差别，它是由有区别的外形所提供的图形特征。形状变量由不同的图形及结构组成，包括：有规律的图形（各种几何图形），无规律的范围轮廓线性要素（河流岸线、等值线等）。地理信息系统原理与应用12§8.1海洋制图的符号设计符号设计基础—基本图形变量尺寸：指符号大小—直径、高度、宽度、面积甚至体积的变化。尺寸变化可以使符号间产生差别，提供了区分的可能性。但是尺寸变化只涉及点状符号和各种非比例尺的几何图形，也包括线状符号的宽度。依比例尺轮廓图形的大小是位置的函数，不能理解为尺寸的变化。方向：指符号的方位变化。它是对地图上一定系统而言的，如地图上的地理坐标系统或平面直角坐标系统。方向变量的使用要受到具体图形的限制。如圆点，若不与其他变量相配合就不能区分出方向。地理信息系统原理与应用13§8.1海洋制图的符号设计符号设计基础—基本图形变量色彩：图形变量中色彩变量主要指的是色相变化。通常所说的符号具有不同的颜色，是指它所具有的色相，即红、黄、蓝等。亮度：指图形色调的明暗程度。即图形的黑白度之比（由线化的粗细、疏密构成），或彩色图形在同样色调基础上的明暗程度。密度：是指保持亮度不变的情况下改变像素的尺寸和数量，例如，整体的放大或缩小符号，或在面积不变的情况下黑白像素的重新组合。地理信息系统原理与应用14§8.1海洋制图的符号设计符号的设计方法—形态变化点状符号平面形态：用物体在实地上的平面图形作为符号设计的基础，如灯塔、码头。侧面形态：用简化的了侧视外形来设计符号，如船舶。会意形态：有些符号的形态和它所表示的物体的外观很少或不存在联系，但是却同它们所表示的物体或现象有某种观念上的联系。线状符号：稳定性好的用实线，稳定性差的用虚线；重要的用实线，次要的用虚线；精确的用实线，不精确的用虚线。面状符号：面状符号不存在形态变异的问题。地理信息系统原理与应用15§8.1海洋制图的符号设计符号的设计方法—尺寸变化点状符号点状符号的大小取决于它在地图上的作用。利用点状符号尺寸变化表示各种数量特征如右图所示。线状符号线状符号的尺寸通常指线的粗细，对于组合线则增加线距的大小及基本单元的大小和间隔等。如对于比较繁忙的航线可加宽线的尺寸。地理信息系统原理与应用16§8.1海洋制图的符号设计符号的设计方法—颜色设计点状符号：点状符号的颜色差异基本上是色相变化，但色相的选择要受到符号大小、重要性、分类标志、颜色的对比或协调等因素的影响。当符号放大时，也可使用亮度和饱和度的变化。线状符号：单线符号主要是色相变化。与点状符号一样，也要受到号大小、重要性、分类标志、颜色的对比或协调等因素的制约。当线状符号被夸大到一定程度时，可以产生亮度、密度和饱和度的变化。面状符号：通过颜色的变化可以表示出区域外观的各种变化。既可以用色相、亮度、饱和度的变化表达区域的特征，也可以用不同的网纹来实现这个目的。地理信息系统原理与应用17§8.1海洋制图的符号设计海图符号库设计符号库系统设计的原则：必须符合现行的国家标准和海图图式规定的符号尺寸、样式和表现形式，以利于海图生产和发行。方便作业人员进行操作和使用，符号要具有直观准确的特点，便于各工作人员进行图形关系处理。便于符号的查询、修改、增删，也就是增强符号的开放性，有利于进行系统的管理和维护。考虑不同的用途，如根据图形的显示、拷贝数字化编辑样图、输出地图胶片等不同特点制作各自的符号库。地理信息系统原理与应用18§8.1海洋制图的符号设计海图符号库的系统构成地理信息系统原理与应用19§8.1海洋制图的符号设计海图符号库的系统构成点状符号库点状符号库主要包括以单个符号样式存在的独立地物或标识物。具体又分为以单点定位的符号，如三角点、灯桩、独立房屋、独立树等，还包括一些以两点进行定位及定向的符号，其中一点定符号的位置，另一点定符号的方向，如桥梁、车站、潮流、海流符号等。线状符号库线状符号库是指以线形式存在的要素符号，即具有两点或两点以上进行定位的地理要素符号。包括岸线、等高线、道路、河流、境界、等深线等。地理信息系统原理与应用20§8.1海洋制图的符号设计海图符号库的系统构成面状符号库面状符号库包括以平面分布形式存在的符号，如植被、沼泽、底质、盐田等，还包括进行颜色普染的符号（显示用），如陆地、海洋、河流和湖泊的普染。地理信息系统原理与应用21§8.1海洋制图的符号设计动态符号库的实现开发平台GIS三维动态符号库开发平台采用分布式多层应用程序模型。物理上分为客户机、应用程序服务器和数据库服务器三层结构；逻辑上分为客户层、Web层、业务层和GIS数据层，地理信息系统原理与应用22§8.1海洋制图的符号设计动态符号库的实现3DMAX建模建模是GIS三维动态符号库开发的基础。3DSMax提供了强大的建模能力和贴图功能。以右上图所示楼房的建模为例说明三维符号模型的开发过程。总体思路是：先导入该楼的CAD图形，提出楼座轮廓并挤出楼体的大体模型，加上窗、门、楼顶等相应的细节实体，再将每个实体赋予材质贴图，最后成型并导出模型。为减少模型的冗余度，可将门、窗等可重复利用的实体逐个导出，以单独的模型保存在符号库中。地理信息系统原理与应用23§8.1海洋制图的符号设计动态符号库的实现动态属性数据的存储GIS三维动态符号库属性数据存储在Oracle数据库中，其中图层管理表存储的是图层名及每个图层中存储的符号数量等。其表结构如下表所示。地理信息系统原理与应用24§8.1海洋制图的符号设计动态符号库的实现动态调整实时渲染所谓动态调整实时渲染，是指当实体的位置或角度需要调整时，可利用键盘或鼠标在场景中直接移动或旋转实体，实时渲染，所见即所得，同时实体的几何参数和外观属性实时地保存到数据库中。传统的软件，要调整实体的相关参数，一般采用弹出属性对话框方式来实现。采用这种方式，必然会离开场景，在对话框中设置符号的相关参数，经确定后再返回场景，来验证参数设置的是否准确，经多次调试后才会得到满意的结果。动态调整实时渲染技术的实施，有效地克服了离开场景，盲目调试的弊端。地理信息系统原理与应用25§8.1海洋制图的符号设计动态符号库的实现建筑物内部场景展示基于JAVA3D的GIS三维动态符号库开发的另一个特点是对建筑物进行全面的精细建模。这个符号库实际上是三维地理特色符号库，它不仅能全面显示建筑物的外观，而且能显示建筑物的内部场景，为以后建筑物内部无线导航的实现奠定了坚实的基础。地理信息系统原理与应用26§8.2海图的设计和排版§8.2海图的设计和排版地理信息系统原理与应用27§8.2海图的设计和排版海图海图是地图的一种，是以表示海洋区域制图现象的一种地图。海图主要包括海岸、海底地形、底质、与航行有关的要素及海洋水文、海洋化学、海洋生物等各项内容。海图设计的主要内容海图性质的确定海图地理要素的选取海图地图投影的选择海图比例尺的确定海图分幅编号设计海图资料的分析与评价海图的界面设计（排版）地理信息系统原理与应用28§8.2海图的设计和排版海图性质的确定海图主要用于研究海洋地理持点，为航行、捕捞、建港、海洋调查和科学研究提供服务。海图主要分为四类：航行图、专用海图、海洋地理图、海洋地图集。航行图港湾图：供舰船驶入港湾、狭水道、港口及停泊场使用，也为港口规划、建设，海军的作战、训练提供服务。该图详细描绘了海岸、码头、沿岸建筑物、锚地、海底地形、各种导航标志。海岸图：供近岸航行及海军作战、训练使用，详细表示了海岸地带及导航标志，特别注重与确定航向和航行安全有关的细节。地理信息系统原理与应用29§8.2海图的设计和排版海图性质的确定航海图：供近海与远洋航行使用的地图，用作海洋运输、海军作战训练、海洋科学调查等，该图表示的重点是海岸地形轮廓、海底地形及航行标志。海洋总图：供远洋航行使用，图上表示海岸轮廓，主要有港口、灯塔、水深及海洋航线。专用海图该图是为解决某种专门任务编制的海图，如无线电导航、卫星导航等。地理信息系统原理与应用30§8.2海图的设计和排版海图性质的确定海洋地理图以研究海洋自然地理为目的编制的地图，如以海底地势、海洋地质、海洋重力、海水盐度、海水温度、海流、潮汐、风力风向、海洋生物、海洋化学为主题的地图。海洋地图集以海洋学、海洋地理为研究目的的地图集。地理信息系统原理与应用31§8.2海图的设计和排版海图地理要素的选取海岸：海岸线的形状、海岸带的组成物质、地形特征等。水深及等值线：用水深注记和等深线表示海底地形，水深从理论深度基准面往下计算，以米为单位。等深线则通常是变距的，深度愈大，间隔愈大。底质：为了航行安全和选择锚地等，需要表达海洋质，用文字按颜色、质地(粗、细、硬、软等)、物质种类的顺序描述注出，如“白细沙”，对于不宜停泊的区域则注明“底质不良”。障碍物：海图上表示天然障碍物(浅滩、岩礁、沙洲等)和人工障碍物(沉船、渔网、木桩等)，当障碍物的位置不肯定时注以“概位”，性质不明时以专