《地理空间图形学》第三章笔记

1、试描述地理空间实体的分类？答：现实存在且人眼可见的（建筑物、河流、道路灯）、现实存在但人眼不可见的（境界、航线、等气压线等）；按照要素的地位作用及相关领域和应用范围等的差别：基础地理要素、专题地理要素：·基础地理要素：（底图要素）指与人们生产生活密切相关的地理空间环境所包括的基本的自然和人文地理要素；——地形图·专题地理要素：指以某种应用需要作为专题选择一种或相关的几种地理要素作为重点进行突出和详尽地表达，以满足各种专门用途的要求。包括八大类：测量控制点、水系、居民地及设施、交通、管线、境界及政区、地貌、植被、土质。——专题图专题地理要素信息：自然条件、自然资源、基础设施、社会经济、生态环境。按照地理信息应用服务：道路与渡口、行政区划、命名区域、土地覆盖与土地利用、结构设施、铁路、水系、道路附属设施、服务、公共交通、链要素、通用要素；按照地理实体对象的空间定位分布特征或几何信息的空间维数：点、线、面、体四类：·点实体：零维（0D）地理实体对象、点状地理要素，简称点要素或点目标、定点目标；·线实体：一维（1D）地理实体对象、线状地理要素，简称线要素或线目标、定线目标；·面实体：二维（2D）地理实体对象、面状地理要素，简称面要素或面目标、定面目标；·体实体：三维（3D）地理实体对象、体状地理要素，简称体要素或体目标。按照地理实体对象的组合关系特征：简单地理实体对象（目标）、复杂地理实体对象（目标）；按照地理实体对象的运动变化特征：静态目标、动态目标。2、举例谈谈地理空间图形是如何分类的？为什么？有何特点？答：按定位特征：点图形、线图形、面图形、体图形、注记图形。点图形：具有一点定位的独立的个体地理图形符号，它表示按点定位分布的独立的地理目标，也称定点图形；线图形：定位于一条直线（定位线）上并沿定位线分布或配置的线性地理图形符号，它表示呈线状或条带状分布的地理目标，也称定线图形；面图形：定位于一定的边界（多边形）分为并按边界填充或配置颜色或图案的面状地理图形符号。它表示呈面状分布的地理目标，也称定面图形；体图形：表示呈连续分布的地理现象或呈立体结构的完整地物的图形。体图形表现了地理目标的立体特征，具有三维立体的图形效果。但由于它是将三维物体或现象经透视投影变换处理后显示在二维平面上的图形，因此有人将其称为2.5维图形。体图形的显示与透视投影变换中视点和投影平面的位置及关系相关，若改变视点和投影平面的位置等，生成的图形也相应变化；注记图形：专门表示地理目标的名称和数量等特征的汉字字符图形。作为说明性信息常用的表达方式，注记图形不单独表示地理目标，多配合地理目标的空间图形表达其属性特征信息。注记图形由汉字和字符图形构成，由一个点的坐标定位，类似于点图形，但该定位点为注记图形的显示位置，不代表所表示目标的地理位置，但有时具有与目标的关联和指向意义。按数据特征：矢量地理图形、栅格地理图形。矢量地理图形：用矢量数据形式描述的地理图形。由于以矢量数据描述需要抽象出图形的几何特征和结构特征等，因此适合表达图形清晰、结构简洁、便于分解组合的抽象图形。由于矢量图形存储了图形的特征点的坐标和参数，图形的缩放、变形等处理运用方便且效果好；栅格地理图形：用栅格数据形式描述的地理图形。由于栅格数据记录的是图形各像素点的像素值，即图形的数字图像，因此不仅数据形式简单，图形再现也方便快捷。因不需抽象出图形的结构等特征数据，所以图形或图案结构的简繁不受影响，适合表示点状图形和面状图形的填充图案，但不适合表示线段图形，这是因为线图形是以其定位轴线配置图案，而线图形的定位轴线通常是一条任意曲线，形状变化无常。另外，栅格图形的缩放和变形效果处理得不太好。按空间特征：平面图形、立体图形。平面图形：在平面坐标系中定义的图形，也称为二维图形、二维平面图形、2D图形等。地理空间信息一般采用平面图形进行可视化表达，虽然缺少真实感的立体效果，但目标的地理特征能够准确完整表达，尤其是区域分布特征和要素空间关系，而且平面图形生成算法简答、数据量少；立体图形：在三维坐标系中定义的图形，也称为三维图形、三维透视图形、3D图形等。它定义在三维坐标系中，显示在二维平面上（显示屏或图纸），立体图形表现了地理目标的三维特性，具有立体感、真实感，相对平面图形更接近于要素实体。按结构特征：简单图形、复杂图形。一个地理要素可以由一个或多个其他地理要素构成。包含其他要素的要素称为复杂要素，不包含其他要素的要素称为简单地理要素，一个复杂地理要素可以由多个简单要素或其他复杂要素构成。简单图形指所表达的地理要素目标是简单地理要素，如河流、公路、水井、县界等。大多数的地理图形都是简单地理图形；复杂图形指所表达的地理要素目标是复杂地理要素。如城市立交桥、道路交叉口、国家等。按状态特征：静态图形、动态图形。静态图形指一般的地理图形，不表示地理目标的运动、变化等动态特性。地理图形中大部分都属于静态图形；动态图形指能够表达具有运动、变化等动态特性的地理要素、主题或现象等的图形。整理笔记一、地理空间实体与分类1、地理空间实体与信息特征地理空间实体又称为地理要素，指具有确定的位置和形态特征并具有地理属性特征的分布于地理空间的物体和现象。信息特征：集空间、时间和尺度为一体的多维空间的实体对象，包括空间、属性、时间和尺度四个方面的特征。①空间特征（几何特征、定点特征）：最基本的信息特征，表现为地理实体的几何（定位）特征和实体间的空间关系特征。以定点、定线、定面的形式和现实世界建立联系，其地理实体都有一定的地理位置，呈一定的几何形态分布。·空间关系：地理空间实体间的空间位置关系（拓扑关系）。·拓扑——“形状的研究”·目标间的拓扑关系是基于其空间位置的关系。·拓扑元素：矢量数据可抽象为结点、链（弧段、边）、面域（多边形）三种基本图形元素。结点：独立的点要素、线段的端点、面边界线的首尾点、链的连接点；链：两结点间的有序线段；多边形：一条或若干条链构成的闭合多边形。关联关系：不同类拓扑元素之间的关系；邻接关系：同类拓扑元素之间的关系；包含关系：面（多边形）与其它拓扑元素之间的关系；层次关系：相同拓扑元素之间的等级关系。②属性特征：描述地图要素的特征，表明“是什么”，包括类别、等级、质量、数量、名称等。表现为实体的质量特征和数量特征。③时间特征：指地理实体的状态、地理现象的存在与发生。地面要素的属性和位置随时间各自独立变化，时间因素赋予地图要素动态性质。④尺度特征：尺度可以简单地理解为比例尺或分辨率。地理空间实体信息特征的认知与表达都是经过一定抽象和概括的。同一地理实体对象基于不同尺度所表现出的空间特征等会不同。Eg：大比例尺表示城市—依比例尺—面状；小比例尺表示城市—点—内部不表示。·特征在地理信息系统表现：定性、定位、拓扑检索和组合检索。2、基础地理要素与专题地理要素3、地理空间实体与地理信息服务主体4、地理空间实体与空间分布特征地理空间实体的分类（见第1题）5、地理空间实体与对象组合关系6、地理空间实体与运动变化关系二、地理空间信息的计算机表示现实空间世界↓认知与抽象空间数据模型↓计算机存储空间数据结构↓组织与管理数据文件空间数据库现实地理空间世界↓认知与抽象地图↓计算机存储数字地图↓组织与管理电子地图·数字地图：数据形式、软拷贝形式、硬拷形式·电子地图：软拷贝形式1、地理空间数据：基于地理空间表示的包括资源、环境、经济和社会等领域事物和现象的数据。①属性数据：描述地理实体目标属性特性的数据，也称为语义数据、非几何数据、非定位数据等；②几何数据：描述地理实体位置目标特征的数据，也称为定位数据、位置数据等；③关系数据：描述地理实体目标之间的空间关系和空间分布特征的数据，如空间数据的关联、邻接、包含等，主要指拓扑关系，故也称为拓扑关系数据。·地理空间信息的数字描述属性数据+图形数据=空间数据·矢量数据：以地理实体对象为单位，表示各实体对象的属性编码和能够表明其位置的各离散点在某种坐标系中的坐标（x,y）的有序几何；·栅格数据：将指定空间范围或图形区域划分为成矩阵排列的栅格单元（又称像元或像素），记录每个像元的数值构成的一个数据矩阵。※属性类别需要通过编码。·编码设计的过程是将信息转换成数据的过程，实质上是建立地理要素与数据编码之间的一一对应关系。·编码原则：唯一性、合理性、可扩充性、简单性、适用性、规范性、等长性。·编码分类：大类码、中类码、小类码、子类码。2、地理空间图形：分类见第2题。三、简单地理目标表达几何形状：点状符号、线状符号、面状符号比例关系：依比例尺符号、半依比例尺符号、不依比例尺符号1、点目标图形表达点目标是指按点定位分布几何特征的地理要素目标。·规则点符、非规则点符·几何信息、属性信息※点状符号定位点非常重要※点状符号定向有两种①定向符号：符号垂直于南北图廓线描绘；②变向符号：符号按地物实际方向放置。2、线目标图形表达线目标是指按线定位沿线状延伸分布的物体或地理现象，线目标由线图形来表示。线图形的长是依比例尺表示，而线图形的宽与相应目标的实地宽度无比例关系，称为半依比例尺符号。※线状符号定位有两种①实线型或中轴线对称的线图形，线图形的中轴线为定位线；②以中轴线不对称的线图形，线图形的基线为定位线。3、面目标图形表达面目标是按面定位呈面状分布的物体或地理现象，以面图形表示。四、复杂地理目标表示1、立交桥图形表示内容①目标的几何特征②目标的空间关系特征③目标的属性特征2、立交桥的数据表示内容①整体目标的信息②立交桥路口的信息③路段交汇点的信息④路段的信息⑤立交桥附属设施的信息五、动态地理目标表达动态地理目标指加入了时间参数的地理目标，动态地理目标的图形表示侧重于地理环境中的自然或人文现象或事物的运动和变化的状态、过程、趋势等特征的表达，也即在原二维或三维地理图形的基础上增加了随时间维变化的图形特征。1、目标增强的动态图形表达①图形缩放②图形闪烁③图形动画④移动标签2、目标运动状态的图形表达·常采用箭标图形、渐变组合图形等不需要精确定位的动态图形表示这类目标运动或变化的大致路径、方向和范围，运动或变化的状态和趋势等。3、目标运动过程的图形表达①过程再现②实时跟踪③运动模拟六、地理目标图形的位置关系表达1、地理目标图形的共点关系表达①点图形与线图形的共点关系②线图形与线图形的共点关系2、地理目标图形的共线关系表达①线图形与线图形的共线关系②线图形与面图形的共线关系