第7讲-GIS空间数据表达与制图_精品文档.ppt

第7讲-GIS空间数据表达与制图_精品文档.ppt

《第7讲-GIS空间数据表达与制图_精品文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第7讲-GIS空间数据表达与制图_精品文档.ppt（59页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第7讲GIS空间数据表达与制图本讲提纲：

概述普通地图和影像地图专题地图制图空间数据的多尺度特征与自动综合三维景观仿真及动态表现7.1概述在建立了GIS空间数据库，并应用各种分析手段对空间资料进行了一系列分析以后，以什么方式表达或传输给用户，使得用户能理解空间资料中蕴涵的丰富内容，这是对地理信息系统的一个基本功能要求GIS空间数据表达的形式：

是符号化地图、影像、表格、文字等主要功能包括：

颜色配置功能；点、线、面符号化功能；文字、符号注记功能；图面布局配置、设计功能；影像地图的生成功能；报表、文字的打印功能;三维表现功能。

相关联的技术有：

计算机地图制图（CAC）计算可视化（Visualization）仿真技术（imitation，simulation）虚拟现实技术（virtualreality）一、普通地图的输出普通地图是指国家基本比例尺的地形图。

普通地图的显著特点是标准化，有关标准对比例尺大小、分幅范围、内容和图示符号都作了严格的规定。

普通地图制图的目的就是利用空间数据库中存储的资料生产符合标准的地图。

影像地图可以看作特殊的地图，它使用遥感影像作为图面主要内容、配合以一定的地图图示符号制作而成。

图示符号：

点、线、面符号，注记符号点符号的特点：

图形固定，不随它在图面上的位置的变化而变化；符号都有确定的定位点和方向性；点符号图形大多比较规则，由简单几何图形构成。

线符号的特点：

都有一条有形或无形的定位线；符号可进一步划分为曲线、直线、虚线、并行线、沿定位线连续配置点符号等；可由若干条具有单一特征的线状符号组成复杂符号7.2普通地图和影像地图面状符号的特点：

有一条封闭的轮廓线；多数面符号是在轮廓线范围内配置不同的点状符号、绘阴影线或涂色。

点、线、面符号不是孤立的，他们之间存在一定的联系。

线符号中往往包含点符号，面符号中也可能包含线、点符号。

点符号的表示：

形状、颜色、大小（以点或mm、cm、inch等表示，其中1mm2.834点、角度、离定位点的偏移量（与大小的度量单位相同）。

点可以是：

简单符号TrueType字体图像（BMP、EMF）复合符号点符号的制作线符号的制作线符号的表示：

颜色、宽度（以点或mm、cm、inch等表示，其中1mm2.834点）。

线可以是：

简单线（实线、虚线、点线、点划线）毛线（垂直与主线方向的平行排列的短直线，有间距、长度等属性）制图线点状符号沿线排列（颜色、大小、方向、向两侧的偏移量、点符号间距）图像沿线排列（BMP、EMF，其它与点状符号沿线排列相同）面符号的边界表示：

边界宽度、边界颜色。

面符号的内部表示：

单颜色充填（颜色）颜色渐变充填（色别、变化数、颜色分布方式：

线性、矩形、圆等）点符号充填（点排列方式：

按格网规则排列、离散排列，偏移量，间距）图像块充填（倾角、图像水平和垂直比例、前景和背景色、偏移量、间距线符号充填（颜色、倾角、线间距、偏移量）面符号的制作地物属性值空间实体对照表符号实体用户标识UID（a）符号ID空间实体符号实体用户标识UID（b）空间实体符号（c）实体与符号联系的几种方式空间实体的符号化将特定地理空间信息转换成地图输出，必须对空间实体配置符号。

这就需要建立实体与符号库中具体符号的联系。

空间实体与符号之间连接的方式：

空间实体的符号化过程图形要素的注记注记一般分为：

名称注记说明注记数字注记注记的文字使用不同的字体、大小和颜色来表示它所关联的实体类别或性质。

汉字注记的排列方式有水平字列垂直字列雁形字列（注记的字向指向北方或图廓上方）屈曲字列（注记的字向与注记文字中心线垂直或平行）点实体注记的配置注记文字注记文字注记文字注记文字注记文字注记文字注记文字注记文字注记文字线实体注记的配置注记文字面实体注记的配置地图布局与整饰地图布局与整饰地图布局（Layout）是根据输出设备定义一个一定幅面的地图布局，在该布局上进行空间要素的变比例尺表示，还可完成图面的修饰工作，包括图名、图号、比例尺、图幅结合表等图廓外注记以及坐标格网绘制与注记等整饰。

布局实质上是一个资料容器，将各种资料对象（图形、表格、图像）进行安排，采用OLE技术实现。

对于常用的地图布局一般可以定制若干种模板，简化制图整饰过程，一个地图框架模板，在该框架模板中，有图幅内外图廓线、坐标格网线、比例尺、制图日期、秘密等级、制图单位、制图坐标系描述等固定内容，而图名、图号、图幅结合表、及坐标格网线的坐标注记等变化的内容，仅给出相应位置和格式，具体内容由用户根据实际情况手工或自动填入。

布局窗布局窗布局工具布局工具布局样例地图样例二、影像地图的输出二、影像地图的输出影像地图是一种以航空或卫星遥感影像和一定的地图符号来表示制图对象地理空间分布和环境状况的地图。

在影像地图中，图面要素主要由影像构成，辅助以一定的地图符号来表现和说明制图对象。

其内容是：

遥感影像的选择和预处理遥感图像的几何纠正和地理编码遥感影像的镶嵌空间要素的选取影像地图的图面要素配置遥感影像资料（栅格）影像地图的制图过程区域空间资料（向量）以DTM和地面控制点为基础的几何纠正和重采样数字影像镶嵌彩色合成波段选择空间要素选择符号化空间配准迭置注记与整饰影像地图7.37.3专题地图制图专题地图制图专题地图是着重反映某一种或几种自然和社会经济现象的空间分布的地图。

按地图内容的专业性分类，专题图有：

自然现象地图：

地势图、地质图、地貌图、地球物理图、气候气象图、海洋图、陆地水文图、土壤图、植被图、景观图、环境保护图等。

社会经济现象（人文）地图：

行政区划图、人口图、城市图、经济图、历史地图、文化地图、旅游地图、生活设施图等。

按地图内容的概括长度分类，专题图有：

解析型（或分析型）：

解析型地图只反映单要素的位置和分布，对专题现象不概括或很少概括，并以各自的具体指标来显示某一方面的性质和特性，如人口密度等级图、污染源图、绿地分布图等组合型（或合成型）：

表示的不是各种现象的个体特征，而是将几种不相同但相互联系的指标进行组合和概括，以显示现象总的特征，如气候区划图、环境质量评价图等综合型（或复合型）：

在同一幅图上，分别独立地显示几种要素，而这些要素具有各自的概括程度和相应的表示方法，如综合经济图专题要素的表示方法定点符号法线状符号法等值线法质底法范围法点值法统计图表法分布形式表示分布范围表示类别表示数量表示动态点定位符号符号形式几何符号文字符号象形符号符号颜色符号大小（用深浅不同的颜色表示主次）数字注记定点扩展法定位图表法线线状符号线的形式线颜色线条粗细、长短，附加不同数目的小短线动线法面面状符号（范围法）质底法点值法分级统计图法图形统计图法等值线法分层设色法表示扩展的范围法扩展图形的图形统计图法按专题制图对象的分布方式选择符号按专题制图对象的分布特点选择符号专题要素的符号化实现专题要素符号化实际上是对空间对象的属性资料使用符号进行可视化表达。

空间对象的属性资料通常有两种类型，分布采用不同方法表示：

用字符表示的定性描述资料，如名称、类别、功能等，采用质底法、范围法或面状充填法（颜色或不同阴影线）。

用数值表示的定量资料，如面积、产值、人口数等，采用分级统计图法、点值法、点符号法、线符号法等。

7.4空间数据的多尺度特征与自动综合空间数据的多尺度特征空间数据的多尺度特征尺度是空间资料的重要特征，即空间数据表达的空间范围的大小和时间长短具有相对性。

不同尺度所表达的信息密度有很大的差异。

空间资料的多尺度可以从两方面说明：

空间多尺度：

空间资料按其表达的空间范围之大小可分为不同的层次，或不同尺度，表现在资料的可综合上，就是由相同的资料源可形成、再现不同尺度规律的表达形式，以反映空间现象内在的规律性和相关性。

时间多尺度：

时间多尺度指数据表示的时间周期及资料形成周期长短不同。

从一定意义上看，时间尺度与空间尺度是一致的，即较大的空间尺度往往对应于较长的时间周期。

空间数据的尺度与比例尺间的关系空间数据的多尺度性在空间上是指对各种实体形态的抽象程度，尺度越大抽象程度越高；在时间尺度上表现为对时间的依赖性，时间尺度越大，表现为对时间的依赖性越弱。

大尺度意味着表达属性的级别较高。

对于空间资料，尺度则表现为分辨率或精度，大尺度资料意味着空间和时间分辨率和属性精度较低，而中小尺度则是抽象水平和分辨率较高。

一般地，尺度的大小与区域大小和数据使用要求有关。

地图比例尺大小与区域及地图的用途有直接关系。

即数据尺度与相应地图比例尺呈反比变化。

GIS中空间数据的多尺度表达与自动综合空间数据库都对应于一定的比例尺，主导数据库的主要功能是可以进行多比例尺的表示，这些比例尺一般都小于主导比例尺。

也就是说，它不是建立和维护多个比例尺的数据库来对应不同的制图输出，而是直接将主导数据库中的资料转换成较小的比例尺来表示。

从主导数据库中抽取重要的和相关的空间信息以预定的比例尺将其可视化表示在缩小了的地图空间上，这个过程就是自动综合。

栅格模式的综合矢量模式的综合属性数据空间数据结构化综合简单的结构化选取重复抽样栅格向量转换数字综合低通滤波高通滤波限差带索引数字分类分类分级最小间距平行分级最大的分类分级分类分级综合合并类别合并栅格属性变换专题数据分类分级符号化数量概括质量概括实时数据点状要素选取/删除合并移位线状要素夸大、化简光滑、移位选取、合并面状资料光滑、移位夸大、合并表面要素光滑夸大化简流要素选取、合并GIS中空间要素的自动综合要素选取/删除数量和质量概括形状化简用户接口结果检验输出空间数据操作数集选取/删除图形化简夸大移位合并满意不满意交互式空间综合系统的构成集成化空间数据自动综合模块7.5三维景观仿真及动态表现客观世界呈三维空间分布，可是目前真三维空间数据模型和数据结构尚不完善，也没有真三维GIS软件产品，为了真实地再现地面的地形、地物的三维景观，只能在二维GIS的支持下，将常规二维空间操作数扩展到2.5维，对GIS空间资料进行三维表达，以满足用户对三维动态交互式可视化的要求。

一、真实感地形的生成与显示一、真实感地形的生成与显示产生真实感地形显示的方法主要有两类：

用一定的光照模型模拟光线照射到地面时所产生的视觉效果，经明暗处理产生具有深度感的灰度浓淡图像，并用纯数学的方法（如分形几何方法）模拟地形表面的各种微起伏特征和颜色纹理，这种方法一般用于显示DEM；将航空或航天遥感图像数据影射到DEM上，建立实际地形的逼真显示，这种方法可以逼真地显示地面各种地物和人工建筑的颜色和纹理特征，但表现地形起伏产生的几何纹理特征时却不太明显，一般用于表达地面起伏较平缓，而地物丰富和人类活动较频繁地区（如城镇）的地形。

真实感地形生成通常包括以下步骤：

将DEM再细分割为小三角形面片的镶嵌体；确定视点位置和观察方向，对地面进行图形投影变换；可见面判别；根据光照模型计算可见面的亮度和色彩；显示所有可见的三角形；将影像作为纹理影射到模型上。

地物的三维表示依据高度拉伸（box法），并使其底部随地面的起伏而起伏，缺点：

真实感差；以实际高度建立表面模型，并贴以纹理，真实感好，但数据量大。

动态三维景观三维复杂模型的动态显示按照技术上从易到难的顺序可分为三个层次：

逐帧计算，逐帧显示，逐帧记录；逐帧计算，连续显示，连续记录；实时计算，动态显示，交互控制。

后者需要使用OpenGL或虚拟现实（VR）。

其处理技术路线是计算机动画处理地形建模模型LOD分层模型OpenGL映像场景设置投影变换三维动态显示其中的关键技术为分层细节模型（LOD）课程考试试卷除地图学与地理信息系统、遥感技术与应用专业外的其他专业：

结合自己专业和研究方向，完成一份GIS支持专业分析的论文，要求符合标准论文格式，重点讨论可能涉及的空间数据模型、数据处理方式、空间数据库组织方式及如何利用GIS空间分析方法或GIS与专业分析模型集成的方法解决实际空间分析或空间决策问题，图文并茂、A4纸打印（包括格式封面），正文不少于7000字。

地图学与地理信息系统专业遥感技术与应用专业一、一、试论述地理信息系统在地理科学中的地位和作用（10分）。

二、三、给定一个区域，已测有n个离散高程点（即其Xi,Yi,Hi为已