第六讲(空间数据可视化)

地理信息系统及应用云南大学信息学院梁虹2第六讲空间数据可视化3地理信息系统的生命力来源于其五彩缤纷的空间可视化与渲染。地图是一个令人想入非非的东西，它的容量如此之大，足够存储我们过于丰富的情感。上北下南，绿色代表平原，棕色代表高山，蓝色代表海洋。布拉格是粉红色的，佛罗伦萨是蓝色的。4一、地图符号5•地图符号地图符号（Symbol）由形状不同、大小不一和色彩有别的图形和文字组成，是地图的语言，也是表达地图内容的基本手段。地图符号可表示事物的空间位置、大小、质量和数量特征（如道路类型、等级和宽度等），表达确定对象的空间位置和现象的分布（如人口密度等）。678地图符号9•地图符号的分类-定位符号和说明符号按照符号的定位情况，可将地图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定位符号。说明符号是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，没有定位意义。10定位符号说明符号11•地图符号的分类-点状符号、线状符号和面状符号按照符号所代表的客观事物分布状况，可将地图符号分为点状符号、线状符号和面状符号。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）要素所采用的符号。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。12点状符号13点状符号14点状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。15点状符号—不依比例尺符号16点状符号—不依比例尺符号17•地图符号的分类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、道路等），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。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。18线状符号19线状符号20线状符号-半依比例尺符号21线状符号-半依比例尺符号22•地图符号的分类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。23面状符号24面状符号25面状符号-依比例尺符号26•地图符号的构成要素构成要素形状尺寸颜色27•地图符号的构成要素-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28地图符号的形状29地图符号的形状30•地图符号的构成要素-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。31地图符号的尺寸32-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，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。•地图符号的构成要素33地图符号的颜色3435•地图注记地图注记是地图上的文字和数字的总称，它是特殊的地图符号，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。36地图注记37地图注记38•地图注记地图上的注记可分为名称注记、说明注记和数字注记三种。-名称注记：说明各种事物的专有名称，如居民点名称；-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；-数字注记：用来说明某些事物的数量特征，如高程等。39•注记的排列与配置地图上注记数量较多，它们可以位于地图中的任一部分，但是注记的排列和配置是否恰当，常常会影响读图的效果。对于点状地物，应以点状符号为中心，在其上下左右四个方向中的任一适当位置配置注记，注记呈水平方向排列；对于线状事物，注记沿线状符号延伸方向从左向右或从上向下排列，字的间隔均匀一致，特别长的线状地物，名称注记可重复出现；对于面状事物，注记一般置于面状符号之内，沿面状符号最大延伸方向配置，字的间隔均匀一致。40基本注记排列41地图注记排列42地图注记排列43二、空间数据可视化44•单一符号表示法单一符号表示方法就是采用统一大小、统一形状、统一颜色的点状符号、线状符号或面状符号来表达地理要素，而不管要素本身在数据量、质量、大小等到方面的差异。该方法能直观反映地理要素的地理位置及空间分布规律，但不能反映要素的定量差异。45单一符号表示46单一符号表示47单一符号表示48•分类符号表示法分类符号表示方法是根据地理要素的属性来设置地图符号，具有相同属性的要素采用相同的符号，而属性值不同的要素应用不同的符号，符号的差异表现在符号的形状、大小、色彩、图案等多方面。该方法有利于反映图图要素的数量或质量的差异，尤其是类别的差异，有助于提供决策支持信息。49分类符号表示50分类符号表示51•分级色彩表示分级色彩表示方法是将要素属性值按照一定的分级方法分成若干级别，然后用不同的颜色表示不同的级别。通常颜色的选择取决于制图要素的特征，随着分级数值的由小到大、或级别的由低到高，色彩逐渐变化。分级色彩表示法一般用于表示面状要素，如人口密度分级图、疫情分布图等。该方法可直观反映地理要素的定量差异，以及地理要素的宏观分布规律，是GIS数据可视化的重要方式。52分级色彩表示53分级色彩表示54分级色彩表示55•分级符号表示分级符号表示方法是将要素属性值按照一定的分级方法分成若干级别，然后用不同的符号表示不同的级别。符号的形状由地理要素的特征来决定，而符号的大小则取决于要素属性值的大小或级别。分级符号表示法一般用于表示点状和线状要素，如城镇人口分级图、道路分级图等。该方法可直观反映地理要素的数值差异，以及地理要素的宏观分布规律，是GIS数据可视化的重要方式。56分级符号表示—城市人口等级图57分级符号表示—昆明市公交场站分布图58分级符号表示—昆明市公交枢纽分布图59分级符号表示—昆明市公交断面客流分布图60三、专题信息表现61•专题地图专题地图是GIS分析结果的重要表现方式，专题图制作是GIS的核心基本功能。大量GIS应用成果都是以专题图的形式提供的。62•专题地图专题地图（简称专题图）以表现某一专题内容（如人口分布、道路交通、污染情况、水土流失等）为核心，通过特有的表现方法突出地表示一种或几种自然现象和社会经济现象的地图。63专题地图-数字高程模型图64专题地图-城市人口分布图65专题地图-城市盗窃案件分布图66专题地图-中国水系图67•专题图专题地图大都是由地理基础和专题内容两部分组成的。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，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。专题内容是根据专题需要，突出一种或几种要素，而将其他要素放到次要地位或省略，并采用符号、色彩进行渲染和显示。68专题信息背景信息69•面状专题表现GIS用点、线、面来表现现实世界。地面上真正的点状事物很少，一般都占有一定的面积，只是大小不同。因此，面状要素是专题图的基础要素。在专题图中，点状和线状分布要素的质量特征和数量特征，可以用前述点状符号和线状符号来表示。面状要素则需用专门的方法来表现。面状专题内容的常用表示方法有：等值线法、质底法、范围法、点值法、符号法、动线法、统计图法等。70•等值线法等值线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、等压线等。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。等值线法将某一数量指标值相等的各点连成的平滑曲线，由地图上标出的表示制图对象数量的各点，采用内插法找出各整数点绘制而成的。常用于表示空间现象数量的连续而逐渐变化的特征。71等值线图72等值线图73•质底法（底色法）质底法采用前述的分类符号和分级色彩表示法，广泛应用各种颜色，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。该方法有效反映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。74质底法75质底法76•范围法范围法又名区域法，用于表示专题图中某种现象在一定范围内的分布。分为精确范围法和概略范围法，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。范围法与质底法的区别，在于范围法所表现的现象不布满整个编图区域，不一定有精确的范围界线。77范围法78•点值法点值法是指应用一定大小的点状符号来表示面状要素的密度数值，数值较大的区域点值符号较多，数值较小的区域点值符号较少，即以点值符号空间分布的密度差异来直观反映地理要素的空间分布。点值法是GIS专题表示的重要方法之一。79点值法—人口密度图80•符号法符号法采用前述的分类符号及分级符号表示，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，并将符号绘在现象所在的位置上。81•统计图法统计图法是根据地图区域的统计资料作成图形或图表，并绘在地图上该区域内。该方法用于定量反映一个区划范围内的地理现象与空间分布。82统计图法83•数字高程模型（DEM）法数字高程是一组关于地表面位置布局的高程量测数据。84地貌晕渲图85地貌晕渲图86地貌晕渲图87三维曲面图88三维透视图89四、专题图设计9091•图名专题地图不仅要有科学性，而且也要有艺术性。专题图面设计包括图名、比例尺、图例、插图（或附图）、文字说明和图廓整饰等。专题地图的图名要求简明图幅的主题，一般安放在图幅上方中央。字体要与图幅大小相称，以等线体或美术体为主。92•比例尺比例尺有两种表示方法：一是用文字（如一比四百万）或数字（如1：4000000）表示；二是用图解比例尺表示。图解比例尺间隔也有两种划分方法，一种是按单位长度划分，表明代表的实际长度；一种是按实地公里数划分，每格是按比例计算在图上的长度。比例尺一般放在图例的下方，也可放置在图廓外下方中央或图廓内上方图名下处。93•图例图例符号是专题内容的表现形式，图例中符号的内容、尺寸和色彩应与图内一致，多半放在图的下方。94•附图附图是指主图外加绘的图件，在专题地图中，它的作用主要是补充主图的不足。专题地图中的附图，包括重点地区扩大图、内容补充图、主图位置示意图、图表等。附图放置的位置应灵活。95•文字说明专题地图的文字说明和统计数字，要求简单扼要，一般安排在图例中或图中空隙处。其他有关的附注也应包括在文字说明中。专题地图的总体设计，一定要视制图区域形状、图面尺寸、图例和文字说明、附图及图名等多方面内容和因素具体灵活运用，使整个图面生动，可获得更多的信息。96专题图版面设计示例97图名图例附图9899100101102103104105