第7章空间数据的可视化.ppt

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1、 第1节 概述 第2节 地图语言与符号库第3节 空间数据的可视化过程第4节 电子地图、动态地图和VR技术 教学要求 教学重点 教学活动 作 业教学要求 1.掌握空间信息可视化的形式和过程掌握空间信息可视化的形式和过程 2.了解地图语言的特征及符号的功能、分类、分级了解地图语言的特征及符号的功能、分类、分级 3.掌握电子地图、动态地图和掌握电子地图、动态地图和VR技术等概念技术等概念 教学重点 1.空间信息的可视化过程空间信息的可视化过程 2.地图符号的设计及矢、栅地图符号库的建立地图符号的设计及矢、栅地图符号库的建立 教学活动 在网络上，在网络上，检索地理信息可视化的相关内容检索地理信息可视化

2、的相关内容,了解空间信息可视化的新进展了解空间信息可视化的新进展。返回上一页第1 节 空间信息可视化概述 一、可视化(Visualization)将客观现实构成人脑意象的方法和过程，或对不可直接察觉的某种东西进行直观表示。第1 节 空间信息可视化概述 二、科学计算可视化 概念：是指运用计算机图形学和图像处理技术，将计算过程中产生的数据及计算结果转 换为图形和图像显示出来，并进行交互 处理的理论、方法和技术。1986年NSF特别专家会议提出，1987年发表了正式的ViS(Visualization in Scientific Computing)报告，给出定义 地学研究领域的关注：LawrieE

3、等学者提出了可视化地理学(Visualization Geography)的概念 David Howard等研究了地理可视化的交互设计 Krisi Artimo初步研究了可视化工具、GIS可视化方法第1 节 空间信息可视化概述 二、科学计算可视化 功能：A、人机协同处理 B、科学研究成果的信息表达 (1)客观现象数据质量与结构的控制；(2)科学数据可视化计算与分析；(3)计算机图形制作与显示；(4)图像数据的计算机处理；(5)四维时空现象的模拟；(6)人机交互的可视化界面设计。(1)制作直观化的科学图像，以阐明科学研究中的各种现象；(2)科学研究过程的模拟；(3)复杂数据的可视化处理；(4)研

4、究成果的可视化表达。第1 节 空间信息可视化概述 二、科学计算可视化 科学计算可视化在GIS中的应用：A、空间位置的直观表示 B、空间分析的可视化描述 C、动态制图 D、空间信息的可视化查询 E、面向对象的模型化(Object Modeling)空间位置可以用平面直角坐标(或地理坐标)给予精确描述 利用可视化技术，借助图形、图像等多种 形式形象直观地表达空间物体的分布状况 利用可视化技术，可将地理现象的空间分析过程和结果直观、形象地表现 出来，随空间或时间变化的现象，如迁移、运输或区域经济发展等，均可方便地用二维或三维动画技术 进行描述和表达，而且还能够模拟 空间变化的过程。是可视化技术在地图

5、中的主要应用之一，利用三维模型及动画和仿真等 可视化技术，既可以制作二维的 地理现象分布图，也可以制作 随时间而变化的三维地图和 四维动态地图等 通过可视化的查询语言，实现对数据库 内容及与之相关的图形或媒体 对象进行形象化、直观化的查询操作 目前的GIS一般只具有表面模型化 (Surface Modeling)，如DTM功能，借助于可视化技术，可将表面模 型化与动画制作技术相结合，实 现面向对象的模型化，其进一 步 的发展就是虚拟现实第1 节 空间信息可视化概述 三、空间信息可视化 概念：是指运用地图学、计算机图形学和图像处理技术，将地学信息输入、处理、查询、分析以及预测的数据及结果采用图形

6、符号、图形、图 像，并结合图表、文字、表格、视频等可视化形式在屏幕上显示 出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。处理空间数据库第1 节 空间信息可视化概述 三、空间信息可视化 空间信息可视化的特征：A 交互性 B 信息载体的多维性 C 信息表达的动态性 D 媒体信息的集成性是空间信息可视化技术向用户提供灵活、有效地控制和使用信息的主要手段 和方法，是空间信息系统推广应用的重要前提。借助于交互性，系统用户可以自由地操纵和使用空间信息，主动地找出 自己所需要的现象或事件，甚至可以介入到某一事件的发展过程中。(1)系统界面的交互性 (2)信息检索的交互性 (3)系统交互性是指表达空间环境信息具有多

7、种媒体形式，不再局限于数值、文本、图形，而是扩展到数值、文本、图形、图像、声音、动画、视频图像、三维仿真乃至虚拟现实 动态性主要是由于数据库中时间维的引入而产生的，通过对时间维的描述，并借助于可视化方法可以直观地表达空间信息的动态变化。(1)信息检索、表示的动态性 (2)借助于动态地图和时间序列地图表达瞬间或某一时段内某种现象的移 动、变迁过程 (3)借助于视频图像真实地表现某一环境现象的实地状况 文本、图形、图像、色彩、动画、声音和视频图像等被有机地结合并连接成一个整体，从而以多形式、多视角、多层次、综合地表现空间环境信息第1 节 空间信息可视化概述 三、空间信息可视化 空间信息可视化的形式

8、：A 纸质地图 B 电子地图 C 多媒体地图 D 三维仿真地图纸质地图包括地形图(普通地图)、专题地图及特种地图，它们既是传统地理信息的表达工具，同时也是计算机环境下空间信息可视化的一种重要而基本的可视化产品类型第1 节 空间信息可视化概述 三、空间信息可视化 空间信息可视化的形式：A 纸质地图 B 电子地图 C 多媒体地图 D 三维仿真地图 是基于计算机数字处理和屏幕显示的地图。它是空间信息可视化的主要产品形式之一，大部分的空间客体信息进入计算机后都能 够以电子地图的形式直观地显示在计算机 屏幕上，供用户查阅第1 节 空间信息可视化概述 三、空间信息可视化 空间信息可视化的形式：A 纸质地图

9、 B 电子地图 C 多媒体地图 D 三维仿真地图它能够以多种媒体的集成形式综合、真实地表现空间客体和现象，是空间信息可视化的一种非常重要的产品形式。第1 节 空间信息可视化概述 三、空间信息可视化 空间信息可视化的形式：A 纸质地图 B 电子地图 C 多媒体地图 D 三维仿真地图是基于仿真技术的一种三维地图，它借助于仿真技术将空间现象信息以三维的、立体的或动画的形式直观、真实地表现出来，使用户有进入真实环境之感，因而它也是空间信息可视化的一种主要和具有发展潜力的产品形式之一。第1 节 空间信息可视化概述 三、空间信息可视化 空间信息可视化的形式：A 纸质地图 B 电子地图 C 多媒体地图 D

10、三维仿真地图 E 虚拟现实 它是由计算机和其它设备组成的高级人机交互系统，以视觉为主，结合 听、触、嗅甚至味觉来感知的环境，并与之交互作用。第1 节 空间信息可视化概述 三、空间信息可视化 空间信息可视化的基本工具：A 传统地图制图软件 B 三维模型制图软件 C 地理信息系统软件 D 多媒体地图系统 E 虚拟现实 第2 节 地图语言与符号库一、地图语言与地图的色彩 1、地图语言 地图，是一种信息的传输工具，实现了从制图的地理环境到用图者认识 地理环境之间的信息传递。在地图语言中，地图符号及其系统，被称之为图解语言，它形象直观，既显示出制图对象的空 间结构，又能表示在空间和时间中的变化 地图注记

11、，借用自然语言和文字形式来加强地图语言的表现效果，完成空间信息 的传递(属于地图符号的范畴)地图色彩，既可充当地图符号的重要角色，还有装饰美化地图的功能 地图的影像，是空间信息特征的空间框架(不属于地图符号的范畴)装饰图案，多用于地图的图边装饰，可以增加地图的美感，并且可以烘托地图 的主题(不属于地图符号的范畴)第2 节 地图语言与符号库一、地图语言与地图的色彩 2、地图的色彩 色彩是地图语言的重要内容 地图上运用色彩可增强地图各要素分类、分级的概念，反映制图对象的 质量与数量的多种变化；利用色彩与自然地物景色的象征性，可增强地图的感受力；运用色彩还可简化地图符号的图形差别和减少符号的数量；运

12、用色彩又可使地图内容相互重叠而区分为几个“层面”，提高了地图的 表现力和科学性。第2 节 地图语言与符号库二、地图符号(库)的功能、分类和设计 1、地图符号的概念 地图符号，是指在地图上用以表示各种空间对象的图形记号，或者还包括 与之配合使用的注记。地图符号对表达地图内容具有重要的作用：是地图区别于其他表示地理环境之图像的一个重要特征 是丰富地图内容、增强地图的易读性和便于地图编绘的必要前提 地图符号不仅能反映制图对象的个体存在、类别及其数量和质量特征，而且通过它们的联系和组合，还能反映出制图对象的空间分布和结构 以及动态变化第2 节 地图语言与符号库二、地图符号(库)的功能、分类和设计 2、

13、地图符号的基本功能 能指出目标种类及其数量和质量特征；能确定对象的空间位置和现象的分布。3、地图符号的分类 点状符号，当地图符号所代表的概念在抽象意义下可认为是定位于几何上的点 时，称为点状符号。符号大小与比例尺无关，具有定位和方向的特征 线状符号，当地图符号所代指的概念在抽象意义下可认为是定位于几何上的线时，称为线状符号。符号沿着某个方向延伸，宽度与地图比例尺可以没有 关系，而长度与地图比例尺发生关系 面状符号，当地图符号所代表的概念在抽象意义下可认为是定位于几何上的面时，称为面状符号。符号所代表的范围与地图比例尺有关，且不论这种范 围是明显的还是隐喻的，是精确的还是模糊的第2 节 地图语言

14、与符号库二、地图符号(库)的功能、分类和设计 4、地图符号的设计 设计地图符号，除优先考虑地图内容各要素的分类、分级的要求外，还应 着重顾及构成地图符号的6个图形变量，即：形状、尺寸、方向、亮度、密度、色彩 其中，尤以图形的形状、尺寸和色彩最为重要，被传统的地图符号理论 称之为地图符号的三个基本要素。按符号的生成方式地图符号分为：矢量符号和栅格符号第2 节 地图语言与符号库二、地图符号(库)的功能、分类和设计 5、地图符号库设计的基本原则 必须符合国家规定的地图图式（图形、颜色、符号含义、适用比例尺）；专题地图部分，尽可能采用国家及行业部门的符号标准，有益于标准化、规范化；新设计符号应遵循图案

15、化及整个符号系统逻辑性、统一性、准确性、对比性，色彩象征性，制图和印刷可能性等 一般原则；符号库具有可扩充性。第2 节 地图语言与符号库二、地图符号(库)的功能、分类和设计 6、矢量符号库和栅格符号库 自学第3节 空间数据的可视化过程空间数据可视化的过程 从GIS数据库中检索出的要素、特征及定位信息 预处理 从符号库读取符号信息 符号化 从字符库读取汉字及字符信息 地图输出 从色彩库读取色彩信息 一、从地理数据库中检索图形数据 1、按可视化的目的对一定区域，一定属性组合的地理对象进行的检索 相应的必须组织属性检索、区域检索、拓朴检索和各种特定检索、组合检索 得到全部应表达的地理对象 这种检索最

16、好能在可视化界面下进行，使观察全面，易于查错、编辑及修改 2、根据可视化目的，进行检索出对象的质量和数量分级分类的调正、变更和合并 这是对可视化要素的质量和数量上进行概括 3、根据变更后的分类分级编码，确定、切换或建立相应符号库，并建立与新的 分类分级编码一一对应的映射表第3节 空间数据的可视化过程二、空间数据预处理 1、投影变换 当可视化目的的地图投影与空间数据库不同时，就必须进行地图投影变换，把数据具有的空间数据库地图投影转换为目的投影。2、数据压缩 空间数据库内几何数据是匹配于数据库比例尺的数据密度，当所需可视比例尺变化，尤其是缩小后，数据冗余很大，必须压缩。3、几何数据的光滑 线实体呈折线方式和光滑曲线两种方式延伸，空间数据库内几何数据一般以中心 轴线上特征点离散方式存储，为正确表达呈光滑曲线延伸的要素，必须依据该曲 线的离散数据进行光滑，使符号化后线状符号符合要求。4、数据转换 由于目前GIS空间数据库的数据源于多种渠道，不够统一规范，因而一个可视化系统 很难即时适应众多空间数据库，因此必须进行必要的数据类型及格式的转换，可完成 矢量转换、关系转换和栅格转换。第3节 空间数据