城市GIS_城市地理信息系统的技术与方法基础

1、第三章第三章 城市地理信息系统的技术与方法城市地理信息系统的技术与方法(第二讲第二讲)教学内容教学内容3.3 UGIS专题制图方法专题制图方法教学时间：教学时间：2课时课时教学方法：讲授法教学方法：讲授法 多媒体教学法多媒体教学法本次课所涉及的学术前沿：本次课所涉及的学术前沿： UGIS图文一体化技术图文一体化技术 符号法技术符号法技术教学目的：教学目的：1、让学生理解和掌握城市专题地图的定义、内容和、让学生理解和掌握城市专题地图的定义、内容和类型；类型；2、让学生熟悉和掌握城市专题制内容的表示方法；、让学生熟悉和掌握城市专题制内容的表示方法；3、让学生掌握几种、让学生掌握几种UGIS专题制图

2、技术：专题制图技术：UGIS图文图文一体化技术、符号法技术、自动标注技术、模板技一体化技术、符号法技术、自动标注技术、模板技术术教学重点：城市专题制图内容的表示方法教学重点：城市专题制图内容的表示方法教学难点：几种教学难点：几种UGIS专题制图技术专题制图技术3.3城市地理信息系统专题题制图方法3.3.1城市专题地图基本知识简述城市专题地图基本知识简述3.3.1.1城市专题地图的定义、内容和类型城市专题地图的定义、内容和类型1、定义：城市专题地图又称城市专门地图，它突出而完善地表示一种或几种、定义：城市专题地图又称城市专门地图，它突出而完善地表示一种或几种城市自然和社会现象，是内容专题化的地图

3、。城市专题地图的基本特征：城市自然和社会现象，是内容专题化的地图。城市专题地图的基本特征：（1）图上的主要内容，大部分是普通地图上所没有的专门要素，如城市功能）图上的主要内容，大部分是普通地图上所没有的专门要素，如城市功能分区图上所表示的各个功能区等；分区图上所表示的各个功能区等；（2）图上所显示的现象往往是地面上所看不到的或无法直接进行测量的，如）图上所显示的现象往往是地面上所看不到的或无法直接进行测量的，如城市地下管网图上的各种地下管线等；城市地下管网图上的各种地下管线等；（3）编图的资料往往是科学研究成果、文献记载、论文报告、统计和勘测等）编图的资料往往是科学研究成果、文献记载、论文报告

4、、统计和勘测等文字资料；文字资料；（4）具有独特的图式和特殊的表示方法，如城市规划图中的风叶玫瑰图表等；）具有独特的图式和特殊的表示方法，如城市规划图中的风叶玫瑰图表等；（5）不仅能够单独地或综合地说明各种自然和社会经济现象的产生、发展、）不仅能够单独地或综合地说明各种自然和社会经济现象的产生、发展、分布以及相互制约的特征，同时还能显示出社会经济体制和政治体制等方分布以及相互制约的特征，同时还能显示出社会经济体制和政治体制等方面的特征，如城市历史地图集等。面的特征，如城市历史地图集等。（1）城市专题地图的类型按其内容标志可分为：）城市专题地图的类型按其内容标志可分为：A.自然地理图自然地理图B

5、.社会经济图社会经济图C.工程技术图工程技术图(2)城市专题地图按其用途可分为城市专题地图按其用途可分为:A.国民经济图国民经济图B.科学教育图科学教育图C.国防建设图国防建设图(3)城市专题地图按其内容在地图上反映的概括程度可分为城市专题地图按其内容在地图上反映的概括程度可分为:A.解析图解析图B.综合图综合图C.组合图组合图2、内容和类型、内容和类型3.3.1.2 城市专题地图内容的表示方法1、城市专题地图上所表示的专题内容在空间和时间的分布特征是：、城市专题地图上所表示的专题内容在空间和时间的分布特征是：（1）实地上分布在很小的面积或点上，在图上仅能以定位点来表）实地上分布在很小的面积或

6、点上，在图上仅能以定位点来表示示（2）呈线状或带状的，在图上仅能以线来表示）呈线状或带状的，在图上仅能以线来表示（3）面状分布的情况有四种）面状分布的情况有四种 呈间断状分布的有如湖泊、煤矿、绿化地等；呈间断状分布的有如湖泊、煤矿、绿化地等；连续而布满整连续而布满整个制图区域的有大气环境、地质现象、地貌现象等；个制图区域的有大气环境、地质现象、地貌现象等；在广大在广大面积上分散分布的有如人口分布、商业区的分布等；面积上分散分布的有如人口分布、商业区的分布等；各种现各种现象的时间分布特征是某一特定的时间状况象的时间分布特征是某一特定的时间状况( (如如20002000年的某城市综年的某城市综合经

7、济图合经济图) )、移动的状况、移动的状况( (如人口迁移图如人口迁移图) )、反映某一时间段的变、反映某一时间段的变化化( (如如1995199520052005年城市总体规划图年城市总体规划图) )等。等。2、城市专题地图上表示专题内容的种类和方法最、城市专题地图上表示专题内容的种类和方法最常用的有：常用的有：1)点数法点数法 2)符号法符号法 3)等值线法等值线法 4)运动线法运动线法 5)线状符号法线状符号法 6)区域法区域法 7)质底法质底法 8)定位图表法定位图表法9)分级统计图法分级统计图法 10)分区统计图表法分区统计图表法1点数法o 用大小相等，形状相同，代表同样数量意义用大

8、小相等，形状相同，代表同样数量意义的点，表示成群的，分散的或不均匀分布在的点，表示成群的，分散的或不均匀分布在广大面积上的数量特征和分布密度的方法称广大面积上的数量特征和分布密度的方法称为点数法。点数法被广泛应用于表示人口、为点数法。点数法被广泛应用于表示人口、城市商业网点密度等专题地图上。点数法在城市商业网点密度等专题地图上。点数法在图上所表示的每一个点子，仅代表某现象的图上所表示的每一个点子，仅代表某现象的数量特征的一个计量单位，和其它点子配绘数量特征的一个计量单位，和其它点子配绘在一起，才能显示现象的地理分布，点位是在一起，才能显示现象的地理分布，点位是没有严格定位意义的，在地图上点子的

9、疏密没有严格定位意义的，在地图上点子的疏密可以表达制图现象的集中或分散程度。可以表达制图现象的集中或分散程度。2.符号法o 采用各种不同形状、颜色和大小的图形，表示采用各种不同形状、颜色和大小的图形，表示各自独立的、并以其整体概念显示的各个物体的数各自独立的、并以其整体概念显示的各个物体的数量和质量特征的方法，图上符号的位置应与物体的量和质量特征的方法，图上符号的位置应与物体的实地分布位置相适应。符号法是使用很广的表示法，实地分布位置相适应。符号法是使用很广的表示法，常用于反映按地图比例尺仅能以点状表示的专题要常用于反映按地图比例尺仅能以点状表示的专题要素的分布特征，如在城市地图中的居民点、学

10、校、素的分布特征，如在城市地图中的居民点、学校、旅游点等。符号的形状和颜色表示要素的质量特征，旅游点等。符号的形状和颜色表示要素的质量特征，而符号的面积表示要素的数量特征。而符号的面积表示要素的数量特征。3.等值线法 把制图现象数量指标相等或同样显示程度的各点联成把制图现象数量指标相等或同样显示程度的各点联成一条平滑曲线称为等值线，只等值线来显示地面和空间连一条平滑曲线称为等值线，只等值线来显示地面和空间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和强度的方法称为等值线法。它适用于表示自然点的数值和强度的方法称为等值线法。它适用

11、于表示自然现象中如地形、大气环境、地震等现象。现象中如地形、大气环境、地震等现象。 等值线法的特点是：等值线法的特点是：在地图上表示变化渐移的，并在地图上表示变化渐移的，并且是连续分布的整个制图区域内的各种现象；且是连续分布的整个制图区域内的各种现象；必须根据必须根据各种现象同一的质量和数量的指标来描绘等值线；各种现象同一的质量和数量的指标来描绘等值线；等值等值线必须组成一个系统，方能表示现象的分布特征；线必须组成一个系统，方能表示现象的分布特征；等值等值线的间隔最好保持一个常数，这样才能正确地判断现象的线的间隔最好保持一个常数，这样才能正确地判断现象的变化情况；变化情况；表现现象的发展趋势，

12、可以用等值线加分层表现现象的发展趋势，可以用等值线加分层设色；设色；等值线可以加注记来反映现象的数量特征。等值线可以加注记来反映现象的数量特征。4运动线法o 运动线法用于显示各种自然地理现象或社会经运动线法用于显示各种自然地理现象或社会经济现象运动的趋向和特征，不仅显示现象的运动路济现象运动的趋向和特征，不仅显示现象的运动路线、方向、方法和速度，而且还能反映运动现象的线、方向、方法和速度，而且还能反映运动现象的质量、能量、强度、结构及其它特征，如居民地的质量、能量、强度、结构及其它特征，如居民地的移动等。运动线法在表示现象运动的各种特征时，移动等。运动线法在表示现象运动的各种特征时，一般用箭头

13、形状符号表示运动的方向，如货物运输一般用箭头形状符号表示运动的方向，如货物运输方向等；用箭形的粗细表示其速度和强度；用箭形方向等；用箭形的粗细表示其速度和强度；用箭形的长短表示其稳定性。的长短表示其稳定性。5线状符号法o 线状符号法常用来表示某一定范围内专题现象线状符号法常用来表示某一定范围内专题现象的主要方向，如古代城墙、城市道路等。线状符号的主要方向，如古代城墙、城市道路等。线状符号的图形、颜色可用来表示专题现象的数量与质量指的图形、颜色可用来表示专题现象的数量与质量指标，亦可以反映不同时间的变化。线状符号有一定标，亦可以反映不同时间的变化。线状符号有一定的宽度，描绘时常以专题现象的一边为

14、准确位置，的宽度，描绘时常以专题现象的一边为准确位置，形成一定的宽度色带或晕边。线状符号法仪表示实形成一定的宽度色带或晕边。线状符号法仪表示实地上呈线状分布的现象，不表示现象的移动和方向。地上呈线状分布的现象，不表示现象的移动和方向。另外只能表示出质量特征，如道路的类型等。另外只能表示出质量特征，如道路的类型等。6区域法o 区域法是用轮廓、着色、绘晕线、加注记、绘区域法是用轮廓、着色、绘晕线、加注记、绘图形等手段，表示制图区域内任何一种连续的或有图形等手段，表示制图区域内任何一种连续的或有间隙的现象的分布范围。区域有绝对区域间隙的现象的分布范围。区域有绝对区域(在该区在该区域以外再没有所示的现

15、象域以外再没有所示的现象)和相对区域和相对区域(在所表示的在所表示的现象的范围仅是该现象的集中地区，在范围以外仍现象的范围仅是该现象的集中地区，在范围以外仍有同样的现象有同样的现象)。区域法能够表示现象的质量和数。区域法能够表示现象的质量和数量特征，如民族分布情况表示质量特征，人口数在量特征，如民族分布情况表示质量特征，人口数在5万以下的制图区域表示数量特征万以下的制图区域表示数量特征。7质底法o 质底法是把全制图区域按照专题现象的某种质底法是把全制图区域按照专题现象的某种指标划分区域，在具有不同质量特征的各个指标划分区域，在具有不同质量特征的各个区域内涂以颜色或给以晕线来显示连续地布区域内涂

16、以颜色或给以晕线来显示连续地布满全制图区域的各种现象质的差别，不强调满全制图区域的各种现象质的差别，不强调数量特征。质底法可分为精确分区法数量特征。质底法可分为精确分区法(有精有精确界线范围的现象分布图，如行政区划图等确界线范围的现象分布图，如行政区划图等)和概略分区法和概略分区法(现象分布的界线不十分精确现象分布的界线不十分精确的分布图，如城市功能分区的分布图，如城市功能分区图、民族分布图、民族分布图等图等)。8定位图表法o 定位图表法是用定位于制图区域内某些地点或平均定位图表法是用定位于制图区域内某些地点或平均配置于区域内的一些相同类型的图表，来表示该区域和配置于区域内的一些相同类型的图表

17、，来表示该区域和周围周期变化特征的方法。定位图表法常用图形表示制周围周期变化特征的方法。定位图表法常用图形表示制图专题现象所具有的方向频率与速度大小，亦广泛地应图专题现象所具有的方向频率与速度大小，亦广泛地应用于说明现象的或然率，如各方向风的频率与风的强度用于说明现象的或然率，如各方向风的频率与风的强度等，如在城市规划图中表示的风叶玫瑰图表等。定位图等，如在城市规划图中表示的风叶玫瑰图表等。定位图表法选择定位点是十分重要的，因为此方法是表示某表法选择定位点是十分重要的，因为此方法是表示某“点点”上的现象来说明地面上整片分布的现象的总和或上的现象来说明地面上整片分布的现象的总和或占有相当大面积内

18、的现象。定位图表法所表示的是周期占有相当大面积内的现象。定位图表法所表示的是周期性发生的现象变化，用方向线的结构和长短来表示现象性发生的现象变化，用方向线的结构和长短来表示现象的频率、大小等特征。的频率、大小等特征。9，分级统计图法o 分级统计图法是把整个制图区域按大的区划单分级统计图法是把整个制图区域按大的区划单位分成若干小的区域单位，然后按各区现象集中的位分成若干小的区域单位，然后按各区现象集中的程度或发展水平划分级别，再按级别的高低分别填程度或发展水平划分级别，再按级别的高低分别填上深浅不同的颜色或粗细、疏密不同的晕线，以显上深浅不同的颜色或粗细、疏密不同的晕线，以显示现象的地理分布差异

19、和现象的集中或分散的趋势，示现象的地理分布差异和现象的集中或分散的趋势，如城市人口密度分布图等。分级统计图法只能表示如城市人口密度分布图等。分级统计图法只能表示各个区划单位间的差异，而不能表示出区域单位内各个区划单位间的差异，而不能表示出区域单位内的差异。所以分级统计图法的区划单位越大，区内的差异。所以分级统计图法的区划单位越大，区内情况越复杂，则它的粗略程度也就越显著；相反，情况越复杂，则它的粗略程度也就越显著；相反，区划越细致翻印的现象也越接近于实际情况。区划越细致翻印的现象也越接近于实际情况。10分区统计图表法o 把制图区域分成几个小区域单位，在其把制图区域分成几个小区域单位，在其每个区

20、域单位内描绘图形每个区域单位内描绘图形(表表)，表示各个区，表示各个区域单位内现象的统计值，这种方法称为分区域单位内现象的统计值，这种方法称为分区统计图表法。分区统计图表法不能表示现象统计图表法。分区统计图表法不能表示现象在每个区域内的内部差别，只能简略地反映在每个区域内的内部差别，只能简略地反映现象的地理分布。分区统计图表法可以显示现象的地理分布。分区统计图表法可以显示现象的绝对数量指标和相对数量指标、内部现象的绝对数量指标和相对数量指标、内部结构和发展动态等。结构和发展动态等。3.3.1.3 城市专题地图的地理基础底图城市专题地图的地理基础底图1、普通地图是编制城市专题地图的地理基础。它的

21、制图、普通地图是编制城市专题地图的地理基础。它的制图网和水系是专题地图必须采用的地理要素，其他如行网和水系是专题地图必须采用的地理要素，其他如行政区界限、居民地、道路、地貌森林等视其专题地图政区界限、居民地、道路、地貌森林等视其专题地图的内容和用途的不同而适当地加以选择。的内容和用途的不同而适当地加以选择。2、地理基础底图的主要作用是：、地理基础底图的主要作用是：（1）在编绘专题要素时，作为编绘专题要素的基础；）在编绘专题要素时，作为编绘专题要素的基础；（2）底图上的各地理要素，用来作为使用专题内容时的）底图上的各地理要素，用来作为使用专题内容时的定位、定向以及说明现象的分布特点与分布规律，并

22、定位、定向以及说明现象的分布特点与分布规律，并指出专题要素与周围地理环境的相互制约的关系。指出专题要素与周围地理环境的相互制约的关系。3.3.2 城市专题制图在城市专题制图在UGIS中的应用中的应用1、城市专题制图的特色之一是大部分图形的制作是采用统计数据制作的，通过对统计数据的分析、加工、处理，进行符号化后表示在城市专题地图上。2、目前，我国城市专题地图在UGIS中的应用是非常广泛的。线划图件是城市基本图件的最主要形式。各城市使用的基本地形图比例尺主要有：1：500 、1：1000、1：2000、1：5000、和1：10000等5种；少数城市也使用较小比例尺的图，如1：25000、1：500

23、00等。相对于线划图，城市正射影像图和DEM图无论是数量还是种类均少得多。3.3.3 UGIS图形一体化图形一体化1 1、图文一体化技术是指通过一定的技术手段实现图形数据和、图文一体化技术是指通过一定的技术手段实现图形数据和结构化数据两都之间的无缝集成，并且在数据整合的基础结构化数据两都之间的无缝集成，并且在数据整合的基础上，对两种数据结合起来进行信息提取，高效地实现图文上，对两种数据结合起来进行信息提取，高效地实现图文互查和图文显示。互查和图文显示。2 2、判断一个系统是否是真正意义上的、判断一个系统是否是真正意义上的“图文一体图文一体”，应该从，应该从以下几个方面来评判：以下几个方面来评判

24、：（1 1）是否真正实现图文界面合一；）是否真正实现图文界面合一；（2 2）是否真正实现图文数据的动态互访、动态更新；）是否真正实现图文数据的动态互访、动态更新；（3 3）是否可以自动维护图形）是否可以自动维护图形- -文档数据联系。文档数据联系。3、实现图文互查功能的基础是建立空间数据和属性数据、实现图文互查功能的基础是建立空间数据和属性数据之间的关系。实现图文互查包括两层含义：之间的关系。实现图文互查包括两层含义：（1）从图查文）从图查文（2）从文查图）从文查图4、对于空间查询而言，一般、对于空间查询而言，一般UGIS系统都会提供如下两系统都会提供如下两种方式的查询：种方式的查询：（1）点

25、选取，即用户选中一个要素来获取该要素的相关）点选取，即用户选中一个要素来获取该要素的相关属性；属性；（2）多边形选取，即用户通过输入一系列点来获得选取）多边形选取，即用户通过输入一系列点来获得选取范围，对整个范围内满足要求的数据全部查询出来。范围，对整个范围内满足要求的数据全部查询出来。3.3.4 符号化技术1、符号化技术是将空间数据通过分类、简化、夸张等方、符号化技术是将空间数据通过分类、简化、夸张等方法所获得的记号，根据其基本特征、相对重要性和相法所获得的记号，根据其基本特征、相对重要性和相关位置制定成各种图形。关位置制定成各种图形。2、符号化是实施地图概括的四个步聚之一，它和分类、符号化

26、是实施地图概括的四个步聚之一，它和分类、简化、夸张统称为地图概括的四个步聚。简化、夸张统称为地图概括的四个步聚。3、符号化是形成一张地图地结果。符号化要求认识地图、符号化是形成一张地图地结果。符号化要求认识地图符号和设计地图符号，这就必须从符号学的角度说明符号和设计地图符号，这就必须从符号学的角度说明地图符号的性质；从几何学的角度进行地图符号的点、地图符号的性质；从几何学的角度进行地图符号的点、线、面分类；从心理学的角度说明设计地图符号的依线、面分类；从心理学的角度说明设计地图符号的依据。据。4、符号化技术是浏览、理解和分析数据的强有力工具。、符号化技术是浏览、理解和分析数据的强有力工具。5、

27、制作城市专题地图工作、制作城市专题地图工作o 1)获得某城市制图范围获得某城市制图范围城市空间范围可以通城市空间范围可以通过用户指定制图范围或者结合比例尺和中心点来确过用户指定制图范围或者结合比例尺和中心点来确定；城市内容范围则要根据用户的需要，由用户具定；城市内容范围则要根据用户的需要，由用户具体指定，对于特定的城市专题地图则可以预先进行体指定，对于特定的城市专题地图则可以预先进行定义。定义。o 2)对某些城市专题要素进行处理对某些城市专题要素进行处理以突出专题以突出专题要素，即根据用户设定对图层实体的颜色、线型、要素，即根据用户设定对图层实体的颜色、线型、填充色、符号等属性进行设置，形成一幅满足要求填充色、符号等属性进行设置，形成一幅满足要求的城市专题地图。的城市专题地图。o 3)对显示的对显示的J顺序进行调整，使地图满足用户要求。顺序进行调整，使地图满足用户要求。o 4)城市专题图整饰城市专题图整饰增加图框、图名、指北针、增加图框、图名、指