第八章地理信息系统产品的输出设计

1、 第一节 地理信息系统产品的输出形式 第二节 地理信息系统图形输出系统设计 第三节 地理信息系统的可视化与虚拟现实 地理信息系统地理信息系统产品产品是指经由系统处理和分是指经由系统处理和分析，可以直接供专业规划人员或决策人员析，可以直接供专业规划人员或决策人员使用的各种地图、图表、图像、数据报表使用的各种地图、图表、图像、数据报表或文字说明或文字说明 。 地理信息系统的输出内容主要包括地理信息系统的输出内容主要包括空间数空间数据据和和属性数据属性数据两部分。两部分。 按照不同的标志，地理信息系统产品的输按照不同的标志，地理信息系统产品的输出形式有多种。出形式有多种。 就其载体形式来说，可分为常

2、规、静态的就其载体形式来说，可分为常规、静态的纸张地图纸张地图和动态的和动态的数字地图数字地图等类型。等类型。符号类别符号类别形状形状尺寸尺寸方向方向点状符号点状符号 线状符号线状符号面状符号面状符号黑白GRB黄黄绿青蓝品红黑黄减蓝减绿减红HLS表示表示更反映人类的感知。更反映人类的感知。 H（Hue)色度，反映颜色的分类，如纯红、品色度，反映颜色的分类，如纯红、品红；红； L (Light)亮度，反映颜色黑的程度，如白色的亮度，反映颜色黑的程度，如白色的亮度比黑色的亮度高。亮度比黑色的亮度高。 S (Saturation)饱和度，反映颜色的纯度，如饱和度，反映颜色的纯度，如纯红的饱和度比粉红

3、的饱和度高。纯红的饱和度比粉红的饱和度高。 用用HLS表示后，最后还是转成表示后，最后还是转成RGB显示。显示。 地图的汉字库为地图提供不同字体、不同字形、不同地图的汉字库为地图提供不同字体、不同字形、不同尺寸、不同颜色、不同排列方式的汉字。尺寸、不同颜色、不同排列方式的汉字。1）栅格汉字库）栅格汉字库,也称点阵汉字库。也称点阵汉字库。2）矢量汉字库。在地图上放大过大时，会出现折。）矢量汉字库。在地图上放大过大时，会出现折。3）True Type轮廓汉字库。轮廓汉字库。True Type字库的字型字库的字型是一组用数学方法描述的，由直线和曲线描绘的字符是一组用数学方法描述的，由直线和曲线描绘的

4、字符图形。由它组成的高质量中西文轮廓汉字库最适合地图形。由它组成的高质量中西文轮廓汉字库最适合地图使用，它可以提供高质量的放大和旋转字、能跨平图使用，它可以提供高质量的放大和旋转字、能跨平台地工作。台地工作。 目前都采用目前都采用True Type汉字库，这是一种特殊的矢量汉字库，这是一种特殊的矢量汉字库也称轮廓字库。汉字库也称轮廓字库。 常规地图(纸张地图)是地理信息系统产品的重要输出形式。 它主要是以线划、颜色、符号和注记等表示地形地物。 根据地理信息系统表达的内容，常规地图可分为 全要素地形图 各类专题图 遥感影像地图 统计图表、数据报表等。 l全要素地形图全要素地形图的内容包括水系、地

5、貌、植被、居民地、交通、境界、独立地物等。它们具有统一的大地控制、统一的地图投影和分幅编号，统一的比例尺系统(1： 1万、1：2.5万、1：5万、1：10万、1：25万、1：50万、1：100万)，统一的编制规范和图式符号，属于国家基本比例尺地形图。它们是编制各类专题地图的基础。 2各类专题图专题图是突出表示一种或几种自然或社会经济现象的地图。 它主要由地理基础和专题内容两部分组成。从专题图内容或要素的显示特征来看，一般包括空间分布、时间变异以及数量、质量特征三个方面。 专题图按照空间分布的点状、线状和面状分布大致有以下的一些表示方法:定点符号法、线状符号法、质别底色法、等值线法、定位图表法、

6、范围法、点值法、分级比值法、分区图表法和动线法等。 GIS管理的地物不仅有空间位置特征，还管理非管理的地物不仅有空间位置特征，还管理非空间属性数据。因此在显示地物对象空间位置的同空间属性数据。因此在显示地物对象空间位置的同时，可用特定方式显示某个或多个相关属性，生成时，可用特定方式显示某个或多个相关属性，生成专题图。专题图。 专题图是对于地物特征或者地理要素的特定的可专题图是对于地物特征或者地理要素的特定的可视化表现，用户通过专题图可将数据图形化，使属视化表现，用户通过专题图可将数据图形化，使属性数据直观地在地图上体现出来。性数据直观地在地图上体现出来。 专题图的表示方法专题图的表示方法统计方

7、法统计方法非统计方法非统计方法相对数量级相对数量级绝对数量级绝对数量级定性数据定性数据定量数据定量数据各类统计图各类统计图l 质底（质底（独立值）专题图独立值）专题图 用不同颜色表示连续分布的现象的质量特征。如植被图。用不同颜色表示连续分布的现象的质量特征。如植被图。l 等级符号专题图等级符号专题图以大小不同的点符号表示专题特性。以大小不同的点符号表示专题特性。l 范围值范围值专题图专题图 用不同颜色或图式等手段，表示现象的分布等级范围。用不同颜色或图式等手段，表示现象的分布等级范围。 l 点密度专题图点密度专题图 在制图现象的表示范围内，用大小相同的点群稀疏表示分在制图现象的表示范围内，用大

8、小相同的点群稀疏表示分布特征。布特征。l 分级统计图和图表统计图分级统计图和图表统计图 分级统计图法用相对值表示现象的分布。分级统计图法用相对值表示现象的分布。l 等值线等值线专题专题图图 将相同数量指标点连线组成的一组等值线表示地区特征。将相同数量指标点连线组成的一组等值线表示地区特征。如等温图。如等温图。专题图的主要形式为：专题图的主要形式为：1）独立值专题图）独立值专题图 根据图层相关数据表（可以是属性表，根据图层相关数据表（可以是属性表，也可以是关联表）中的一个字段或者一个也可以是关联表）中的一个字段或者一个表达式（可以是数值，也可以是字符串），表达式（可以是数值，也可以是字符串），任

9、意一个不同的值都可以用不同的符号表任意一个不同的值都可以用不同的符号表示。基于该类型专题图能够进行与图层同示。基于该类型专题图能够进行与图层同样的操作。样的操作。根据图层相关数据表（可以是属性表，也可以是关联根据图层相关数据表（可以是属性表，也可以是关联表中的一个字段或者一个表达式（最终结果是数表中的一个字段或者一个表达式（最终结果是数值），根据一定的规则来划分一定数目的范围，每值），根据一定的规则来划分一定数目的范围，每种范围用一种符号表示。范围的数目可由用户指定，种范围用一种符号表示。范围的数目可由用户指定，表示要分多少个范围。其中：表示要分多少个范围。其中：点专题图用渐变颜色或点符号大小

10、来表现图层中各个点专题图用渐变颜色或点符号大小来表现图层中各个不同范围的地物；不同范围的地物；线专题图用渐变颜色或线符号宽度来表现图层中各个线专题图用渐变颜色或线符号宽度来表现图层中各个不同范围的地物；不同范围的地物；面状专题图用渐变的填充符号来表现图层中各个不同面状专题图用渐变的填充符号来表现图层中各个不同范围的地物；范围的地物； 根据图层相关数据表（可以是属性表，也可根据图层相关数据表（可以是属性表，也可以是关联表）中的一个字段或者一个表达式以是关联表）中的一个字段或者一个表达式（最终结果是数值），用户指定一个点所代表（最终结果是数值），用户指定一个点所代表的数量，计算得到每一个区域所需要

11、分布的点的数量，计算得到每一个区域所需要分布的点的数。的数。 点密度点密度专题图专题图只基于多边形图层生成。只基于多边形图层生成。 点密度专题图只有一个图例项，即一个点代点密度专题图只有一个图例项，即一个点代表多少量。表多少量。 根据图层相关数据表（可以是属性表，也可以是关联根据图层相关数据表（可以是属性表，也可以是关联表）中的一个字段或者一个表达式（最终结果是数值），表）中的一个字段或者一个表达式（最终结果是数值），按运算法则（线性、平方根、按运算法则（线性、平方根、LOG）来计算字段的值相）来计算字段的值相应的点符号的大小。最后以大小不同的点符号表示专题应的点符号的大小。最后以大小不同的点

12、符号表示专题特性。特性。 对点专题图是用不同大小的点符号显示在图层中各个对点专题图是用不同大小的点符号显示在图层中各个地物点上；地物点上； 对线专题图是用不同大小的点符号显示在地物线的某对线专题图是用不同大小的点符号显示在地物线的某一个点上；一个点上； 对面专题图是用不同大小的点符号显示在图层中各个对面专题图是用不同大小的点符号显示在图层中各个地物多边形的中心。地物多边形的中心。 基于该类型专题图，改变符号的位置，能够查看符号基于该类型专题图，改变符号的位置，能够查看符号对应地物的属性数据，不能修改空间数据。对应地物的属性数据，不能修改空间数据。 基于图层相关数据表（属性表或关联表）中的几基于

13、图层相关数据表（属性表或关联表）中的几个字段或者几个表达式（最终结果是数值），根据选个字段或者几个表达式（最终结果是数值），根据选择的统计图类型，在相应的空间位置上生成统计图。择的统计图类型，在相应的空间位置上生成统计图。 统计图既要反映不同位置上量的差异，也要反映统计图既要反映不同位置上量的差异，也要反映一个统计图内部不同项的量的差异。一个统计图内部不同项的量的差异。 其中：其中： 点专题图在各个地物点上显示统计图；点专题图在各个地物点上显示统计图； 线专题图在地物线的某一个点上显示统计图；线专题图在地物线的某一个点上显示统计图； 面专题图在各个地物多边形的中心显示统计图。面专题图在各个地物

14、多边形的中心显示统计图。 将相同数量指标点连线组成的一组等值线将相同数量指标点连线组成的一组等值线表示地区特征。表示地区特征。如等温线图、等高线图等。如等温线图、等高线图等。l 制作专题图的过程是根据某个特定的专题对地图进行制作专题图的过程是根据某个特定的专题对地图进行“渲染渲染”的过程。它直接引用某个点、线和面图层的数的过程。它直接引用某个点、线和面图层的数据。如利用颜色深浅或者填充线的密度来表现不同行政据。如利用颜色深浅或者填充线的密度来表现不同行政区（例如不同省份）的人口密度、国民素质高低、经济区（例如不同省份）的人口密度、国民素质高低、经济发展水平等发展水平等; 用不同大小的饼状图或柱

15、状图来表现城市用不同大小的饼状图或柱状图来表现城市人口规模以及人口构成比例等。人口规模以及人口构成比例等。l 制作专题图可以是单变量专题图（如范围、独立值、点制作专题图可以是单变量专题图（如范围、独立值、点密度等），也可以是多变量专题图（如饼状图或柱状图密度等），也可以是多变量专题图（如饼状图或柱状图等）等）l 制作专题图的变量可以是字符变量，可以是数值变量、制作专题图的变量可以是字符变量，可以是数值变量、也可以是表达式。也可以是表达式。 1、专题图类型选择、专题图类型选择 专题图是对空间对象属性数据实现符号化表示。专题图是对空间对象属性数据实现符号化表示。 属性数据是定性符号数据时常用质底法

16、（独立值）属性数据是定性符号数据时常用质底法（独立值）专题图。如根据空间对象的特性在空间内填充相应专题图。如根据空间对象的特性在空间内填充相应的色、符号、或晕线等。的色、符号、或晕线等。 属性数据是定量数值数据时进行符号表达，常用等属性数据是定量数值数据时进行符号表达，常用等级符号专题图、范围值专题图、点密度专题图及分级级符号专题图、范围值专题图、点密度专题图及分级统计图和图表统计图等表示。这时，将属性值的大小统计图和图表统计图等表示。这时，将属性值的大小转换为不同等级或直方图的高度进行描述。转换为不同等级或直方图的高度进行描述。底图要素底图要素专题要素专题要素注记及图例配置注记及图例配置装饰

17、装饰输出输出标识码标识码 植被植被 土壤土壤 人口人口 面积面积101 农农 4500102 牧草牧草 1244103 农农 8900104 林林 456105 牧草牧草 1098106 林林 680107 农农 10987108 牧草牧草 2000109 林林 200制作定性专题图制作定性专题图制作定量专题图制作定量专题图 制作过程中首先根据图层选择属性表和属性项，再确定制作的制作过程中首先根据图层选择属性表和属性项，再确定制作的专题图类型。专题图类型。图与属性字段图与属性字段 3遥感影像地图将遥感图像进行纠正的基础上，按照一定的数学法则，运用特定的地图符号，结合表示地面特征的地图，可以将遥

18、感图像编制成遥感影像地图。 遥感影像地图具有遥感图象和地形图的双重优点。既包含了遥感图像的丰富信息内容，又保证了地形图的整饰和几何精度。 遥感影像地图按其内容又可分为普通影像地图和专题影像地图。两者的主要区别在于:前者表示包括等高线等地形内容要素，后者主要反映专题内容。 4统计图表与数据报表在地理信息系统中，属性数据大约占数据量的80%左右。它们是以关系（表）的形式存在的，反映了地理对象的特征、性质等属性。属性数据的表示方法，可以采用前面所列的专题图的形式，同时还可以直接用统计图表和数据报表的形式加以直观表示。 地理信息系统的完善和发展改变了人们对传统地图的认识以及地图的生产工艺，同时也 出现

19、了一种崭新的地图形式 数字地图。数字地图的核心是以数字形式来记录和存储地图。与常规地图相比，数字地图有以下几个优点: (1) 数字地图的存储介质是计算机磁盘、磁带等，与纸张相比，其信息存储量大、体积小，易携带。 (2) 数字地图是以计算机可以识别的数字代码系统反映各类地理特征，可以在计算机软件的支持下借助高分辨率的显示器实现地图的显示。 (3) 数字地图便于与遥感信息和地理信息系统相结合，实现地图的快速更新，同时也便于多层次信息的复合分析。 一、一、 可视化（可视化（visualization)概述概述 空间信息可视化是指利用地图学、计算机图形图象技空间信息可视化是指利用地图学、计算机图形图象技术，将地学信息输入、处理、查询、分析数据，采用图术，将地学信息输入、处理、查询、分析数据，采用图形、图像，结合图表、文字、报表，形、图像，结合图表、文字、报表，以可视化形式，实以可视化形式，实现交互处理和显示的理论、技术和方法。现交互处理和显示的理论、技术和方法。 所以，空间信息可视化是科学计算可视化在地学领域所以，空间信息可视化是科学计算可视化在地学领域中的体现。中的体现。 空间信息可视化和科学计算可视化不同之处是空间信息可视空间信息可视化和科学计算可视化不同之处是空间信息可视化过程更