第八章 GIS数据显示及地图输出 - 副本

第八章GIS数据显示与地图输出主讲：吴会胜GIS输出？采集和存储不是目的，是为输出服务的主要内容数据输出类型与设备地图符号系统地图注记地图设计专题信息表达输出产品类型数据输出设备与类型输出产品类型数据输出设备与类型输出产品类型数据输出设备与类型输出产品类型数据输出设备与类型地图——地理数据最佳的表现方式GIS中图形的输出的主要形式，是空间实体的符号化模型。能有效地传递地理信息输出产品类型数据输出设备与类型地图——地理数据最佳的表现方式图名、地图主体、图例、指北针、比例尺、文字说明、图廓格网、地图投影名称、插图等输出产品类型数据输出设备与类型地图的分类（使用目的）普通地图（很少用于GIS）用于一般目的，如地形图专题地图用于特殊目的，如公交线路图地图的分类（数据类型）定性地图描述不同的数据类型（标称和有序），如土地利用图定量地图表达排序和数值数据（区间和比率），如城市人口图输出产品类型数据输出设备与类型图像——空间实体的一种模型采用人的直观视觉变量如色、灰度、模式表示空间实体的质量特性。通常将空间划分为规则的单元，并赋予视觉变量。输出产品类型数据输出设备与类型统计图表——非空间信息的可视化表达统计图与地图综合使用，形成以统计符号表示的专题图柱状图、扇形图、直方图、折线图、散点图等空间数据可视化数据输出设备与类型指利用计算机图形图象技术，将复杂的科学现象，自然景观及一些抽象的概念图形化的过程，其目的是便于人们理解现象，发现规律和传播知识。总之，可视化是对人脑印象构造过程的一种仿真，以支持用户的判断和理解。空间数据可视化数据输出设备与类型在GIS的发展历程中，一开始就十分重视利用计算机技术，实现空间数据的图形显示和分析。以充分直观的表示空间数据处理分析的结果。因此，从某种意义上说GIS的可视化研究早于科学计算可视化的研究。空间数据可视化数据输出设备与类型可视化技术包含交流和认知分析，它通常需要模型的支持。如对地图的可视化形成了虚拟地图、动态地图、交互式地图、及超地图等概念。空间数据可视化数据输出设备与类型二维数据的可视化主要研究二维图形的显示算法，如画线、符号库和符号化、颜色设计、图形输出打印等。2.5维图形的可视化以地形分析为核心，研究用二维数据表示三维数据，即将三维数据投影到二维屏幕上，显示之。其实质是研究三维到二维数据的坐标变换、隐藏线隐藏面消除、光照模型。无法表示三维物体的体特征。真三维数据的可视化90年代以来三维物体的体特征的可视化研究成了热点必须指出，为提高GIS可视化的实用性，在GIS可视化研究中一直十分注意在地形图上显示地物要素，研究点、线、面要素在三维景观上的叠加算法数据输出方式数据输出设备与类型屏幕显示矢量绘图打印输出数据输出设备与类型数据输出设备设备输出方式精度特点矢量绘图机矢量线划高适合绘制一般的线划地图，还可以进行刻图等特殊方式的绘图。喷墨打印机栅格点阵高可制作彩色地图与影象地图等各类精致地图制品。高分辨彩显屏幕象元点阵一般实时显示GIS的各类图形、图像产品。行式打印机字符点阵差以不同复杂度的打印字符输出各类地图，精度差，变形大。胶片拷贝机光栅较高可将屏幕图形复制至胶片上，用于制作幻灯片或正胶片。地图符号地图符号系统地图符号地图符号系统大小：表征地图数据的数量差距明度：颜色的明暗程度彩度：颜色的丰富程度纹理：表征地图数据的质量差距形状：地图符号色调：区别色彩的性质图案：表征地图的标称或定性数据符号色彩地图符号系统RGB表示，三基色定理白色（RGB）=（255，255，255）黑色（RGB）=（0，0，0）RGB组成的立方体是非线性的即两种颜色相近的程度不能简单地用欧氏距离来表示黑白符号色彩地图符号系统色相（hue)色值（value）彩度（chroma)符号色彩地图符号系统色别表示不同类型的空间对象同类对象的色彩亮度和饱和度用来区分其重要程度色别适合表示定性数据，饱和度和亮度表示定量数据地图色彩运用规则符号色彩地图符号系统单色相方案。最简单、最有效的表现定性数据的色彩方案。该方案采用单一色相而用不同色值和彩度的组合来生成一个系列的色彩方案。

单色调+明度+彩度——定量数据符号色彩地图符号系统双端色方案。采用两种主色的渐变色。例如，双端色方案可由深蓝到浅蓝然后再由浅红到深红。双端色方案适合于表现具有正、负值或者增加与减少的数据。

符号色彩地图符号系统部分光谱方案。用可见光光谱中相邻的颜色来表示数量差异。在该色彩方案下。符号色彩地图符号系统全光谱方案。采用了可见光光谱中的所有颜色。通常不推荐本方案用于定量数据的制图（高程和温度除外）。注记内容地图注记1、名称注记名称注记最重要，在地图上数量最大。而且。随着地图比例尺的缩小，单位面积上的名称注记数目(注记密度)往往会增大。2、说明注记说明注记常用于注释的简单表达，如图廓外的道路到达地的注记、用“铁”表示铁矿、用“粮”来表示粮仓等。3、数字注记数字注记，比如高程、道路宽度、人口数、水深等。地图注记由字体、字大或字级、字隔及排列方向、位置、色彩5个因素构成。用不同字体和颜色区分不同事物；用注记的大小等级反映事物分级以及在图上的重要程度；用注记位置以及不同字隔和排列方向表现事物的位置、伸展方向和分布范围。注记内容地图注记字体属性字样－字体的设计特征字形－字母形状大小颜色注记方式地图注记单点注记，该方式给定一个点的坐标，以此点为起点注记一串字符，注记方向角一般为零。双点注记，指给定两个点的位置坐标，注记的一串字符及其方向由这两个点位来决定。布点注记，它将一个整体注记的每个字符对应一个点位和方向，其中单点布点时给定一个点位；双点布点时给定两个点位，方向由两个点来决定。参考线注记，沿着一条已有的参考线如公路线，平行或垂直于参考线自动布点，效果与双点布点相类似。注记方法地图注记交互式标注文字指定字段值交互式标注全自动属性值标注使用规则地图注记字样/颜色/罗马字体/斜体＝定性数据大小/粗细/大小写=定量数据点状要素的名称放在点状符号右上方线状要素的名称与要素走向平行面状要素的名称在要素范围之内使用规则地图注记使用规则地图注记ArcGIS提供两种注记方式动态标注：Label法自动标注不能单独选择或调整交互式标注：Annotation法单独调整或改变动态标注可以转换为交互式标注GIS实现自动标注仍有困难比例尺转换时标注相互压盖时地图设计GIS地图的设计是指在明确地图的主题、用途和输出或显示媒体的前提下，选择地图内容、投影、表示方法、数据分类分级和综合原则，设计地图符号和注记，进行图面配置的过程。地图设计增强地图传递信息的功能平衡、一致、有序、协调与人的思维、美学等相关版面布局、平面结构、视觉层次地图设计地图设计准备->地图内容设计->编写地图设计书->地图设计地图设计步骤确定地图的用途和对地图的基本要求；分析借鉴已有的同类型地图；研究分析制图资料；研究分析制图区域的地理特点；设计地图的数学基础；地图设计地图设计准备->地图内容设计->编写地图设计书->地图设计地图设计步骤地图的分幅和图面设计；地图内容及表示方法设计；各要素制图综合指标的确定；地图制作工艺设计；样图试验。地图内容和形式设计地图设计地图内容的设计主要是根据地图的用途和要求，制图对象的特点和成图比例尺，确定地图上表示的内容和形式。即表示哪些内容，用什么方法表示，哪些内容用主图表示，哪些内容用附图表示，哪些内容用文字说明等。符号设计地图设计符号是地图内容的图形表达，地图内容和形式的设计要达到协调完美，除了对表示方法有深刻的了解外，还要能熟练地设计和恰当运用各种符号。符号设计地图设计主观因素符号视觉变量和视觉感受效果符号构图的视觉生理、心理因素地图信息的视觉感受水平符号的传统习惯和标准客观因素地图资料的特点地图的用途和内容地图比例尺地图的使用环境要求印刷工艺和成本要求符号设计地图设计与地图的用途相协调层次分明突出重点内容系统协调突出特色考虑用户的认知习惯考虑地图显示设备或印刷材质色彩设计基本要求概括指标的设计地图设计地图概括指标的设计，主要是确定各要素的取舍指标和图形简化标准。如图上选取大于1cm长的河流；在全国政区图上只选取县级以上的居民点等。图形简化标准就是确定图形简化的原则和尺度，如规定内径小于0.5cm的弯曲海岸线进行舍弯取直，但有时为了保持要素的主要特征，对某些小的弯曲往往还要进行扩大表示。地图数学基础设计地图设计地图投影的选择

除国家基本比例尺地形图外，其他类型的地图要根据地图的用途、制图区域位置、大小和形状等因素，选择适当的地图投影。地图数学基础设计地图设计地图比例尺的选择选择比例尺的依据：地图用途、制图区域大小、图纸规格、要求精度等；各种因素制约下，确定的比例尺应尽量大；计算的比例尺数值，应向小里凑整并尽可能取整数。地图数学基础设计地图设计地图比例尺的选择单幅地图长度估算法经纬差概算法精度近似计算法地图集套框法参考数据法地图数学基础设计地图设计Dmax表示制图区域南北或东西实地长度的最大值；dmax表示地图幅面长或宽的较大值；[]表示取整；一般M要为10的整倍数。地图比例尺的选择——长度估算法地图数学基础设计地图设计地图比例尺的选择——套框法根据制图区域范围和地图幅面的大小，选定一幅小比例尺地图作为工作底图；找出图集中制图区域范围最大的一幅，以规定的幅面概算出该幅图的比例尺，初步拟定一个比例尺系列；确定内图廓尺寸，并换算为各种比例尺地图上相应的实地长度；将实地长度转换为设计用的工作底图上的尺寸；根据计算出的尺寸在透明胶片上绘出相应的图框，以此在设计用的工作底图上框套确定各区域适用的地图比例尺。

地图分幅设计地图设计地图的图纸尺寸称为地图的开本或开幅，确定地图开幅大小的过程就叫分幅设计。地图分幅设计地图设计统一分幅地图的分幅设计

国家统一分幅地图是按一定规格的图廓分割制图区域所编制的地图。分幅地图的图廓可能是经纬线，也可能是一个适当尺寸的矩形。地图分幅设计地图设计内分幅地图的分幅设计内分幅地图是区域性地图，特别是多幅拼接挂图的分幅形式，其外框是一个大的矩形，内部各图幅的图廓也都是矩形，沿图廓拼接起来成为一个完整的图幅。地图分幅设计地图设计内分幅地图的分幅设计纸张规格；印刷条件；主区在总图廓中基本对称，同时要照顾同周围地区的经济和交通联系；内分幅中各图幅的印刷面积应尽可能平衡；其他要求：分幅时还应照顾到图面配置，尽量不破坏重要目标的完整。地图分幅配置设计地图设计图幅配置设计指图面主区、图名、图例、图廓、附图等内容的大小、位置及形式的设计。保持整体图面清晰易读保持整体图层的层次结构保持整体图面的视觉对比度保持图面的视觉平衡和整体协调地图分幅配置设计地图设计主区：主要空间，视觉中心，饱满均匀；图名：明确、有概括性，上方、横排为主；图例：符号要完备、一致，标志说明（含义）要明确，系统要科学，边框设计合理；比例尺：醒目，下方放置为主，注意视觉平衡；图廓：内图廓简单，外图廓美观；附图、图表和文字说明等，数量不宜太多，位置配置应注意图面的平衡。地图拼接设计地图设计图廓拼接：使用时沿每幅图图廓拼接起来。分带投影图幅拼接困难，可采用设置重贴边带的方法解决；重叠拼接：多福印刷的挂图拼接时，为避免因裁切不准导致的露白或切掉地图内容，就要在两幅相邻的图幅之间设置一个重叠带（通常1cm左右），即这条带的内容在两个相邻的图幅上是重复绘制的。专题信息表达专题地图（thematicmap），又称特种地图，着重表示一种或数种自然要素或社会经济现象的地图。专题地图——“专”专题地图——“广”专题地图——“多”专题图的构成专题信息表达专题地图的数学要素专题地图的专题要素专题地图的地理底图要素专题地图因其主题和用途的要求，会有多种多样的地图投影，其经纬网的形式也形状各异。坐标网、比例尺和地图定向等内容不同的专题地图，其专题要素内容容量、精确程度和复杂程度是有很大差异的。专题图的构成专题信息表达专题地图的地理底图要素浅灰色衬底，叠印不同颜色的专题内容；内容简化的底图与专题内容交织在同一平面上；根据用途分为两类：一为编稿用底图，要求内容完备、详细，具精确性；一为印刷出版用底图，要求简明、扼要，具易读性。两者内容不尽相同而又不能相互矛盾。专题图的表示方法专题信息表达表示方法的选择取决于现象和物体的空间分布特征及地图用途的要求。点状分布现象的表示方法线状分布现象的表示方法面积分布要素的表示方法用于多种分布现象的表示方法专题图的表示方法专题信息表达点状分布现象的表示方法一般用符号图形和色彩表示现象的质量特征，用尺寸表示数量指标，将符号定位于现象的实际位置上。

专题图的表示方法专题信息表达线状分布现象的表示方法线状符号法一般不表示数量指标，符号的粗细只代表质量等级的差异，如主要和次要的区别。专题图的表示方法专题信息表达面积分布要素的表示方法布满制图区域显现