空间数据表现与地图制图

第八章空间数据表现与地图制图王红岩昆明理工大学国资院地科系1

空间数据的表现功能贯穿于GIS空间数据处理的始终，包括符号、专题信息表达、图幅配置、制图综合等，都来源于地图制图。从某种角度上来讲，地理信息系统可以称为“动态的地图”，它提供了比普通地图更为丰富和灵活的空间数据表现方式，如动态信息表达、虚拟现实等。但是，从另外的角度来看，制图学又是一门艺术，单纯依靠计算机系统是难以制作完美的地图的，它需要人工的交互干预，目前还没有任何GIS软件能够很好地解决这些问题。导读：2

地图：是遵循一定的数学法则，将客体上的地理信息，通过科学的概括，并运用符号系统表示在一定载体上的图形，以传递它们的数量和质量在时间和空间上的分布规律和发展变化。地图学：是以地图信息传递为中心的，探讨地图的理论实质、制图技术和使用方法的综合性科学。

地理信息系统1.概述——地理信息系统

数据表现与地图学3地理信息系统数据表现与地图学

：

联系：地图是记录地理信息的一种图形语言形式，GIS脱胎于地图，并成为地图信息的又一种新的载体形式，它具有存储、分析、显示和传输的功能，尤其是计算机制图为地图特征的数字表达、操作和显示提供了成套方法，为GIS的图形输出设计提供了技术支持；同时，地图仍是目前地理信息系统的重要数据来源之一。

区别：地图强调的是图形信息的传输、符号化与显示，而GIS更注重空间数据处理与分析。地图学理论与方法对地理信息系统的发展有着重要的影响，特别是地理信息系统中的空间数据表现许多技术来源于地图学，但是，其表现手段更加灵活和丰富。41.1构成地图学与地理信息系统的数学法则

比例尺地图投影各种坐标系统

51．2地图学和地理信息系统的符号

地图符号是表达地图内容的基本手段，不仅能表示事物的空间位置、形状、质量和数量特征，而且还可以表示各事物之间的相互联系及区域总体特征。

地图符号是地图的语言，是一种图形语言。就单个符号而言，它可以表示某个事物的空间位置、大小、质量和数量特征；就同类符号而言，可以反映各类要素的分布特点；而各类符号的总和，可以表明各类要素之间的相互关系及区域总体特征。6

使用地图符号的作用：

1）有选择地表示地理环境中的主要事物；

2）用平面的图形符号表示地面的起伏状况，能够表达出三维空间状况，且可以量测其长度、高度和坡度等；

3）除了用符号表示出地面景物的外形，还能表示出景物的看不见的本质特征；

4）用符号可以表示出地面没有外形的许多自然和社会经济现象。

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1．3地图学和地理信息系统的制图综合

把实地景物缩小或把原来较详细的地图缩成更小比例尺地图时，根据地图用途或主题的需要，对实况或原图内容进行取舍和化简，以便在有限的图面上表达出制图区域的基本特征和地理要素的主要特点的理论和方法，称为制图综合（地图概括）。8

制图综合是对制图区域客观事物的取舍和简化。取舍就是从大量的客观事物中选出最重要的事物表示在图上，而舍去次要的事物；化简就是对客观事物的形状、数量和质量特征的化简。制图综合可分为比例概括和目的概括。92.地图的符号2.1地图符号的实质

概念：地图符号是地图的语言，是表达地图内容的基本手段。地图符号是由形状不同、大小不一和色彩有别的图形和文字组成，注记是地图符号的一个重要部分。

分类：

（1）按照符号的定位情况分类：定位符号和说明符号；

（2）按照符号所代表的客观事物分布状况分类：

点状符号（不依比例尺符号）、线状符号（半依比例符号）和面状符号（依比例符号）（后附图）。10点符号线状符号面状符号112.2地图符号的构成特点

符号的构成要素：形状、尺寸、颜色。

地图符号的系统化

地图符号的感受效果：地图符号使用了不同的视觉变量，如尺寸、形状、灰度、纹理、方向和颜色等，读图时可获得整体感、差异感、立体感等不同的感受效果。12地图符号的效果132.3地图上的注记地图注记的种类：名称注记、说明注记、数字注记注记的字体、字级和颜色

注记的排列和配置：汉字注记通常有水平字列、垂直字列、雁形字列（注记的字向指向北方或图廓上方）和屈曲字列（注记的字向与注记文字中心线垂直或平行）等。注记配置的基本原则是不应该使注记压盖图上的重要部分。注记应与其所说明的事物关系明确。点、线、面注记的不同配置方式

143.专题信息表现

专题地图：专题地图是突出地表示一种或几种自然现象和社会经济现象的地图。专题地图的特性内容广泛具备地理底图图型丰富，图面配置多样新颖图种多，与相关学科的联系更密切3.1专题地图概述15专题地图的内容地理基础专题内容

专题地图的类型——按专题内容分类自然地图社会经济地图环境地图其他专题地图163.2面状专题内容的表示方法

等值线法（图A)

质底法（底色法，图B）

范围法（区域法，图C）

点值法（图D）

符号法动线法统计图法（图E）

DEM表示法（图F）A、等值线17B、质底法示例

C、范围法（a）精确范围法（b）概略范围法

18D、点值法示例E、统计图法示例19F、DEM表示法（1）地貌晕渲图示意（2）曲面三维透视图（3）网状三维透视图

203.3专题地图内容的表现手段

色彩线条注记各种线条样式214.专题地图设计（1）图幅基本轮廓的设计（2）制图区域范围的确定（3）专题地图数学基础的设计（4）图面设计（后附图）22不同风格的图面设计示例235.制图综合（制图概括）5．1

制图综合的概念

制图综合是对制图区域客观事物的取舍和简化。制图综合主要表现在内容的取舍、数量简化、质量化简和形状化简等方面。

245．2

影响制图综合的主要因素

地图比例尺地图的用途地图的主题制图区域的地理特征符号的图形尺寸可视化要求255．3

制图综合的基本方法

内容的取舍：内容的取舍是指选取较大的、主要的内容而舍去较小的、次要的或与地图主题无关的内容。

质量特征的化简：质量特征的化简就是减少一定范围内事物的质量差别，用概括的分类代替详细的分类，即按事物的性质合并类型或等级相近的事物。

数量特征的化简：数量特征的化简就是减少事物的数量差别，增大数量指标内部变化的间距，对于数量指标低于规定等级的事物不予表示。

形状化简：形状化简用于呈线状和面状分布的事物。形状化简的目的在于保留事物本身所固有的、典型的特征。化简的方法有删除、夸大和合并。

26面状符号的综合线符号的综合276．地理信息的可视化

6．1

基本概念

可视化(Visualization)是指在人脑中形成对某物（某人）的图像，是一个心理处理过程，促使对事物的观察力及建立概念等。科学计算可视化是通过研制计算机工具、技术和系统，把实验或数值计算获得的大量抽象数据转换为人的视觉可以直接感受的计算机图形图像，从而可进行数据探索和分析。

286．2

地学可视化的类型（１）地图可视化（２）地理可视化（３）ＧＩＳ可视化：指采用2.5维（假三维）、三维和四维等地图表现形式来反映地理客体的多维特征。现实世界是真三维空间的，二维GIS无法表达诸如地质体、矿山、海洋、大气等地学真三维数据场，所以，从80年代末以来，真三维GIS及其体可视化成为GIS的研究热点。29

地表模型30矿体模型岩石模型31土木工程32动态地图是由于地学数据存贮于计算机内存，可以动态地显示关于地学数据的不同角度的观察，不同方法的表达结果，或者地学现象随时间演变的过程等。交互交融地图是指人与地图可进行相互作用和信息交流。交互地图是人可以通过一定的途径，在这个过程中，屏幕地图即虚拟地图，与应用人员人脑中相关地学知识以及直觉等形成的心智图像一直处于相互作用、相互比较、相互修改完善的信息联系和反馈状态。

虚拟地图指计算机屏幕上产生的地图，或者利用双眼观看有一定重叠度的二幅相关地图，从而在人脑中构建的三维立体图像。虚拟地图具有暂时性，实物地图具有静态永久性。地图可视化虚拟地图理论信息表达交流模型地理视觉认知决策模型技术动态地图交互交融地图超地图地图可视化的概念框架

（1）地图可视化超地图(Hyper-maps)是基于万维网(WWW)的与地学相关的多媒体，可以让用户通过主题和空间进行多媒体数据的导航，这与超文本的概念相对应。超地图提出了万维网上如何组织空间数据并与其它超数据相联系的问题。336．3

虚拟地理环境

虚拟现实(VirtualReality)又称灵境技术，是指通过头盔式的三维立体显示器、数据手套、三维鼠标、数据衣(DataSuit)、立体声耳机等使人能完全沉浸计算机生成创造的一种特殊三维图形环境，并且人可以操作控制三维图形环境，实现特殊的目的。多感知性(视觉、听觉、触觉、运动等)，沉浸感(Immersion)，交互性(Interaction)，自主感(Autonomy)是虚拟现实技术的四个重要特征。

虚拟现实技术、计算机网络技术与地学相结合，可产生虚拟地理环境VGE

(VirtualGeographicalEnvironment)。

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虚拟地理环境特点之