地理信息系统产品的输出设计省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖课件

第八章地理信息系统产品输出设计第一节地理信息系统产品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可视化与虚拟现实1/78第一节地理信息系统产品输出形式地理信息系统产品是指经由系统处理和分析，能够直接供专业规划人员或决议人员使用各种地图、图表、图像、数据报表或文字说明。地理信息系统输出内容主要包含空间数据和属性数据两部分。2/78按照不一样标志，地理信息系统产品输出形式有各种。就其载体形式来说，可分为常规、静态纸张地图和动态数字地图等类型。3/78一、地图符号和地图符号系统地图符号是地图语言，是在地图上表示空间对象图形记号，它经过尺寸、形状和颜色来表示事物空间位置、形状、质量和数量特征，是表示地理现象与发展基本伎俩。高质量地图符号丰富了地图内容、增加了地图可读性。地图符号系统（在GIS中地图符号库）是含有共性、进行了分类分级和抽象地图符号集合。地图符号系统显著地反应了表示对象层次关系。4/78

GIS中都建立地图符号库。地图符号库是将地图符号以数据库形式存到计算机中实现数据库管理功效，从而，实现符号信息存放和查询。在地图符号库中符号其结构统一，便于扩充和修改。1、GIS中地图符号5/782、地图符号分类1）按定位分类定位符号、说明符号。2）按符号代表事物分类点状符号、线状符号、面状符号。6/78点状符号点状符号是定位于几何上点，点状符号图形通常较规则；图形位置固定（不随位置改变）；符号大小与地图百分比尺无关，但有确定定位点和方向。如居民点、矿区、气象站等。7/78线状符号线状符号是定位于几何上线，符号沿某个方向延伸，宽度与地图百分比尺无关，长度与地图百分比尺相关，含有含有定位线；线状符号常可深入分解成含有单一特征线状符号。如河流、公路、航线等。8/78面状符号面状符号是定位于几何上面，它含有封闭轮角线；符号所表示范围与地图百分比尺相关；通常在封闭区内配置点状符号、阴影线或颜色。如森林、土地等。9/783、地图符号参数符号类别形状尺寸方向点状符号Ê♀Ê

ÊÊ线状符号面状符号10/78专题图符号系统举例点符号线符号面符号11/784、地图符号图元地图点状符号、线状符号和面状符号各自有自己特点，又有共性。相同点是都有类似绘图参数和操作方法；不一样点是组成符号基本图素不一样。12/781）点状符号图元主要包含点、直线、折线、样条曲线、圆弧、三角形、矩形、多边形、子图等。2）线状符号图元主要包含实线、虚线、点虚线、双虚线、双实线、连续点符号、定位点符号、齿线符号等。13/783）面状符号图元主要是指它不一样填充，包含阴影线填充、点符号填充、位图填充。阴影线填充用不一样线型，用不一样间距、不一样倾斜角、不一样颜色组成图案。点符号填充用不一样布点形式、不一样旋转角度等组成图案。位图填充用位图长度、位图宽度、行间距、列间距、缩放系数、旋转角组成图案。14/785、矢量符号库及其应用

使用矢量点状符号时，符号化软件读取空间数据库，并经过预处理模块处理后得到分类特征码数据及点符号空间定位数据。其过程主要包含中心化、旋转、缩放、和绘制等。使用矢量线状符号时，将线状符号图元沿线状要素中轴串接，其中X轴与中轴重合，在线状地物转弯处，图元一样弯曲。使用矢量面状符号时，将填充图符，按要求方向和行距间隔逐行填充。15/786、栅格符号库及其应用使用栅格点符号时，由平移产生，对有向点符号，经旋转和平移变换输出。使用栅格线符号时，因为线状符号走向改变，不能对信息块作整个操作，而是将栅格阵元从左到右逐列取出，并按线走向作旋转和平移变换输出使用栅格面符号时，先在区域内全部栅格点填实，然后，同栅格符号进行逻辑与，从而得到所要求填充图案。16/78二、符号色彩地图符号色彩可帮助人们区分图形，从而降低符号数量，加强地图要素分级分类能力。通常一个符号用一个色彩来表示。17/781）RGB表示颜色RGB三基色定理白色（RGB）=（100，100，100）黑色（RGB）=（0，0，0）RGB组成立方体是非线性，即两种颜色相近程度不能简单地用欧氏距离来表示黑白GRB黄18/78绿青蓝品红黑黄减蓝减绿减红颜色模型与颜色空间举例19/782）HLS表示颜色HLS表示更反应人类感知。H（Hue)色度，反应颜色分类，如纯红、品红；L(Light)亮度，反应颜色黑程度，如白色亮度比黑色亮度高。S(Saturation)饱和度，反应颜色纯度，如纯红饱和度比粉红饱和度高。用HLS表示后，最终还是转成RGB显示。20/78三、地图注记地图上注记是地图上文字和数字总称，用来表示事物名称、质量和数量特征。1、注记分类名称注记说明事物专有名称；说明注记补充图形符号不足；数字注记说明事物数量特征。21/78单点注记给定一个点，注记方向角为零一串字符；双点注记给定两个点，注记方向角有两点位置确定；布点注记注记一串字符，每个字符对应一个点位和方向参考线注记沿一参考线自动布点注记。对地名自动注记，工作量和难度比较大。2、注记方式22/783、地图汉字库

地图汉字库为地图提供不一样字体、不一样字形、不一样尺寸、不一样颜色、不一样排列方式汉字。1）栅格汉字库,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。3）TrueType轮廓汉字库。TrueType字库字型是一组用数学方法描述，由直线和曲线描绘字符图形。由它组成高质量中西文轮廓汉字库最适合地图使用，它能够提供高质量放大和旋转字、能跨平台地工作。当前都采取TrueType汉字库，这是一个特殊矢量汉字库也称轮廓字库。23/781.1常规地图

常规地图(纸张地图)是地理信息系统产品主要输出形式。它主要是以线划、颜色、符号和注记等表示地形地物。24/78依据地理信息系统表示内容，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。25/78

l．全要素地形图

全要素地形图内容包含水系、地貌、植被、居民地、交通、境界、独立地物等。它们含有统一大地控制、统一地图投影和分幅编号，统一百分比尺系统(1：1万、1：2.5万、1：5万、1：10万、1：25万、1：50万、1：100万)，统一编制规范和图式符号，属于国家基本百分比尺地形图。它们是编制各类专题地图基础。26/782．各类专题图

专题图是突出表示一个或几个自然或社会经济现象地图。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显示特征来看，普通包含空间分布、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点状、线状和面状分布大致有以下一些表示方法:定点符号法、线状符号法、质别底色法、等值线法、定位图表法、范围法、点值法、分级比值法、分区图表法和动线法等。27/78专题信息和专题图一、专题信息

在GIS中专题信息是对应属性信息。专题图是专题信息图形化结果，用来反应自然、社会、经济分布特征，它是强调某一特定要素或概念（专题信息）地图。专题图表示内容通常是普通地图上没有要素和现象。如人口、气候等。伴随GIS飞速发展，及专题图在经济、文化、军事等领域广泛应用，出现了以专题图制作为主要目标卓面GIS。28/78

GIS管理地物不但有空间位置特征，还管理非空间属性数据。所以在显示地物对象空间位置同时，可用特定方式显示某个或多个相关属性，生成专题图。专题图是对于地物特征或者地理要素特定可视化表现，用户经过专题图可将数据图形化，使属性数据直观地在地图上表达出来。

二、专题图29/781、专题图表示

专题图表示方法统计方法非统计方法相对数量级绝对数量级定性数据定量数据各类统计图30/78质底（独立值）专题图用不一样颜色表示连续分布现象质量特征。如植被图。等级符号专题图

以大小不一样点符号表示专题特征。范围值专题图

用不一样颜色或图式等伎俩，表示现象分布等级范围。点密度专题图在制图现象表示范围内，用大小相同点群稀疏表示分布特征。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分布。等值线专题图

将相同数量指标点连线组成一组等值线表示地域特征。如等温图。2、专题图主要表示形式31/7832/78专题图主要形式为：1）独立值专题图依据图层相关数据表（能够是属性表，也能够是关联表）中一个字段或者一个表示式（能够是数值，也能够是字符串），任意一个不一样值都能够用不一样符号表示。基于该类型专题图能够进行与图层一样操作。33/7834/78依据图层相关数据表（能够是属性表，也能够是关联表中一个字段或者一个表示式（最终止果是数值），依据一定规则来划分一定数目标范围，每种范围用一个符号表示。范围数目可由用户指定，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来表现图层中各个不一样范围地物；线专题图用渐变颜色或线符号宽度来表现图层中各个不一样范围地物；面状专题图用渐变填充符号来表现图层中各个不一样范围地物；

2）范围值专题图

35/7836/78依据图层相关数据表（能够是属性表，也能够是关联表）中一个字段或者一个表示式（最终止果是数值），用户指定一个点所代表数量，计算得到每一个区域所需要分布点数。点密度专题图只基于多边形图层生成。点密度专题图只有一个图例项，即一个点代表多少许。3）点密度专题图37/7838/78专题地图点值法举例39/78依据图层相关数据表（能够是属性表，也能够是关联表）中一个字段或者一个表示式（最终止果是数值），按运算法则（线性、平方根、LOG）来计算字段值对应点符号大小。最终以大小不一样点符号表示专题特征。对点专题图是用不一样大小点符号显示在图层中各个地物点上；对线专题图是用不一样大小点符号显示在地物线某一个点上；对面专题图是用不一样大小点符号显示在图层中各个地物多边形中心。基于该类型专题图，改变符号位置，能够查看符号对应地物属性数据，不能修改空间数据。4）等级符号专题图

40/7841/78

基于图层相关数据表（属性表或关联表）中几个字段或者几个表示式（最终止果是数值），依据选择统计图类型，在对应空间位置上生成统计图。统计图既要反应不一样位置上量差异，也要反应一个统计图内部不一样项量差异。其中：点专题图在各个地物点上显示统计图；线专题图在地物线某一个点上显示统计图；面专题图在各个地物多边形中心显示统计图。5）统计图类专题图42/7843/786）等值线专题图将相同数量指标点连线组成一组等值线表示地域特征。如等温线图、等高线图等。

44/78三、专题图制作制作专题图过程是依据某个特定专题对地图进行“渲染”过程。它直接引用某个点、线和面图层数据。如利用颜色深浅或者填充线密度来表现不一样行政区（比如不一样省份）人口密度、国民素质高低、经济发展水平等;用不一样大小饼状图或柱状图来表现城市人口规模以及人口组成百分比等。制作专题图能够是单变量专题图（如范围、独立值、点密度等），也能够是多变量专题图（如饼状图或柱状图等）制作专题图变量能够是字符变量，能够是数值变量、也能够是表示式。45/78

1、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。属性数据是定性符号数据时惯用质底法（独立值）专题图。如依据空间对象特征在空间内填充对应色、符号、或晕线等。属性数据是定量数值数据时进行符号表示，惯用等级符号专题图、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，将属性值大小转换为不一样等级或直方图高度进行描述。46/78

2、专题图要素

底图要素专题要素注记及图例配置装饰输出47/783、专题图设计1）轮廓设计2）图名放置在图幅中央上方，字体大小式样适当。3）百分比尺放置在图例下方；或放置在图廓外中央下方；或放置在图廓内图名下方。百分比尺表示可用文字或数字。如1:10000;百分比尺可用单位长度划分或按实地公里数划分。4）图例图例简明表示图中符号内容、尺寸、色彩。5）文字说明放置在图例或图空处。48/784、专题图制作例

标识码植被土壤人口面积101农4500102牧草1244103农8900104林456105牧草1098106林680107农10987108牧草109林200制作定性专题图制作定量专题图

制作过程中首先依据图层选择属性表和属性项，再确定制作专题图类型。图与属性字段49/7850/78专题地图质别底色法举例51/783．遥感影像地图

将遥感图像进行纠正基础上，按照一定数学法则，利用特定地图符号，结合表示地面特征地图，能够将遥感图像编制成遥感影像地图。遥感影像地图含有遥感图象和地形图双重优点。既包含了遥感图像丰富信息内容，又确保了地形图整饰和几何精度。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。二者主要区分在于:前者表示包含等高线等地形内容要素，后者主要反应专题内容。52/7853/784．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80%左右。它们是以关系（表）形式存在，反应了地理对象特征、性质等属性。属性数据表示方法，能够采取前面所列专题图形式，同时还能够直接用统计图表和数据报表形式加以直观表示。54/78统计图表举例55/781.2数字地图地理信息系统完善和发展．改变了人们对传统地图认识以及地图生产工艺，同时也出现了一个崭新地图形式——数字地图。数字地图关键是以数字形式来统计和存放地图。与常规地图相比，数字地图有以下几个优点:56/78(1)数字地图存放介质是计算机磁盘、磁带等，与纸张相比，其信息存放量大、体积小，易携带。(2)数字地图是以计算机能够识别数字代码系统反应各类地理特征，能够在计算机软件支持下借助高分辨率显示器实现地图显示。(3)数字地图便于与遥感信息和地理信息系统相结合，实现地图快速更新，同时也便于多层次信息复合分析。57/78电子地图举例58/78第二节地理信息系统图形输出系统设计基本理论图形坐标系统；颜色模型与颜色空间；地理信息系统图形数据结构与数据库。输出几何变换二维图形变换；三维图形变换；地图投影变换。地形图与专题图输出组织形式透明图层与影像图层；专题图符号系统。59/78第三节地理信息系统可视化与虚拟现实60/78

可视化是指利用计算机图形图象技术，将复杂科学现象，自然景观及一些抽象概念图形化过程。可视化目标是便于人们了解现象，发觉规律和传输知识。可视化技术通常需要模型支持，包含交流和认知分析，是对人脑印象结构过程一个仿真，以支持用户判断和了解。

一、可视化（visualization)概述61/781、科学计算可视化可视化概念首先有美国国家自然科学基金会员会图形图象专题组在1987年提出了科学计算可视化（visualizationinscientificcomputing)。科学计算可视化是研究怎样将科学计算过程及计算结果所产生数据转换成图形或图像信息，并可进行交互式分析。1997年国际地图学会成立了可视化委员会，提出将科学计算可视化和地图可视化连接和交流。62/782、空间信息可视化可视化能快速、形象地表示空间信息，空间信息离不开可视化。所以，科学计算可视化之后，地学教授对可视化在地学中地位和作用进行了许多研究，提出了地图可视化、地理可视化、GIS可视化、地学多维图解、地理信息多维可视化、虚拟地理环境等概念。63/783、空间信息可视化特点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，采取图形、图像，结合图表、文字、报表，以可视化形式，实现交互处理和显示理论、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中表达。空间信息可视化和科学计算可视化不一样之处是空间信息可视化过程更强调数字化和符号化概念,而且空间信息可视化描述是地理空间内事物，可视化过程实际上是对地理空间信息提取和综合

64/78空间信息可视化特点交互性经过交互性，使用户进入事件发展之中，并得到可视化结果。信息载体多维性实现空间信息可视化需要用多媒体表示方式。信息表示动态性实现空间信息可视化能够描述空间信息动态改变。65/784、空间信息可视化应用空间位置表示如表示空间物体分布；空间分析可视化描述，如缓冲区动态制图，如动态仿真图；空间信息可视化查询，实现对空间信息查询；面向实体模型化显示，如DTM模型。66/785、空间信息可视化产品类型

电子地图多媒体地图三维仿真图四维时空图交互式可视化界面67/786、空间信息可视化方法

传统及新型制图软件空间信息系统仿真系统虚拟现实68/787、空间信息可视化发展在GIS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图形显示和分析，以充分直观表示空间数据处理分析结果。

GIS可视化发展过程：（1）二维数据可视化主要研究二维图形显示算法，如画线、符号库和符号化、颜色设计、图形输出打印等。69/78（2）2.5维图形可视化

2.5维图形可视化以地形分析为关键，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。2.5维图形可视化实质是研究三维到二维数据坐标变换、隐藏线隐藏面消除、光照模型。2.5维图形无法表示三维物体体特征。70/78（3）真三维数据可视化

90年代以来，三维物体体特征可视化研究成了热点。从发展看GIS可视化研究着重于技术层次上，如数据模型、图形图象显示、图形图象实时动态处理等。必须指出，为提升GIS可视化实用性，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叠加算法。71/7