第六章GIS产品输出及可视化课件.ppt

1、第七章第七章主要内容主要内容nGISGIS产品输出产品输出 GISGIS产品输出系统产品输出系统 GISGIS产品的类型产品的类型n空间信息可视化技术方法空间信息可视化技术方法 可视化的概念可视化的概念 可视化的技术方法可视化的技术方法 三维虚拟三维虚拟GISGIS（VR-GISVR-GIS）的应用）的应用第一节第一节 空间信息输出的系统空间信息输出的系统n地理信息系统产品是指经由系统处理和分地理信息系统产品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。

2、n地理信息系统产品输出是指将地理信息系统产品输出是指将GIS分析或分析或查询检索的结果表示为某种用户需要的可查询检索的结果表示为某种用户需要的可以理解的形式的过程。以理解的形式的过程。n其中，地图图形输出是地理信息系统产品其中，地图图形输出是地理信息系统产品的主要表现形式。的主要表现形式。空间信息输出系统空间信息输出系统设备图形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像地图等各类精致地图制品。高分辨彩显屏幕像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

3、，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。n空间信息输出内容空间信息输出内容 图形数据：矢量图形图形数据：矢量图形 图像数据：遥感影像，栅格图片（包括照片、扫图像数据：遥感影像，栅格图片（包括照片、扫描描图、制版生成的图像文件等）图、制版生成的图像文件等）属性数据：矢量图形所对应的属性信息属性数据：矢量图形所对应的属性信息n空间信息输出形式空间信息输出形式 屏幕显示：主要用于系统与用户交互时的快速显示屏幕显示：主要用于系统与用户交互时的快速显示 矢量绘图：用来绘制高精度的比较正规的大图幅图矢量绘图：用来绘制高精度的比较正规的大图幅图形产品形产品 打印

4、输出：通用地图产品的输出方式打印输出：通用地图产品的输出方式 数字输出：主要用于数据的数字存储或共享数字输出：主要用于数据的数字存储或共享第二节第二节 GIS GIS输出产品类型输出产品类型 n地图地图n图像图像n统计表统计表n三维多媒体虚拟现实三维多媒体虚拟现实2.1 2.1 地图地图n地图是空间实体的符号化模型，是地理信息系统产品地图是空间实体的符号化模型，是地理信息系统产品的主要表现形式。的主要表现形式。n根据地理实体的空间形态，包括：根据地理实体的空间形态，包括：点位符号图：点位符号图：在点状实体或面状实体的中心以制图符号表示在点状实体或面状实体的中心以制图符号表示实体质量特征实体质量

5、特征形状符号图：形状符号图：采用形状符号表示形状实体的特征采用形状符号表示形状实体的特征面状符号图：面状符号图：在面状区域内用充填模式表示区域的类别及数在面状区域内用充填模式表示区域的类别及数量差异量差异等值线图：等值线图：将曲面上等值的点以线划连接起来表示曲面的形将曲面上等值的点以线划连接起来表示曲面的形态态三维立体图：三维立体图：采用透视变换产生透视投影，虚拟表达地物三采用透视变换产生透视投影，虚拟表达地物三维曲面的起伏维曲面的起伏晕渲图：晕渲图：以地物对光线的反射所产生的明暗，表达三维表面以地物对光线的反射所产生的明暗，表达三维表面的起伏的起伏2.1 2.1 地图地图地图的介质分类地图的

6、介质分类n纸质地图：绘图纸、照片纸、相纸等纸质地图：绘图纸、照片纸、相纸等n胶质地图：胶片、胶卷等胶质地图：胶片、胶卷等n数字地图：磁盘、磁带、光盘等数字地图：磁盘、磁带、光盘等2.2 2.2 图像图像n 图像也是空间实体的一种模型，它不采用符号图像也是空间实体的一种模型，它不采用符号化的方法，而是采用人的直观视觉变量（如灰度、化的方法，而是采用人的直观视觉变量（如灰度、颜色、模式）表示各空间位置实体的质量特征。颜色、模式）表示各空间位置实体的质量特征。n 一般将空间范围划分为规则的单元（如正方一般将空间范围划分为规则的单元（如正方形），然后再根据几何规则所确定的图像平面的形），然后再根据几何

7、规则所确定的图像平面的相应位置用直观视觉变量表达该单元的特征。相应位置用直观视觉变量表达该单元的特征。正正射射影影像像图图三三维维模模拟拟图图2.3 2.3 统计图表统计图表n非空间信息除按数量或等级转化为符号表示外，非空间信息除按数量或等级转化为符号表示外，一般采用统计图表表示。一般采用统计图表表示。n统计图将实体的特征和实体间与空间无关的相互统计图将实体的特征和实体间与空间无关的相互关系采用图形表示。统计图常用的形式有柱状图、关系采用图形表示。统计图常用的形式有柱状图、扇形图、直方图、折线图、散点图等。扇形图、直方图、折线图、散点图等。n统计表格将数据直接表示在表格中。统计表格将数据直接表

8、示在表格中。n统计图表与地图的综合使用形成专题地图。统计图表与地图的综合使用形成专题地图。第三节第三节 空间信息可视化空间信息可视化n3.1 3.1 可视化的一般原则可视化的一般原则n 符号运用：地图符号系统中的视觉变量包括形状、符号运用：地图符号系统中的视觉变量包括形状、大小、纹理、图案、色相、色值和彩度。大小、纹理、图案、色相、色值和彩度。形状形状表征了图上要素类别。表征了图上要素类别。大小和纹理大小和纹理(符号斑纹的间距符号斑纹的间距)表征了图上数据之间的数表征了图上数据之间的数量差别，例如，一幅地图可用大小不同的圆圈来代表不量差别，例如，一幅地图可用大小不同的圆圈来代表不同规模等级的城

9、市。同规模等级的城市。色相、色值和彩度色相、色值和彩度 色相、色值和彩度，以及图案则更适色相、色值和彩度，以及图案则更适合于表征标称（合于表征标称（nominalnominal）或定性（）或定性（qualitativequalitative）数据，）数据，例如，在同一幅地图上可用不同的面状图案代表不同的例如，在同一幅地图上可用不同的面状图案代表不同的土地利用类型。土地利用类型。1）符号运用）符号运用u地图符号的视觉变量地图符号的视觉变量1）符号运用）符号运用u地图视觉变量运用规则地图视觉变量运用规则 大小和纹理表征对象数量差别大小和纹理表征对象数量差别 用不同大小圆点表示不同规模城市用不同大小

10、圆点表示不同规模城市 图案常来表征定性地图数据图案常来表征定性地图数据 用不同图案表示不同的土地利用类型用不同图案表示不同的土地利用类型 几何形状常表示不同的空间对象类别几何形状常表示不同的空间对象类别 圆圈表示电杆，方块表示变电站圆圈表示电杆，方块表示变电站p色别表示不同类型的空间对象p同类对象的色彩亮度和饱和度用来区分其重要程度p色别适合表示定性数据，饱和度和亮度表示定量数据 单色方案：同种颜色的不同亮度和饱和度表示定量数据 双(变量)色方案：两种主色的渐变色。适合表现具有正负值或增加与减少的数据。部分光谱方案：可见光谱中部分相邻的颜色来表示数量上的差异。全光谱方案：可见光谱中所有颜色，一

11、般不适合全光谱方案：可见光谱中所有颜色，一般不适合表示定量数据（高程和温度除外）表示定量数据（高程和温度除外）2）颜色运用）颜色运用3）注记运用）注记运用p 功能功能l 地图图形符号与地理要素联系的纽带l 释义与定位的双重功能 每幅地图都需要用一定的文字或者注记来标记制图要素，制图者把字体当做一种地图符号，字体再字样、字形、大小、颜色方面变化多样（1）字体变化 （2）字体类型 （3）字体摆放3）注记运用）注记运用字体变化字形字样字大 字色宋体：湛江仿宋：湛江隶书：湛江楷体：湛江魏碑：湛江 直体：湛江粗体：湛江湛江斜体：湛江大写：A小写：a湛江湛江湛江湛江湛江湛江湛江湛江湛江湛江湛江3）注记运用

12、）注记运用 字体摆放：地图上文字或标注的摆放与字体变化的选择同样重要。规则：文字摆放的位置应能显示其所标识空间要素的位置和范围。n点状要素的名称应放在其点状符号的右上方点状要素的名称应放在其点状符号的右上方n线状要素的名称应以条块状与该要素走向平行线状要素的名称应以条块状与该要素走向平行n面状要素的名称应放在能指明其面积范围的地方面状要素的名称应放在能指明其面积范围的地方 4）图面配置）图面配置 主题突出主题突出SLOPESLOPE0-1313-2121-2828-3535-4343-7505801,1601,7402,320290Meters坡度分级图SLOPESLOPE0-1313-212

13、1-2828-3535-4343-7505801,1601,7402,320290Meters坡度分级图坡度分级图坡度分级图4）图面配置）图面配置图面平衡图面平衡 一般不要出现过亮或过暗，偏大或偏小，太长或太短、与图廓太紧等现象 4）图面配置）图面配置 图形图形-背景背景 图形-背景可用他们之间的比值进行衡量，称之为图形-背景比率。提高图形-背景比率的方法是使用人们熟悉的图形 4）图面配置）图面配置 视觉层次视觉层次：图形与背景关系的扩展：图形与背景关系的扩展n一般可通过插入、再分结构和对比等方式产生。插入是用制图对象的不完整轮廓线使它看起来像位于另一对象之后。再分结构是根据视觉层次的原理，将

14、制图符号分为初级和二级符号，每个初级符号赋予不同的颜色，而二级符号之间的区分则基于图案。对比是制图的基本要求，对布局和视觉层都非常重要。尺寸宽度上的变化可以使高等级公路看起来比低等级公路、省界比县界、大城市比小城市等更重要，而色彩、纹理的对比则可以将图形从背景中分离出来 4）图面配置）图面配置制图内容的一般安排u主图主图u副图u图名（三要素：区域、主题、时间）u图例u统计图表与文字说明u图廓图名图名图例图例比例尺比例尺副图副图n3.2 3.2 可视化的表现形式可视化的表现形式n等值线显示等值线显示 明暗等高线图明暗等高线图 粗细等高线图粗细等高线图 交通为五分钟的交通等距线交通为五分钟的交通等

15、距线 n3.2 3.2 可视化的表现形式可视化的表现形式u分层设色显示分层设色显示 陆地部分由平原到山地陆地部分由平原到山地深绿深绿绿绿浅绿浅绿浅浅黄黄黄黄深黄深黄浅褐浅褐褐褐深褐深褐海洋部分海洋部分采用浅蓝到深蓝，海采用浅蓝到深蓝，海水愈深，色调愈浓。水愈深，色调愈浓。n3.2 3.2 可视化的表现形式可视化的表现形式u地形晕渲显示地形晕渲显示 n3.2 3.2 可视化的表现形式可视化的表现形式u剖面显示剖面显示 n3.2 3.2 可视化的表现形式可视化的表现形式u 专题地图显示专题地图显示定位图表法定位图表法在要素分布的点位上绘制成的统计图表，表示其数在要素分布的点位上绘制成的统计图表，表

16、示其数量特征及结构。常用的图表有两种，一种是方向数量特征及结构。常用的图表有两种，一种是方向数量图表，一种是时间数量图表。量图表，一种是时间数量图表。线状符号法线状符号法用线状符号表示呈线状、带状分布要素的位置、类用线状符号表示呈线状、带状分布要素的位置、类别或等级。如河流、海岸线、交通线、地质构造线、别或等级。如河流、海岸线、交通线、地质构造线、山脊线等，左图表示某地区湖泊水的流向情况，右山脊线等，左图表示某地区湖泊水的流向情况，右图表示某地区不同级别河流的分布状况图表示某地区不同级别河流的分布状况 n3.2 3.2 可视化的表现形式可视化的表现形式专题地图显示专题地图显示动态符号法动态符号

17、法在线状符号上加绘箭头符号，表示运动方向。还可以用线条的宽窄表示数量的差异，也可以用连续的动线符号表示面状分布现象的动态。面状分布要素表示法面状符号表示成片分布的地理事物。如下图所示，表现了北美各地区商业发展状况：n3.2 3.2 可视化的表现形式可视化的表现形式专题地图显示专题地图显示在专题地图上还常使用柱状图表、剖面图表、玫瑰图表、塔形图表、三角形图表等多种统计图表，作为地图的补充。专题地图按照其内容要素的不同性质，可以划分为自然地图、社会政治经济地图、其他专题用图三个基本类型：自然地图包括如地质图、地球物理图、地震图、地势图、地貌图、气候气象图、水文图、海洋图、环境图、植被图、土壤图和综

18、合自然地理图等。社会政治经济地图包括如政治行政区划图、交通图、人口图、经济地图、文化建设图、历史地图、旅游地图等。n3.2 3.2 可视化的表现形式可视化的表现形式n立体透视显示 立体等高线模型n3.2 3.2 可视化的表现形式可视化的表现形式n立体透视显示 三维线框透视模型 n3.2 3.2 可视化的表现形式可视化的表现形式n立体透视显示 地形三维表面模型n3.2 3.2 可视化的表现形式可视化的表现形式l三维景观显示 基于纹理映射技术的地形三维景观 第四节第四节 电子地图系统简介电子地图系统简介n电子地图是以地图数据库为基础，以数字形式存储于电子地图是以地图数据库为基础，以数字形式存储于计

19、算机外存储器上，并能在电子屏幕上实时显示的可视计算机外存储器上，并能在电子屏幕上实时显示的可视地图。地图。n电子地图是传统的基础地图（包括地形图、普通地图电子地图是传统的基础地图（包括地形图、普通地图等）及其相关信息的数字化存储，是常用地图的电子版等）及其相关信息的数字化存储，是常用地图的电子版。n电子地图主要应用于政府宏观管理、科学研究、规划电子地图主要应用于政府宏观管理、科学研究、规划、预测、大众传播媒介、信息服务等领域。另外，它与、预测、大众传播媒介、信息服务等领域。另外，它与全球定位系统（全球定位系统（GPS）相结合，在航空航天领域、军事）相结合，在航空航天领域、军事领域以及汽车导航中

20、发挥着十分广泛的作用。领域以及汽车导航中发挥着十分广泛的作用。n4.1 4.1 电子地图的主要优点电子地图的主要优点l电子地图数据库可包括图形、图像、文档、统计数据等多种形式，也可与视频、音频信号相连，数据类型与数据量的可扩展性比较强l电子地图的检索十分方便，多种数据类型、多个窗口可以在同一屏幕上分层、实时地进行动态显示，具有广泛的可操纵性，用户界面十分友好l信息的存储、更新以及通讯方式较为简单，便于携带与交流l可以进行动态模拟，便于定性与定量分析，具有较强的灵活性，为地图及其相关信息深层次的应用打下了坚实的基础l可缩短大型系列地图集的生产周期和更新周期，降低生产成本l与输出硬设备相连，可将电

21、子地图上的多种信息制成硬拷贝n4.2 4.2 电子地图的运行环境电子地图的运行环境l 基本环境：满足显示、检索等需求基本环境：满足显示、检索等需求主机：微机、工作站、显示设备：显示器、投影屏幕、存储设备：硬盘驱动器、光盘驱动器、磁盘阵列、软件系统：操纵系统、地图显示与分析支持平台、l 输入输入/输出环境：满足数据采集和输出输出环境：满足数据采集和输出 输入/输出设备：数字化仪、扫描仪、绘图仪、打印机、输入/输出支撑软件：扫描软件、数字化软件、专业制图软件、n4.3 4.3 电子地图系统的主要功能模块电子地图系统的主要功能模块l 生成模块：生成模块：包括地图制图、文字编辑、图表生成、影像恢包括地

22、图制图、文字编辑、图表生成、影像恢复、数据更新等复、数据更新等l 分析模块：分析模块：依据不同层次用户的具体要求而设计，一般可包括统计分析、路径分析、叠加分析等l 显示模块：显示模块：包括空间检索、属性查询、静态显示（多窗口、多种数据类型、分层叠加显示等）、动态显示（滚动、闪烁、漫游、动态模拟等）、图形缩放、翻页、模拟产品输出等第五节第五节 虚拟现实技术虚拟现实技术n 虚拟现实（虚拟现实（Virtual RealityVirtual Reality，VRVR）是计算机产生的）是计算机产生的集视觉、听觉、触觉等为一体的三维虚拟环境，用户借集视觉、听觉、触觉等为一体的三维虚拟环境，用户借助特定设备

23、（如数据手套、头盔等）以自然方式与虚拟助特定设备（如数据手套、头盔等）以自然方式与虚拟环境交互作用、相互影响，从而获得与真实世界等同的环境交互作用、相互影响，从而获得与真实世界等同的感受以及在现实世界中难以经历的体验。感受以及在现实世界中难以经历的体验。n 随着三维信息的可得和计算机图形学技术的发展，随着三维信息的可得和计算机图形学技术的发展，地理信息三维表示不仅追求普通屏幕上通过透视投影展地理信息三维表示不仅追求普通屏幕上通过透视投影展示的真实感图像，而且具有强烈沉浸感的虚拟现实真立示的真实感图像，而且具有强烈沉浸感的虚拟现实真立体展示日益成为主流技术之一。体展示日益成为主流技术之一。n5.1 5.1 虚拟现实的虚拟现实的3I3I特性特性l 沉浸（沉浸（Immersion mmersion）l 交互（交互（Interaction nteraction）l 想像（想像（Imagination magination）沉浸（沉浸（Immersion）交互（交互（Interaction）n5.2 5.2 虚拟现实系统的类型虚拟现实系统的类型l 桌面虚拟现实系统桌面虚拟现实系统l 沉浸式虚拟现实系统沉浸式虚拟现实系统l 分布式虚拟现实系统分布式虚拟现实系统l 混合虚拟显示系统混合虚拟显示系统n5.3 5.3 虚拟现实的应用虚拟现实的应用