地圖制圖及可視化

1、College of Surveying And Geo-Informatics主講： 李魯峰制作： 吳旭祥College of Surveying And Geo-Informatics1 1 地圖的歷史和發(fā)展2 2 地圖制圖流程3 3 地圖的可視化 目錄College of Surveying And Geo-Informatics1. 地圖的歷史和發(fā)展原始地圖夏朝的九鼎，戰(zhàn)國時的兆域圖和刻圖木古代地圖托勒密的地理學(xué)指南世界上最早的地圖集雛形清皇輿全覽圖首次全國性的實測地圖近代地圖清末大清會典輿圖省域地圖集采用經(jīng)緯網(wǎng)制圖法現(xiàn)代地圖現(xiàn)代地圖學(xué)理論，新地圖學(xué)的發(fā)展趨勢，電子地圖的發(fā)展Colle

2、ge of Surveying And Geo-Informatics1. 地圖的歷史和發(fā)展 地地圖模型圖模型論論 地地圖感受圖感受論論 虛虛擬擬化化 主客體同一化主客體同一化現(xiàn)代地圖學(xué)進(jìn)展：地圖模型論是研究如何建立再現(xiàn)客觀環(huán)境的地圖模型，并以地圖數(shù)學(xué)模型來表達(dá)的理論。地圖認(rèn)知論是研究人類認(rèn)知地圖獲取信息的手段，原理和過程的理論。地圖感受論是研究地圖視覺感受過程的物理學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)方法，探討地圖是如何被用圖者有效感受的理論。智能化 包括地圖信息源信息獲取，地圖制作過程和地理信息表達(dá)的智能化等。虛擬化 地圖學(xué)將來表達(dá)的制圖對象不一定都是實體的客觀存在，很多內(nèi)容將是虛擬的、模擬的、多維仿真式的

3、。功能多極化 地圖功能從表達(dá)地理客體規(guī)律特征，擴(kuò)展到知識發(fā)現(xiàn)、空間分析、動態(tài)顯示監(jiān)測、綜合評價、預(yù)警預(yù)報等。主客體同一化 隨著科技發(fā)展，促進(jìn)地圖制作技術(shù)的不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，地圖制作將越來越簡單，故既是地圖制作者又是地圖使用者將逐漸普遍，使主客體同一化。全球一體化 隨著數(shù)字地球戰(zhàn)略的實施和推進(jìn)，將實現(xiàn)全球化的地圖無縫拼接和萬維網(wǎng)聯(lián)通，使地圖在表達(dá)地球和研究地球方面，都可以整體化，全球一體化形式出現(xiàn)。地圖認(rèn)知論地圖認(rèn)知論智能化智能化功能多極化功能多極化全球一體全球一體College of Surveying And Geo-Informatics1 1 地圖的歷史和發(fā)展3 3 地圖的可視化 目錄2

4、2 地圖制圖College of Surveying And Geo-Informatics 2.1 計算機(jī)地圖制圖與地理信息系統(tǒng) 計算機(jī)地圖制圖的目的是生產(chǎn)各種形式的地圖，如普通地形圖，專題圖，三維立體地圖，暈渲圖，坡度圖和坡向圖等。 地理信息系統(tǒng)則是以高效處理地理空間數(shù)據(jù)和非圖數(shù)據(jù)并為輔助決策提供科學(xué)依據(jù)為目的的計算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。 地理信息系統(tǒng)脫胎于計算機(jī)地圖制圖，因而GIS的主要功能之一是計算機(jī)地圖制圖。 計算機(jī)地圖制圖的發(fā)展，促進(jìn)了地理信息系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展，而地理信息系統(tǒng)的發(fā)展又推動著計算機(jī)制圖的迅速提高和進(jìn)一步發(fā)展。計算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)與計算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)與GISGIS的相似之處：的相似

5、之處：他們都以計算機(jī)的外圍設(shè)備為工具，以數(shù)據(jù)庫技術(shù)為基礎(chǔ)，都要處理空間他們都以計算機(jī)的外圍設(shè)備為工具，以數(shù)據(jù)庫技術(shù)為基礎(chǔ)，都要處理空間數(shù)據(jù)，都具有地圖制圖的功能。數(shù)據(jù)，都具有地圖制圖的功能。主要區(qū)別是主要區(qū)別是: :計算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)側(cè)重于可見實體的顯示和處理，而對可見實體可能存計算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)側(cè)重于可見實體的顯示和處理，而對可見實體可能存在的非圖形屬性不太重視。而這種屬性在地理分析中卻是非常有用的數(shù)據(jù)；在的非圖形屬性不太重視。而這種屬性在地理分析中卻是非常有用的數(shù)據(jù)；地理信息系統(tǒng)既注重實體的空間分布，又強(qiáng)調(diào)他們的顯示方法和質(zhì)量。地理信息系統(tǒng)既注重實體的空間分布，又強(qiáng)調(diào)他們的顯示方法和質(zhì)量。

6、計算機(jī)地圖制圖與地理信息系統(tǒng)的關(guān)系College of Surveying And Geo-Informatics 檢查驗收與成果歸檔階段項目分析與地圖設(shè)計階段資料搜集與數(shù)據(jù)建庫階段數(shù)據(jù)提取與地圖編制階段印前處理與制版印刷階段 2.2 地圖制圖流程College of Surveying And Geo-Informatics 根據(jù)項目需求，確定地圖內(nèi)容、表示方法、投影方式和比例尺，進(jìn)行技術(shù)設(shè)計。 地圖設(shè)計的基本程序：1.確定地圖的用途和對地圖的基本要求 2.分析已成圖3.研究制圖資料 4.研究制圖區(qū)域的基本情況5.設(shè)計地圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 6.地圖的分幅和圖面設(shè)計7.地圖內(nèi)容及表示方法設(shè)計 8.各

7、要素制圖綜合指標(biāo)的確定9.制圖工藝設(shè)計 10.樣圖試驗主要涉及：數(shù)學(xué)基礎(chǔ)設(shè)計地圖分幅設(shè)計地圖內(nèi)容設(shè)計符號設(shè)計圖面配置設(shè)計 2. 2.1 項目分析與地圖設(shè)計階段College of Surveying And Geo-Informatics數(shù)學(xué)基礎(chǔ)設(shè)計地圖分幅設(shè)計地圖內(nèi)容設(shè)計符號設(shè)計圖面配置設(shè)計1.選擇比例尺的條件 制圖區(qū)域大小、圖紙規(guī)格、地圖精度等。2.地圖投影選擇在赤道附近正軸圓柱投影;在中緯度地區(qū)圓錐投影；南北延伸的區(qū)域橫圓柱投影;要求面積對比正確（土地資源圖）等積投影;要求方位正確（地形圖）等角投影;要求距離正確（交通圖）距離投影;已成固定模式的，海圖用墨卡托投影，歐美國家地形圖用UTM

8、投影，我國地形圖用高斯投影。3.坐標(biāo)網(wǎng)的選擇大比例尺地形圖：以直角坐標(biāo)網(wǎng)為主、地理坐標(biāo)網(wǎng)為輔；中、小比例尺地形圖及地理圖：只選地理坐標(biāo)網(wǎng)旅游地圖或大比例尺城市圖，通常不表示任何坐標(biāo)網(wǎng)。紙張規(guī)格；印刷條件；主區(qū)在總圖廓中基本對稱，同時要照顧到同周圍地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和交通聯(lián)系；內(nèi)分幅的各圖幅印刷面積盡可能平衡；分幅時還應(yīng)照顧到圖面配置和盡量不破壞重要目標(biāo)的完整等。1、圖名：簡練、明確，具有概括性。2、圖廓3、圖例4、附圖、圖表和文字說明圖例符號的完備性圖例符號的一致性對標(biāo)志說明的明確性圖例系統(tǒng)的科學(xué)性（1）附圖：位置圖、重點區(qū)域擴(kuò)大圖、行政區(qū)劃略圖、某要素的專題地圖、嵌入圖等。（2）圖表：統(tǒng)計圖表；坡度

9、尺，坐標(biāo)尺、圖解比例尺等。（3）文字說明：編圖資料、成圖時間、坐標(biāo)系、高程系、編繪和出版單位等。 2. 2.1 項目分析與地圖設(shè)計階段College of Surveying And Geo-Informatics 2. 2.1 項目分析與地圖設(shè)計階段1）地理基礎(chǔ)（地理底圖）要素必須為專題地圖起到“骨架”作用，并作為轉(zhuǎn)繪專題內(nèi)容的控制基礎(chǔ)。（2）遵循普通地圖內(nèi)容的設(shè)計原則，只是內(nèi)容制圖綜合程度要大一些，符號的色彩、形狀設(shè)計以不影響專題內(nèi)容表示為準(zhǔn)則。（3）在內(nèi)容表達(dá)形式上注意與專題內(nèi)容的視覺層次對比。地圖內(nèi)容的設(shè)計要遵循College of Surveying And Geo-Informat

10、ics 項目分析與地圖設(shè)計階段資料搜集與數(shù)據(jù)建庫階段數(shù)據(jù)提取與地圖編制階段印前處理與制版印刷階段檢查驗收與成果歸檔階段 2.2 地圖制圖流程College of Surveying And Geo-Informatics 根據(jù)技術(shù)設(shè)計和制圖區(qū)域的實際情況，收集并處理有關(guān)制圖資料和地理信息數(shù)據(jù)，制作符合技術(shù)設(shè)計要求的地圖數(shù)據(jù)或地圖數(shù)據(jù)、專題地圖和特種地圖。 2.2.2 資料搜集與數(shù)據(jù)建庫階段College of Surveying And Geo-Informatics 項目分析與地圖設(shè)計階段資料搜集與數(shù)據(jù)建庫階段數(shù)據(jù)提取與地圖編制階段印前處理與制版印刷階段檢查驗收與成果歸檔階段 2.2 地圖制

11、圖流程College of Surveying And Geo-Informatics地圖編繪內(nèi)容：按設(shè)計的投影公式或選定的現(xiàn)成投影表格與比例尺計算圖廓與經(jīng)緯線交點坐標(biāo)，展繪地圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；把各種經(jīng)過處理加工的地圖資料轉(zhuǎn)至已展繪好數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的繪圖版上；地圖內(nèi)容編繪。用規(guī)定的編繪符號和色彩按地圖概括原則方法與指標(biāo)，對新編地圖內(nèi)容進(jìn)行取舍，完成編繪原圖。制圖綜合： 根據(jù)地圖的用途、比例尺和制圖區(qū)域的特點，以概括、抽象的形式反映出制圖對象的帶有規(guī)律性的類型特征和典型特點，而將那些次要、非本質(zhì)的物體舍掉。制圖綜合的基本方法：選取、化簡、概括和移位 2.2.3 數(shù)據(jù)提取與地圖編制階段College of

12、Surveying And Geo-Informatics1 1 地圖的歷史和發(fā)展 目錄2 2 地圖制圖3 3 地圖的可視化College of Surveying And Geo-Informatics空間信息的可視化： 指運用地圖學(xué)、計算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將地學(xué)信息輸入、處理、查詢、分析以及預(yù)測的數(shù)據(jù)及結(jié)果采用圖形符號、圖形、圖像，并結(jié)合圖表、文字、表格、視頻等可視化形式顯示，并進(jìn)行交互處理的理論、方法和技術(shù)。可視化(Visualization)： 指在人腦中形成對某物（某人）的圖像，是一個心理處理過程，促使對事物的觀察力及建立概念等。處理空間數(shù)據(jù)庫 3.1 可視化的定義Colleg

13、e of Surveying And Geo-Informatics軟拷貝 紙質(zhì)或其它介質(zhì)地圖 屏幕上的電子地圖硬拷貝綜合、形象地表現(xiàn)空間信息所使用的文本、表格、聲音、圖像、圖形、動畫、音頻、視頻各種形式邏輯地聯(lián)接并集成為一個整體概念，是空間信息可視化的重要形式。地圖GIS信息三維仿真地圖虛擬現(xiàn)實 VR以三維電子地圖數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，按照一定比例對現(xiàn)實世界或其中一部分的一個或多個方面的三維、抽象的描述。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機(jī)仿真系統(tǒng)，它利用計算機(jī)生成一種多源信息融合的、交互式的三維動態(tài)視景和實體行為的系統(tǒng)仿真，使用戶沉浸到該環(huán)境中。 3.2 空間信息可視化的形式Colle

14、ge of Surveying And Geo-Informatics（現(xiàn)代地圖學(xué)核心論） 可視化是現(xiàn)代地圖學(xué)的核心，處在這個等邊三角形的中心，傳輸和認(rèn)知模型是地圖可視化的重要內(nèi)容。 可視化仍然是地圖核心，交互性和動態(tài)性在制圖可視化研究中也顯得越來越重要。 3.2 空間信息可視化的理論College of Surveying And Geo-Informatics地圖應(yīng)用的對象包括個人和公眾； 人圖交互水平有高有低；地圖應(yīng)用的目的是揭示未知與表達(dá)已知。 信息傳輸（遠(yuǎn)角點）具有表達(dá)已知、面對大眾、人圖交互作用較低的特點； 可視化（近角點）則具有揭示未知、面對個人、人圖交互作用較高的特點。 3.2

15、.1地圖可視化（地圖應(yīng)用論 ）College of Surveying And Geo-Informatics指導(dǎo)選取地圖信息指導(dǎo)地圖載負(fù)量設(shè)計指導(dǎo)可視化界面設(shè)計地圖認(rèn)知讀圖者認(rèn)知模型制圖者認(rèn)知模型對地圖對象的認(rèn)知。對表達(dá)事物和現(xiàn)象的認(rèn)知，及內(nèi)容表現(xiàn)形式的認(rèn)知。 3.2.2地圖可視化（地圖認(rèn)知論 ）College of Surveying And Geo-Informatics傳統(tǒng)的信息傳輸模型基于可視化的信息傳輸模型基于交互的信息傳輸模型信息表現(xiàn)形式由單一化向多樣化擴(kuò)展；信息傳輸方式由靜態(tài)向動態(tài)擴(kuò)展；信息表現(xiàn)范圍由二維向多維擴(kuò)展；信息接收方式由被動向主動擴(kuò)展；信息傳輸手段由常規(guī)向新技術(shù)擴(kuò)展；

16、信息傳輸途徑由視覺向視、聽、觸等多種感覺形式擴(kuò)展。 3.2.3地圖可視化（地圖傳輸論 ）College of Surveying And Geo-Informatics從字符庫讀取漢字及字符信息 從GIS數(shù)據(jù)庫中檢索出的要素、特征及定位信息 預(yù)處理 符號化 地圖輸出 從符號庫讀取符號信息從色彩庫讀取彩色信息 3. 3 空間數(shù)據(jù)可視化的過程College of Surveying And Geo-Informatics（符號運用）色相、色值和飽和度，以及圖案則更適合于表征標(biāo)稱或定性數(shù)據(jù)。例如，在同一幅地圖上可用不同的面狀圖案代表不同的土地利用類型。 大小和紋理(符號斑紋的間距)表征了圖上數(shù)據(jù)之間

17、的數(shù)量差別。例如，一幅地圖可用大小不同的圓圈來代表不同規(guī)模等級的城市。形狀表征了圖上要素類別。例如圓圈表示電桿，方塊表示變電站大小 形狀紋理圖案色相色值 飽和度地圖符號系統(tǒng)中的視覺變量包括形狀、大小、紋理、圖案、色相、色值和飽和度。 3. 4 空間可視化的一般原則College of Surveying And Geo-Informatics注記的功能 地圖圖形符號與地理要素聯(lián)系的紐帶 模擬功能定位 地理對象質(zhì)量特征 地理對象數(shù)量特征 釋義與定位的雙重功能字體變化字體變化字形字樣字大 字色宋體：濟(jì)南仿宋：濟(jì)南隸書：濟(jì)南楷體：濟(jì)南黑體：濟(jì)南直體：濟(jì)南粗體：濟(jì)南斜體：濟(jì)南大寫：A小寫：a濟(jì)南濟(jì)南濟(jì)

18、南濟(jì)南濟(jì)南濟(jì)南濟(jì)南濟(jì)南濟(jì)南濟(jì)南注記的運用 ：字體擺放：地圖上文字或標(biāo)注的擺放與字體變化的選擇同樣重要。規(guī)則：文字?jǐn)[放的位置應(yīng)能顯示其所標(biāo)識空間要素的位置和范圍。點狀要素的名稱應(yīng)放在其點狀符號的右上方線狀要素的名稱應(yīng)以條塊狀與該要素走向平行面狀要素的名稱應(yīng)放在能指明其面積范圍的地方 3. 4 空間可視化的一般原則（注記運用）College of Surveying And Geo-Informatics主題突出圖形-背景圖面平衡視覺層次SLOPESLOPE0 - 1313 - 2121 - 2828 - 3535 - 4343 - 7505801,1601,7402,320290Meters坡度分級圖SLOPESLOPE0 - 1313 - 2121 - 2828 - 3535 - 4343 - 7505801,1601,7402,320290Meters坡度分級圖一般不要出現(xiàn)過亮或過暗，偏大或偏小，太長或太短、與圖廓太緊等現(xiàn)象 圖形-背景可用他們之間的比值進(jìn)行衡量，稱之為圖形-背景比率。提高圖形-背景比率的方法是使用人們熟悉的圖形。 一般可通過插入、再分結(jié)構(gòu)和對比等方式產(chǎn)生。 3. 4 空間可視化的一般原則（版面運用）C