地理信息系統(tǒng)第8章地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的輸出設(shè)計課件

第八章地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的輸出設(shè)計第一節(jié)地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的輸出形式第二節(jié)地理信息系統(tǒng)圖形輸出系統(tǒng)設(shè)計第三節(jié)地理信息系統(tǒng)的可視化與虛擬現(xiàn)實(shí)第八章地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的輸出設(shè)計第一節(jié)地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品第一節(jié)GIS產(chǎn)品的輸出形式1、GIS產(chǎn)品及其類型按輸出的載體類型分類常規(guī)地圖(紙張地圖)指印刷在紙張、塑料薄膜等材質(zhì)載體上的地圖，是地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的重要輸出形式。它主要是以線劃、顏色、符號和注記等表示地形地物。數(shù)字地圖：以計算機(jī)為存儲和顯示載體的地圖形式第一節(jié)GIS產(chǎn)品的輸出形式1、GIS產(chǎn)品及其類型數(shù)字地圖的核心是以數(shù)字形式來記錄和存儲地圖。與常規(guī)地圖相比，數(shù)字地圖有以下幾個優(yōu)點(diǎn):

(1)數(shù)字地圖的存儲介質(zhì)是計算機(jī)磁盤、磁帶等，與紙張相比，其信息存儲量大、體積小，易攜帶。

(2)數(shù)字地圖是以計算機(jī)可以識別的數(shù)字代碼系統(tǒng)反映各類地理特征，可以在計算機(jī)軟件的支持下借助高分辨率的顯示器實(shí)現(xiàn)地圖的顯示。

(3)數(shù)字地圖便于與遙感信息和地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)地圖的快速更新，同時也便于多層次信息的復(fù)合分析。

數(shù)字地圖的核心是以數(shù)字形式來記錄和存儲地圖。與常規(guī)地圖相比，電子地圖的基本概念：即已經(jīng)數(shù)字化了的地圖?？梢源鎯υ跀?shù)字存儲介質(zhì)上；可以顯示在屏幕或打印輸出；顯示內(nèi)容可以調(diào)整，并且地圖連接數(shù)據(jù)庫等。基本特征：1）交互性2）無級縮放3）無縫4）動態(tài)載負(fù)量調(diào)整5）多維化6）信息豐富化7）共享性8）具有基本的計算、統(tǒng)計和分析功能電子地圖電子地圖的基本概念：即已經(jīng)數(shù)字化了的地圖?？梢源鎯υ跀?shù)字存儲電子地圖電子地圖按輸出的內(nèi)容和形式分類l．全要素地形圖

全要素地形圖的內(nèi)容包括水系、地貌、植被、居民地、交通、境界、獨(dú)立地物等。它們具有統(tǒng)一的大地控制、統(tǒng)一的地圖投影和分幅編號，統(tǒng)一的比例尺系統(tǒng)(1：l萬、1：2.5萬、1：5萬、1：10萬、1：25萬、1：50萬、1：100萬)，統(tǒng)一的編制規(guī)范和圖式符號，屬于國家基本比例尺地形圖(圖8-1)。它們是編制各類專題地圖的基礎(chǔ)。按輸出的內(nèi)容和形式分類地理信息系統(tǒng)第8章地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的輸出設(shè)計課件2．各類專題圖

專題圖是突出表示一種或幾種自然或社會經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的地圖。它主要由地理基礎(chǔ)和專題內(nèi)容兩部分組成。從專題圖內(nèi)容或要素的顯示特征來看，一般包括空間分布、時間變異以及數(shù)量、質(zhì)量特征三個方面。專題圖按照空間分布的點(diǎn)狀、線狀和面狀分布大致有以下的一些表示方法:定點(diǎn)符號法、線狀符號法、質(zhì)別底色法、等值線法、定位圖表法、范圍法、點(diǎn)值法、分級比值法、分區(qū)圖表法和動線法等(圖8-2)。2．各類專題圖

專題圖是突出表示一種或幾種自然或社會經(jīng)濟(jì)專題地圖定點(diǎn)符號法舉例專題地圖定點(diǎn)符號法舉例專題地圖質(zhì)別底色法舉例專題地圖質(zhì)別底色法舉例專題地圖分區(qū)圖表法舉例專題地圖分區(qū)圖表法舉例專題地圖點(diǎn)值法舉例專題地圖點(diǎn)值法舉例

3．遙感影像地圖

隨著遙感技術(shù)，特別是航天遙感技術(shù)的發(fā)展，遙感影像地圖以成為地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的一種表達(dá)形式。遙感可以提供及時、準(zhǔn)確、綜合和大范圍的各種資源與環(huán)境數(shù)據(jù)，成為地理信息系統(tǒng)重要數(shù)據(jù)源之一。同時，在將遙感圖像進(jìn)行糾正的基礎(chǔ)上，按照一定的數(shù)學(xué)法則，運(yùn)用特定的地圖符號，結(jié)合表示地面特征的地圖，可以將遙感圖像編制成遙感影像地圖。遙感影像地圖具有遙感圖象和地形圖的雙重優(yōu)點(diǎn)。既包含了遙感圖像的豐富信息內(nèi)容，又保證了地形圖的整飾和幾何精度。遙感影像地圖按其內(nèi)容又可分為普通影像地圖和專題影像地圖。兩者的主要區(qū)別在于:前者表示包括等高線等地形內(nèi)容要素，后者主要反映專題內(nèi)容。3．遙感影像地圖

隨著遙感技術(shù)，特別是航天遙感技術(shù)的4．統(tǒng)計圖表與數(shù)據(jù)報表

在地理信息系統(tǒng)中，屬性數(shù)據(jù)大約占數(shù)據(jù)量的80%左右。它們是以關(guān)系（表）的形式存在的，反映了地理對象的特征、性質(zhì)等屬性。屬性數(shù)據(jù)的表示方法，可以采用前面所列的專題圖的形式，同時還可以直接用統(tǒng)計圖表和數(shù)據(jù)報表的形式加以直觀表示。4．統(tǒng)計圖表與數(shù)據(jù)報表

在地理信息系統(tǒng)中，屬性數(shù)據(jù)大約占統(tǒng)計圖表舉例統(tǒng)計圖表舉例地理信息系統(tǒng)第8章地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的輸出設(shè)計課件二、網(wǎng)絡(luò)地圖和數(shù)字地球1998年1月，美國副總統(tǒng)戈?duì)栐诩又菘茖W(xué)中心做了題為《數(shù)字地球》的演講。之后，數(shù)字地球引起了各國各部門以及眾多專家學(xué)者的極大關(guān)注。戈?duì)栒J(rèn)為，數(shù)字地球是一種能嵌入海量數(shù)據(jù)的多分辨率的真實(shí)地球的三維描述。由此可看出，數(shù)字地球的核心思想有兩點(diǎn):一是用數(shù)字化手段統(tǒng)一處理地球問題;二是最大限度地利用信息資源。可以說，用數(shù)字形式表達(dá)的真實(shí)地球的圖形，即數(shù)字地圖無疑將成為數(shù)字地球的基礎(chǔ)。二、網(wǎng)絡(luò)地圖和數(shù)字地球第二節(jié)GIS圖形輸出系統(tǒng)設(shè)計圖形坐標(biāo)系與顏色模型圖形坐標(biāo)系統(tǒng)；顏色模型與顏色空間；地理信息系統(tǒng)圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫。輸出的幾何變換二維圖形變換；三維圖形變換；地圖投影變換。地形圖與專題圖的輸出組織形式透明圖層與影像圖層；專題圖的符號系統(tǒng)。第二節(jié)GIS圖形輸出系統(tǒng)設(shè)計圖形坐標(biāo)系與顏色模型

1.圖形坐標(biāo)系統(tǒng)

(l)地球表面的世界坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系。世界坐標(biāo)系(worldcoordinates，簡稱WC)，有時也稱為用戶坐標(biāo)系。一般由用戶自己選定，與機(jī)器設(shè)備無關(guān)。圖形入庫時所依據(jù)的就是這種坐標(biāo)系。由于圖形輸出是面向用戶的，因此圖形輸出時應(yīng)當(dāng)仍然采用用戶所使用的坐標(biāo)系。用戶坐標(biāo)空間一般為實(shí)數(shù)域，理論上是連續(xù)的，無限的。作業(yè)區(qū)的左下角的坐標(biāo)值通常為非零值。我國1:50萬和更大比例尺地形圖采用的高斯＿克呂格投影坐標(biāo)系、小比例尺地圖所采用的各種特定的投影坐標(biāo)系、某些沒有經(jīng)緯網(wǎng)控制的地區(qū)圖幅的局部坐標(biāo)系等均是用戶坐標(biāo)系。1.圖形坐標(biāo)系統(tǒng)

(l)地球表面的世界坐標(biāo)系與大地大地坐標(biāo)系(geoeticcoordinates)是地理坐標(biāo)系的一種。大地原點(diǎn)是大地坐標(biāo)的起算點(diǎn)，一般由國家或地區(qū)選定。大地坐標(biāo)采用由大地測量方法決定的大地緯度(B)和大地經(jīng)度(L)。我國從1954年起選定北京某點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，用精密天文觀測的方法測定該點(diǎn)的天文緯度、天文經(jīng)度和該點(diǎn)到附近另一點(diǎn)的天文方位角，并把它們分別視為該點(diǎn)的大地緯度、大地經(jīng)度和大地方位角。其他地方所有控制點(diǎn)的坐標(biāo)，均由北京原點(diǎn)為起始點(diǎn)測算，這種平面坐標(biāo)系統(tǒng)，稱為"l954年北京坐標(biāo)系"。1980年改為在陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)設(shè)立新的大地原點(diǎn)，根據(jù)該點(diǎn)推得的坐標(biāo)，定名為"1980年大地坐標(biāo)系"。大地坐標(biāo)系(geoeticcoordinates)是地理坐(2)輸出設(shè)備的物理坐標(biāo)系與邏輯坐標(biāo)系。在設(shè)計、描述圖形對象時，用戶使用的是對象所在的世界坐標(biāo)系(用戶坐標(biāo)系)，在輸出時，往往便用與設(shè)備物理參數(shù)有關(guān)的設(shè)備坐標(biāo)系(devicecoordinates，簡稱DC)。設(shè)備坐標(biāo)系是物理設(shè)備的輸入/輸出門(I/O)空間。因此，設(shè)備坐標(biāo)系又稱為物理坐標(biāo)系。每一種圖形設(shè)備都有其獨(dú)有的坐標(biāo)系，如圖形顯示器使用熒屏坐標(biāo)系，其坐標(biāo)原點(diǎn)大都在左上角;繪圖機(jī)使用繪圖坐標(biāo)系，其坐標(biāo)原點(diǎn)在板面的左下角等。(2)輸出設(shè)備的物理坐標(biāo)系與邏輯坐標(biāo)系。早期的圖形程序(或軟件包)大多是在世界坐標(biāo)系(用戶坐標(biāo)系)上繪圖，然后直接映射到設(shè)備坐標(biāo)空間(DC)顯示輸出，這就給設(shè)備的更換和軟件的移植帶來許多不便。為此，在世界坐標(biāo)系(WC)和設(shè)備坐標(biāo)系(DC)之間定義了一個與設(shè)備無關(guān)的規(guī)范化設(shè)備坐標(biāo)系(normalizeddevicecoordinates，簡稱NDC)。這種坐標(biāo)系的每一維坐標(biāo)的取值范圍可以為[0，1]，也可以是0到65535之間的整數(shù)。為了與物理坐標(biāo)系相區(qū)別，這種坐標(biāo)系又可稱為邏輯坐標(biāo)系。早期的圖形程序(或軟件包)大多是在世界坐標(biāo)系(用戶坐標(biāo)系)上2.顏色模型與顏色空間

RGB

三原色疊加后的混合色，工業(yè)界的一種顏色標(biāo)準(zhǔn)，目前運(yùn)用最廣的顏色系統(tǒng)之一。Red(紅):Green(綠):Blue(藍(lán))

CMY/CMYK用于彩色印刷Cyan(青):Magenta(品紅):Yellow(黃):blacK

(黑)2.顏色模型與顏色空間RGBRGB任意色光F＝r[R]+g[G]+b[B]RGB色彩空間可用一個三維立方體來描述:RGB任意色光F＝r[R]+g[G]CMY/CMYK從白光中減去某種顏色后的顏色彩色印刷中使用一些能夠吸收特定的光波而反射其它光波的油墨或顏料CMY空間與RGB空間互補(bǔ)在印刷術(shù)中常加一種真正的黑色,故CMY又寫成CMYKCMY/CMYK從白光中減去某種顏色后的顏色綠青藍(lán)品紅黑黃減藍(lán)減綠減紅相減原色及其混合色綠青藍(lán)品紅黑黃減藍(lán)減綠減紅相減原色及其混合色3．地理信息系統(tǒng)圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫P228(1)二維矢量圖形結(jié)構(gòu)(2)柵格圖像數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3．地理信息系統(tǒng)圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫P2282.2輸出的幾何變換

在地理信息系統(tǒng)的輸出過程中，如何實(shí)現(xiàn)從用戶坐標(biāo)系到熒屏坐標(biāo)系的變換，這就涉及到幾何變換問題。在此分別給出二維圖形和三維圖形的主要變換類型及其變換矩陣，以及我國常用地圖投影的正反解變換公式。2.2輸出的幾何變換

在地理信息系統(tǒng)的輸出過程中，如

1.二維圖形變換

二維圖形的變換類型主要包括比例、旋轉(zhuǎn)、平移、鏡像、觀察變換等。

(1)比例變換。比例變換就是將平面上任意一點(diǎn)(x，y)的橫坐標(biāo)放大或縮小s11倍，縱坐標(biāo)放大或縮小s22倍。(2)旋轉(zhuǎn)變換。旋轉(zhuǎn)變換就是將平面上任意一點(diǎn)繞原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)θ角，一般規(guī)定逆時針方向?yàn)檎槙r針方向?yàn)樨?fù)。(3)平移變換。平移變換是將平面上任意一點(diǎn)沿x方向移動tx，沿y方向移動ty，1.二維圖形變換

二維圖形的變換類型主要包括比例、旋轉(zhuǎn)(4)鏡像變換。鏡像變換就是將平面上的三維圖形繞一直線ax+by+c=0作對稱變換。(5)觀察變換。觀察變換就是把用戶坐標(biāo)系中指定窗口內(nèi)的圖形映射到熒屏上的視圖區(qū)的過程。通過修改窗口的位置和大小，就可以實(shí)現(xiàn)對畫面的漫游和縮放。(4)鏡像變換。鏡像變換就是將平面上的三維圖形繞一直線ax二維圖形的幾何變換比例變換

SCALE

旋轉(zhuǎn)

ROTATE

平移

MOVE

鏡像

MIRROR

觀察變換

PAN,ZOOM二維圖形的幾何變換比例變換2.地圖投影變換

在地理信息系統(tǒng)中，各種地圖圖形的輸出是其產(chǎn)品的主要表現(xiàn)形式。比例尺、投影和圖例是地圖必須具備的三項(xiàng)基本要素。所謂地圖投影，就是建立平面上的點(diǎn)(用平面直角坐標(biāo)或極坐標(biāo)表示)和地球表面上的點(diǎn)(用緯度和經(jīng)度表示)之間的函數(shù)關(guān)系，用數(shù)學(xué)式表達(dá)這種關(guān)系，就是地圖投影變換就是從一種地圖投影變換為另一種地圖投影。其實(shí)質(zhì)是建立兩平面場之間及鄰域雙向連續(xù)點(diǎn)的一一對應(yīng)的關(guān)系。下面介紹地圖投影的類型和常用投影的正反解計算。2.地圖投影變換

在地理信息系統(tǒng)中，各種地圖圖形的輸出地圖投影類型。地圖投影基本上可以依外在的特征和內(nèi)在的性質(zhì)進(jìn)行分類。前者體現(xiàn)投影平面上經(jīng)緯線投影的形狀，具有明顯的直觀性;后者則是投影變形的實(shí)質(zhì)。首先按照經(jīng)緯線形狀來分類，P230其次，按照變形特征來分類P230地圖投影類型。地圖投影基本上可以依外在的特征和內(nèi)在的性質(zhì)進(jìn)行在我國，國家基本比例尺系列地形圖（1：l萬至1：50萬）采用全球統(tǒng)一分帶的高斯-克呂格投影，1:100萬則采用正軌等角割圓錐投影(Lambert投影)，大部分省區(qū)圖以及大多數(shù)這一比例尺的地圖也采用了這一投影，少部分采用了斜軸等距離方位投影，中國全圖多采用斜軸方位投影。在我國，國家基本比例尺系列地形圖（1：l萬至1：50萬）采用(2)常用投影的正反解計算。在地理信息系統(tǒng)中，常需要將一種地圖投影的坐標(biāo)變換為另一種地圖投影的坐標(biāo)。投影變換通常采用三種方法:①解析變換法;②數(shù)值變換法;③數(shù)值-解析變換法。解析方法分為兩種情況，即反解和正解。當(dāng)需要將原圖投影的直角坐標(biāo)反算到地理坐標(biāo)時，最常用的就是反解方法。而把地理坐標(biāo)代入新圖投影的公式，求得新圖投影的直角坐標(biāo)，即為正解。(2)常用投影的正反解計算。在地理信息系統(tǒng)中，常需要將一種2.3地形圖與專題圖的輸出組織形式

1.透明圖層與影像圖層

計算機(jī)中的地圖通常以圖層進(jìn)行組織，每一圖層包含地圖的一個不同部分。地圖中的各種要素，如境界線、交通線、居民地等等，常放在不同圖層中。圖層是透明的，各圖層疊加在一起構(gòu)成完整的一幅地圖。例如，第一個圖層包含國家界線，第二個圖層有表示各省會城市的符號，第三個圖層由文本標(biāo)注組成。將這些透明的圖層疊加在一起就建立了一幅完整的地圖。利用透明圖層可以實(shí)現(xiàn)GlS數(shù)據(jù)的制作和管理，同時又不影響地圖輸出。MapInfo中利用layer表示圖層;ARC/INFO中是用Coverage表示圖層的。

遙感影像也可以作為圖層進(jìn)行組織。同一幅地圖的遙感影像經(jīng)圖像配準(zhǔn)后，可以與矢量圖層進(jìn)行疊合。

2.3地形圖與專題圖的輸出組織形式

1.透明圖層與影2.專題圖的符號系統(tǒng)

專題圖的符號位置取決于實(shí)體位置，形狀取決于實(shí)體的質(zhì)最或數(shù)最特征。專題圖的符號可以分為點(diǎn)位符號、線狀符號和面狀符號。(1)點(diǎn)位符號。點(diǎn)位符號包括簡單符號、結(jié)構(gòu)符號、擴(kuò)展符號和統(tǒng)計符號圖（8-7)，根據(jù)制作方式又分為象形符號和規(guī)則符號。象形符號采用連接散點(diǎn)或信息塊的方法。規(guī)則圖形符號通常可以通過折線和圓弧連接而成，這些折線和圓弧可以用解析幾何的數(shù)學(xué)規(guī)則計算出參數(shù)。2.專題圖的符號系統(tǒng)

專題圖的符號位置取決于實(shí)體位置，(2)線狀符號。鐵路、公路、界線、堤壩等線狀地物都采用線狀符號表示(圖8-9)，其特點(diǎn)是在兩個點(diǎn)間除了趨勢性的各種線劃外，中間還有其他一些符號，這些線狀符號可以用一組數(shù)學(xué)表達(dá)式描述(3)面狀符號。面狀符號一般由暈線、簡單圖形或象形圖形作為填充符號，在制圖區(qū)域的多邊形內(nèi)按一定方式配置組合而成。其中，暈線是面狀符號的主要形式之一，因?yàn)橛蓵灳€組成的面狀符號可以由不同方向、密度、強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)的暈線構(gòu)成豐富多彩的圖形，對于表示制圖物體或現(xiàn)象的類別和數(shù)量特征具有很強(qiáng)的表現(xiàn)力。(2)線狀符號。鐵路、公路、界線、堤壩等線狀地物都采用線狀符專題圖的符號系統(tǒng)舉例點(diǎn)符號線符號面符號專題圖的符號系統(tǒng)舉例點(diǎn)符號線符號面符號地圖注記的種類注記的字體、字級和顏色注記的排列和配置

地圖注記地圖注記的種類地圖注記 地圖上的注記可分為名稱注記、說明注記和數(shù)字注記三種。1）名稱注記說明各種事物的專有名稱，如居民點(diǎn)名稱；2）說明注記用來說明各種事物的種類、性質(zhì)或特征，用于補(bǔ)充圖形符號的不足，它常用簡注表示；3）數(shù)字注記用來說明某些事物的數(shù)量特征，如高程等。

地圖注記的種類 地圖上的注記可分為名稱注記、說明注記和數(shù)字注記三種。地圖注地圖上常用不同的字體表示不同的事物，常用的字體有宋體、等線體、仿宋體和橫線體；地圖上注記尺寸的大小，以照相排字機(jī)注明的規(guī)格為標(biāo)準(zhǔn)，在一幅圖上，按照事物的重要程度和意義，采用不同的字級，以便使注記大小與圖形符號相對應(yīng)；注記的顏色只有色相的變化，顏色的選用要與注記所表示的事物類別相聯(lián)系。注記的字體、字級和顏色地圖上常用不同的字體表示不同的事物，常用的字體有宋體、等線體

漢字注記通常有水平字列、垂直字列、雁形字列（注記的字向指向北方或圖廓上方）和屈曲字列（注記的字向與注記文字中心線垂直或平行）等等。注記配置的基本原則是不應(yīng)該使注記壓蓋圖上的重要部分。注記應(yīng)與其所說明的事物關(guān)系明確。注記的排列和配置

注記的排列和配置注記的排列和配置

注記的排列和配置

圖面設(shè)計包括圖名、比例尺、圖例、插圖（或附圖）、文字說明和圖廓整飾等。圖名：專題地圖的圖名要求簡明圖幅的主題，一般安放在圖幅上方中央。字體要與圖幅大小相稱，以等線體或美術(shù)體為主。比例尺：比例尺有兩種表示方法：一是用文字（如一比四百萬）或數(shù)字（如1：4000000）表示；二是用圖解比例尺表示。比例尺一般放在圖例的下方，也可放置在圖廓外下方中央或圖廓內(nèi)上方圖名下處。

地圖圖幅整飾 圖面設(shè)計包括圖名、比例尺、圖例、插圖（或附圖）、文字說圖例：圖例符號是專題內(nèi)容的表現(xiàn)形式，圖例中符號的內(nèi)容、尺寸和色彩應(yīng)與圖內(nèi)一致，多半放在圖的下方。附圖：附圖是指主圖外加繪的圖件，在專題地圖中，它的作用主要是補(bǔ)充主圖的不足。專題地圖中的附圖，包括重點(diǎn)地區(qū)擴(kuò)大圖、內(nèi)容補(bǔ)充圖、主圖位置示意圖、圖表等。附圖放置的位置應(yīng)靈活。文字說明：專題地圖的文字說明和統(tǒng)計數(shù)字，要求簡單扼要，一般安排在圖例中或圖中空隙處。其他有關(guān)的附注也應(yīng)包括在文字說明中。

地圖圖幅整飾圖例：圖例符號是專題內(nèi)容的表現(xiàn)形式，圖例中符號的內(nèi)容、尺寸和5.2地圖排版布局地圖排版布局5.2地圖排版布局地圖排版布局第三節(jié)GIS的可視化與虛擬現(xiàn)實(shí)三維空間圖形模型線框模型與面模型；實(shí)體模型。數(shù)字地面模型的構(gòu)造網(wǎng)格表面構(gòu)造；隱藏線與隱藏面的消除。虛擬現(xiàn)實(shí)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)真實(shí)感圖形與紋理貼圖；光照模型和光線跟蹤；視差原理與體視圖的生成；VRML結(jié)構(gòu)與虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)現(xiàn)方法。第三節(jié)GIS的可視化與虛擬現(xiàn)實(shí)三維空間圖形模型空間信息的三維建模三維的GIS中空間三維信息的直接獲取是一件非常困難的事情，盡管攝影測量與遙感和計算機(jī)視覺等領(lǐng)域在多源影像數(shù)據(jù)利用和自動三維重建方面取得了長足進(jìn)步，特別是激光掃描技術(shù)、干涉雷達(dá)測量技術(shù)和高分辨率衛(wèi)星圖像技術(shù)等的應(yīng)用，為大范圍三維景觀模型的快速獲取提供了可能。由于各種應(yīng)用的不同，多種途徑的三維信息獲取技術(shù)混合使用的狀況將會延續(xù)相當(dāng)長的時間。空間信息的三維建模（1）LOD模型所謂LOD(levelsofdetail，LOD)模型，是指對同一個場景中的物體采用具有不同細(xì)節(jié)水平(或稱精細(xì)程度)的一系列模型。它廣泛使用于控制場景的復(fù)雜程度并加速三維復(fù)雜場景的實(shí)時可視化描繪中。其類似于柵格影像數(shù)據(jù)處理中的多分辨率概念，即影像金字塔。LOD技術(shù)是指計算機(jī)在生成視景時，根據(jù)該物體所在位置離視點(diǎn)距離的大小，分別調(diào)入詳細(xì)程度不同的模型參與視景的生成（1）LOD模型地理信息系統(tǒng)第8章地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的輸出設(shè)計課件（2）多分辨率建模方法根據(jù)不同細(xì)節(jié)層次建模需要，可以分別采用以下不同的數(shù)據(jù)源和建模策略重建三維場景模型。根據(jù)DEM重建逼真的地形表面形態(tài)，通過疊加正射影像數(shù)據(jù)生成真實(shí)感很強(qiáng)的虛擬景觀。直接使用CAD、3DS、3DMAX等設(shè)計數(shù)據(jù)，逼真表示規(guī)劃設(shè)計成果的精細(xì)結(jié)構(gòu)和材質(zhì)特征；這種方法可以達(dá)到較高水平的細(xì)節(jié)程度，不僅能表示目標(biāo)外觀，而且還能充分展現(xiàn)目標(biāo)的內(nèi)部形態(tài)。利用攝影測量、激光掃描或其他地面測量手段采集的三維編碼數(shù)據(jù)和實(shí)際影像紋理逼真表示建筑景觀的現(xiàn)狀；該方法一般不表示實(shí)體內(nèi)部特征，根據(jù)不同分辨率的圖像可以達(dá)到各種細(xì)節(jié)水平，廣泛用于大范圍場景模型的快速重建。根據(jù)建筑物的底部邊界線(傳統(tǒng)的二維線劃數(shù)據(jù)如GIS中的DLG)和相應(yīng)的高度屬性進(jìn)行三維重建，表面紋理則可以采用紋理材質(zhì)數(shù)據(jù)庫中的簡單數(shù)據(jù)直接生成，該方法主要用于表現(xiàn)較低細(xì)節(jié)水平的景觀輪廓特征。（2）多分辨率建模方法（3）CAD與三維GIS的集成城市規(guī)劃、建筑設(shè)計等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用著基于CAD的三維建模與編輯方法。將這種方法產(chǎn)生的三維模型數(shù)據(jù)納入GIS、實(shí)現(xiàn)CAD數(shù)據(jù)與GIS數(shù)據(jù)的集成有兩個重要意義：一是城市規(guī)劃、建筑設(shè)計普遍采用CAD生產(chǎn)，CAD數(shù)據(jù)廣泛可得；二是CAD在三維模型創(chuàng)建與編輯上具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢，一些復(fù)雜而難于創(chuàng)建、但很實(shí)用的地物模型(如城市中的藝術(shù)建筑、交通導(dǎo)航所使用的航標(biāo)等)利用CAD系統(tǒng)創(chuàng)建和編輯往往比較方便。因此，三維GIS的成功應(yīng)用迫切需要與CAD進(jìn)行有機(jī)的集成。（3）CAD與三維GIS的集成三維景觀顯示（1）基于紋理映射技術(shù)的地形三維景觀真實(shí)地物表面存在著豐富的紋理細(xì)節(jié)，人們正是依據(jù)這些紋理細(xì)節(jié)來區(qū)別各種具有相同形狀的景物。因此，景物表面紋理細(xì)節(jié)的模擬在真實(shí)感圖形生成技術(shù)中起著非常重要的作用，一般將景物表面紋理細(xì)節(jié)的模擬稱為紋理映射技術(shù)。三維景觀顯示（2）基于遙感影像的地形三維景觀各類遙感影像數(shù)據(jù)(航空、航天、雷達(dá)等)記錄了地形表面豐富的地物信息，是地形景觀模型建立主要的紋理庫。（2）基于遙感影像的地形三維景觀（3）基于地物疊加的地形三維景觀將圖像的紋理疊加在地形的表面，雖然可以增加地形顯示的真實(shí)性，但若是能夠在DEM模型上疊加地形表面的各種人工和自然地物，如公路、河流、橋梁、地面建筑等，則更能逼真地反映地表的實(shí)際情況，而且這樣生成的地形環(huán)境還能進(jìn)行空間信息查詢和管理。（3）基于地物疊加的地形三維景觀虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality，VR）是計算機(jī)產(chǎn)生的集視覺、聽覺、觸覺等為一體的三維虛擬環(huán)境，用戶借助特定裝備（如數(shù)據(jù)手套、頭盔等）以自然方式與虛擬環(huán)境交互作用、相互影響，從而獲得與真實(shí)世界等同的感受以及在現(xiàn)實(shí)世界中難以經(jīng)歷的體驗(yàn)。隨著三維信息的可得和計算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)的發(fā)展，地理信息三維表示不僅追求普通屏幕上通過透視投影展示的真實(shí)感圖形，而且具有強(qiáng)烈沉浸感的虛擬現(xiàn)實(shí)真立體展示日益成為主流技術(shù)之一虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)場景圖虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)場景圖VR基本特征包括多感知性（multi-perception）、自主性（autonomy）、交互性（interaction）和臨場性（presentation）。自主性指V