第八章：數(shù)據(jù)表現(xiàn)與制圖

第八章：數(shù)據(jù)顯示與地圖編制張龍其長沙理工大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院測繪工程系提綱§8.1概述§8.2地圖的符號§8.3地圖的種類§8.4地圖的注記§8.5地圖設(shè)計(jì)§8.6地圖生產(chǎn)§8.7地圖綜合第一代紙質(zhì)地圖第二代影像地圖第三代地理信息系統(tǒng)第四代虛擬現(xiàn)實(shí)空間數(shù)據(jù)的表達(dá)§8.1概述空間數(shù)據(jù)的表達(dá)功能來源于地圖學(xué)地圖符號專題信息表達(dá)注記圖幅配置制圖綜合GIS可以稱為“動態(tài)的地圖”，它提供了比普通地圖更為豐富和靈活的空間數(shù)據(jù)表現(xiàn)方式，如動態(tài)信息表達(dá)、虛擬現(xiàn)實(shí)等等§8.1概述數(shù)學(xué)法則

比例尺地圖投影地圖符號：表達(dá)地圖內(nèi)容的基本手段；不僅能表示事物的空間位置、形狀、質(zhì)量和數(shù)量特征，而且還可以表示各事物之間的相互聯(lián)系及區(qū)域總體特征制圖綜合把實(shí)地景物縮小或把原來較詳細(xì)的地圖縮成更小比例尺地圖時，對實(shí)況或原圖內(nèi)容進(jìn)行取舍和化簡，以便在有限的圖面上表達(dá)出制圖區(qū)域的基本特征和地理要素主要表現(xiàn)在內(nèi)容的取舍、數(shù)量簡化、質(zhì)量化簡和形狀化簡等方面§8.1概述地圖的要素§8.2地圖符號8.2.1地圖符號:由形狀不同、大小不一和色彩有別的圖形和文字組成；注記也是地圖符號是地圖的語言，表達(dá)地圖內(nèi)容的基本手段單個符號：可以表示事物的空間位置、大小、質(zhì)量和數(shù)量特征同類符號：可以反映各類要素的分布特點(diǎn)各類符號的總和：可以表明各要素之間的相互關(guān)系及區(qū)域總體特征8.2.2地圖符號的構(gòu)成特點(diǎn)

構(gòu)成要素形狀大小顏色§8.2地圖符號地圖符號的感受效果符號的復(fù)雜排列能引起視覺的不同感受：整體感：主要依靠符號之間不存在明顯的差異而形成的；差異感：由不同組成要素在圖形間產(chǎn)生明顯區(qū)別而形成的；立體感：主要是利用透視的方法，通過改變符號的尺寸、顏色的亮度等來實(shí)現(xiàn)的，如暈渲法就是利用光影，模擬地表面受光的強(qiáng)弱，用濃淡不同的色調(diào)顯示地形起伏而產(chǎn)生立體感§8.2地圖符號8.2.3分類1）按照符號的定位情況分類定位符號：指圖上有確定位置，一般不能任意移動的符號，如河流、居民地及邊界等；說明符號：是指為了說明事物的質(zhì)量和數(shù)量特征而附加的一類符號，如：說明森林樹種的符號等2）按照符號的幾何形態(tài)分類

點(diǎn)符號線狀符號面狀符號§8.2地圖符號（1）點(diǎn)狀符號是一種表達(dá)不能依比例尺表示的小面積事物（如油庫等）和點(diǎn)狀（如控制點(diǎn)）所采用的符號點(diǎn)狀符號的大小通常反映事物的等級或數(shù)量特征，但是符號的大小與形狀與地圖比例尺無關(guān)，它只具有定位意義§8.2地圖符號（2）線狀符號一種表達(dá)呈線狀或帶狀延伸分布事物的符號，如河流，其長度能按比例尺表示，而寬度一般不能按比例尺表示形狀和顏色表示事物的質(zhì)量特征，寬度往往反映事物的等級或數(shù)值這類符號能表示事物的分布位置、延伸形態(tài)和長度，但不能表示其寬度，一般又稱為半依比例符號§8.2地圖符號（4）面狀符號是一種能按地圖比例尺表示出事物分布范圍的符號，用輪廓線（實(shí)線、虛線或點(diǎn)線）表示事物的分布范圍形狀與事物的平面圖形相似，輪廓線內(nèi)加繪顏色或說明符號以表示它的性質(zhì)和數(shù)量，并可以從圖上量測其長度、寬度和面積，一般又把這種符號稱為依比例符號

§8.2地圖符號8.2.4矢量數(shù)據(jù)符號化根據(jù)一定的原則和標(biāo)準(zhǔn)為所有的空間實(shí)體配置對應(yīng)的符號常用的方法由：（1）單一符號（2）分類符號（3）分級符號（4）統(tǒng)計(jì)符號（5）組合符號§8.2地圖符號（1）單一符號：用統(tǒng)一的大小，形狀，顏色的點(diǎn)狀，線狀或者面狀符號來表達(dá)制圖要素§8.2地圖符號（2）分類符號利用不同形狀，大小，顏色，圖案的符號來表達(dá)不同的要素§8.2地圖符號（3）分級符號分級色彩：將要素屬性數(shù)值按照一定的分級方法分成若干級別之后，用不同的顏色來表示不同級別分級符號：采用不同的符號來表示不同級別的要素屬性數(shù)值。符號形狀取決于制圖要素的特征§8.2地圖符號數(shù)據(jù)分級等間隔幾何間隔等頻率標(biāo)準(zhǔn)離差自然斷點(diǎn)用戶自定義§8.2地圖符號（4）統(tǒng)計(jì)符號比率符號：按照一定比率關(guān)系，來確定與制圖要素屬性數(shù)值對應(yīng)的符號大小，一個屬性數(shù)值就對應(yīng)了一個符號大小點(diǎn)值符號：使用一定大小的點(diǎn)狀符號來表示一定數(shù)量的制圖要素，表現(xiàn)出一個區(qū)域范圍內(nèi)的密度數(shù)值統(tǒng)計(jì)符號：用于表示制圖要素的多項(xiàng)屬性。常用的統(tǒng)計(jì)圖有餅狀圖，柱狀圖以及累計(jì)柱狀圖等§8.2地圖符號（5）組合符號針對多個要素的一項(xiàng)或者多項(xiàng)屬性來進(jìn)行表達(dá)的符號化方式?！?.2地圖符號8.2.5柵格數(shù)據(jù)符號化分級著色§8.2地圖符號地圖上的注記地圖注記的種類：名稱注記：說明各種事物的專有名稱

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

數(shù)字注記：用來說明某些事物的數(shù)量特征注記的字體、字級和顏色字體：表示不同的事物，常用的字體有宋體、等線體、仿宋體和橫線體大?。喊凑帐挛锏闹匾潭群鸵饬x，采用不同的字級，以便使注記大小與圖形符號相對應(yīng)顏色：注記所表示的事物類別相聯(lián)系§8.3地圖注記地圖上的注記注記的排列和配置注記數(shù)量較多，注記的排列和配置是否恰當(dāng)，常常會影響讀圖的效果基本原則是不應(yīng)該使注記壓蓋圖上的重要部分不能遮蓋地物，注記之間也不能相互重疊不可能對所有的地物進(jìn)行標(biāo)注時，這需要進(jìn)行選擇，通常的選擇方法是選擇相對重要的地物，這也可以通過對地物屬性的排序來實(shí)現(xiàn)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§8.3地圖注記地圖上的注記注記的排列和配置注記應(yīng)與其所說明的事物關(guān)系明確對于點(diǎn)狀地物，應(yīng)以點(diǎn)狀符號為中心，在其上下左右四個方向中的任一適當(dāng)位置配置注記，注記呈水平方向排列對于線狀事物，注記沿線狀符號延伸方向從左向右或從上向下排列，字的間隔均勻一致，特別長的線狀地物，名稱注記可重復(fù)出現(xiàn)對于面狀事物，注記一般置于面狀符號之內(nèi)，沿面狀符號最大延伸方向配置，字的間隔均勻一致?！?.3地圖注記GIS自動標(biāo)注功能：確定地圖上的要素以及相應(yīng)的注記文字對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行搜索和實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生試驗(yàn)性的注記點(diǎn)選擇較好的注記位置§8.4專題信息表現(xiàn)專題地圖定義：突出地表示一種或幾種自然現(xiàn)象和社會經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的地圖按內(nèi)容可分為三大類自然地圖：表示自然界各種現(xiàn)象的特征、地理分布及其相互關(guān)系，如地質(zhì)圖、水文圖等；社會經(jīng)濟(jì)地圖：表示各種社會經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的特征、地理分布及其相互關(guān)系，如人口圖、行政區(qū)劃圖等其他專題地圖：指不屬于上述二類的專題地圖，如航海圖、航空圖等§8.4專題信息表現(xiàn)專題地圖的內(nèi)容：專題地圖的種類很多，但大都是由地理基礎(chǔ)和專題內(nèi)容組成的地理基礎(chǔ)普通地圖上的一部分內(nèi)容要素，如經(jīng)緯網(wǎng)、水系、居民點(diǎn)、交通線、地勢等作為編繪專題內(nèi)容的骨架，并表示專題內(nèi)容的地理位置和說明專題內(nèi)容與地理環(huán)境的關(guān)系專題內(nèi)容一是將普通地圖內(nèi)容中一種或幾種要素顯示得比較完備和詳細(xì)，而將其他要素放到次要地位或省略，如交通圖等二是包括在普通地圖上沒有的和地面上看不見的或不能直接測量的專題要素，如人口密度圖§8.4專題信息表現(xiàn)專題地圖內(nèi)容的表現(xiàn)手段色彩：世界上的物體，均有形狀和色彩兩個基本特征一類是黑白及各種灰色，稱為非彩色一類是彩色，包括除黑、白、灰以外的顏色線條：線條實(shí)質(zhì)上是點(diǎn)、線、面狀符號的簡稱，顯示制圖現(xiàn)象數(shù)量和質(zhì)量的重要手段注記：注記應(yīng)緊密結(jié)合專題內(nèi)容，可增強(qiáng)現(xiàn)象的顯現(xiàn)效果。對于類型圖和區(qū)劃圖，一般都要利用注記§8.4專題信息表現(xiàn)專題信息的表示方法點(diǎn)狀事物：點(diǎn)狀分布要素指那些占據(jù)的面積較小，不能按比例尺表示，又要定位的事物；對于點(diǎn)狀分布要素的質(zhì)量特征和數(shù)量特征，可以用點(diǎn)狀符號表示線狀事物：對于這些事物的分布質(zhì)量特征和數(shù)量特征可以用線狀符號表示；在地面上呈線狀或帶狀分布的事物很多，如交通線、河流及邊界線等面狀專題內(nèi)容：最常用的表示方法有：等值線法、質(zhì)底法、范圍法、點(diǎn)值法、符號法、動線法、統(tǒng)計(jì)圖法、DEM等§8.4專題信息表現(xiàn)面狀專題內(nèi)容的表示方法（1）等值線法：等值線指在地圖上通過表示一種現(xiàn)象的數(shù)量指標(biāo)的一些等值點(diǎn)的曲線，如等高線、等溫線適用范圍：宜用于表示地面上連續(xù)分布而逐漸變化的現(xiàn)象，并說明這種現(xiàn)象在地圖上任一點(diǎn)的數(shù)值或強(qiáng)度等值線的數(shù)值間隔原則上最好是一個常數(shù)，以便判斷現(xiàn)象變化的急劇或和緩；等值線間隔的大小首先決定于現(xiàn)象的數(shù)值變化范圍，變化范圍越大（以等高線為例，地貌高程變化越大），間隔也越大，反之亦然如果根據(jù)等值線分層設(shè)色，顏色應(yīng)由淺色逐漸加深，或由寒色逐漸過渡到暖色，這樣可以提高地圖的表現(xiàn)力§8.4專題信息表現(xiàn)§8.4專題信息表現(xiàn)面狀專題內(nèi)容的表示方法（2）質(zhì)底法：方法步驟：首先按現(xiàn)象的性質(zhì)進(jìn)行分類或分區(qū)，制成圖例，在地圖上繪出各分類界線，然后把同類現(xiàn)象或?qū)儆谕粎^(qū)劃的現(xiàn)象繪成同一顏色或同一的暈紋適用范圍：地表面上的連續(xù)面狀現(xiàn)象（如氣象現(xiàn)象）大面積分布的現(xiàn)象（如土壤覆蓋）大量分布的現(xiàn)象（如人口）優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是鮮明美觀，缺點(diǎn)是不易表示各類現(xiàn)象的逐漸過渡，而且當(dāng)分類很多時，圖例比較復(fù)雜，必須詳細(xì)閱讀圖例時才能讀圖注意質(zhì)底的兩種顏色系統(tǒng)不應(yīng)該相互重疊，但是底色可以與暈線重合質(zhì)底法易于與其他表示方法結(jié)合使用。§8.4專題信息表現(xiàn)（a）精確范圍法，（b）概略范圍法面狀專題內(nèi)容的表示方法（3）范圍法定義：又名區(qū)域法，用于表示某種現(xiàn)象在一定范圍內(nèi)的分布分類精確范圍法：有明確的界線，在界線內(nèi)著色或填繪暈紋或文字注記概略范圍法：可用虛線、點(diǎn)線表示輪廓界線，或不繪輪廓界線，只以文字或單個符號表示現(xiàn)象分布的概略范圍§8.4專題信息表現(xiàn)§8.4專題信息表現(xiàn)面狀專題內(nèi)容的表示方法（3）范圍法范圍表示的方法用一定圖形的實(shí)線或虛線表示區(qū)域的范圍用不同顏色普染區(qū)域在不同區(qū)域范圍內(nèi)繪以不同暈線在區(qū)域范圍內(nèi)均勻配置暈線符號，有時不繪出境界線在區(qū)域范圍內(nèi)加注說明注記或采用填充符號范圍法與質(zhì)底法的區(qū)別在于所表現(xiàn)的現(xiàn)象不布滿整個編圖區(qū)域不一定有精確的范圍界線§8.4專題信息表現(xiàn)面狀專題內(nèi)容的表示方法（4）點(diǎn)值法定義：點(diǎn)值法是在圖上用小點(diǎn)表示現(xiàn)象的分布和數(shù)量適用范圍：適用于表示分布不均勻的現(xiàn)象分類：均勻布點(diǎn)法，即在一定的區(qū)劃單位內(nèi)均勻地布點(diǎn)定位布點(diǎn)法，即按照現(xiàn)象實(shí)際所在地布點(diǎn)§8.4專題信息表現(xiàn)面狀專題內(nèi)容的表示方法（4）點(diǎn)值法優(yōu)點(diǎn)簡單明了，從圖上點(diǎn)的疏密就可看出現(xiàn)象的集中或分散的程度質(zhì)底法和范圍法只能反映現(xiàn)象的分布范圍及其質(zhì)量特征，點(diǎn)值法則可以表明現(xiàn)象的分布和數(shù)量特征如果恰當(dāng)?shù)夭捎貌煌伾筒煌螤畹狞c(diǎn)，既可以表示現(xiàn)象的數(shù)量特征，也可以表示它的質(zhì)量特征和發(fā)展概況注意：布點(diǎn)時要確定點(diǎn)的大小及其代表的值，在最稠密的地方，點(diǎn)可以近于緊接但不能重迭，在最稀疏的地方，也有點(diǎn)的表示；在其他地方，則依比例顯示出點(diǎn)的疏密§8.4專題信息表現(xiàn)面狀專題內(nèi)容的表示方法（5）符號法定義用各種不同形狀、大小和顏色的符號表示現(xiàn)象的分布及其數(shù)量特征和質(zhì)量特征以符號的大小表示數(shù)量的差別，形狀和顏色表示質(zhì)量的差別，將符號繪在現(xiàn)象所在的位置上§8.4專題信息表現(xiàn)面狀專題內(nèi)容的表示方法（5）符號法個體符號法：不依地圖比例尺或所占面積小于地圖符號本身的一些地物的位置，并且通常用于表示按點(diǎn)定位的現(xiàn)象幾何符號：幾何圖形簡單，便于繪制，能準(zhǔn)確地指明地物位置，便于比較大?。挥捎谖淖址柡拖笮畏柌荒芫_地表示位置以及數(shù)量的差異文字符號：用表示現(xiàn)象名稱的頭一、二個字母代表。使地圖不易閱讀，不能指示地物的準(zhǔn)確位置，不能按符號大小對比象形符號：相似于所表示對象的圖形，可以進(jìn)一步分為象征符號：形狀與所表示地物有某種程度的聯(lián)系實(shí)體符號：實(shí)體圖形表示相應(yīng)的事物分布§8.4專題信息表現(xiàn)面狀專題內(nèi)容的表示方法（5）符號法線狀符號法可用于表示幾何概念的線劃，如分水嶺、地面上確定的各種境界線（如國界線）表示線狀分布的不能依地圖比例尺表示其寬度的地物，如河流與道路等強(qiáng)調(diào)圖上按面積表示的地物的主要方向，如山脊線、山脈走向線等§8.4專題信息表現(xiàn)面狀專題內(nèi)容的表示方法（6）動線法：動線法一般是用箭形符號表示現(xiàn)象的運(yùn)動路線和方向，如人口遷移路線、洋流和貨運(yùn)路線等箭頭和箭體上部的方向應(yīng)保持一致，箭頭的兩翼應(yīng)保持對稱箭形的粗細(xì)或?qū)挾缺硎狙罅鞯乃俣葟?qiáng)度或貨運(yùn)的數(shù)量箭形的長短表示風(fēng)向、洋流的穩(wěn)定性首尾銜接的箭形表示運(yùn)動的路線，動線法表示面狀事物的移動§8.4專題信息表現(xiàn)面狀專題內(nèi)容的表示方法（7）統(tǒng)計(jì)圖法定義：統(tǒng)計(jì)圖法一般根據(jù)編圖區(qū)域內(nèi)各區(qū)劃單位或典型地點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)資料，用地圖形式表達(dá)出來圖形統(tǒng)計(jì)圖法：圖形統(tǒng)計(jì)圖法是根據(jù)各區(qū)劃單位的統(tǒng)計(jì)資料作成圖形或圖表，繪在地圖上該區(qū)劃單位之內(nèi)；宜于表示絕對的數(shù)量指標(biāo)線狀統(tǒng)計(jì)圖形：柱狀和帶狀等，其長度與所比較的數(shù)值成正比；面積統(tǒng)計(jì)圖形：正方形、圓圈等，其面積大小與所比較的數(shù)值成正比；立體統(tǒng)計(jì)圖形：立方體、圓球等，其體積與所比較的數(shù)值成正比§8.4專題信息表現(xiàn)面狀專題內(nèi)容的表示方法（7）統(tǒng)計(jì)圖法分級統(tǒng)計(jì)圖法：表示一定區(qū)域單位范圍內(nèi)某種制圖現(xiàn)象平均密度的方法是按照各區(qū)劃單位的統(tǒng)計(jì)資料，根據(jù)現(xiàn)象的密度、強(qiáng)度或發(fā)展水平劃分等級，然后依據(jù)級別高低，在地圖上按區(qū)劃分別填繪深淺不同的顏色或疏密不同的暈線，以顯示各區(qū)劃單位間的差異采用等差的、等比的、逐漸增大的或任意的適于表示相對的數(shù)量指標(biāo)優(yōu)點(diǎn)在于繪制簡單，閱讀容易定位統(tǒng)計(jì)圖法：是將固定地點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)資料，用圖表形式繪在地圖上的相應(yīng)地點(diǎn)，以表示該地某種現(xiàn)象的變化。常用的圖表有柱狀圖表、曲線圖表、玫瑰圖表等§8.4專題信息表現(xiàn)面狀專題內(nèi)容的表示方法(8)DEM表示法

地貌暈渲圖及其與專題地圖疊置

三維曲面

曲面三維透視圖網(wǎng)狀三維透視圖§8.4專題信息表現(xiàn)§8.5專題地圖設(shè)計(jì)

專題地圖的總體設(shè)計(jì)，是指任務(wù)和要求明確后初步提出的圖幅基本輪廓，包括投影選擇、明確比例尺、劃定圖幅范圍、進(jìn)行圖面規(guī)劃和繪制設(shè)計(jì)略圖等內(nèi)容。（1）圖幅基本輪廓的設(shè)計(jì)具體要了解的內(nèi)容包括專用還是多用已出版的類似專題地圖明確地圖使用者的特殊要求在弄清上述圖幅的用途與要求之后，就要明確總體設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想，擬定專題內(nèi)容，突出重點(diǎn)，提出圖幅總體設(shè)計(jì)的方案§8.5專題地圖設(shè)計(jì)（2）制圖區(qū)域范圍的確定：分幅方法單幅：一幅圖的范圍能完整地包括專題區(qū)域而言，通常叫截幅；專題區(qū)域放置在圖幅的正中，它的形狀確定了圖幅的橫放、豎放和長寬尺寸；專題區(qū)域與周圍地區(qū)的關(guān)系要正確地處理專題地圖一般以橫放為主要式樣；有些專題區(qū)域性形狀是長的，而地圖的方向習(xí)慣是上北下南，所以只好豎放。單幅圖的“內(nèi)分幅”這是指超過一張全開紙尺寸而分為若干印張而言應(yīng)按紙張規(guī)格，一般分幅不宜過于零碎，分幅面積的大體相同分幅分幅圖不受比例尺限制，分幅圖的分幅線是根據(jù)區(qū)域大小采用矩形分幅和經(jīng)緯線分幅的，分幅圖原則上是不重疊的§8.5專題地圖設(shè)計(jì)（2）制圖區(qū)域范圍的確定：確定圖廓內(nèi)專題區(qū)域以外的范圍的方法：突出專題區(qū)域線：區(qū)內(nèi)區(qū)外表示方法相同，只把專題區(qū)域界線加粗，或加彩色暈邊，以顯示專題區(qū)域范圍，同時也能與相鄰區(qū)域緊密聯(lián)系；只表示專題區(qū)域范圍：區(qū)域外空白，突出專題區(qū)域內(nèi)容，區(qū)內(nèi)要素與區(qū)外沒有什么聯(lián)系內(nèi)外有別：即專題區(qū)域內(nèi)用彩色，區(qū)外用單色，且內(nèi)容從簡§8.5專題地圖設(shè)計(jì)（3）專題地圖數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)

專題地圖數(shù)學(xué)基礎(chǔ)包括地圖投影、比例尺、坐標(biāo)網(wǎng)、地圖配置與定向、分幅編號和大地控制基礎(chǔ)等，其中地圖投影和比例尺是最主要影響數(shù)學(xué)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的因素專題地圖的用途與要求制圖區(qū)域的地理位置、形狀和大小地圖的幅面及形式投影和比例尺的設(shè)計(jì)投影設(shè)計(jì)：等積投影、等角投影比例尺設(shè)計(jì)：比例尺的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮圖幅的用途和要求，根據(jù)制圖區(qū)域形狀、大小，充分利用紙張有效面積，并將比例尺數(shù)值湊為整數(shù)。在實(shí)際設(shè)計(jì)地圖比例尺的工作中，往往還會出現(xiàn)一些特殊的問題，如：不要圖框或破圖框、移圖、斜放?！?.5專題地圖設(shè)計(jì)（4）圖面設(shè)計(jì)圖名比例尺圖例插圖（或附圖）文字說明圖廓整飾§8.6制圖綜合(制圖概括)制圖綜合：對制圖區(qū)域客觀事物的取舍和簡化。經(jīng)過概括后的地圖可以顯示出主要的事物和本質(zhì)的特征。

主要影響因素

地圖比例尺地圖