地理信息系统导论第9章 地理信息可视化
(完整word版)地理信息可视化
地理信息可视化目录1地理信息可视化简介 (3)1。
1地理信息可视化的发展由来 (3)1。
2地理信息可视化的必要性 (3)1。
3地理信息可视化的特点 (4)2地理信息可视化研究热点 (4)2.1不断涌现的新技术 (5)2.2地理信息可视化的研究框架 (5)3信息可视化面临的挑战 (8)4地理信息系统中的可视化过程 (10)4.1图形图像的形成 (10)4。
2空间信息查询 (10)可视化是一种将抽象符号转化为几何图形的计算方法，研究者能够观察其计算的过程和结果.地理信息可视化是可视化发展的方向之一。
科学计算可视化的研究目标是要把通过实验获得或数值计算方法得到的大量数据表现为人们的视觉可以直接感受的计算机图形图像，由此为人们提供一种可直观地观察数据、分析数据、揭示出数据间内在联系的方法, 并能在地理、地质、环境等地学领域获得广泛的应用［1］.可视化正在成为一个多元化、多学科领域的研究和实践.问题研究的广度在2001年发表在CAGIS国际多学科研究议程报告中提到。
在这份报告中，四横切主题阐述：开发理解和集成技术，使之成为可能利用所提供的潜力通过越来越多的经验代表技术;开发可扩展的方法和工具使理解和洞察力要衍生，越来越大和复杂的地理空间数据集成为可用；开发的新一代可视化支持团队工作的方法和工具；开发以人为中心的方法可视化［5]。
1地理信息可视化简介1.1地理信息可视化的发展由来近几十年计算机技术的飞速发展，已彻底改变了传统的制图观点。
一方面新技术的出现使地图产品的种类更加丰富（电子地图、数字地图、多媒体地图等），同时人类观察世界的视野也越来越广阔和细腻。
地图制图的概念已经深入到我们生活的各个方面，包括大脑制图、生命制图以及描述网络的赛柏地图。
海量数据的出现，科学计算可视化于1987年被首次提出,用来解决大量的科学数据与缺乏有效的解释之间的矛盾。
在这些海量数据中,80%的数据与地理因素（坐标地址、邮政编码)有关。
如何进行地理信息系统数据的可视化与呈现
如何进行地理信息系统数据的可视化与呈现地理信息系统（Geographical Information System，简称GIS）已经成为现代社会中不可或缺的一部分。
通过GIS，我们可以将地理数据与地图相结合，实现对地理现象的可视化与呈现。
地理信息系统的数据可视化与呈现，可以帮助我们更好地理解和分析空间关系、趋势和模式。
本文将从数据准备、地图设计和可视化技术等方面探讨如何进行地理信息系统数据的可视化与呈现。
一、数据准备在进行地理信息系统数据的可视化与呈现之前，首先需要进行数据准备。
数据准备的过程包括数据采集、数据清洗和数据整合等环节。
1. 数据采集数据采集是指从不同来源获取地理信息系统所需的数据。
这些数据来源可以包括卫星遥感、传感器、地理勘测和现场调查等。
在进行数据采集时，需要考虑数据的准确性、时效性和可靠性等因素。
2. 数据清洗数据清洗是指对收集到的数据进行处理和筛选，以消除错误、重复和不完整的数据。
通过数据清洗，可以提高地理信息系统数据的质量与准确性。
3. 数据整合数据整合是将不同来源和格式的地理数据进行整合和转换，以便进行统一的分析和可视化。
在进行数据整合时，需要考虑数据的一致性和兼容性。
二、地图设计地图设计是地理信息系统数据可视化与呈现的重要环节。
一个好的地图设计可以使得数据的可视化效果更加清晰和有吸引力。
1. 地图类型选择根据所要表达的地理信息和目的，选择合适的地图类型。
常见的地图类型包括等面积地图、等距离地图和等角地图等。
2. 色彩与符号选择选择适当的色彩和符号可以帮助用户更好地理解地图中的信息。
色彩的使用要注意色彩的对比度和颜色搭配的协调性；符号的使用要简洁明了，不冗杂不混淆。
3. 图例和标签设计地图上的图例和标签用于解释地图上的符号和标记，应该简明扼要，易于理解。
合理的布局和字体选择也是一个好的地图设计的重要组成部分。
三、可视化技术地理信息系统数据的可视化与呈现离不开一些可视化技术的应用。
教案地理信息系统地理数据处理与可视化
教案地理信息系统地理数据处理与可视化地理信息系统（Geographic Information System, 简称GIS）是一项应用于地理学领域的技术，主要用于收集、存储、处理、分析和可视化地理数据。
在教案编写过程中，GIS可以帮助地理教师更好地处理和展示地理数据，提高地理教学的效果。
本文将重点介绍GIS在地理数据处理与可视化方面的应用。
一、地理数据处理地理数据处理是GIS中的重要环节，它包括数据的获取、预处理、存储和管理等步骤。
在教案编写中，地理教师可以通过以下方式进行地理数据处理：1. 数据获取地理教师可以通过访问地理信息数据库、使用卫星遥感技术或利用野外调查等方法获取地理数据。
例如，教师可以从地理信息数据库中下载各地区人口、气候、地形等相关数据以支持教学活动。
2. 数据预处理在获取地理数据后，地理教师需要对数据进行预处理，以提高数据的质量。
预处理包括数据清洗、去噪、校正和转换等操作。
例如，如果地理教师获取的气候数据中存在异常值，可以通过清洗操作将这些异常值去除，以确保数据的准确性。
3. 数据存储和管理地理教师可以使用专门的地理信息系统软件，例如ArcGIS、QGIS 等，将数据存储和管理起来。
通过GIS软件，教师可以方便地查找和检索地理数据，提高数据的利用效率。
二、地理数据可视化地理数据可视化是GIS的重要应用领域之一，它通过图形化的方式将地理数据呈现出来，帮助地理教师更好地展示和解读地理现象。
在教案编写中，地理数据可视化可以通过以下方式实现：1. 制作地图地图是地理数据可视化的主要手段之一，可以将地理现象呈现在地图上，并通过符号、色彩等方式表达地理数据的特征。
地理教师可以使用GIS软件制作地图，以展示各地区的人口分布、气候变化等情况。
2. 制作图表除了地图，地理教师还可以使用各种图表，如柱状图、饼状图等，将地理数据可视化。
这些图表可以直观地展示数据之间的关系和趋势，帮助学生更好地理解和分析地理问题。
地理信息系统及可视化
地理信息系统及可视化在当今数字化的时代，地理信息系统（GIS）及其可视化技术正以惊人的速度改变着我们对世界的认知和理解方式。
无论是规划城市的发展，还是应对自然灾害，亦或是探索未知的领域，GIS 和可视化都发挥着至关重要的作用。
地理信息系统，简单来说，就是一个用于采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的计算机系统。
这些数据可以包括地形、地貌、土地利用、人口分布、交通网络等等。
通过将这些数据整合到一个系统中，我们能够进行复杂的分析和决策支持。
比如说，在城市规划中，GIS 可以帮助规划师了解城市的土地利用现状，分析不同区域的人口密度和交通流量，从而合理规划新的住宅区、商业区和公共设施。
在环境保护方面，GIS 可以监测和分析污染物的扩散情况，为制定有效的环保措施提供依据。
在农业领域，它可以评估土壤质量和气候条件，指导农民进行精准种植。
而可视化则是将这些复杂的地理信息以直观、易懂的形式呈现给用户的关键手段。
可视化不仅仅是简单地把数据以图表或地图的形式展示出来，它更是一种通过巧妙的设计和布局，让用户能够快速洞察数据背后的规律和趋势的艺术。
想象一下，一张传统的地图可能只是简单地标注了城市的道路和建筑物。
但在 GIS 可视化中，我们可以根据不同的需求和目的，对地图进行多层次、多角度的展示。
比如，我们可以用不同的颜色来表示不同的土地用途，用动态的图表来展示人口的迁移变化，或者用三维模型来呈现地形的起伏。
这种可视化的方式使得地理信息不再是枯燥的数字和文字，而是生动、形象的图像和动画。
它大大提高了信息的传递效率，让决策者、研究者和普通大众都能够轻松理解和利用地理信息。
在自然灾害管理中，GIS 可视化的作用尤为突出。
当面临洪水、地震、台风等灾害时，救援人员可以通过可视化的地理信息系统快速了解受灾区域的地形、道路状况和人口分布，从而制定更加科学合理的救援方案。
例如，在洪水来临时，通过可视化系统可以清晰地看到哪些区域容易积水，哪些道路被阻断，从而及时疏散人群，调配救援物资。
如何进行地理信息系统的数据可视化与分析
如何进行地理信息系统的数据可视化与分析地理信息系统（Geographical Information System，简称GIS）是一种用于数据收集、存储、管理、分析和可视化的技术工具。
它将地理空间数据与非空间数据结合在一起，使我们能够更好地理解和解决地理问题。
本文将介绍如何进行地理信息系统的数据可视化与分析。
数据可视化是将数据以图形或图像的形式展示出来，帮助我们更好地理解和解释数据。
在地理信息系统中，数据可视化是非常重要的，它可以帮助我们发现数据中隐藏的模式和趋势，并有效地传达这些信息给其他人。
在进行数据可视化之前，我们首先需要有一份完整和准确的地理数据。
这些数据可以来自于各种渠道，例如卫星遥感、航空摄影、地面调查等。
收集到的数据包括地形、水文、气象、土地利用等多个方面，这些数据可以被整合到地理信息系统中。
数据的可视化可以通过不同的方式来实现。
最常见的方式是通过制作地图。
地图是地理信息系统的基本表达形式，它可以将地理空间数据以符号、颜色、线条等方式表达出来。
地图可以是二维的，也可以是三维的。
在制作地图时，我们需要选择合适的投影方式、符号和颜色，以及合适的比例尺。
除了地图，我们还可以使用图表、图形和动画等形式来展示数据。
图表可以将数据进行比较和分析，帮助我们发现数据中的规律和趋势。
图形可以通过几何形状和颜色来表达数据，使数据更加直观和易于理解。
动画可以将时间维度的数据进行展示，帮助我们观察数据的变化和趋势。
数据可视化不仅仅是将数据展示出来，还需要进行数据的分析和挖掘。
分析可以帮助我们发现数据中的规律和趋势，并得出有实际意义的结论。
在地理信息系统中，我们可以通过空间分析、属性分析和网络分析等方法来对地理数据进行分析。
空间分析是地理信息系统的核心功能之一，它可以帮助我们研究和解决各种空间问题。
常见的空间分析方法包括缓冲区分析、叠加分析和最近邻分析等。
缓冲区分析可以根据给定的距离范围，确定目标点周围的区域。
如何进行地理信息系统的可视化与呈现
如何进行地理信息系统的可视化与呈现地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）已经成为现代科技领域的重要组成部分。
它通过整合地理、空间和属性数据，帮助人们理解地理现象、分析空间关系，并支持决策和规划。
而地理信息系统的可视化与呈现则是将GIS技术转化为可视化图形，使得数据更直观、易懂并为人们所接受的过程。
本文将探讨如何进行地理信息系统的可视化与呈现，从数据获取、数据处理、呈现方式以及实际应用等方面进行论述。
一、数据获取在进行地理信息系统的可视化与呈现之前，首要任务就是获取相关数据。
数据获取可以通过多种途径进行，如地理测绘、遥感、传感器监测等。
其中，遥感技术是数据获取的重要手段之一，通过卫星、航空器等获取的遥感图像可以提供丰富的地理信息。
此外，地理测量工具和传感器监测设备也能提供各种有价值的地理数据。
获取到的数据需要进行预处理和清洗，确保数据的质量和准确性。
二、数据处理在进行地理信息系统的可视化与呈现之前，需要对数据进行相应的处理和分析。
数据处理的过程包括数据转换、数据融合和数据分析等环节。
数据转换是将不同格式和坐标系的数据转换为一致的格式和坐标系，以便进行后续处理。
数据融合是将不同源头、不同时间的数据进行整合，形成完整的地理信息图层。
数据分析则是对数据进行统计、模型建立和空间分析等操作，以发现数据中存在的规律和趋势。
三、呈现方式地理信息系统的可视化与呈现可以通过多种方式进行，如地图、图表、动画、虚拟现实等。
地图是最常见也是最直观的呈现方式，通过地图可以展示地理现象的空间分布和空间关系。
图表则对数据进行统计和比较，以便更好地理解数据特征。
动画可以通过时间序列演示数据的变化和发展趋势，使得观察者能够更直观地感受到数据的变化过程。
虚拟现实技术则可以模拟三维空间，提供逼真的虚拟地理环境，使人们能够身临其境地感受地理现象。
四、实际应用地理信息系统的可视化与呈现在许多领域都有广泛的应用。
地理信息技术专业学习技巧利用地理信息系统进行地理数据可视化与分析
地理信息技术专业学习技巧利用地理信息系统进行地理数据可视化与分析地理信息技术专业学习技巧：利用地理信息系统进行地理数据可视化与分析地理信息技术作为新兴的交叉学科，正逐渐成为信息时代的核心技术之一。
地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）作为地理信息技术的重要组成部分，具有数据存储、管理、分析和可视化等功能，为地理数据的处理和应用提供了一种高效、准确的解决方案。
在地理信息技术专业的学习中，合理利用地理信息系统进行地理数据的可视化与分析，将有助于提高学习效果和应用能力。
本文将介绍一些利用地理信息系统进行地理数据可视化与分析的学习技巧。
一、地理数据可视化地理数据可视化是地理信息技术专业学习中的一个重要内容。
通过将地理数据以图像的形式展示出来，可以直观地观察和分析地理现象，帮助人们快速理解和把握地理空间的特征。
下面是一些地理数据可视化的学习技巧：1. 选择合适的地理数据可视化方法：地理数据可视化方法有很多，如地图制作、空间分析等。
在选择方法时，要根据具体的数据类型和分析目的来确定最适合的可视化方式。
2. 熟练掌握地理信息系统软件的使用：地理信息系统软件通常具有强大的可视化功能，学生要熟悉并掌握其基本操作和功能，如数据导入、符号化渲染、专题图制作等。
3. 选择合适的地图投影和符号方案：地图投影和符号方案直接影响地理数据的可视化效果，学生要根据地理数据的特点和研究目的选择合适的投影方式和符号方案。
4. 注重地理数据的时空关系：地理数据可视化需要重点关注地理现象的时空关系，要善于利用时间轴、动画等功能展示地理现象的演变过程。
二、地理数据分析除了地理数据的可视化，地理信息技术专业学习还要注重地理数据的分析。
地理数据分析是根据地理数据的特点和规律，通过使用各种地理信息分析方法和算法，从中提取有用的信息和知识。
以下是一些地理数据分析的学习技巧：1. 学习地理统计分析方法：地理统计分析方法主要用于描述和分析地理现象的规律，如空间聚集分析、空间插值分析、空间关联分析等。
地理信息系统原理及应用-地图制图与可视化
1.1、单一符号
采用大小、形状、颜色都统一的点状，线状或者 面状符号来表达制图要素。
特点：单一符号设置方法忽略了要素在数量，大 小等方面的差异，只能反映制图要素的地理位置 而不能反映要素的定量差异。
改变符号类型、大小、 颜色
注意：这里只保存显示效果，下次打开文件 时仍然是默认显示（将文件移除后重新添加 查看效果），所以在作图时要将文件作为 ArcMap文档的一部分保存；
（一）图面尺寸设置
ArcMap窗口包括数据视图（Data View）和版面视图 （Layout View），在正式输出地图之前，首先应该进入版 面视图，并按照地图的用途、比例尺、打印机或绘图机的 型号，设置图面的尺寸，也就是纸张的大小。
如果没有设置，系统将应用默认的打印机或绘图机， 以及相应的默认纸张尺寸。
地理空间数据制图与可视化
可视化 制图
可视化
制图
可视化的意义
从这里出发，向东走500米，到一个十字路 口，然后向左转，再向东北走300米，穿过 一个小桥，再向西北走400米左右，再……， 就可以到达目的地了
问路
魏格纳大陆漂移理论
约翰。斯诺
可视化
可视化的基本含义是将科学计算中产生的大量 非直观的，抽象的或者不可见的数据，借助计 算机图形学和图像处理等技术，以图形图像信 息的形式，直观，形象地表达出来，并进行交 互处理。
喷墨绘图仪 矢量绘图仪 高分辨率彩显
打印机
胶片输出仪 虚拟现实与仿真系统
产品输出软件系统
普通地图
专题地图
影像地图
解决方案
统计报表
三维数字模型或虚拟环境 决策方案
可视化
地图制图
第一节 地图制图的一般原则
地图语言的三要素 ✓ 地图符号 ✓ 色彩 ✓ 文字注记
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9.1 概 述 据研究，人类获取的信息中80％来源于视觉。 通过视觉获取信息，信息经过意识、思维化为知识 。因此，提供适宜视觉认知方式的信息和将其他形 式的信息视觉化具有非常重要的认识意义和应用价 值
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9.1.1 地理信息可视化的概念 （1）科学计算可视化及作用 ①实现人与机之间的图像通信，而不是目前的 文字或数字通信，从而使人们观察到传统方法难以 ②使科学家不再是被动地得到计算结果，而是 知道计算过程中发生了什么现象，并可改变参数， ③可提供在计算机辅助下的可视化技术手段， 从而为在分布环境下的计算机辅助协同设计打下基 础。
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9.1.2 人们之所以能够感知地理空间，是因为不同的 地理要素具有不同的属性特征，同质区域的突变勾 勒出物体的空间形态，所以有了蜿蜒的河流、起伏 的山峦、几何的建筑、广阔的草原,见表9.1
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图9.1 从地理要素到地理信息
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9.1.3 由于应用领域的需求不同，地理信息的可视化 表现形式也不同，主要有二维图形图像学方法、三 维图形图像学方法、虚拟现实技术、时空可视化。 通常意义上的GIS，其可视化采用的方法即是 二维图形图像学方法，其可视化方法主要是对传统 地图学以及制图学可视化方法的数字化实现。二维 图形图像学可视化方法目前仍然是地理信息可视化 的主流方法
1）地图符号的形状与尺寸 2 3)颜色运用 4)网纹 5）注记运用
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（3）运用符号表达空间对象时应注意的问题 1）符号的定位 2 3 4）
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(4)制图综合 ①地物形状的综合 ②地物数量的综合 ③地图显示 专题地图具有下列3 ①专题地图只将一种或几种与主题相关联的要 素特别完备而详细地显示，而其他要素的显示则较 ②专题地图的内容广泛，主题多样，在自然界 与人类社会中，除了那些在地表上能见到的和能进 行测量的自然现象或人文现象外，还有那些往往不 能见到的或不能直接测量的自然现象或人文现象均
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9.2 二维空间信息可视化 9.2.1 地理信息可视化可以解释为“使地理信息可见 ”，使这个世界形象化是几个世纪以来地图学一直 关注的问题。地图是空间信息最早的可视化方式， 它在古代交通、军事以及其他各种生产和社会实践 中发挥着重要的作用。到目前为止，地图仍然是人 类直观认识自然的最好的表现形式。
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9.3.2 目前GIS软件对地学真三维现象显得力不从心 ，其中最主要的原因在于：大多数GIS在几何模型( 数据结构模型)建立方面还存在着严重不足，再加 上地学领域中的三维地质实体多为不规则体，而不 规则体又是所有三维地理实体中最难描述的。因此 ，建立怎样的几何模型来描述不规则的三维地质实 体，是3DGIS理论本身及其在地学中应用研究中亟 目前能有效描述三维实体的几何模型有：三维 边界表示法(BR)、3D栅格(Array)、八叉树(Octree) 、实体结构几何表示法(CSG)和四面体格网(TEN)
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9.3.1 三维信息的常规表达 （1）等值线显示
图9.9明暗等高线图（左）和粗细等高线图（右）
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（2）分层设色显示
图9.10 分层设色图
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（3）地形晕渲显示 （4）剖面显示
图9.11 地形剖面图
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（5）数字高程模型 数字高程模型（Digital Elevation Model， DEM x ，y z 述区域地貌形态的空间分布，是通过等高线或相似 立体模型进行数据采集（包括采样和量测），然后
9.2.3 二维矢量数据的可视化 （1 （2）二维矢量数据可视化中的基本视觉变量
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图9.2 二维矢量数据可视化的一般流程
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图9.3 视觉变量的层次结构
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图9.4 点、线、面符号是视觉变量的函数
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地图符号系统表达和传递一切与地理空间相关 的信息，概括起来包括：自然与人文要素，可见与 不可见现象、定性与定量特征、空间分布与时间变 化，以及具体的、抽象的、局部的、整体的、现象 的、未来的、现实的、静态的、动态的一切空间信
第9章 地理信息可视化
学习指南 地理信息可视化是科学计算可视化的一部分， 其主要的表现形式有二维图形图像学方法、三维图 空间信息和时间信息是地理信息可视化的基本 对象。在从地理空间到符号空间的可视化过程中， 地理要素几何信息的表达是在坐标系的框架体系下 通过地图投影变换、比例变换等来实现的。属性信 息是空间划分的基础，属性信息符号化是可视化的 重点，属性观测中所采用的度量标准有定名量表、 顺序量表、间距量表和比率量表。 1
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（2）地理信息可视化的概念 地理信息可视化是运用图形生成技术和图像处 理技术，将具有复杂空间分布的科学现象、地理事 物、自然景观及十分抽象的概念图形图像化，并进 行交互处理的理论、方法和技术。地理信息可视化 是科学计算可视化的一部分，其范围是地学环境空 间中具有地理特性的事物，其可视化的过程具有数 字化和符号化的特征。它的主要功能是从复杂的地 理数据中产生图形图像，使许多抽象的、难以理解 的原理、规律和过程变得更加容易理解，以便发现 规律和传播知识
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9.2.2 二维空间信息可视化常见的数据结构 二维空间信息可视化常见的数据结构有矢量数据 结构和栅格数据结构。如前所述，矢量数据通过记录 实体坐标及其关系，尽可能精确地表示点、线、多边 形等地理实体，坐标空间设为连续，允许任意位置、 长度和面积的精确定义。矢量数据结构直接以几何空 间坐标为基础，记录采样点的坐标。按照这种数据组 织方式，可以得到精美的地图。该结构具有数据精度 高、存储空间小等特点，是一种高效的图形数据结构 。矢量数据结构中，传统的方法是用几何图形及其关 系文件的方式组织，而属性数据通常采用关系型表文 件记录，两者通过对象标识符连接。由于这一特点使 10 得在某些方面有便利和独到之处
③专题地图不仅可以表示现象的现状及其分布
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9.2.4 1）影像数据可视化的常用方式 多于三通道数据的彩色合成可采用如下步骤： ①分组 ② ③规定位宽 ④合成
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（2）提高显示效率的相关技术 1）空间索引技术 2）影像金字塔技术
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图9.7 分层索引结构
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图9.8 金字塔数据结构
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9.3 三维信息可视化与虚拟地理环境 传统的2DGIS用点（x,y）线(x1,y1;x2,y2)和面 (线1，线2，…，线1)来表示地理实体，它在对3D z 面上进行处理，得到的实际上还是二维地图、图像 产品，其分析功能也是在二维基础上进行的