第11章 地理信息可视化资料
(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。
地理信息科学与空间数据可视化
地理信息科学与空间数据可视化地理信息科学是一门综合学科，涉及地球表面上的空间数据和地理信息系统（GIS）的应用。
随着科技的发展和数据的产生，地理信息科学在地质学、气象学、生态学、城市规划等领域中发挥着重要作用。
而空间数据可视化作为地理信息科学中的重要工具和技术，用于将大规模的空间数据以图形的形式进行展示和分析。
本文将探讨地理信息科学和空间数据可视化的相关特点和应用。
地理信息科学的特点之一是综合性。
地理信息科学综合了不同领域的知识和技术，包括地理学、计算机科学、数学、统计学等，以建立和管理地理信息系统。
地理信息系统（GIS）是一种用于获取、存储、分析和可视化地理数据的系统。
通过GIS，我们可以将地理数据与其他数据进行关联，以便更好地理解和解释地球上的现象和过程。
另一个特点是空间数据的多样性。
地理信息科学所涉及的空间数据包括地形、气候、人口、土地利用等多种类型。
这些数据以矢量、栅格和表格等不同的形式存在。
地理信息科学通过获取、处理和分析这些多样化的空间数据，可以为环境保护、灾害管理、城市规划等决策提供支持。
然而，仅仅拥有大量的空间数据还不足以发挥其应有的作用。
这就需要用到空间数据可视化。
空间数据可视化是将抽象的地理信息以可视化的方式传达给用户的过程。
通过可视化，我们可以更好地理解和解释复杂的空间数据，从而得出相关的结论和决策。
常见的空间数据可视化形式包括地图、图表、三维可视化等。
空间数据可视化的应用范围非常广泛。
在环境科学中，例如气候变化研究，科学家们可以通过绘制温度、降水等指标的空间分布，帮助人们更好地了解全球气候变化的趋势和影响。
在城市规划中，通过将人口、土地利用和基础设施等数据可视化，可以帮助决策者更好地规划城市发展，并提供交通、住房、教育等公共服务。
在自然资源管理方面，例如林业和土地利用，通过可视化林地覆盖、土地利用类型和土壤质量等数据，可以辅助决策者进行森林保护和土地规划。
在灾害管理方面，可视化地震、洪水和飓风等自然灾害的分布和影响，可以帮助相关部门进行风险评估和灾害应对。
第11章 地理信息可视化
图面配置
• 图面平衡
– 图面设计中的平衡，就是要按照一定的方法来确定各 种要素的位置，使各个要素显示的更为合理
– 图面布置得平衡不意味着将各个制图要素机械性的分 布在图面的每一个部分，这种平衡淡化了地图主体， 并且使得各个要素无序
视觉的平衡
图面配置
• 图形-背景
– 背景用以衬托和突出图形
– 合理的利用背景可以突出主体，增加视觉上的影响和 对比度，但背景太多会减弱主体的重要性
– 字样指的是字体的设计特征，而字形指的是字母形状 方面的不同 – 字形包括了在字体重量或笔画粗细(粗体、常规或细长 体)、宽度(窄体或宽体)、直体与斜体(或者罗马字体与 斜体)、大写与小写等方面的不同变化
注记运用
• 字体变化
– 字样、字体颜色、罗马字体或斜体等方面的差异更适 合于表现定性数据
– 字体大小、字体粗细和大小写等方面的差异则更适合 于表现定量数据 – 例如：在一幅显示城市不同规模的地图上，一般是用 大号、粗体和大写字体表示最大的城市，而用小号、 细体和小写字体表示最小的城市
• 图面配置应该：
– 主题突出
– 图面均衡
– 层次清晰 – 易于阅读
图面配置
• 主题突出
– 制图主体的放置应遵循人们的心理感受和习惯，必须 有清晰的焦点
– 焦点要素应放置于地图光学中心的附近，即图面几何 中心偏上一点，同时在线划、纹理、细节、颜色的对 比上要与其他要素有所区别
坡度分级图
坡度分级图
– 喷墨打印机，特别是高品质的激光打印机已经成为当 前地理信息系统地图产品的主要输出设备
主要图形输出设备一览表 设备 矢量绘图机 喷墨打印机 高分辨彩显 行式打印机 胶片拷贝机 图形输出方式 矢量线划 栅格点阵 屏幕象元点阵 字符点阵 光栅 精度 高 高 一般 差 较高 特点 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。 可制作彩色地图与影象地图等各类精致地图制 品。 实时显示GIS的各类图形、图像产品。 以不同复杂度的打印字符输出各类地图，精度 差，变形大。 可将屏幕图形复制至胶片上，用于制作幻灯片 或正胶片。
一轮复习课件：11地理信息技术应用
概念
组成 部分
第十一章
地理信息技术应用 -24-
别称 技术 装备
人的视力的延伸
地图的延伸
— GPS 卫星星座(空间部分)、 地面监控系统(地面部分)、 GPS 信息接收机(用户设备) 地面监控系统→监测、 控制 →GPS 卫星星座→发射导 航定位信号→GPS 信号接 收机
遥感平台、 传感器、 遥感信息的传输与 计算机软、硬件 处理 电磁波→收集→传 输→处理→分析→ 成果 信息源→数据处 理→数据库→空 间分析→表达
第十一章
地理信息技术应用 -3-
一 二
三 四
一、地理信息系统及其应用
1.概念 :地理信息系统(GIS) 是一种以采集、存储、管理 、分析 和描述 地球表面与地理分布有关数据的空间信息系统。 2.功能 :一般信息系统的功能 ;显示数据的空间分布;空间查询、分析、 模拟、统计和预测。 3.系统组成 :GIS 硬件、 GIS 软件、 GIS 人员、应用模型、地理数据。
第十一章
地理信息技术应用 -19-
(2)遥感在实际中的应用 ①遥感与资源普查
应用 领域 矿产 资源 生物 资源 具体内容 蕴藏矿产的地方有许多是地质断裂或 环形构造带,较容易借助遥感技术“ 发 现”矿产 通过遥感图像解译或图像处理技术, 提取植被的分布、类型、结构、健康 状况、产量等数据 备注 人们只需要分析遥感图像就 可以确定矿产、储藏条件及大 致分布区域等 为农业产量估算、病虫害防 治、城市绿化及环境保护等提 供依据
第十一章
地理信息技术应用 -21-
3.全球定位系统的工作原理和在实际中的应用 (1)全球定位系统的工作原理 在用 GPS 导航定位时,要想获得准确的三维信息(经度、纬度和高程), 必须接收到 4 颗 GPS 卫星的信号,这 4 颗卫星称为定位星座。卫星越多,定 位越准确。这样可以快速、精确地确定地面某点的位置(经度、纬度)和高 程,甚至速度、距离和航向等。
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
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
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地理信息技术（Geographic Information Technology，简称GIT）是一门涉及地理数据收集、处理、分析和展示的专业。
地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）作为地理信息技术的核心工具，在地理数据处理和可视化方面起着关键作用。
本文将介绍如何利用地理信息系统进行地理数据的可视化，以提高地理信息技术专业的学习效果和实践能力。
一、地理数据可视化的重要性地理数据可视化指的是将地理信息转化为直观、具有时空特征的可视元素，以图表、图形、动画等形式展示，以帮助人们更好地理解和分析地理现象。
地理数据可视化的重要性在于：1. 提供直观的空间感知：通过地图、图表等形式呈现地理数据，可以直观地感知空间分布、密度、关联性等信息，帮助人们从宏观和微观角度理解地理现象。
2. 促进数据分析和决策：地理数据可视化可以帮助人们迅速发现数据中的模式、趋势和异常情况，提供科学依据，帮助决策者做出更准确的判断和决策。
3. 增强交流和传播效果：地理数据可视化将数据转化为生动、直观的形象，更容易引起受众的兴趣和共鸣，提高信息传递和交流的效果。
二、地理信息系统在地理数据可视化中的作用地理信息系统是一种集成处理地理数据的计算机系统，广泛应用于地理信息技术领域。
地理信息系统在地理数据可视化中发挥着重要作用：1. 数据准备和处理：地理信息系统可以对地理数据进行收集、整理、清洗等预处理操作，为后续可视化工作提供高质量的数据基础。
2. 空间分析和模型构建：地理信息系统提供了丰富的空间分析功能和建模工具，可以帮助用户从地理数据中提取有效信息，揭示空间分布规律，并构建地理模型进行预测和模拟。
3. 可视化展示和交互操作：地理信息系统支持多种地图投影和符号化方式，能够将地理数据可视化为图表、图形、动画等形式，并提供交互式操作界面，使用户可以自由浏览和查询地理数据。
测绘技术中的地理信息系统数据可视化方法
测绘技术中的地理信息系统数据可视化方法地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一个涵盖地图制作、数据管理、数据分析和可视化的综合技术系统。
在测绘技术中，地理信息系统的数据可视化方法起到了重要的作用。
本文将探讨测绘技术中的地理信息系统数据可视化方法，并探讨其在不同应用领域中的应用。
一、地理信息系统数据可视化方法的概述地理信息系统数据可视化方法是将地理数据通过可视化手段呈现给用户，使用户能够更直观、更清晰地理解地理信息。
常见的地理信息系统数据可视化方法包括地图制作、统计图表、3D可视化等。
地图制作是地理信息系统数据可视化的基础方法。
通过将地理数据在地图上展示，人们可以更好地理解地理信息。
地图制作可以使用各种地图形式，如点状地图、线状地图、面状地图等，具体选择何种形式取决于所需呈现的地理现象。
统计图表是另一种常用的地理信息系统数据可视化方法。
通过将地理数据以统计图表的形式展示，可以更全面、直观地了解地理数据的分布和变化趋势。
常见的统计图表包括柱状图、折线图、饼图等，根据具体需求选择适合的统计图表形式。
3D可视化是地理信息系统数据可视化的一种高级方法。
通过将地理数据以三维图像的形式展示，可以使用户更立体地理解地理现象。
3D可视化可以通过虚拟现实技术实现，例如利用虚拟地球软件进行地理数据的三维呈现。
二、地理信息系统数据可视化方法在城市规划中的应用城市规划是一项复杂的任务，需要充分理解城市的地理信息。
地理信息系统数据可视化方法在城市规划中具有重要作用。
首先，地理信息系统数据可视化方法可以用于城市地理信息的可视化表达。
通过绘制城市地图、统计图表等可视化形式，可以直观地了解城市的地理分布、人口密度、土地利用等情况，为规划者提供参考。
其次，地理信息系统数据可视化方法可以用于城市规划中的决策分析。
通过将不同的规划方案以地图、图表等形式呈现，可以对不同方案进行对比分析，帮助规划者做出决策。
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符号运用
• 形状表征了图上要素类别 • 大小和纹理(符号斑纹的间距)表征了图上数据之
间的数量差别 • 色相、色值和彩度，以及图案则更适合于表征标
称（nominal）或定性（qualitative）数据
– 例如，在同一幅地图上可用不同的面状图案代表不同 的土地利用类型
• 栅格数据的表达局限在用不同的颜色和颜色阴影 来显示
来分，有地图（图形）、多媒体、虚拟现实等 • 从空间维数上来分有二维可视化、三维可视化、
多维动态可视化等
空间信息输出方式与类型
• 三种图形图像输出和属性数据报表输出方式
– 屏幕显示主要用于系统与用户交互式的快速显示，是 比较廉价的输出产品，需以屏幕摄影方式做硬拷贝， 可用于日常的空间信息管理和小型科研成果输出
量差异 • 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
态 • 三维立体图采用透视变换产生透视投影，使读者对地物产
生深度感并表示三维曲面的起伏 • 晕渲图以地物对光线的反射产生的明暗使读者对二维表面
产生起伏感，从而达到表示立体形态的目的
普通地图
晕渲地形图
地理信息系统输出产品类型
• 图像
– 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、颜色、模 式)表示各空间位置实体的质量特征
正射影像地图
三维模拟建筑图
地理信息系统输出产品类型
• 统计图表
– 非空间信息可采用统计图表表示 – 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，它将与空间无关的信息传递给使用者 – 统计图常用的形式有柱状图、扇形图、直方图、折线
图和散点图
ARCVIEW制作的统计表格与直方图
可视化的一般原则
打印输出
• 打印输出可利用以下几种打印机：
– 点阵打印机：点精度达0.141mm，可打印比例准确的彩色地图， 且设备便宜，成本低，速度与矢量绘图相近，但渲染图比矢量绘 图均匀，便于小型地理信息系统采用，目前主要问题是解析度低， 且打印幅面有限，大的输出图需进行图幅拼接
– 喷墨打印机：是高档的点阵输出设备，输出质量高、速度快，随 着技术的不断完善与价格的降低，目前已经取代矢量绘图仪的地 位，成为GIS产品主要的输出设备
• 地图
– 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
– 根据地理实体的空间形态，常用的地图种类有点位符 号图、线状符号图、面状符号图、等值线图、三维立 体图、晕渲图等
地理信息系统输出产品类型
• 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 实体质量特征
• 线状符号图采用线状符号表示线状实体的特征 • 面状符号图在面状区域内用填充模式表示区域的类别及数
符号运用
• 易读性
– 空间对象的属性可通过视觉变量的不同组合来表达， 因此，符号的布局、组合和纹理直接影响到图面的易 读性
• 视觉差异性
– 图形元素和背景、相邻元素的对比是符号运用中最为 重要的一点。视觉上的差异性可以提高符号的分辨能 力和识别能力
– 过多的符号差异会导致图面的繁杂，不利于符号的识 别
第11章 地理信息可视化
朱莹
主要内容
• 空间信息输出方式与类型 • 可视化的一般原则 • 可视化表现形式
地理信息可视化
• 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
• 地图是空间信息可视化的最主要和最常用的形式 • 地理信息系统中的空间信息可视化从表现内容上
– 矢量绘图仪制图用来绘制高精度的比较正规的大图幅 图形产品
– 喷墨打印机，特别是高品质的激光打印机已经成为当 前地理信息系统地图产品的主要输出设备
设备 矢量绘图机 喷墨打印机 高分辨彩显 行式打印机 胶片拷贝机
主要图形输出设备一览表
图形输出方式 精度
特点
矢量线划 栅格点阵 屏幕象元点阵
高 高 一般
颜色运用
• 地图制作中色彩的运用首先必须理解色彩的三个 属性，即色相、色值和彩度
– 色相（又称色别）是一种色彩得以与另一种色彩相区 别的性质，如红色与绿色即为不同的色相
– 色相也可定义为组成一种颜色的光的主波长 – 一般将不同的色相与不同类型的数据联系起来 – 色值是一种颜色的亮度或暗度，黑色为低值而白色为
• 符号运用
– 当用图形图像表达空间对象时，一般用符号位置来表 示该要素的空间位置，用该符号与视觉变量组合来显 示该要素的属性数据
– 如：道路在地图上一般用线状符号表达，通过线型如 线宽来区分不同的道路级别，如粗实线表示高等级公 路，而细实线表示低等级公路
– 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
符号运用
• 运用符号表达空间对象时，应注意
– 符号的定位
• 地图上常常以符号的位置表达其实际空间位置 • 符号定位的一般原则是准确，保证所示空间对象在逻辑和美观
上的和谐统一 • 有时由于实际空间对象的位置重叠或相距很近，当用符号表达
时，容易产生拥挤现象，破坏了图形的美观性和易读性。这时 可保留重要地物的准确位置，而其他次要地物可相对移动
Байду номын сангаас 符号运用
• 绝对数据与派生数据制图中的符号配置
– 属性数据根据加工与否可分为两类，即原始数据和派 生数据
– 原始数据是通过测量或调查而得到的数据，如人口调 查中的一个县的人口数量
– 派生数据一般是指经过加工的数据，如人口密度等 – 一般建议等值区域图用来进行派生数据的表达，而分
级符号图用来进行原始数据的制图
– 激光打印机：是一种既可用于打印又可用于绘图的设备，激光打 印机可以长年保持印刷效果清晰细致，印在任何纸张上都可得到 好的效果。绘制的图像品质高、绘制速度快
地理信息系统输出产品类型
• 地理信息系统产品是指由系统处理、分析，可以 直接供研究、规划和决策人员使用的产品，其形 式有地图、图像、统计图表以及各种格式的数字 产品等
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。
可制作彩色地图与影象地图等各类精致地图制 品。
实时显示GIS的各类图形、图像产品。
字符点阵 光栅
差 较高
以不同复杂度的打印字符输出各类地图，精度 差，变形大。
可将屏幕图形复制至胶片上，用于制作幻灯片 或正胶片。
计算机屏幕显示地图
打印输出
喷墨绘图机