地理信息系统原理GIS第六章第六章 空间信息的可视化空间信息的可视化 6.1 6.1 基本概念基本概念 6.2 6.2 空间信息可视化的形式空间信息可视化的形式6.3 6.3 空间数据可视化的过程空间数据可视化的过程6.4 6.4 电子地图电子地图6.5 6.5 动态地图动态地图6.6 6.6 虚拟现实技术虚拟现实技术地理信息系统原理GIS一、基本概念一、基本概念1 1、空间信息的基本特征、空间信息的基本特征 属性特征属性特征 时间特征时间特征 空间特征空间特征 多媒体特征多媒体特征地理信息系统原理GIS2 2、可视化、可视化： 可视化是将可视化是将符号或数据符号或数据转化为直观的转化为直观的图形、图像图形、图像的技术，它的过程是的技术，它的过程是一种一种转换转换，它的目的是将原始数据转化为可显示的图形、图像，从而全面，它的目的是将原始数据转化为可显示的图形、图像，从而全面且本质地把握住地理空间信息的基本特征，便于最迅速、形象地传递和接且本质地把握住地理空间信息的基本特征，便于最迅速、形象地传递和接收它们。收它们。3 3、科学计算可视化、科学计算可视化 是指运用是指运用计算机图形学和图像处理技术计算机图形学和图像处理技术，将科学计算过程中产生的，将科学计算过程中产生的数数据及计算结果据及计算结果转换为转换为图形和图像图形和图像显示出来，并进行显示出来，并进行交互处理交互处理的的理论、方法理论、方法和技术和技术。地理信息系统原理GIS4 4、空间信息的可视化、空间信息的可视化 是指运用地图学、计算机图形学和图像处理是指运用地图学、计算机图形学和图像处理技术技术，将，将地学信息地学信息输入、处理、查输入、处理、查询、分析以及预测的数据及结果采用询、分析以及预测的数据及结果采用图形符号、图形、图像图形符号、图形、图像，并结合，并结合图表、文图表、文字、表格、视频字、表格、视频等可视化形式显示，并进行交互处理的理论、方法和技术。等可视化形式显示，并进行交互处理的理论、方法和技术。 空间数据库空间数据库处理处理地理信息系统原理GIS二、空间信息可视化的形式二、空间信息可视化的形式1 1、地图地图：硬拷贝硬拷贝：纸质或其它介质地图；：纸质或其它介质地图；软拷贝软拷贝：屏幕上的电子地图。：屏幕上的电子地图。2、多媒体地学信息、多媒体地学信息综综合合、形形象象地地表表现现空空间间信信息息所所使使用用的的文文本本、表表格格、声声音音、图图像像、图图形形、动动画画、音音频频、视视频频各各种种形形式式逻逻辑辑地地联联接接并并集集成成为为一一个个整整体体概概念念，是是空空间间信信息息可可视视化化的的重要形式。重要形式。电子地图集合图像、视频等媒体电子地图集合图像、视频等媒体地理信息系统原理GIS3 3、三维仿真地图、三维仿真地图4 4、虚拟现实、虚拟现实它是由计算机和其它设备如头盔、数据手套等组成的高级它是由计算机和其它设备如头盔、数据手套等组成的高级人机交互人机交互系统，系统，以以视觉视觉为主，也结合听、触、嗅甚至味觉来感知的环境，使人们有如进为主，也结合听、触、嗅甚至味觉来感知的环境，使人们有如进入真实的地理空间环境之中并与之交互作用。入真实的地理空间环境之中并与之交互作用。 地理信息系统原理GIS三、空间数据可视化的过程三、空间数据可视化的过程 从从GISGIS数据库数据库中检索出的中检索出的要素、要素、特征特征及及定位信息定位信息 预预处处理理从从符符号号库库读读取符号信息取符号信息 符号化符号化 从从字字符符库库读读取取汉汉字字及及字字符符信信息息 地图输出地图输出 色彩库色彩库色彩信息色彩信息地理信息系统原理GIS符号库设计符号库设计1 1、符号设计的实现途径有四种：、符号设计的实现途径有四种： 文本编辑器设计方法，文本编辑器设计方法， 采用系统提供的二次开发语言编程实现，采用系统提供的二次开发语言编程实现， 利用系统本身的图形编辑功能实现，利用系统本身的图形编辑功能实现， 提供符号设计界面。提供符号设计界面。 总之，他们都有各自的特点和不足，一致的看法是为系总之，他们都有各自的特点和不足，一致的看法是为系统提供一个符号编辑器，即符号设计系统。统提供一个符号编辑器，即符号设计系统。地理信息系统原理GIS2 2、空间实体符号化过程、空间实体符号化过程 在进行地图输出之前，应在在进行地图输出之前，应在GISGIS数据库中获取制图工作区范围内的空数据库中获取制图工作区范围内的空间实体，然后利用空间实体符号化命令进行符号化，过程如下：间实体，然后利用空间实体符号化命令进行符号化，过程如下： 根据制图输出范围从地理数据库中获取要符号化的空间实体几何根据制图输出范围从地理数据库中获取要符号化的空间实体几何坐标和属性参数；坐标和属性参数； 根据属性参数表中的用户标识到地物类型参数表文件（通常一个根据属性参数表中的用户标识到地物类型参数表文件（通常一个工程只有一个文件）找到实体符号化时的符号代码或符号索引和符号显工程只有一个文件）找到实体符号化时的符号代码或符号索引和符号显示颜色等参数；示颜色等参数； 根据符号代码到符号库中获取符号描述信息；根据符号代码到符号库中获取符号描述信息； 空间实体符号化模块根据实体对象的几何位置信息和符号描述信空间实体符号化模块根据实体对象的几何位置信息和符号描述信息对空间实体进行符号化，并将符号化结果输出。输出形式可以是直接息对空间实体进行符号化，并将符号化结果输出。输出形式可以是直接输出到屏幕、绘图仪等硬件设备或输出到屏幕、绘图仪等硬件设备或GISGIS系统数据文件中的一个数据层，系统数据文件中的一个数据层，也可以是其他系统能接受的地图文件。也可以是其他系统能接受的地图文件。地理信息系统原理GIS四、电子地图四、电子地图1 1、概念、概念： 1 1）电电子子地地图图，是是以以地地图图数数据据库库为为基基础础，以以数数字字形形式式存存储储于于计计算算机机外外存存储储器器上上，并并能在屏幕上能在屏幕上实时显示实时显示的可视地图，又称的可视地图，又称“屏幕地图屏幕地图”、“瞬时地图瞬时地图”。 2 2）电子地图集，）电子地图集，是为了一定用途，采用统一、互补的制作方法系统汇集的若干电是为了一定用途，采用统一、互补的制作方法系统汇集的若干电子地图，这些地图具有内在的统一性，互相联系，互相补充，互相加强。子地图，这些地图具有内在的统一性，互相联系，互相补充，互相加强。地理信息系统原理GIS2 2、电子地图与、电子地图与GISGIS的区别的区别：电子地图电子地图包含了包含了GISGIS的的主要功能主要功能，但不是但不是全部功能。全部功能。侧重于侧重于可见实体可见实体的显示，其中较完善的空间信息的显示，其中较完善的空间信息可视化功能可视化功能和和地图量算功能地图量算功能是一般是一般GISGIS所欠缺所欠缺的。但是相对而言的。但是相对而言, , 一些电子地图一些电子地图( (集集) ) 难予使其可视子难予使其可视子空间均具有空间均具有统一的空间数学基础统一的空间数学基础, , 因而因而空间分析空间分析相对相对GISGIS薄弱薄弱，这也，这也是两者的是两者的分水岭分水岭。 电子地图（集）是一种新型的、内容广泛的电子地图（集）是一种新型的、内容广泛的GISGIS产品，而电子地产品，而电子地图（集）系统则是一些内容广泛、功能各异的新型图（集）系统则是一些内容广泛、功能各异的新型GISGIS系统。系统。地理信息系统原理GIS五、动态地图五、动态地图1 1、概念：、概念：动动态态地地图图是是能能集集中中、形形象象地地表表示示空空间间信信息息的的时时空空变变化化状状态态和和过过程程的的电电子子地地图图。它产生和发展是它产生和发展是时空时空GISGIS的发展的的发展的必要基础必要基础和和前提前提。2 2、特征和作用、特征和作用：可以直观而又逼真地显示地理实体可以直观而又逼真地显示地理实体运动变化运动变化的规律和特点。的规律和特点。地理信息系统原理GIS3 3、表示方法、表示方法1 1）利用传统的地图符号和颜色等表示方法）利用传统的地图符号和颜色等表示方法 如运动线表示气流、行军等路线。如运动线表示气流、行军等路线。2 2）采用定义了动态视觉变量的动态符号来表示）采用定义了动态视觉变量的动态符号来表示 用闪烁、跳跃、色度、亮度变化等手段反映运动中物的用闪烁、跳跃、色度、亮度变化等手段反映运动中物的矢量、数量、空间和时间变化特征。矢量、数量、空间和时间变化特征。3 3）采用连续快照方法作多幅或一组地图）采用连续快照方法作多幅或一组地图 这是采用一系列状态对应的地图来表现时空变化的状态。这是采用一系列状态对应的地图来表现时空变化的状态。4 4）地图动画）地图动画地理信息系统原理GIS六、虚拟现实技术六、虚拟现实技术1 1、概念、概念： 虚虚拟拟现现实实（Virtual Virtual RealityReality）是是一一种种最最有有效效地地模模拟拟人人在在自自然然环环境境中中视视、听听、动动等等行行为为的的高高级级人人机机交交互互技技术术，是是当当代代信信息息技技术术高高速速发展和集成的产物。发展和集成的产物。 本本质质上上，虚虚拟拟现现实实就就是是一一种种先先进进的的计计算算机机用用户户接接口口，通通过过计计算算机机建建立立一一种种仿仿真真数数字字环环境境，将将数数据据转转换换成成图图像像、声声音音和和触触摸摸感感受受，利利用用多多种种传传感感设设备备使使用用户户“投投入入”到到该该环环境境中中，用用户户可可以以如如同同在在真真实世界那样实世界那样“处理处理”计算机系统所产生的虚拟物体。计算机系统所产生的虚拟物体。地理信息系统原理GIS2 2、VRVR应用应用 VR VR技术最先进的应用领域就是技术最先进的应用领域就是军事国防军事国防。 1 1）飞行模拟）飞行模拟 2 2）战斗模拟）战斗模拟 地理信息系统原理GIS万像万像GIS的三维模拟飞行的三维模拟飞行地理信息系统原理GIS万像万像GIS的三维旋转电子沙盘的三维旋转电子沙盘地理信息系统原理GIS作业作业： 1 1、你所理解的、你所理解的GISGIS是什么？是什么？ 2 2、GISGIS可可应应用用于于哪哪些些主主要要领领域域？结结合合你你的的学学科科专专业业论论述述GISGIS的主要应用领域及发展前景。的主要应用领域及发展前景。 3 3、什么是缓冲区分析？常见的网络分析问题有哪些？、什么是缓冲区分析？常见的网络分析问题有哪些？ 4 4、什么是可视化？空间信息可视化的形式有哪些？、什么是可视化？空间信息可视化的形式有哪些？ 5 5、电子地图与、电子地图与GISGIS的主要区别在那里？的主要区别在那里？