地理信息系统基础学习笔记（7）——空间数据的可视化与地图制图
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继续地理信息系统基础的学习，今天学习第八章空间数据的可视化与地图制图。最后一章的学习，之前的学习希望对各位有所帮助……上面这本书就是我学习的教材，大家需要一起学习的可以点击购买。
一共八章（第一章绪论、第二章地理信息系统的构成、第三章空间数据的获取、第四章空间数据的表达、第五章空间数据处理、第六章空间数据管理、第七章空间查询与空间分析、第八章空间数据的可视化与地图制图）空间数据的可视化与地图制图主要就是介绍了普通地图制图；专题地图制图；三维空间数据的可视化；地图注记；地图排版；地图输出。普通地图制图主要介绍地图符号及其分类、地图符号图元分析、地图符号绘制方法、符号库设计、地图制图输出的二次开发、空间实体符号化过程。
地图符号及其分类，地图符号是地图的语言，是用来表示自然或人文现象的各种图形，它是表达地理现象与发展的基本手段。分为点符号（是不依比例表示的小面积地物或点状地物符号，特征有：a、点符号的图形固定，不随它在图幅中的位置的变化而变化；b、点符号都有确定的定位点和方向性；c、点符号图形大都比较规则。）、线符号（a、线状符号都有一条有形或无形的定位线；b、线状符号可以进一步划分为曲线、直线、虚线、平行线、沿定位线连续配置点符号等；c、线状符号可以进一步分解成具有单一特征的线状符号，即一线状符号可以由若干条具有单一特征的线状符号组成。）、面符号（是指在二维图上各方向都能依比例尺表示的符号，它是地图上用来表示面状分布的物体或地理现象的符号。其特点：a、有一条有形或无形的封闭的轮廓线；b、多数面状符号时在轮廓线范围内配置不同的点状符号、绘阴影线或着染颜色。）。地图符号图元分析，符号类（Csymbol）为减少数据及程序代码冗余，可在这3个对象类的基础上概括出更高层次的类。以地形图图式为例，组成点符号元的图可以进一步细分为点、线段、折线、样条曲线、多边形等11种图元。线符号的绘制方法有两种：一是重复配置点符号图元法；二是组合绘制法。具备这种组合的思想是制作符号的关键。（实线、双虚线、定位点符号）
绘制面符号有三种情况：1、在绘制区域内以不同的倾角、不同的间距、不同的实、虚部长度的平行线族来构成不同的图案（阴影填充图案）；2、点符号填充图案；3、位图填充图案。地图符号绘制方法，1、编程法；2、信息块法。地图符号绘制的实质是将符号坐标系中图形元素特征点的坐标（x，y）变换到地图坐标系的坐标（X，Y）并按给定的顺序连线的过程。编程法是由绘图子程序按符号图形参数计算绘图矢量并操作绘图仪绘制地图符号。信息块法也称为符号库方法：直接信息法和间接信息法。
符号库设计，实现途径有四种：一是文本编辑器设计方法，二是采用系统提供的二次开发语言编程实现，三是利用系统本身的图形编辑功能实现，四是提供符号设计界面。
对符号设计系统的要求：a、组成符号的图素满足符号设计要求；b、设计时能实时观察所设计的符号；c、符号设计系统界面友好、操作方便灵活；d、符号设计精度应满足一定的进度要求；e、符号设计系统、符号显示软件具有良好的封装性、可维护性和可适应性。基本图元——与ArcGis中制作符号相类似的你需要利用基本图元来构造你所需的符号，而不是仅仅从现有的符号库中去寻找，这就是制作符号设计的难点所在，希望各位能够领会相关要点。符号制作可以参看以下三篇文章：依次为点、线、面的符号制作。符号库——为符号描述信息的集合（即无论是点符号、线符号还是面符号，都是各自图元对象类实例对对象聚集而成的复杂对象。）需要建立索引机制，其建立方法有：一是索引与数据放在同一文件中，索引存放在数据文件之前，即符号库分索引区和数据区；二是索引与数据分开存放，即索引存放一个文件，数据存放在另一个文件。（索引结构中都应包括：符号名称、符号代码、描述数据指针、描述数据大小。）
地图制图输出的二次开发，由于图元的限制，所以一般的地图制图软件都有相应的二次开发功能。特殊符号绘制子程序、设计文件（dgn）实体整体符号化程序、图幅整饰程序、注记压盖处理程序等。
空间实体符号化过程，1）、空间实体与符号之间的关系。a、空间实体与符号存在宽松的联系，通过对照表，建立地物类型与符号的一一对应关系，当用户要改变某种地物的显示符号时，只需修改对照表中符号标识与用户标识的对应关系，只修改一次；b、空间实体与符号存在紧密的联系，地物类型与符号存在直接的一一对应关系，当用户要改变某种地物的显示符号时，需要修改制图区内所有空间实体的用户标识；c、空间实体与符号存在紧密联系，但地物类型与符号不存在严格的一一对应关系，它是根据地物的属性值选择空间实体的符号（详见图1-1）。
2)、空间实体地物编码的设定，空间实体一般包含一个对象标识OID（Objiect IDebtify）和地物代码fcode（feature code）,有的系统也叫用户标识UID（User IDentify）,对象标识码一般由系统自动给定，即在数字化时软件会对不同的空间实体对象赋给一个唯一且不重复的标识码（一般位数字）；3）、地物类型参数设置；4）、空间实体符号化过程，;5)、空间实体符号化动态库设计专题地图制图主要介绍专题地图的分类、专题地图的表示方法、专题图制图的实现过程。专题地图着重反映某一种自然和社会经济要求的分布或强调表示这些现象的某一方面的特征。
专题地图的分类， 专题地图分类的标准暂未统一。现今有如下几种分类方法：1、按地图的内容来划分；2、按地图服务对象和编制目的来归类。专题地图按比例尺可划分为大（1:10万）、中（1:10万—1:100万之间）、小（小于1:100万）三种类型 。
专题地图的表示方法，本书共介绍了七种表示方法：1、符号法；2、线状符号法；3、等值线法；4、质底法；5、范围法；6、点描法；7、分级统计图法和图表统计图法。
专题图制图的实现过程，属性数据通常有两种类型：一是用字符表示的定性描述数据（如：地类、林种等）；一是用数值表示的定量数据（如面积、人口数量等）。定性数据常采用质底法，范围法或面状填充的符号法。定量数据适应于分级统计图法、点描法、点符号法、线符号法等。
三维空间数据的可视化主要介绍等值线的绘制、透视立体图的绘制、虚拟灰度立体图的绘制、立体景观图的绘制。三维空间数据的可视化主要有两种表现形式，等值线显示和透视立体显示。
等值线的绘制，1、格网方法绘制等值线图（a、内插等值点的位置，b、追踪等值点，c、联结等值点绘制光滑曲线）；2、三角网的等值线绘制方法（a、内插等值点的平面位置，b、找起始和终止等值点，c、追踪等值点并计数，d、等值线注记和曲线光滑）；
透视立体图的绘制，从数字高程模型绘制线框透视立体图是DEM的一个极其重要作用。从一个空间三维的立体的数字高程模型到一个平面的二维透视图，其本质就是一个透视变换。关键在于处理前景挡后景的问题。可以利用摄影原理进行处理，具体步骤参见本书。
虚拟灰度立体图的绘制，将模拟场景的三维描述变成CRT显示的二维灰度阵列的过程称为描绘或者画面绘制（rendering）。其绘制步骤为：1、将地面模型分割为三角形面片的镶嵌（因为三角形是最下的图形基元，基于三角形面片的各种几何算法最简单、最可靠、构成的系统性能最优。TIN数据结构的DEM自然可以直接进行明暗处理（shading）；而栅格结构的DEM则先要进行三角形分割。）；2、确定视点位置和观察方向，对地面进行图形变换（CRT显示的内容完全由观察者的位置（称为视点viewpoint）和视线方向确定。图形变换是平移、旋转、缩放和投影等变换的组合。世界坐标系和目坐标系都为右手三维笛卡尔坐标系。）；3、可见面识别（为了改善图像的真实感，消除多义性，在显示过程中应该消除实体中被隐藏的部分>>消隐）；4、根据光照模型计算可见表面的亮度和色彩（一旦发现可见面，便要把其分解成像素并正确着色。这一过程叫做明暗处理。1、漫反射模型；2、镜面反射模型；3、Phong光照模型）；5、显示所有可见的三角形面片（使用常值明暗法，三角形中心的灰度值）；6、纹理映射（为了弥补上述灰度图像只是表示地形起伏情况的不足，需要表现出地表的各要素特征，即可以通过添加表面细节来达成，这种在三维物体上加绘的细节称为纹理。颜色纹理和凹凸纹理。）。
立体景观图的绘制，1、DE,M与各种地面信息的叠加可视化；2、基于数字摄影测量的逼真地形显示；3、彩色显示与三维动画
地图注记主要介绍注记的数据结构、注记方式与注记编辑、地名自动注记。包含两方面的内容：一是地图上的内容注记；二是制图说明注记。
注记的数据结构，地图注记目前一般采用印刷出版行业用的字库。其数据结构其实就是ArcGis中对注记属性等的调节。包括注记的点位，注记的字体、颜色、大小、注记之间的间隔，注记的字形指左斜、右斜、左耸、右耸等，以及注记的内容等。
注记方式与注记编辑，注记的方式有四种形式：1、单点注记；2、双点注记；3、布点注记；4、参考线布点。注记的编辑主要涉及修改注记的字体、颜色、大小等选择参数以及注记内容的修改、注记点位的移动、注记方式与注记方向的修改。
地名自动注记，地名是地图的一个重要的组成部分，借助于地名注记，用户和读者可以识别重要的目标，获取目标的有关信息。地名的自动注记关键在于正确处理地名注记与地理要素之间的关系。地名注记需要寻求一个整体化的最优解，大部分都是主观上的美化感受，与制图人员的整体美育度有关。其分为点状、线状和面状符号注记，对这些不同符号注记的数据处理、规则各不相同。
地图排版主要介绍颜色配置、图幅整饰、地图排版布局。
颜色配置，介绍的仅是一些基本概念：1、测定色度数据（为确保色度数据的正确性：a、对色差计进行标定工作，严格挑选颜色实物样本，并控制环境温度；b、根据色度学理论，设计专用于检验色度数据质量的图形处理软件，输出色度坐标图和色立体图，以发现和纠正错误的色度数据。）；2、颜色的分类命名（根据色系、色相、颜色的鲜艳与灰暗度、颜色的深浅等。）；3、颜色的对比、感觉和象征编码（颜色对比包括互补、对比和类似；颜色的感觉包括冷、暖、干、湿、动、静、喜、忧、丽、素等种类；颜色的象征包括喜庆、光明、严肃、生命、天空、高贵、土地、灾害、冰雪、病态等。）；4、地图色彩数据库的内容和结构；5、屏幕色仿真模型。
图幅整饰，包括图名、方里格网图例、图幅外注记、比例尺、坡度尺等内容。分普通地图的图幅整饰（通常是一幅图为一个文件或一条记录）和专题图的图幅整饰。
地图排版布局，专题图的图幅整饰（输出丰富多彩，一般需要将多种主图、附图、统计图表、图片、文本等不同种类的文件混合排版，并建立绘图文件。）。
地图输出主要介绍基于GIS的地图生产过程、绘图仪输出、自动制版输出、电子地图制作。
基于GIS的地图生产过程，专门用于地图生产的数据不一定能符合GIS的要求，需要对这些数据进行适当的处理和加工以满足地图生产的要求。
绘图仪输出，这个是很古老的外接输出设备，现今的操作系统软件可以直接导出地图，然后进行打印即可。
自动制版输出，1、分色加网处理技术（RGB模型、HLS模型、CMYBk模型）；2、栅格影像处理
电子地图制作，现在使用的ArcGis已具备相应的电子地图制作的功能。其包括：1、地图建造功能，2、读图功能，3、检索和查询功能，4、统计和分析功能，5、专题覆盖功能，6、制图综合功能，7、提供了更新或再版地图集的新方法。
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