第六章 空间信息的可视化
本章概述：地理空间中的信息具有广阔的范畴，丰富的内容和复杂的结构。为了系统而又本质地表述、传输和使用地理空间信息，必须把握住它们的基本特征，可视化能够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、形象地传递和接收它们，因此空间信息从来离不开可视化；而可视化技术成为空间信息阅读、理解进而交互作用最重要的工具手段。
§6.1 空间信息与可视化
讲述空间信息的所具有的空间、时间、属性和多媒体等基本特征；信息可视化的意义及应用领域；空间信息可视化的形式。
§6.2 地图语言与符号库
讲述地图语言的特征；地图符号的功能与分类、分级；地图符号的设计以及矢量栅格地图符号库的建立。
§6.3 空间数据的可视化
讲述从地图数据库中获取数据，经过预处理后的根据需要配置矢量或者栅格符号符号化，并介绍地图符号配置的详细算法，最后讲述地图数据可视化后的输出。
§6.4 电子地图
讲述电子地图（集）的基本特征与设计目标，电子地图系统的结构和开发技术，并以万像GIS为例，讲述了电子地图开发的若干技术。
§6.5 动态地图
自然界和人类社会的很多现象都具有移动变化的特征，用动态地图可以很好地表现这些动态度过程。讲述动态地图的特征、作用、表示方法及设计。
§6.6 虚拟现实技术的空间
信息技术的发展为人们提供了更好的人机交互方式，其中虚拟现实是一种在GIS中有着重要价值的交互方式。讲述VR技术的系统结构、意义及在应用，最后介绍了GIS的虚拟现实技术。
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§6.5 动态地图
伴随着电子地图的发展，集中而又形象地表示空间信息的时空变化状态和过程的地图也正迅速地发展起来，发挥出越来越重要的作用，这就是动态地图。动态地图的产生和发展是时空GIS的发展的必要基础和前提。
一、动态地图的特征和作用
目前动态地图基本上是以电子地图形式出现的，其主要特征是逼真而又形象地表现出地理信息时空变化的状态、特点和过程，也即是运动中的特点。
动态地图可以直观而又逼真地显示地理实体运动变化的规律和特点。具体而言，它可以用于：
1、动态模拟，使重要事物变迁过程再现；如地壳演变，冰河地貌的形成及模拟。流水地貌的形成，人口增长与变化等，在这些复杂的动态过程中，动态地图是一个有力的武器，它可以通过增加或减低变化速度，暂停变化以仔细观察某一时间断面，改变观察地点和视角，获取运动过程中的各种信息；
2、运动模拟，对于运动的地理实体：人、车、船、机、星、弹，运行状态测定和调正，以及环境测定和调正，都是由动态地图来帮助完成的。
3、实时跟踪，这方面在运动物体上安装全球定位系统GPS是一个明显的例子，它能够显示运动特体各时刻的运动轨迹，使空中管制、交通状况监控、疏导，战役和战术的合围、围堵，均具有可靠的时空信息保证。
二、动态地图表示方法
表示地理实体的运动状态和特点，可采用各种方法及组合。
1．利用传统的地图符号和颜色等表示方法，例如采用传统的视觉变量---大小、色相、方位、形状、位置、纹理和密度，组成动态符号，结合定位图表，分区统计图表法以及动线法来表示之。图6-4-3就是采动线法表示气流运动一例。这方面军事上事例更多，行军、战斗、战役等动态过程都需要并能够采用传统方法予以表示。
2．采用定义了动态视觉变量的动态符号来表示
基于动态视觉变量：视觉变量的变化时长、速率、次序及节奏，可设计相应一组动态符号，并加上相应电子地图手段：闪烁、跳跃、色度、亮度变化反应运动中物的矢量、数量、空间和时间变化特征。
3．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，这一方法在状态表现方面是较为全面的；但对变化表达不够明确，同时数据冗余量较大。
4．地图动画
其制作方法与上一方法是一样的，仅仅是它适当地在空间差异中内插了足够密度的快照，使状态差异由突变变为渐变。这一方法弥补了上一方法中变化表达不够明确，时间维上拓朴关系模糊的缺点，是动态地图表现较为丰富的形式，缺点是数据量大。
图6-4-3 动线法示例
三、动态地图的设计
动态地图的设计是与电子地图密不可分的，在电子地图的设计要求和方法总的框架下，就动态部分的设计过程，应着重考虑以下几点：
1．明确了解动态地图的要求，了解它所表示的时、空变化是全面性的还是局部性的要素；它所关注的变化是变化后的状态，还是变化的过程。
2．分析动态地图要求，拟定表达方法和设计动态符号。
一般讲，对于局部性要求，采用变化的动态符号法和分区统计图表法，动线法就能够妥善解决问题；对于全局性的状态性要求用连续快照法；而对于相当多数的侧重于表现变化过程的动态现象则要综合采用计算机地图动画、动态符号、闪烁、漫游和其它方法，并结合电子地图等各种技术方法和分区统计图表、动线方法等。
3．精心制作动画地图动画地图在表达动态的地理要素上具有全面、形象、明确的特点，但是其制作及使用特别耗工、耗时，耗资源，尽管其制作已有相当多的商品化软件，较为方便，质量也有保证。必须精心设计，精心制作。做到少而精，画龙点晴，服务总体。
动态地图是空间信息可视化中一个蓬勃发展的分支，它和4维GIS，或者说时空GIS有着极为密切的联系。地理信息时空变化的抽象、夸大、取舍、化简等与动态地图的设计和制作直接相关，也是亟待研究的问题。