地圖學(xué)第三章 地圖概括課件

1、新編地圖學(xué)教程電子教案第 3 章 地 圖 概 括第 3 章 地圖概括1 地圖概括概述 2 地圖概括的數(shù)量分析方法 3 地圖概括的基本方法 4 地圖概括的現(xiàn)代發(fā)展 1 地圖概括概述1.1地圖概括的性質(zhì) 地圖概括（generalization）：也稱制圖綜合，就是采取簡單扼要的手法，把空間信息中主要的、本質(zhì)的數(shù)據(jù)提取后聯(lián)系在一起，形成新的概念。分類和選取是地圖概括的主要手段，以數(shù)學(xué)方法及計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的自動綜合概括已逐步發(fā)展起來。 地圖在變換比例尺的過程中，應(yīng)保持豐富的地理事物與圖幅限度的對立統(tǒng)一,地物的空間分布與地圖平面表達(dá)的對立統(tǒng)一,地圖內(nèi)容詳細(xì)性與清晰性的對立統(tǒng)一，幾何精確性與地理適應(yīng)性的對立

2、統(tǒng)一。1.分類 空間數(shù)據(jù)的排序、分級或分群.定性特征的概括： 依據(jù)地物屬性、制圖需要及圖解限度所進(jìn)行的重新分類。分級： 空間信息進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)時，數(shù)據(jù)劃分為數(shù)學(xué)定義的級別。中國土地資源圖的分類系統(tǒng)1.2 實(shí)施地圖概括的四個步驟 2.簡化 顯示空間信息的重要特征，刪棄次要的細(xì)部.4.符號化 將空間信息通過分類、簡化、夸張等方法所獲得的記號，根據(jù)其基本特征，相對重要性和相關(guān)位置制定成的各種圖形。制作符號：使空間信息成為視覺可見的圖形視覺化1.地圖的用途和主題 編圖目的與任務(wù)不同，圖上反映空間數(shù)據(jù)的廣度和深度亦不同，地圖的用途是地圖概括的主導(dǎo)因素。 地圖主題決定要素的重要程度和選取，必然影響地圖概括。

3、 同一種地理要素的選取也受地圖主題的影響。1.3 制約地圖概括的因素3.制圖區(qū)域的地理特征不同區(qū)域具有景物各異的地理特征。例如我國江南水網(wǎng)地區(qū)，由于河網(wǎng)過密，勢必影響其它要素的顯示。因此在制圖規(guī)范中對這些地區(qū)需要限定河網(wǎng)密度，一般不表示水井、涵洞。在我國的西北干旱區(qū)，河流、井、泉附近成為人們生活和生產(chǎn)的主要基地。制圖規(guī)范對這些地區(qū)規(guī)定必須表示全部河流、季節(jié)河和泉水出露的地點(diǎn)。 4.數(shù)據(jù)質(zhì)量 地圖概括是以空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)的種類、特點(diǎn)及質(zhì)量直接影響地圖概括的質(zhì)量。 空間數(shù)據(jù)：包括圖表、影像、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和文字資料。四種表現(xiàn)形式： 天文、大地、GPS數(shù)據(jù) 數(shù)字 遙感圖像和地圖資料 現(xiàn)勢資料 各種專題

4、編圖資料5.圖解限制 地圖的內(nèi)容受符號的形狀、尺寸、顏色和結(jié)構(gòu)的直接影響，并制約著概括程度和方法。影響符號最小尺寸設(shè)計(jì)的因素： 視覺分辨能力； 印刷與繪制技術(shù)； 地物和地理環(huán)境2 地圖概括的數(shù)量分析方法2.1 地圖概括的數(shù)量分析方法 反映制圖空間數(shù)據(jù)的類型及其區(qū)域差異 反映制圖空間數(shù)據(jù)在不同比例下的信息容量 反映空間數(shù)據(jù)的精度 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，地圖概括的數(shù)量分析應(yīng)用了現(xiàn)代數(shù)學(xué)的方法，從而進(jìn)一步的揭示了地圖概括的規(guī)律，提供了分類的數(shù)量指標(biāo)，指導(dǎo)了制圖作業(yè)。數(shù)量分析的結(jié)果，要求所確定的模式能達(dá)到：常用數(shù)量分析方法： 圖解計(jì)算法 用于居民點(diǎn)選取 等比數(shù)列法 用于河流等線狀地物要素的選取 區(qū)域指標(biāo)

5、法 適用于各類要素的選取 回歸分析法 適用于某一類要素的選取 開方根規(guī)律 用于從大比例尺編制小比例尺圖1. 圖解計(jì)算法以地圖符號的面積負(fù)載量 (S) 確定符號選取數(shù)量指標(biāo)的方法。S = n (a + p) n/cm2為居民點(diǎn)個數(shù)S = n (pr 2 + 3.5 d 2 )SSi/100mm2 = (Spri2 + S3.5 di2 ) / 100mm2 此方法一般用于確定居民點(diǎn)選取數(shù)額南京市字寬dr注記面積 pr居民點(diǎn)面積負(fù)載量：每100mm2 居民點(diǎn)面積的總和等比數(shù)列模式選取間隔 距離分級長短分級B1 B2B2 B3Bn-2 Bn-1Bn-1 Bn AnC11An-2 An-1C21C22

6、A1 A2Cn-1,1Cn-1,2Cn-1,n-1A1 A2Cn1Cn2Cn,n-1Cnn 等比數(shù)列法實(shí)例選取間隔 距離分級長短分級1.5 2.32.3 3.43.4 5.15.1 7.6 14.81.911.4 14.82.32.96.8 8.83.84.35.16.34 5.27.27.58.1以河流選取為例在計(jì)算機(jī)制圖過程中，此方法的使用需有專家系統(tǒng)的支持。14. 回歸分析法 地圖上居民點(diǎn)的選取程度，同實(shí)地密度之間存在著相關(guān)關(guān)系。y = axba,b 為待定系數(shù)建立回歸方程：xi 為居民點(diǎn)實(shí)地密度x 為居民點(diǎn)平均密度yi 為圖上選取數(shù)y 為選取的平均數(shù)經(jīng)全國抽樣計(jì)算地形圖上居民地選取的回

7、歸曲線2.2 開方根規(guī)律的應(yīng)用 德國地圖學(xué)家特普費(fèi)爾 (F.Topfer) 提出的方案： 新編地圖所應(yīng)選取的地物數(shù)量與原始地圖地物數(shù)量之比符合原始地圖與新編地圖的比例尺分母之比的平方根。NB = NA MA / MBN 為圖上地物數(shù) A 原始圖 M 為比例尺分母 B 新編圖開方根規(guī)律的擴(kuò)展 以比例尺為主，地物選取還受其他多種因素的影響, 公式擴(kuò)展為：符號尺寸改正系數(shù) C地物重要性改正系數(shù) DNB = NA C DMA / MB開方根規(guī)律的基本特點(diǎn)：直觀地顯示了地圖概括時從重要到一般的選取標(biāo)準(zhǔn)，是一個有序的選取等級系統(tǒng)。是線性方程，在地圖比例尺固定的條件下，地物選取的比例一致。 未考慮到地理差異

8、，特別是制圖地物分布的密度變化。選取級x的調(diào)整可適當(dāng)彌補(bǔ)地理差異的影響。 NB = NA (MA / MB )X NB = NA ( SA / SB ) (MA / MB )X NB = NA ( fA / fB ) (MA / MB )X開方根規(guī)律的一般公式： x 的選取級，可設(shè)為 0, 1, 2, 3河流選取指標(biāo)11(9)25 (24) NB2559 NA 1:25萬 1:50萬X = 3 1:10萬 1:25萬 X = 2 河流條數(shù) 比例尺 指標(biāo)2.數(shù)量分級 分級越多，地圖概括的程度越小。3.等級合并 經(jīng)過層次歸類的空間數(shù)據(jù)，有明確的先后層次順序，隨著比例尺的縮小，按數(shù)據(jù)的質(zhì)量和數(shù)量特征

9、來合并等級，減小級數(shù)擴(kuò)大級差。 4.降維轉(zhuǎn)換 點(diǎn)狀符號是一種0維的數(shù)據(jù)，線狀符號1維和面狀符號是二維的數(shù)據(jù)，比例尺縮小或同級比例尺的制圖目的不同時，運(yùn)用符號表示數(shù)據(jù)的圖形產(chǎn)生維量的變化，稱圖形等級轉(zhuǎn)換，它對地圖的載負(fù)量影響很大。 5分區(qū)選取 是一種不等精度的選取方法，由于地理位置的差異，在同一圖幅范圍內(nèi)進(jìn)行定額選取是要采用不同的分類標(biāo)準(zhǔn)。 3.2簡化 簡化分為：刪除和圖形化簡。1.刪除的最小尺寸 編圖時決定空間數(shù)據(jù)取與舍的數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)，是地物在圖上的最小尺寸。刪除的最小尺寸是按照成圖比例尺的縮小原圖進(jìn)行量度的。有時空間數(shù)據(jù)是否刪除是有條件的，在刪除過程中最小尺寸界限要靈活處理。 2.刪除的指標(biāo)定額

10、 定額指標(biāo)是按成圖上單位面積的選取個數(shù)確定的。 3.刪除的資格排隊(duì) 所謂資格排隊(duì)就是按空間數(shù)據(jù)的等級高低進(jìn)行選取。 4.形狀的簡化 圖形形狀簡化的基本要求是：（1）保持輪廓圖形和彎曲形狀的基本特征；（2）保持彎曲轉(zhuǎn)折點(diǎn)的相對精確度；（3）保持不同地段彎曲程度的對比。 5.內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡化 空間數(shù)據(jù)構(gòu)成了平面圖形，在簡化過程中應(yīng)保持一定的格局。例如在城市平面圖形中，要考慮城市的功能分區(qū)、城市街區(qū)的方向、街道的密度對比、對外的交通聯(lián)系等進(jìn)行平面圖形的概括。 3.3夸張 夸張并不是沒有章法的夸大，沒有夸張就不成為地圖符號。地圖概括時夸張的方法包括：1.局部夸大 一些有許多微小彎曲的河流，如果按比例尺機(jī)

11、械的化簡，這些彎曲將被全部刪除，多彎曲河流將變成筆直的河段，反而歪曲了河流的特征，因此，必須對一些彎曲進(jìn)行局部夸大，其他地理要素概括時也會出現(xiàn)類似的情況。 2.位移 為保持地圖上各要素相互關(guān)系的正確對比，當(dāng)主要的要素占據(jù)了準(zhǔn)確的位置以后，相鄰位置的要素不得不局部位移。 3.合并 合并同類地物的碎部，以反映地物的主要結(jié)構(gòu)特征。 4.分割 這種方法主要存在于不太重要的面狀圖形的拆分。例如林間的防火道和魚塘的堤埂，采取將面積圖形適當(dāng)示意性分割的方式有利于地物特征的表達(dá)。 4 地圖概括的現(xiàn)代發(fā)展1. 曲線光滑處理2. 曲面擬合3. 模糊綜合評判4. 圖論5. 分形幾何 計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)學(xué)方法的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了地圖概括自動化的不斷進(jìn)步，但仍不具備系統(tǒng)的理論和全面的自動化綜合。 計(jì)算機(jī)制圖使現(xiàn)在地圖的編制擺脫了手工勞動，它對地圖概括提出的要求是：總結(jié)概括的規(guī)律，研究地圖概括過程的計(jì)量化和模型化，充分利用地圖數(shù)據(jù)庫和地理信息系統(tǒng)，以解決概括的各種問題。 較早的機(jī)助制圖作業(yè)，是對空間數(shù)據(jù)的點(diǎn)和面的處理，利用點(diǎn)的刪除構(gòu)成新的圖形。 1973年Douglas-Peucker簡化線狀數(shù)據(jù)點(diǎn)的連接，被認(rèn)為是一種很好的概括方法。這種方法是從整體出發(fā)考察一條線段。首先選取線的兩端點(diǎn)AB，然后計(jì)算線段內(nèi)其余各點(diǎn)到兩端點(diǎn)連線的垂直距離，