地图学第四章地图概括课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,地图学概论,曾永年,测绘与国土信息工程系,(四),地图学概论曾永年测绘与国土信息工程系(四),1,第四章 地图概括,地图是以公式化、符号化、抽象化来反映客观世界的模型,第四章 地图概括地图是以公式化、符号化、抽象化来反映客观世界,2,第四章 地图概括,地图概括概述,1.1 地图概括的产生,1.2 地图概括的概念,1.3 地图概括的影响因素,2. 地图概括的内容与方法,2.1 地图内容的取舍,2.2 形状的概括,2.3 数量的概括,2.4 质量的概括,3. 地图自动概括概述,3.1 地图自动概括国际难题,3.2 地图概括算子,3.3 地图概括的基本模型,3.4 地图概括的主要方法,第四章 地图概括地图概括概述,3,地图学第四章地图概括课件,4,地图学第四章地图概括课件,5,地图内容的有限性与地面丰富地理事物之间的矛盾,地图内容的有限性,地图载负量,实测成图,编绘成图,地图内容的有限性与地面丰富地理事物之间的矛盾地图内容的有限性,6,Examples,Examples,7,Bigger range,Bigger range,8,Zoom: New features at new scale,Zoom: New features at new scal,9,在有限表达能力的地图上,实地,地图,地图,地图,表示什么？不表示什么？,表示的内容应详细到何种程度？,科学的地图概括,在有限表达能力的地图上实地地图地图地图表示什么？不表示什么？,10,1.2 地图概括的概念,根据地图的用途、比例尺和制图区域的特点，通过科学的取舍和概括，在有限表达能力的地图上表示出制图区域的基本特征和制图对象的主要特点的理论与方法。,地图概括的手段,取舍：,从大量的制图对象中选取较大的、重要的表示到图上；,舍去次要的物体；,概括,：,对选取的内容进行形状、数量、质量特征的简化,表示什么？不表示什么？,表示的内容应详细到何种程度？,1.2 地图概括的概念 根据地图的用途、比例尺和,11,取舍,地图的内容,概括,地图内容的详细程度,地图概括,地图的清晰易读,区域特征、主要特点,取舍地图的内容概括地图内容的详细程度地图概括地图的清晰易读区,12,地图概括的实质：,根据地图的,需要,和,可能,，,选取,和强调主要的、带有规律性的，,舍去,次要的、非本质的，在有限的图面上正确、明显、深刻地反映出,制图区域的基本特征,和,制图对象的主要特点,。,地图概括是地图制图过程中，高度智能化和具有创造性的工作,地图概括的实质： 根据地图的需要和可能，选取,13,空间数据挖掘的空间尺度，表达空间数据由细至粗、多比例尺或多分辨率的几何变换过程。,如大比例尺数据库中的单个房屋为面状目标，在小比例尺数据库中则变成了点状目标；,大比例尺数据库中的线状目标的细小弯曲在小比例尺数据库中被综合掉。,面向尺度的操作，是对空间数据由细到粗的计算、变,换、概括和综合过程，地图制图学中的制图综合技术即为典型的面向尺度的操作。,空间数据挖掘的空间尺度，表达空间数据由细至粗、多比例尺或多分,14,1.3 地图概括的影响因素 ,地图概括的依据,地图的用途,地图比例尺,制图区域的地理特征,1.3 地图概括的影响因素 地图概括的依据 地图的用途,15,地图的用途,：,地图用途,内容的主次,地形图,政区图,地图概括的方向,表示方法,科学参考图,教学挂图,地图概括的程度,地图用途决定地图概括的方向和程度,地图的用途：地图用途内容的主次地形图政区图地图概括的方向表,16,地图学第四章地图概括课件,17,地图比例尺,：,地图比例尺,制图区域的图面大小,1km,2,1:1万,1:5万,1:10万,1:20万,1:100万,100cm,2,4cm,2,1cm,2,0.25cm,2,0.01cm,2,概括程度的大小,制图对象的重要性,随着比例尺的缩小，次要地物随之增多，概括程度增加,地图比例尺决定地图概括的程度,地图比例尺：地图比例尺制图区域的图面大小1:1万 1:5,18,实地1km2在不同比例尺图上的正方形大小,实地1km2在不同比例尺图上的正方形大小,19,generalization is necessary when scale changes,generalization is necessary wh,20,地图学第四章地图概括课件,21,制图区域的地理特征,：,地理特征,地理事物的重要性,制图区域的地理特征决定地图概括的方向和程度,制图区域的地理特征：地理特征地理事物的重要性制图区域的地理,22,地图学第四章地图概括课件,23,侵蚀海岸,堆积海岸,侵蚀海岸 堆积海岸,24,地图学第四章地图概括课件,25,地图用途,地图比例尺,地理特征,地图概括,地图概括的影响因素,地图概括是一个科学的抽象过程,地图用途地图比例尺地理特征地图概括 地图概括的影响因素地,26,2.1 地图内容的取舍,2.2 形状的概括,2.3 数量的概括,2.4 质量的概括,2. 地图概括的内容与方法,空间概括,语义概括,2.1 地图内容的取舍2. 地图概括的内容与方法空间概括,27,2.1 地图内容的取舍,选取的原则：,选取重要的内容；,选取并夸大具有代表性的细小碎部；,舍去某类要素：控制点、地貌；,舍去某类要素中的某一级要素：镇以下的居民地,；,2.1 地图内容的取舍 选取的原则： 选取重要的内容；,28,选取的顺序：,从整体到局部：从整体着眼，从局部入手；,如：河流的选取：先从整体出发进行河网的密度分区；,不同的区域确定不同的标准；,然后再分区逐一选取；,各局部得到正确的取舍，整体的河网密度得到正确的反映,局部得到正确的取舍，整体得到正确的反映,选取的顺序： 从整体到局部：从整体着眼，从局部入手；如：河,29,从主要到次要,是使得地图内容的主次分明、关系恰当,从高级到低级,从大到小,通过以上的选取顺序，既可以保证地图内容的丰富，,又使地图内容主次分明、清晰易度,从主要到次要是使得地图内容的主次分明、关系恰当从高级到低级,30,选取的方法：,为了使一幅图上相同内容的表达程度得到统一，并使地图具有适宜的载负量，必须要以统一的标准进行选取。由于确定标准的方法的不同，选取的方法也不同。,资格法,：,用一定的数量或质量指标作为选取的标准,“选什么”,指标：,数量指标河流长度、湖泊面积、居民地人口,质量指标河流通航程度、控制点等级、居民地的等级,特点：,指标明确，简单易行,单一指标反映不出区域间的地理差异,指标体现不出选取后地图的载负量,改进：不同区域确定不同的选取指标,根据局部特点规定指标的激动范围,选取的方法：为了使一幅图上相同内容的表达程度得到统一，并使,31,定额法,：,以单位面积内制图物体的数量为选取标准,“选多少”,定额：,受地物的意义、区域面积、分布特征，,符号的大小、字体规格的影响,特点：,能体现选取后的地图载负量,不能保证与质量指标的吻合,改进：,规定机动指标,定额法：以单位面积内制图物体的数量为选取标准“选多少”,32,地图概括的数量分析方法,地图概括的数量分析方法,开方根规律的应用,地图概括的数量分析方法地图概括的数量分析方法,33,地图概括的数量分析方法, 反映制图空间数据的类型及其区域差异, 反映制图空间数据在不同比例下的信息容量, 反映空间数据的精度,随着科学技术的进步，地图概括的数量分析应用了现代数学的方法，从而进一步的揭示了地图概括的规律。,1. 数量分析方法要求：,地图概括的数量分析方法 反映制图空间数据的类型及其区域差异,34,图解计算法：,用于居民点选取,等比数列法：,用于河流等线状地物要素的选取,区域指标法：,适用于各类要素的选取,回归分析法：,适用于某一类要素的选取,开方根规律：,用于从大比例尺编制小比例尺图,2. 常用数量分析方法：,图解计算法：用于居民点选取2. 常用数量分析方法：,35,图解计算法,以地图符号的面积负载量 (,S,) 确定符号选取数量指标的方法。,S,=,n,(,a,+,p,),n,为cm,2,居民点个数,S,=,n,(,p,r,2,+ 3.5,d,2,),S,S,i,/100mm,2,= (,S,p,r,i,2,+,S,3.5,d,i,2,) / 100mm,2,此方法一般用于确定居民点选取数额,南京市,字宽,d,r,注记面积,p,r,居民点面积负载量：每,100mm,2,居民点面积的总和,图解计算法以地图符号的面积负载量 (S) 确定符号选取数量指,36,等比数列法,用等比数列确定地图要素选取的方法苏联学者鲍罗金根据心理物理学试验，察觉到同一要素的等级差别常遵循等比数列的规则。,以河流在支流选取上的应用为例： 设,河流长度分级,A,1,A,2,A,n,河流间距分级,B,1,B,2,B,n,符合等比关系,A,i,=,A,1,r,i,-1,B,i,=,B,1,p,i,-1,r,p,为辨认系数(公比),可令,r,= 1.3，,p,= 1.5,C,11,C,22,C,nn,为河流应保持的最小间隔，则,C,ii,= (,B,i,+,B,i,+1,) / 2,等比数列法 用等比数列确定地图要素选取的方法苏联学,37,等,比,数,列,模,式,选取间隔 距离分级,长短分级,B,1,B,2,B,2,B,3,B,n,-,2,B,n,-,1,B,n,-,1,B,n,A,n,C,11,A,n,-,2,A,n,-,1,C,21,C,22,A,1,A,2,C,n,-,1,1,C,n,-,1,2,C,n,-,1,n,-,1,A,1,A,2,C,n,1,C,n,2,C,n,n,-,1,C,nn,等选取间隔 距离分级B1 B2B2 B3,38,等,比,数,列,法,实,例,选取间隔 距离分级,长短分级,1.5 2.3,2.3 3.4,3.4 5.1,5.1 7.6, 14.8,1.9,11.4 14.8,2.3,2.9,6.8 8.8,3.8,4.3,5.1,6.3,4 5.2,7.2,7.5,8.1,以河流选取为例,等选取间隔 距离分级1.5 2.32.3 ,39,区域指标法,小比例尺地图概括过程：,a.搜集与编辑空间数据：,原始地图的镶嵌和比例缩小,b.研究区域地理特征：,编制确定要素选取的区域指标图,区域指标法小比例尺地图概括过程：a.搜集与编辑空间数据：b.,40,1,1,41,在计算机制图过程中，此方法的使用需有专家系统的支持。,区域指标的确定,：,景观综合体各要素间的统一；,地图符号地理真实性和几何正确性的统一；,各要素的性质与取舍数量的统一；,繁琐的资料与简要的选取轮廓之间的统一；,在计算机制图过程中，此方法的使用需有专家系统的支持。区域指标,42,回归分析法,地图上居民点的选取程度，与实地密度之间存在着相关关系。,y,=,ax,b,a,b,为待定系数,建立回归方程：,x,i,为居民点实地密度,x,为居民点平均密度,y,i,为图上选取数,y,为选取的平均数,回归分析法 地图上居民点的选取程度，与实地密度,43,经全国抽样计算地形图上居民地选取的回归曲线,经全国抽样计算地形图上居民地选取的回归曲线,44,地图学第四章地图概括课件,45,开方根规律的应用,德国地图学家特普费尔 (F.Topfer) 提出的方案：,新编地图所应选取的地物数量与原始地图地物数量之比符合原始地图与新编地图的比例尺分母之比的平方根。,N,B,=,N,A,M,A,/ M,B,N,为图上地物数,A ,原始图,M,为,比例尺分母,B ,新编图,1. 开方根规律,开方根规律的应用 德国地图学家特普费尔 (F.Topf,46,2.开方根规律的扩展,以比例尺为主，地物选取还受其他多种因素的影响, 公式扩展为：,符号尺寸改正系数,C,地物重要性改正系数,D,N,B,=,N,A,C,D,M,A,/ M,B,2.开方根规律的扩展 以比例尺为主，地物选取还受其他多,47,地物重要性改正系数,D,的三种情况,符合方根规律，尺寸缩小：,C,1,= 1,不符方根规律，尺寸相同 ：,不符方根规律，尺寸不同 ：,线状,C,2,=,M,A,/ M,B,面状,C,3,=,(,M,A,/ M,B,),2,线状,C,2,= (,S,A,/ S,B,),M,A,/ M,B,面状,C,3,= (,f,A,/ f,B,),(,M,A,/ M,B,),2,很重要：,D,1,=,M,B,/ M,A,一 般 ：,D,2,=,1,次 要 ：,D,3,=,M,A,/ M,B,符号尺寸改正系数,C,的三种情况,地物重要性改正系数D的三种情况 符合方根规律，尺寸缩小,48,N,B,=,N,A,(,M,A,/ M,B,),X,N,B,=,N,A,(,S,A,/ S,B,),(,M,A,/ M,B,),X,N,B,=,N,A,(,f,A,/ f,B,),(,M,A,/ M,B,),X,3. 开方根规律的一般公式：,x,的选取级，可设为 0, 1, 2, 3,NB = NA (MA / MB )X3. 开方根,49,4. 开方根规律的基本特点：,直观地显示了地图概括时从重要到一般的选取标准，是一个有序的选取等级系统。,是线性方程，在地图比例尺固定的条件下，地物选取的比例一致。,未考虑到地理差异，特别是制图地物分布的密度变化。,选取级,x,的调整可适当弥补地理差异的影响。,4. 开方根规律的基本特点：直观地显示了地图概括时从重要到,50,河流选取指标,11(9),25 (24),N,B,25,59,N,A,1:25万 1:50万,X,= 3,1:10万 1:25万,X,= 2,河流条数 比例尺,指标,河流选取指标11(9)25 (24) NB2559,51,2.2 形状的概括,图形简化,目的：,去掉图形的碎部，保留地物特有的轮廓特征，突出其典型的特征，,使制图对象构成更具有本质特性的明晰的轮廓。,。,方法,：,删减,：去掉因比例尺缩小而无法清晰表示的碎部或有碍地物主要特征显,示的小弯曲；,夸大,：夸大表示按比例尺应删减的碎部，以显示和强调地物图形的特征；,合并,：将由于间隔缩小，无法单独表示的同类物体的图形加以合并；,分割,：,2.2 形状的概括图形简化目的：去掉图形的碎部，保留地物,52,删减,：,删减：,53,地图学第四章地图概括课件,54,夸大,夸大,55,合并,合并,56,地图学第四章地图概括课件,57,资料图,正确概括,错误概括,资料图正确概括错误概括,58,建筑密集街区： 合并为主、删除为辅,建筑密集街区： 合并为主、删除为辅,59,建筑稀疏区：选取、合并、删除进行概括,建筑稀疏区：选取、合并、删除进行概括,60,建筑稀疏区：选取、合并、删除进行概括,建筑稀疏区：选取、合并、删除进行概括,61,合并,分割,合并分割,62,地图学第四章地图概括课件,63,地图学第四章地图概括课件,64,地图学第四章地图概括课件,65,2.3 数量的概括,目的：,减少数量差别，增大数量指标内部变化的间距,方法：,减少数量分级,居民地按人口分级表示：1:100万 9级,1:400万 6级,等高距：1:5万 10m,1:10万 20m,2.3 数量的概括 目的：减少数量差别，增大数量指标内部变化,66,2.4 质量的概括,目的：,减少一定范畴内地物的质量差异,方法：,用概括的分类代替详细的分类,用综合的质量概念代替具体的质量概念,2.4 质量的概括目的：减少一定范畴内地物的质量差异方法：用,67,3. 地图自动概括概述,3.1 地图自动概括国际难题,3.2 地图概括算子,3.3 地图概括的基本模型,3.4 地图概括的主要方法,3. 地图自动概括概述3.1 地图自动概括国际难题,68,地图自动概括 国际难题,J.G. Linders ：,地图领域提供了数据库的最好的范例之一，在地图,数据库领域，数据库每一个方面的问题几乎都表露出来了。,多级比例尺重复数字化 ,回避地图概括问题,地图自动概括：,地图学、地理信息系统所面临的重大障碍,上世纪50年代开始研究，至今尚未解决,地图自动概括 国际难题J.G. Linders ：地,69,地图概括算子,在自动概括的长期实践中，得出的基本共识是模拟传统制图的基本手段，并把它们分别地予以算法化,三算子模式,：,选取、概括、移位；,四算子模式,：,选取、概括、合并、移位；,七算子模式,：,纯几何概括：简化、夸大、移位；,几何/概念概括：合并、选取、类型化、强调；,二十算子模式,：,简化、光滑、选择性组合、选择性舍弃、合并、提炼、,增强、局部移位、掩蔽、面到线的压缩、缩略、图形联合、,面到点的转换、聚合、通过分类融化、再选择、改变比例尺、,混合、符号化、夸大选取、概括、移位；,地图概括算子在自动概括的长期实践中，得出的基本共识是模拟传,70,地图概括的基本模型,计算机制图的初期，主要是针对单个线条的处理，未能考虑各要素图形,的总体特征以及不同要素之间的相互联系；,20世纪70年代开始运用各种近似的方法对制图对象进行整体性处理；,目前能实现对地图内容的定性、定位和拓扑检索，使地图概括可由线处,理扩展到面处理；,地图概括的基本模型 计算机制图的初期，主要是针对单个线条的,71,总体选取模型 ,选取“多少”实体的问题,任务,：通过数值变换实现现实世界初始信息的变换，以确定地物的总体选取数量,E,初始,E,新,结构模型,选取“哪些” 实体的问题,任务：,通过图形元素间的层次关系（等级从属关系）、 拓扑关系（邻接与关联）、节点度、邻近度的逻辑比较，从初始地物集合中确定所需的地物及空间分布,R,初始,R,新,层次关系定性检索功能,几何关系定位检索功能,相关处理拓扑检索功能,几何模型,解决图形处理,问题,总体选取模型 选取“多少”实体的问题层次关系定性,72,地图概括的主要方法,基于人机交互的途径:,早期的纯交互法,增强智能交互法,基于批处理的途径:,面向信息的概括,面向滤波的概括,启发式概括,专家系统概括,神经网络法,分形学方法,小波分析法,地图概括的主要方法基于人机交互的途径:,73,END,END,74,