第8章地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品

1、地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 第八章第八章 地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的輸出設(shè)計(jì)地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的輸出設(shè)計(jì)地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 第一節(jié)第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的輸出形式地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的輸出形式地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品 經(jīng)過系統(tǒng)處理和分析，可以直接供經(jīng)過系統(tǒng)處理和分析，可以直接供專業(yè)人員或決策人員使用的各種地圖、專業(yè)人員或決策人員使用的各種地圖、圖表、數(shù)據(jù)報(bào)表或文字說明圖表、數(shù)據(jù)報(bào)表或文字說明。地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院

2、一一 常規(guī)地圖常規(guī)地圖以線劃、顏色、符號和注記等表示地形地物1 1 全要素地形圖全要素地形圖 反映的內(nèi)容包括：水系、地貌、植被、居民地、交通、境界、獨(dú)立地物等。 具有統(tǒng)一的大地控制、地圖投影、分幅編號、比例尺系統(tǒng)、統(tǒng)一的編制規(guī)范和圖式符號。屬于國家基本比例尺地形圖。 是編制各類專題地圖的基礎(chǔ)2 2 各類專題圖各類專題圖 突出表示一種或幾種自然或社會經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的地圖，由地理基礎(chǔ)和專題內(nèi)容兩部分組成。主要反映空間分布、時間變異、數(shù)量質(zhì)量特征三個方面。地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 3 3 遙感影像地圖遙感影像地圖 具有遙感圖象和地形圖的雙重特點(diǎn)4 4 統(tǒng)計(jì)圖表與數(shù)據(jù)報(bào)

3、表統(tǒng)計(jì)圖表與數(shù)據(jù)報(bào)表 屬性信息的表示地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 二二 電子地圖電子地圖1 1 電子地圖的特點(diǎn)電子地圖的特點(diǎn) 1）交互性；）交互性； 2）無級縮放性；）無級縮放性； 3）無縫性；）無縫性； 4）共享性；）共享性； 5）具有基本的計(jì)算和統(tǒng)計(jì)能力；）具有基本的計(jì)算和統(tǒng)計(jì)能力；2 2 電子地圖的發(fā)展電子地圖的發(fā)展 1）第一階段）第一階段 80年代以前年代以前 以以CAD技術(shù)為支撐，強(qiáng)調(diào)圖的數(shù)字化；技術(shù)為支撐，強(qiáng)調(diào)圖的數(shù)字化； 2）第二階段）第二階段 80年代以后年代以后 以以GIS技術(shù)為支撐，強(qiáng)調(diào)用數(shù)據(jù)管理存儲；技術(shù)為支撐，強(qiáng)調(diào)用數(shù)據(jù)管理存儲；地理信

4、息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 3 3 電子地圖的制作電子地圖的制作數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù)收集數(shù)字化數(shù)字化屬性化屬性化圖和屬性的鏈接圖和屬性的鏈接電子地圖電子地圖質(zhì)量控制質(zhì)量控制資料更新資料更新地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 4 4、電子地圖的應(yīng)用、電子地圖的應(yīng)用1）導(dǎo)航和智能運(yùn)輸系統(tǒng)（車載系統(tǒng)）導(dǎo)航和智能運(yùn)輸系統(tǒng)（車載系統(tǒng)）2）電子地圖資料庫電子地圖資料庫3）提供網(wǎng)絡(luò)地圖）提供網(wǎng)絡(luò)地圖 隨著信息社會的到來，將大量使用隨著信息社會的到來，將大量使用電子地圖，電子地圖生產(chǎn)已成為一熱門行電子地圖，電子地圖生產(chǎn)已成為一熱門行業(yè)，因此，在國外已出現(xiàn)著名的

5、電子地圖業(yè)，因此，在國外已出現(xiàn)著名的電子地圖供應(yīng)商。供應(yīng)商。地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 5 5 電子地圖的供應(yīng)商電子地圖的供應(yīng)商 隨著信息社會的帶來，在社會生活中將大隨著信息社會的帶來，在社會生活中將大量實(shí)用電子地圖，因此其發(fā)展及為迅速，引起量實(shí)用電子地圖，因此其發(fā)展及為迅速，引起商家的重視，從而在國際上出現(xiàn)了電子地圖生商家的重視，從而在國際上出現(xiàn)了電子地圖生產(chǎn)開發(fā)商，如：產(chǎn)開發(fā)商，如： 美國美國ESRI公司、公司、 DELORME公司；公司； 歐洲歐洲FELSTRA公司等。公司等。 國內(nèi)國家測繪局在這方面作了大量工作。國內(nèi)國家測繪局在這方面作了大量工作。地

6、理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 第二節(jié)第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)圖形輸出系統(tǒng)設(shè)計(jì)地理信息系統(tǒng)圖形輸出系統(tǒng)設(shè)計(jì)地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 一一 基本理論基本理論1 1 圖形坐標(biāo)系統(tǒng)圖形坐標(biāo)系統(tǒng)（1 1）地球表面的世界坐標(biāo)系和大地坐標(biāo)系）地球表面的世界坐標(biāo)系和大地坐標(biāo)系（2 2）輸出設(shè)備的物理坐標(biāo)系和邏輯坐標(biāo)系）輸出設(shè)備的物理坐標(biāo)系和邏輯坐標(biāo)系地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 2 2 顏色模型和顏色空間顏色模型和顏色空間 顏色模型是指對一個三維顏色坐標(biāo)系統(tǒng)的規(guī)定 （1）RGB顏色模型顏色模型 RGB顏色模型是

7、以紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）為三種原色，根據(jù)加色法原理建立的顏色模型，在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中廣泛應(yīng)用。RGB顏色模型的數(shù)學(xué)表示為：式中r、g、b為匹配系數(shù)。（2）CMY顏色模型顏色模型 CMY顏色模型是以青（Cyan）、品（M）、黃（Y）為三種原色，根據(jù)減色法原理建立的顏色模型，在彩色印刷中廣泛應(yīng)用。bBgGrRCBGRYMC111地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 3 3 圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫（1 1）二維矢量圖形結(jié)構(gòu)）二維矢量圖形結(jié)構(gòu)（2 2）柵格圖像數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）柵格圖像數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 二二

8、 輸出的幾何變換輸出的幾何變換1. 1. 二維圖形變換二維圖形變換 （1）比例變換 （2）旋轉(zhuǎn)變換 （3）平移變換 （4）鏡像變換 （5）觀察變換2. 2. 三維圖形變換三維圖形變換3. 3. 地圖投影變換地圖投影變換 地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 三三 地形圖與專題圖的輸出組織形式地形圖與專題圖的輸出組織形式 1. 透明圖層與影像圖層2. 專題圖的符號系統(tǒng) 地圖的符號可分解為點(diǎn)狀符號、線狀符號、面狀符號三種基本圖形元素。注記可看作一種特殊的符號。 點(diǎn)狀符號圖形固定（不隨位置變化）；有確定的定位點(diǎn)和方向；通常圖形較規(guī)則。線狀符號具有定位線，可進(jìn)一步分解成具有單

9、一特征的線狀符號。面狀符號具有封閉的輪角線，通常在封閉的輪角線內(nèi)配置點(diǎn)狀符號、陰影線或顏色。地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 構(gòu)成符號的基本圖素構(gòu)成符號的基本圖素（1）點(diǎn)狀符號的圖元）點(diǎn)狀符號的圖元 主要包括點(diǎn)、直線、折線、樣條曲線、圓弧、三角形、矩形、多邊形、子圖、位圖等（2）線狀符號的圖元）線狀符號的圖元 主要包括實(shí)線、虛線、點(diǎn)虛線、雙虛線、雙實(shí)線、連續(xù)點(diǎn)符號、定位點(diǎn)符號、齒線符號等（3）面狀符號的圖元）面狀符號的圖元 主要是指它的不同填充，包括陰影線填充、點(diǎn)符號填充、位圖填充。地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 地圖符號的繪制地圖

10、符號的繪制 地圖符號的繪制實(shí)質(zhì)是地圖符號的繪制實(shí)質(zhì)是將符號坐標(biāo)系中圖形元素特征點(diǎn)將符號坐標(biāo)系中圖形元素特征點(diǎn)坐標(biāo)（坐標(biāo)（x,y)轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換到地圖坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，并按給定順序連線的地圖坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，并按給定順序連線的過程過程。目前，地圖符號的繪制通常有矢量法和柵格法繪制兩。目前，地圖符號的繪制通常有矢量法和柵格法繪制兩種方法：種方法： 1 1 矢量法繪制矢量法繪制（1）編程法）編程法 由繪圖子程序按照符號圖形參數(shù)繪制矢量圖。通常一類由繪圖子程序按照符號圖形參數(shù)繪制矢量圖。通常一類地圖符號或一個地圖符號編成一個繪圖子程序。這些子程序地圖符號或一個地圖符號編成一個繪圖子程序。這些子程序組成程序庫。

11、由于它不便于用戶擴(kuò)充用得愈來愈少。組成程序庫。由于它不便于用戶擴(kuò)充用得愈來愈少。（2）符號庫法（也稱信息塊法）符號庫法（也稱信息塊法） 通過程序調(diào)用描述符號參數(shù)的符號庫參數(shù)集信息塊，完通過程序調(diào)用描述符號參數(shù)的符號庫參數(shù)集信息塊，完成符號的繪制。如在信息塊中存放圖形的幾何參數(shù)，如圖形成符號的繪制。如在信息塊中存放圖形的幾何參數(shù)，如圖形的長、寬、方向、夾角、半徑等。的長、寬、方向、夾角、半徑等。地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 2 2 柵格符號的繪制柵格符號的繪制柵格符號的繪制比較簡單。柵格符號的繪制比較簡單。點(diǎn)符號點(diǎn)符號 首先用模板形象地表示各種點(diǎn)符號，調(diào)用時按定

12、位、方向作變換；線符號線符號 除了點(diǎn)狀符號的方法，還要注意線的走向，按圖象處理方法作出變換面符號面符號 首先將論廓內(nèi)填“實(shí)”，之后將填充的區(qū)域圖象塊同柵格點(diǎn)符號進(jìn)行邏輯“與”運(yùn)算，從而在區(qū)域內(nèi)形成面符號。地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 地理信息系統(tǒng)的可視化與虛擬現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)的可視化與虛擬現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 一、基本概念一、基本概念1 1、可視化：、可視化： 可視化是將符號或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為直觀的圖形、圖像的技術(shù)，可視化是將符號或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為直觀的圖形、圖像的技術(shù)，它的過程是一種轉(zhuǎn)換，它的目的是將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可顯示的圖

13、它的過程是一種轉(zhuǎn)換，它的目的是將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可顯示的圖形、圖像，從而全面且本質(zhì)地把握住地理空間信息的基本特征，形、圖像，從而全面且本質(zhì)地把握住地理空間信息的基本特征，便于最迅速、形象地傳遞和接收它們。便于最迅速、形象地傳遞和接收它們。2 2、科學(xué)計(jì)算可視化、科學(xué)計(jì)算可視化 是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將科學(xué)計(jì)算過程是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將科學(xué)計(jì)算過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)換為圖形和圖像顯示出來，并進(jìn)行交中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)換為圖形和圖像顯示出來，并進(jìn)行交互處理的理論、方法和技術(shù)?；ヌ幚淼睦碚?、方法和技術(shù)。3 3、空間信息的可視化、空間信息的可視化 是指運(yùn)用地圖學(xué)、

14、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將地學(xué)是指運(yùn)用地圖學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將地學(xué)信息輸入、處理、查詢、分析以及預(yù)測的數(shù)據(jù)及結(jié)果采用圖形符信息輸入、處理、查詢、分析以及預(yù)測的數(shù)據(jù)及結(jié)果采用圖形符號、圖形、圖像，并結(jié)合圖表、文字、表格、視頻等可視化形式號、圖形、圖像，并結(jié)合圖表、文字、表格、視頻等可視化形式顯示，并進(jìn)行交互處理的理論、方法和技術(shù)。顯示，并進(jìn)行交互處理的理論、方法和技術(shù)。 地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫處理處理地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 二、空間信息可視化的形式二、空間信息可視化的形式1 1

15、、地圖：、地圖： 硬拷貝：紙質(zhì)或其它介質(zhì)地圖；硬拷貝：紙質(zhì)或其它介質(zhì)地圖； 軟拷貝：屏幕上的電子地圖。軟拷貝：屏幕上的電子地圖。2、多媒體地學(xué)信息、多媒體地學(xué)信息 綜合、形象地表現(xiàn)空間信息所使用的文本、表格、聲音、圖像、圖綜合、形象地表現(xiàn)空間信息所使用的文本、表格、聲音、圖像、圖形、動畫、音頻、視頻各種形式邏輯地聯(lián)接并集成為一個整體概念，是形、動畫、音頻、視頻各種形式邏輯地聯(lián)接并集成為一個整體概念，是空間信息可視化的重要形式?？臻g信息可視化的重要形式。3、三維仿真地圖、三維仿真地圖4、虛擬現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí) 它是由計(jì)算機(jī)和其它設(shè)備如頭盔、數(shù)據(jù)手套等組成的高級人機(jī)交互它是由計(jì)算機(jī)和其它設(shè)備如頭盔、數(shù)

16、據(jù)手套等組成的高級人機(jī)交互系統(tǒng)，以視覺為主，也結(jié)合聽、觸、嗅甚至味覺來感知的環(huán)境，使人們系統(tǒng)，以視覺為主，也結(jié)合聽、觸、嗅甚至味覺來感知的環(huán)境，使人們有如進(jìn)入真實(shí)的地理空間環(huán)境之中并與之交互作用。有如進(jìn)入真實(shí)的地理空間環(huán)境之中并與之交互作用。 地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 三、空間數(shù)據(jù)可視化的過程三、空間數(shù)據(jù)可視化的過程 預(yù)預(yù)處處理理從符號庫讀從符號庫讀取符號信息取符號信息 符號化符號化 從字符庫讀取從字符庫讀取漢字及字符信漢字及字符信息息 地圖輸出地圖輸出 色彩庫色彩庫色彩信息色彩信息 從從GISGIS數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫中檢索出的中檢索出的要素、要素、特征特征及及

17、定位信息定位信息 地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 四、電子地圖四、電子地圖1 1、概念：、概念：1 1）電子地圖）電子地圖 是以地圖數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，以數(shù)字形式存儲于計(jì)算機(jī)外存儲器上，并能是以地圖數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，以數(shù)字形式存儲于計(jì)算機(jī)外存儲器上，并能在屏幕上實(shí)時顯示的可視地圖，又稱在屏幕上實(shí)時顯示的可視地圖，又稱“屏幕地圖屏幕地圖”、“瞬時地圖瞬時地圖”。2 2）電子地圖集）電子地圖集 是為了一定用途，采用統(tǒng)一、互補(bǔ)的制作方法系統(tǒng)匯集的若干電子地是為了一定用途，采用統(tǒng)一、互補(bǔ)的制作方法系統(tǒng)匯集的若干電子地圖，這些地圖具有內(nèi)在的統(tǒng)一性，互相聯(lián)系，互相補(bǔ)充，互相加強(qiáng)。圖，

18、這些地圖具有內(nèi)在的統(tǒng)一性，互相聯(lián)系，互相補(bǔ)充，互相加強(qiáng)。2 2、電子地圖與、電子地圖與GISGIS的區(qū)別：的區(qū)別： 電子地圖包含了電子地圖包含了GISGIS的主要功能，但不是全部功能。側(cè)重于可見實(shí)體的主要功能，但不是全部功能。側(cè)重于可見實(shí)體的顯示，其中較完善的空間信息可視化功能和地圖量算功能是一般的顯示，其中較完善的空間信息可視化功能和地圖量算功能是一般GISGIS所欠所欠缺的。但是相對而言缺的。但是相對而言, , 一些電子地圖一些電子地圖( (集集) ) 難予使其可視子空間均具有統(tǒng)一難予使其可視子空間均具有統(tǒng)一的空間數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的空間數(shù)學(xué)基礎(chǔ), , 因而空間分析相對因而空間分析相對GISGIS薄

19、弱，這也是兩者的分水嶺。薄弱，這也是兩者的分水嶺。 電子地圖（集）是一種新型的、內(nèi)容廣泛的電子地圖（集）是一種新型的、內(nèi)容廣泛的GISGIS產(chǎn)品，而電子地圖（產(chǎn)品，而電子地圖（集）系統(tǒng)則是一些內(nèi)容廣泛、功能各異的新型集）系統(tǒng)則是一些內(nèi)容廣泛、功能各異的新型GISGIS系統(tǒng)。系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 五、動態(tài)地圖五、動態(tài)地圖1 1、概念：、概念： 動態(tài)地圖是能集中、形象地表示空間信息的動態(tài)地圖是能集中、形象地表示空間信息的時空變化狀態(tài)和過程的電子地圖。它的產(chǎn)生和發(fā)展是時空變化狀態(tài)和過程的電子地圖。它的產(chǎn)生和發(fā)展是時空時空GISGIS的發(fā)展的必要基礎(chǔ)和前

20、提。的發(fā)展的必要基礎(chǔ)和前提。2 2、特征和作用：、特征和作用： 可以直觀而又逼真地顯示地理實(shí)體運(yùn)動變化的規(guī)律和特點(diǎn)?？梢灾庇^而又逼真地顯示地理實(shí)體運(yùn)動變化的規(guī)律和特點(diǎn)。3 3、表示方法、表示方法1 1）利用傳統(tǒng)的地圖符號和顏色等表示方法，如運(yùn)動線表示氣流、行軍等路線。）利用傳統(tǒng)的地圖符號和顏色等表示方法，如運(yùn)動線表示氣流、行軍等路線。2 2）采用定義了動態(tài)視覺變量的動態(tài)符號來表示）采用定義了動態(tài)視覺變量的動態(tài)符號來表示 用閃爍、跳躍、色度、亮度變化等手段反映運(yùn)動中物的矢量、數(shù)量、空間和時用閃爍、跳躍、色度、亮度變化等手段反映運(yùn)動中物的矢量、數(shù)量、空間和時間變化特征。間變化特征。3 3）采用連續(xù)

21、快照方法作多幅或一組地圖。這是采用一系列狀態(tài)對應(yīng)的地圖來表現(xiàn)時空）采用連續(xù)快照方法作多幅或一組地圖。這是采用一系列狀態(tài)對應(yīng)的地圖來表現(xiàn)時空變化的狀態(tài)。變化的狀態(tài)。4 4）地圖動畫）地圖動畫地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 六、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)六、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)1 1、概念：、概念： 虛擬現(xiàn)實(shí)（虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual RealityVirtual Reality）是一種最有效地模擬人在自然環(huán)）是一種最有效地模擬人在自然環(huán)境中視、聽、動等行為的高級人機(jī)交互技術(shù)，是當(dāng)代信息技術(shù)高速發(fā)境中視、聽、動等行為的高級人機(jī)交互技術(shù)，是當(dāng)代信息技術(shù)高速發(fā)展和集成的產(chǎn)物。展和集成的產(chǎn)物。

22、 本質(zhì)上，虛擬現(xiàn)實(shí)就是一種先進(jìn)的本質(zhì)上，虛擬現(xiàn)實(shí)就是一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)用戶接口或人機(jī)交互界計(jì)算機(jī)用戶接口或人機(jī)交互界面，是物理現(xiàn)實(shí)的仿真面，是物理現(xiàn)實(shí)的仿真。通過計(jì)算機(jī)建立一種仿真數(shù)字環(huán)境，將數(shù)據(jù)。通過計(jì)算機(jī)建立一種仿真數(shù)字環(huán)境，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖像、聲音和觸摸感受，利用多種傳感設(shè)備使用戶轉(zhuǎn)換成圖像、聲音和觸摸感受，利用多種傳感設(shè)備使用戶“投入投入”到到該環(huán)境中，用戶可以如同在真實(shí)世界那樣該環(huán)境中，用戶可以如同在真實(shí)世界那樣“處理處理”計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所產(chǎn)生計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所產(chǎn)生的虛擬物體。的虛擬物體。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)：又稱靈鏡技術(shù)。是指通過數(shù)字頭盔、數(shù)據(jù)手套、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)：又稱靈鏡技術(shù)。是指通過數(shù)字頭盔、數(shù)據(jù)手

23、套、數(shù)字外衣，以及三維立體顯示器、三維鼠標(biāo)、立體聲耳機(jī)等使人能數(shù)字外衣，以及三維立體顯示器、三維鼠標(biāo)、立體聲耳機(jī)等使人能完全沉浸計(jì)算機(jī)生成創(chuàng)造的一種特殊三維圖形環(huán)境，并且人可以操完全沉浸計(jì)算機(jī)生成創(chuàng)造的一種特殊三維圖形環(huán)境，并且人可以操作三維圖形環(huán)境，實(shí)現(xiàn)特殊的目的。作三維圖形環(huán)境，實(shí)現(xiàn)特殊的目的。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是計(jì)算機(jī)硬件、軟件、傳感、人工智能、心理學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是計(jì)算機(jī)硬件、軟件、傳感、人工智能、心理學(xué)及地理科學(xué)發(fā)展的結(jié)晶。它是通過計(jì)算機(jī)生成一個逼真的環(huán)境世界，及地理科學(xué)發(fā)展的結(jié)晶。它是通過計(jì)算機(jī)生成一個逼真的環(huán)境世界，人可以與此虛擬的現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行交互的技術(shù)。人可以與此虛擬的現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行交

24、互的技術(shù)。地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 它的出現(xiàn)徹底改變了用戶和系統(tǒng)的交它的出現(xiàn)徹底改變了用戶和系統(tǒng)的交互方式，創(chuàng)造了一種完全的、令人信服的幻互方式，創(chuàng)造了一種完全的、令人信服的幻想式環(huán)境，人們不但可以進(jìn)入計(jì)算機(jī)所產(chǎn)生想式環(huán)境，人們不但可以進(jìn)入計(jì)算機(jī)所產(chǎn)生的虛擬世界，而且可以通過視覺、聽覺、觸的虛擬世界，而且可以通過視覺、聽覺、觸覺，甚至嗅覺和味覺多維地與該世界溝通。覺，甚至嗅覺和味覺多維地與該世界溝通。 這是一種具有巨大意義和潛力的

25、技術(shù)這是一種具有巨大意義和潛力的技術(shù)，正在迅速的發(fā)展之中。，正在迅速的發(fā)展之中。地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 2 2、VRVR硬件：硬件： VR的硬件目前并不定形，主要有以下幾種(1)(1)圖像生成器：圖像生成器：它的作用是快速進(jìn)行圖形運(yùn)算；(2)(2)操縱和控制設(shè)備：操縱和控制設(shè)備：實(shí)現(xiàn)位置跟蹤和控制的鼠標(biāo)器，跟蹤球和游戲桿；數(shù)據(jù)手套，其手指部分裝有傳感器；數(shù)據(jù)緊身衣；最新的操縱是通過眼睛和思維操縱，這是通過測定神經(jīng)系統(tǒng) 的微小電流來操作的；(3)(3)位置跟蹤裝置：位置跟蹤裝置：機(jī)械盔甲：提供快速準(zhǔn)確的跟蹤；超聲波傳感器；光學(xué)位置跟蹤器；慣性跟蹤器；(4)

26、(4)立體視見裝置立體視見裝置：采用偏光眼鏡或屏幕分割或立體鏡產(chǎn)生圖像的左右視差等手段來產(chǎn)生立體。 (5)(5)頭盔：產(chǎn)生立體圖像或二維地圖。頭盔：產(chǎn)生立體圖像或二維地圖。 地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 3 3、VRVR的硬件級別的硬件級別 1）初級VR是以PC機(jī)或低檔工作站為硬件基礎(chǔ)；2）基本VR是在初級VR上，增加立體觀察器，3D或6D鼠標(biāo)或游戲桿和數(shù)據(jù)手套等；3）高

27、級3D是在上述基礎(chǔ)上增加圖像加速器，幀緩存等，對于PC機(jī)則是必須增加3D加速卡和3D音卡；4）沉浸式VR，其中必須增加沉浸顯示裝置，如多個大型投影式顯示器，還可以增加觸覺、力感和接觸反饋等交互設(shè)備。5）駕駛艙仿真器：這是一個封閉式的虛擬環(huán)境，設(shè)備個人化并較為昂貴；地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 6DIVE（Distributed Interactive Virtual Environment）分布式交互虛擬環(huán)境，這是一個Internet上開發(fā)基于多個網(wǎng)絡(luò)用戶的虛擬環(huán)境、其用戶界面及地域廣闊，用戶眾多，分布式交互，共享性高；基于其享式或3D綜合環(huán)境等應(yīng)用系統(tǒng)上的實(shí)

28、驗(yàn)平臺，這完全稱得上是一個小型的世界；7SIMNET和作戰(zhàn)仿真互聯(lián)網(wǎng)（Defense Simulation Internet）是目前世界上最大的VR項(xiàng)目，目的是使不同的仿真器可在網(wǎng)絡(luò)上互聯(lián)，用于部隊(duì)的聯(lián)合訓(xùn)練和演習(xí)，即位于德國的坦克仿真器可與位于美國的坦克仿真器一起聯(lián)合進(jìn)行軍事演習(xí)。 上述7種VR，硬件部分一級比一級復(fù)雜、投入也高得多。地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 4 4、軟件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng) 共分兩類：一類是工具包，即程序庫，往往需要程序員根據(jù)具體需要來進(jìn)行編程；另一類是創(chuàng)作工具，后者不需要復(fù)雜的編程，有較多不同層次的商品軟件: 1 1免費(fèi)免費(fèi)VRVR：這些是

29、VR系列的入門級產(chǎn)品，代表產(chǎn)品為Rend386、Maltiverse。一般可從國際互聯(lián)網(wǎng)上免費(fèi)下載。 2 2低價低價VRVR程序：程序：代表產(chǎn)品為Dimension International 的Virtual Reality Stud10（VRS）。 3 3中檔中檔VRVR軟件包軟件包：它們一般可稱是優(yōu)秀的專業(yè)軟件包，而且僅要求計(jì)算機(jī)作為基本硬件，這類代表產(chǎn)品有Vitus 的Virtus Walkthrough, Quick Time Vr以及Sense 8的World Tollkit For Windows。 4 4高價高價VRVR軟件：軟件：是高檔的精彩的VR產(chǎn)品，需要多種硬件支持。代表

30、產(chǎn)品有Straylight公司的MotoVB, Dimension, International 的Superscape VRTB等。地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 5 5、VRVR的分類的分類 VR的類型是根據(jù)它的交互性質(zhì)來分的，也即是根據(jù)它能實(shí)現(xiàn)人的視感、聽感、觸感、嗅感和傳感器的程度和質(zhì)量來區(qū)分。根據(jù)目前所見資料，可分下列幾種：1 1世界之窗（世界之窗（WOW: Window on World SystemWOW: Window on World System） 它僅用顯示器和音卡來顯示虛擬世界，它的衡量標(biāo)準(zhǔn)是“看起來真實(shí)，聽著真實(shí)，物體的行為真實(shí)”；2

31、2視頻映射視頻映射 它在上述WOW基礎(chǔ)上把用戶的輪廓剪影作為視頻輸入與屏幕二維圖形合成，屏幕上顯示用戶身體和虛擬世界的交互過程；3 3沉浸式系統(tǒng)沉浸式系統(tǒng) 完全的VR系統(tǒng)把用戶的視點(diǎn)和其它感覺，完全沉浸到虛擬世界中，它可以是頭盔加其它交互硬件，也可以是多個大型投影儀產(chǎn)生的一個洞穴； 4 4遙視、遙作遙視、遙作 遙視把用戶的感覺和真實(shí)世界中的遠(yuǎn)程傳感器、遙測儀連接起來，并用機(jī)器人，機(jī)器手進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。實(shí)際上，阿波曼登月計(jì)劃和網(wǎng)絡(luò)會診，網(wǎng)絡(luò)手術(shù)已顯現(xiàn)了這方面的實(shí)際進(jìn)展；5 5混合現(xiàn)實(shí)混合現(xiàn)實(shí) 遙現(xiàn)和虛擬現(xiàn)實(shí)的結(jié)合產(chǎn)生了混合現(xiàn)實(shí)和無縫仿真，例如腦外科手術(shù)時，腦外科醫(yī)生看到的是由真實(shí)場景，預(yù)先得到的掃

32、描圖像和實(shí)時超聲圖像組合而成的場景；領(lǐng)航員則在它的頭盔或顯示屏上既看到電子地圖和數(shù)據(jù)，又看到真實(shí)景象。地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 6 6、VRVR的意義的意義 世界是不能試驗(yàn)的，大的環(huán)境工程也不能試驗(yàn)。甚至小到一個雕世界是不能試驗(yàn)的，大的環(huán)境工程也不能試驗(yàn)。甚至小到一個雕塑、一個零件，進(jìn)而一棟房屋，一項(xiàng)工程，大而言之一場戰(zhàn)爭，其實(shí)塑、一個零件，進(jìn)而一棟房屋，一項(xiàng)工程，大而言之一場戰(zhàn)爭，其實(shí)際運(yùn)作需要很多時間和經(jīng)費(fèi)，而且大型的過程無法重新進(jìn)行，現(xiàn)在可際運(yùn)作需要很多時間和經(jīng)費(fèi)，而且大型的過程無法重新進(jìn)行，現(xiàn)在可能以在虛擬現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行模擬和實(shí)驗(yàn)，找出最佳方案。能以在

33、虛擬現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行模擬和實(shí)驗(yàn)，找出最佳方案。VRVR技術(shù)使用前景技術(shù)使用前景是無可估量的，其意義是極其巨大的，它是影響整個未來的信息技術(shù)是無可估量的，其意義是極其巨大的，它是影響整個未來的信息技術(shù)。 要制造好一個虛擬現(xiàn)實(shí)，就必須加深理解我們的現(xiàn)實(shí)世界，尤其要制造好一個虛擬現(xiàn)實(shí)，就必須加深理解我們的現(xiàn)實(shí)世界，尤其是地學(xué)環(huán)境，這是不可缺的。是地學(xué)環(huán)境，這是不可缺的。 地學(xué)科學(xué)是對地學(xué)環(huán)境的描寫，對浩瀚信息的綜合概括，層次化地學(xué)科學(xué)是對地學(xué)環(huán)境的描寫，對浩瀚信息的綜合概括，層次化圖形符號的模型化表達(dá)是正在迅速發(fā)展中圖形符號的模型化表達(dá)是正在迅速發(fā)展中VRVR的基石和向?qū)?。相對而言的基石和向?qū)?。相對而言V

34、RVR技術(shù)的發(fā)展，對地理信息的可視化將提出更高、更復(fù)雜的要求。技術(shù)的發(fā)展，對地理信息的可視化將提出更高、更復(fù)雜的要求。地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 7 7、VRVR技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用 VR技術(shù)最先進(jìn)的應(yīng)用領(lǐng)域就是軍事國防。飛行模擬飛行模擬： 飛行員的飛行訓(xùn)練是一件十分昂貴、危險(xiǎn)和困難的事，由于飛行費(fèi)用昂貴，飛行均在高速中進(jìn)行，天空中對飛行員的保護(hù)又很有限，對飛機(jī)的保護(hù)幾近于零。一個細(xì)小的疏忽，就會造成機(jī)毀人亡的嚴(yán)重事故。 因此，世界上VR的應(yīng)用均首先從飛行模擬開始。飛行員載上頭盔，坐在VR裝備的飛行座倉內(nèi)，由VR制作的飛行氣氛和電子地圖及飛行儀表的顯示，以及

35、駕駛員進(jìn)行操作，機(jī)械和儀表的相應(yīng)運(yùn)作及反饋，使飛行員在虛擬的飛行狀態(tài)中進(jìn)行各種訓(xùn)練。大大提高了飛行員訓(xùn)練密度、強(qiáng)度和質(zhì)量以及降低了訓(xùn)練的費(fèi)用。 地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 戰(zhàn)斗模擬：戰(zhàn)斗模擬： VR應(yīng)用不僅用于飛機(jī)，而且還用于船艦、坦克通訊及步兵演習(xí)。隨著網(wǎng)絡(luò)VR技術(shù)的出現(xiàn)，美軍得以在被其稱為“防御模擬互聯(lián)網(wǎng)”的全球范圍內(nèi)實(shí)施Simnet坦克戰(zhàn)斗計(jì)劃。最先廣泛應(yīng)用的場合是海灣戰(zhàn)爭，Simnet幾乎可以使每場戰(zhàn)斗或戰(zhàn)役之前在VR中進(jìn)行模擬訓(xùn)練。海灣戰(zhàn)場已變成大規(guī)模的電子沙盤實(shí)景，用于其中的地形環(huán)境仿真。 實(shí)際上，今后的VR技術(shù)在利用電子地圖技術(shù)制作大型電子沙盤

36、實(shí)景，給出戰(zhàn)斗、戰(zhàn)役的地形地貌環(huán)境，使每場戰(zhàn)斗之前能夠進(jìn)行模擬實(shí)習(xí)，將大大提高戰(zhàn)爭藝術(shù)，減少傷亡，爭取勝利是十分有利的。地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 8 8、實(shí)現(xiàn)技術(shù)、實(shí)現(xiàn)技術(shù) 可以通過GIS軟件支持的DEM功能、3DMAX，AutoCAD中的三維實(shí)體建模，以及VRML，OPENGL或Direct X，Java3D或Flash,ViewPoint等實(shí)現(xiàn)或輔助實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)。1）VRML簡介： VRML作為一種開放的、可擴(kuò)展的、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的虛擬景象描繪語言，已廣泛用于在Internet中描述3D景象或世界。VRML和HTML是緊密相連的，是HTML在3D領(lǐng)域模擬和擴(kuò)

37、展。由于VRML在Internet具有良好模擬性的和交互性，顯示出強(qiáng)大的生命力。 2）具體實(shí)現(xiàn)-實(shí)例 3）應(yīng)用 VRML作為實(shí)現(xiàn)VR的語言標(biāo)準(zhǔn)，與GIS、DEM、DTM技術(shù)相結(jié)合，將在旅游娛樂、商業(yè)營銷、房地開發(fā)、工程設(shè)計(jì)、數(shù)字地球、虛擬地理環(huán)境、軍事等眾多領(lǐng)域發(fā)揮巨大的作用。目前，它的最大問題是缺乏好的VRML語言編輯器。* *.wrl.wrlVRMLVRML瀏覽器插件瀏覽器插件如如Cosmo PlayerCosmo Player虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境網(wǎng)絡(luò)環(huán)境地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 地理

38、信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 地圖產(chǎn)品的開發(fā)有如下過程：地圖產(chǎn)品的開發(fā)有如下過程： 1地圖版面設(shè)計(jì)地圖版面設(shè)計(jì) 包括版面形式、尺寸、底色等。 2確定地圖內(nèi)容確定地圖內(nèi)容 包括地圖圖層、相關(guān)地圖要素（如比例尺、指南針、圖例、坐標(biāo)等）、其它要素（圖表、照片、說明等）。 3地圖配置地圖配置 各種要素在圖版上布局。 4圖例設(shè)計(jì)圖例設(shè)計(jì) 對普通地圖來說，有標(biāo)準(zhǔn)圖例，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)；對專題地圖，可以根據(jù)專題內(nèi)容采用不同形式設(shè)計(jì)專題地圖圖例。 5標(biāo)注和注記標(biāo)注和注記 在地圖增加特征的屬性信息。 6輸出輸出 以通用

39、的圖像格式保存。地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 地圖版面設(shè)計(jì)地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 地圖配置地圖配置需要不斷試驗(yàn)，最后確定合適方案。地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 圖例設(shè)計(jì) 專題地圖的表示方法有多種形式，在地理信息系統(tǒng)中，常用的有單一符號（Single Symbol）、分級顏色（Graduated Color）、分級符號（Graduated Symbol）、獨(dú)立值（Unique Value）、點(diǎn)值（Dot）以及圖表（Chart）等類型，用戶可以根據(jù)主題類型選擇自己需要的圖例類型。地理信息系統(tǒng)

40、概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 1 Single Symbol（單一符號）類型（單一符號）類型 是指主題中所有特征以一種符號顯示地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 2 Graduated Color（分級顏色）類（分級顏色）類型型 根據(jù)主題的某一字段（數(shù)字型）值，用一系列梯度變化的顏色來表現(xiàn)主題中各個記錄之間的差異。分級顏色地圖最適合于那些有等級特征的主題顯示，如人口分布、高程圖、降水量的大小、氣溫分布等 。 利用分級顏色法需要確定等級數(shù)及分級方法。 地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 大多數(shù)專題地圖的分級數(shù)在37之間地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 南通大學(xué)地科院南通大學(xué)地科院 分級方法包括：分級方法包括：等數(shù)量（Equal quantity）等面積（Equal area，僅對多邊形）等間距（Equal interval）自然分割（Natural breaks）標(biāo)準(zhǔn)偏差（standard dev