GIS实习2

实习二 空间数据的可视化表达

可视化，也称作科学计算可视化,其定义为：“可视化是一种计算方法，它将数据转换为直观的几何图形，便于研究人员观察其模拟和计算过程。

地理空间信息要被计算机所接受处理就必须转换为数字信息存入计算机中。这些数字信息对于计算机来说是可识别的，但对于人的肉眼来说是不可识别的，必须将这些数字信息转换为人可识别的地图图形才具有实用的价值。这一转换过程即为地理信息的可视化过程，其内容表现在如下几个方面： （1） 地图数据的可视化表示：是地图数据的屏幕显示。可以根据数字地图数据分类、分

级特点，选择相应的视觉变量(如形状、尺寸、颜色等)，制作全要素或分要素表示的可阅读的地图，如屏幕地图、纸质地图或印刷胶片等等。 （2） 地理信息的可视化表示：是利用各种数学模型，把各类统计数据、实验数据、观察

数据、地理调查资料等进行分级处理，然后选择适当的视觉变量以专题地图的形式表示出来，如分级统计图、分区统计图、直方图等。这种类型的可视化正体现了科学计算可视化的初始含义。 （3） 空间分析结果的可视化表示：地理信息系统的一个很重要的功能就是空间分析，包

括网络分析、缓冲区分析、叠加分析等，分析的结果往往以专题地图的形式来描述。 本章介绍的空间数据可视化表达主要包括了地图数据和地理信息的可视化表示。包括空间数据的符号化、版面设计、地图注记、地图整饰、输出等。空间分析的可视化将在完成前五章的学习后进行。

2.1数据符号化

符号化是以图形方式对地图中的地理要素、标注、和注记进行描述、分类和排列，以找出并显示定性和定量关系的过程。地图符号有点状、线状和面状符号三种，都是通过不同的形状、尺寸、色彩等的组合来表达地理实体。符号化的原则是按实际形状确定地图符号的基本形状，以符号的颜色或者形状区分事物的性质。例如用符号表示呈点、线、面分布特征的交通要素，点表示建筑物或者特定地点，线表示公路和铁路，面用来表示地区。

一般来说符号化方法可分为以下几类：单一符号、分类符号、分级符号、分级色彩、比例符号、统计图表符号、组合符号等。

1、单一符号化（Single symbol）

单一符号化是指采用大小、形状、颜色都统一的点状、线状或者面状符号来表达制图要素。这种符号设置方法忽略了要素在数量、大小等方面的差异，只能反映制图要素的地理位置而不能反映要素的定量差异。单一符号是ArcGIS的缺省图例类型，它用同

一种符号显示所有要素特征，这种符号类型在只需显示要素的位置而不需显示其它特征属性时特别有用。

当数据被加载到ArcMap中时，数据层所包含的数据要素均用单一符号显示在地图窗口中。单一符号化的操作步骤如下：

（1）加载数据（anhui.shp），在图层列表中右击该图层，在弹出菜单中单击【Properties】，打开【Layer Properties】对话框，单击【Symbology】标签，如图1所示。

图1 符号化界面

（2）在左侧的显示列表中单击【Features】，选择【Single symbol】，单击【Symbol】色块，打开符号选择器对话框。

（3）在对话框中选择合适的符号，单击OK按钮返回。

（4）单击OK，完成单一符号化的设置，即可看到显示结果如图2所示，。

图2 单一符号化结果

2、定性符号化（Categories）

定性符号化通常是对属性值为字符型、整数型的属性分类，对具有相同属性值的要素应用相同的符号，对属性值不同的要素应用不同的符号。定性符号化包括“唯一值”、“唯一值、多个字段”和“与样式中的符号匹配”三种方法。其中，唯一值是根据属性值的不同，给每一个唯一值指定不同的符号；“唯一值、多个字段”是使用多个字段的唯一值的作何来表示不同的值，并基于这两个字段来分配符号；“与样式中的符号匹配”是将图层类别字段值与所引用的样式中的符号名称相匹配，匹配成功后该符号用来符号化相应的类别，我们这里主要介绍第一种方法。

1）唯一值定性符号化（Unique values） （1）加载数据（anhui.shp），在图层列表中右击该图层，在弹出菜单中单击【Properties】，打开【Layer Properties】对话框，单击【Symbology】标签。

（2）在左侧的显示列表中单击【Categories】并单击【Unique Value】。 （3）在【Value Field】区域单击下拉框，选择字段“Name”。

（4）单击【Add All Values】按钮，在【Color Ramp】区域选择一种色带，改变符号颜色，也可以直接双击符号列表下的每一个符号，进入符号选择器对话框直接修改每一符号的属性。

（4）单击OK，即可看到符号化结果，如图3所示。

图3唯一值符号化结果

3、定量符号化（Quantities）

定量符号化针对属性表中的数值字段，特别是连续的属性值进行分类显示。定量符号包括“分级色彩”、“分级符号”、“比例符号”和“点密度”等方法。

1）分级色彩符号化（Graduated colors）

分级色彩是将要素属性值按照一定的分类方法分成若干个类，用不同的颜色来表示不同的类别。每个类别用来表示数值的一个范围，从而可以明确反映制图要素的定量差异。色彩选择和分级方案是分级色彩表示方法的重要环节，因为颜色的选择和分级的设置要取决于制图要素的特征，只有合理的配色方案和科学的分级方法才能将地图中要素的宏观分布规律体现得清晰明确，经常选择由浅到深的一个色系来表示属性值大小的变化。

（1）加载数据（States.shp），在图层列表中右击该图层，在弹出菜单中单击【Properties】，打开【Layer Properties】对话框，单击【Symbology】标签。

（2）在左侧的显示列表中单击【Quantities】，然后单击【Graduated colors】。 （3）在【Value Field】区域单击【Value】下拉框，选择字段“Pop1990”，在【Normalization】下拉框中选择属性字段为“Area”，表示某一地区的1990年的人口密度。单击【Color Ramp】下拉框选择一种合适的色带。在【Classify】区域中，分级方案默认的是自然间断分级法，分类数为5，如图所示。这种方法是在分级数确定的情况下，通过聚类分析将相似性最大的数据分在同一级，将差异性最大的数据分在不同级。该分级方法所得

到的分级方案可以较好地保持数据的统计特征，但分级界限往往是一些任意数。ArcMap还提供了一些其他方法，可根据制图需要对分类方法和分类数进行设置。

（4）单击OK，即可看到符号化结果，如图4所示。

图4 分级色彩符号化结果

2）分级符号符号化（Graduated symbols）

“分级符号”与分级色彩设置有所不同，是采用不同的符号来表示不同级别的要素属性数值。符号形状取决于制图要素的特征，而符号的大小取决于分级数值的大小或者级别高低。这种表示方法一般用于表示点状或者线状要素。多用于表达人口分级图、道路分级图等。它的优点是可以直观地表达制图要素的数值差异。其中，制图要素分级和分级符号表示是关键的环节。设置方法与“分级色彩”相似。符号化效果如图5所示。

个有机整体，即地图的符号系统，这样才能使地图更加有效的进行信息传输。否则，只有图形符号而没有注记的地图，只能是一种令人费解的“盲图”。地图上的注记分为名称注记、说明注记和数字注记三种。名称注记用于说明各种事物的专有名称，如山脉名称，江、河、湖、海名称，居民地名称，地区、国家、大洲、大陆、岛屿名称等。说明注记用于说明各种事物种类、性质或特征，用以补充图形符号的不足，常用简注形式表示。数字注记用于说明事物的数量特征，如地形高程、比高、路宽、水深、流速、承载压力等。同时，借助不同字体、字号、颜色的注记也能够进一步标明事物的性质、种类及数量差异。因此，地图注记在地图图面上与图形符号构成一种相辅相成的整体。

地图注记的形成过程就是地图的标注(Label)。根据标注对象的类型以及标注内容的来源，可以分为三种：交互式标注，自动标注，链接式标注。

使用交互式标注的前提是需要标注的图形较少，或需要标注的内容没有包含在数据层的属性表中，或需要对部分图形要素进行特别说明。在这种情况下，可以应用交互式标注方式来放置地图注记。

大多数情况下，使用的是自动式标注方法，它的前提是标注的内容包含在属性表中，且需要标注的内容布满整个图层，甚至分布在若干数据层，在这样的情况下，可以应用自动标注方式来放置地图注记。可以根据属性表中的一项属性内容标注于图，也可以按照条件选择其中一个子集进行标注。

自动标注实现方式多种多样，下面说明其中几个主要方式的实现步骤：

图10 Label Properties对话框

（1） 全部要素标注

1） 在需要放置注记的数据层上右键打开【Properties】对话框，进入【Label】

选项卡，如图10所示；

2） 选中【Label Features in this layer】复选框，确定在本数据层上进行标注； 3） 确定标注方法【Method】：Label all the features in the same way； 4） 在需要标注的字段【Text String】中选择NAME； 5） 单击确定按钮完成全部要素的标注。 （2）部分要素标注

如果不需要全部要素标注，而只要标注一部分要素，可以在【Layer Properties】对话框的标注方法【Method】下选择Define classes of features and label each class differently，单击【SQL Query】按钮输入条件表达式即可。 （3）多种属性标注

1） 在需要放置注记的数据层上右键打开【Layer Properties】对话框，进入

Label选项卡；

2） 选中【Label Features in this layer】复选框，确定在本数据层上进行标注； 3） 确定标注方法【Method】：Label all the features in the same way； 4） 单击Express按钮打开【Label Expression】对话框（如图11）：单击想

要添加的字段，点击【Append】按钮，该字段添加到【Expression】区域中。单击【Verify】按钮，检验表达式的正确性。

5） 单击OK返回【Layer Properties】对话框，单击OK，即可查看标注结

果。

图11 Label Expression对话框

1. 注记要素编辑

（1） 自动标注的显示比例

默认状态下，注记大小是不随地图的缩放而变化的，若需要在屏幕缩放时注记要素发生相应变化，就必须设置数据组的参考比例尺。在数据组上右键选择【Reference Scale】，单击【Set Reference Scale】命令。这样，数据组中所有注记都将以当前屏幕比例为参考缩放。若想恢复原来的状态，只需要单击【Reference Scale】中的【Clear Reference Scale】命令。 （2） 重复注记的自动取舍

进行自动标注的时候，有时需要将重复的数值舍弃，而有时又需要保留重复的数值，这就需要应用系统提供的重复标注自动取舍功能。

1） 打开【Layer Properties】对话框，进入Label选项卡； 2） 单击【Placement Properties】按钮；

3） 进入【Placement Properties】选项卡（如图12），设置【Duplicate Labels】

中的选项【Remove Duplicate Labels】，若选择该选项，系统就会自动舍弃重复注记；同时在此界面也可以调整地图标注字体的方向。 4） 单击确定完成设置。

图12 Placement Properties对话框

2.2.2地图整饰

所谓地图整饰，就是地图表现形式、表示方法和地图图型的总称，是地图生产过程的一个重要坏节，包括地图色彩与地图符号设计，线划和注记的刻绘，地形的立体表示，图面配置与图外装饰设计，地图集的图幅编排和装帧。整饰目的为：根据地图性质和用途，正确选择表示方法和表现形式，恰当处理图上各种表示方法的相互关系，以充分表现地图主题及制图对象的特点，达到地图形式同内容的统一；以地图感受论为基础，充分应用艺术法则，保证地图清晰

图18 Scale Bar Selector对话框

3） 选择比例尺符号：A1ternating

Scale Bar1；

4） 单击【Properties】按钮，打开

【Scale Bar】对话框(图19)； 5） 单击【Scale and Units】标签，

进入【Scale and Units】选项卡； 6） 在Division and value文本框，

输入比例尺分划数值； 7） 在Number of divisions(比例尺

分划数量)微调框中输入：4； 8） 在when resizing下拉框设置比

例尺调整时调整宽度：Adjust

division value；

9） 在Division units下拉框选择比例尺数值分划单位：Decimal Degrees； 10） 在Label position下拉框选择数值单位标注位置：after labels； 11） 在Gap微调框设置标注与比例尺图形之间距离：2.5pt； 12） 单击确定按钮，关闭【Scale Bar】对话框，完成比例尺设置； 13） 单击0K按钮，关闭【Scale Bar Selector】对话框，初步完成比例尺

放置；

14） 任意移动比例尺图形到合适的位置。

注：上面在放置比例尺符号的过程中，只对比例尺符号类型、单位，分化等进行了设置下面还需要对比例尺的数字标注与符号分别做进一步编辑。

在ArcMap窗口版面视图中，单击比例尺符号，右键选择【Properties】命令，打开A1ternating Scale Bar Properties对话框（图20），对图示比例尺格式进行编辑。

图20 A1ternating Scale Bar Properties对话框

（2） 放置数字比例尺

1） 在ArcMap窗口主菜单条上单击【Insert】下的【Scale Text】命令，打

开【Scale Text Selector】对话框(图21)； 2） 在系统所提供的数字比例尺类型中选择一种；

3） 如果需要进一步设置参数，单击Properties按钮修改相关参数； 4） 单击0K按钮，关闭Scale Text selector对话框，完成数字比例尺设置； 5） 移动数字比例尺到合适的位置。

图21 Scale Text Selector对话框

4. 指北针的设置与放置

ArcMap窗口主菜单条：

1） 单击【Insert】下的【North Arrow】命令，打开【North Arrow Selector】

对话框(图22)；

2） 在系统所提供的指北针类型中选一种，这里选择默认类型；

图22 North Arrow Selector对话框

3） 如果需要进一步设置参数，单击【Properties】按钮，打开【North Arrow】

对话框(图23)；

图23 North Arrow对话框

4） 确定指北针的大小(Size)、颜色(Color)、旋转角度(Calibration Angle)； 5） 单击确定按钮，关闭【North Arrow】对话框。

6） 单击OK按钮，关闭【North Arrow selector】对话框，完成指北针放置。 7） 移动指北针到合适的位置。

5. 其他整饰要素的设置

地理数据，以及图名、图例、比例尺、指北针等是地图的主要内容，是一幅完整地图不可或缺的组成部分。不仅如此，地图中还经常需要放置一些描述性信息，如制图人、制图时间、制图单位、地图相关参数、接图表、图幅号等等，这些要素丰富了地图的内容，明确了地图的用途。对于文字类的信息，可以通过在ArcMap窗口主菜单条上单击Insert下的Text命令，输入相关文字信息，并将其移动到合适的位置，通过双击虚线框可以修改文字的内容、字体、颜色等参数。

2.2.3地图输出

编制好的地图通常按两种方式输出：其一，借助打印机或绘图机硬拷贝输出，其二，转换成通用格式的栅格图形，以便于在多种系统中应用。对于硬拷贝打印输出，关键是要选择设置与编制地图相对应的打印机或绘图机；而对于格式转换输出数字地图，关键是设置好满足需要的栅格采样分辨率。 1. 地图打印输出

打印输出首先需要设置打印机或者绘图机及其纸张尺寸，然后进行打印预览，最后打印输出硬拷贝地图。有时则需采用分幅打印或者强制订印两种方式打印。

（1） 地图分幅打印

1） 在ArcMap窗口标准工具条中单击【File】下的【Print Preview】命令，

打开地图打印预览窗口；

2） 单击【Print】按钮，打开【Print】对话框；

3） 确认打印机或绘图机型号，如果不正确，单击【Setup】进行设置； 4） 单击分幅打印：Tile Map to Printer paper； 5） 在【pages】对应的微调框设置分幅打印页码； 6） 在【Copies】微调框输入打印份数； 7） 单击OK按钮，提交打印机打印。 （2） 地图强制打印

1） 在 ArcMap窗口标准工具条中单击【File】下的【Print】命令，打开【Print】

对话框；

2） 选择强制按照打印机纸张大小打印：Scale map to fit printer； 3） 单击生成打印文件：Print to File；

4） 单击OK按纽执行上述打印设置，打开打印到文件对话框； 5） 确定打印文件目录与文件名； 6） 单击保存按钮，生成打印文件。 2. 地图转换输出

ArcMap地图文档是ArcGIS系统的文件格式，不能脱离ArcMap环境来运行，但是ArcMap提供了多种输出文件格式，诸如EMF、BMP、EPs、PDF、1PG、TIF以及ArcPress格式，转换以后的栅格或者矢量地图文件就可以在很多其他环境中应用了。

（1） 在ArcMap窗口标准工具条，单击【File】下的【Export Map】命令，

打开【Export】对话框；

（2） 确定输出文件目录、文件类型(JPEG)，文件名称(Export Map)； （3） 单击【Options】按钮，打开【JPEG Options】对话框； （4） 在【Resolution】微调框设置输出图形分辨率：300； （5） 单击【BackGround Color】按钮，确定输出图形背景颜色； （6） 按下左键拖动【Quality】滑动条，调整输出图形质量；

（7） 单击确定按钮，关闭【JPEG Options】对话框，返回【Export】地图转

换对话框；

（8） 单击【Export】按钮，关闭【Export】地图转换对话框，输出栅格图形

文件。

通过以上实习操作，根据所给的试验数据（GEO-EDU） ，练习制作： 1．中国地理类专业的高校分布专题图（按省）（属性表中Geonum字段为各省的地理类专业个数）

2．中国人口密度分布专题图（按省）（属性表中Area字段为面积，Pop04字段为人口数）

要求选择合适的符号、并添加标注以及图名、比例尺、指北针、图例等整饰要素，输出JPEG格式图片，完成实验报告。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7vzg.html