5.1.1 空间数据可视化概述

可视化（Visualization）是指将人类对于客观对象的认知通过视觉、以“可见”的方式进行表达或模拟，从而便于人类理解客观现象、发现客观规律和传播知识。

空间数据可视化是指运用计算机图形学和图像处理技术、地图学等技术，将复杂的地学现象和自然景观及一些抽象概念图形化，对其在信息输入、处理、查询、分析以及预测中产生的数据结果采用符号、图形、图像等形式表示出来，同时结合图表、文字、视频、动画等可视化形式进行交互处理的理论、方法或技术。其特点可以概括为：

1. 可视化过程具有交互性：空间数据可视化的目的是要为用户提供使用、操作、控制系统的功能，这就使得在空间数据的可视化过程中用户能够进行多种方式的交互操作。同理，在查询信息、控制可视化过程中也具有人机的交互性。

2. 信息表达具有动态性：空间数据是时时刻刻都在变化的，空间数据可视化的表达也随着数据的变化而处于动态变化中。

3. 空间数据表达载体的多维性：空间数据的可视化形式有多种，其载体也往往与图表、文字、视频、动画等结合在一起，信息的表达载体具有多媒体信息集成的特点。

5.1.2空间数据可视化的常用形式

空间数据可视化的4种形式：包括地图、图像、统计图表、数字数据。

纸质的平面地图是二维可视化空间数据的最主要最古老的形式。

空间数据可视化的新形式：三维电子地图、多媒体地图、虚拟地理环境、数字地球等。

5.1.3空间数据的多维可视化

GIS空间数据的多维可视化是指采用2.5维、三维、四维等地图表现形式来反映地理实体的多维特性。空间数据多维可视化的发展历经了二维静态到二维动态、交互、三维、虚拟现实的过程。

三维形式能更好地表达地理空间实体之间的空间位置和拓扑关系。三维数字地形模型是GIS中应用最多的研究，它利用计算机图形学原理和方法，对DEM资料进行处理，生成高度逼真的三维地形。三维仿真和三维图形结合生成的三维仿真地图，不仅可以仿真空间地理实体的形状、光照、纹理，还可以在三维图形上实现三维测量和分析。

四维是除了三维立体外再加上一维属性值（通常是时间维），将时间数据和三维模型相结合，可以对某时刻的所有地理条件或某一时间段内的平均地理条件进行评价，具有十分重要的科学价值和实际意义。随着用户需要的增加，还可以加入各种属性特征作为五维或者六维甚至更多维的显示，从而更好的满足需求。

5.1.4虚拟现实技术与虚拟地理环境

1. 虚拟现实技术

虚拟现实是空间数据可视化的一种新方式，能够通过头盔式的三维立体显示器、数据手套（Data Glove）、三维鼠标、数据衣（data suit）、立体耳机等使人完全沉浸在计算机创建的一种特殊三维图形环境中，通过人与计算机的交互操作，实现对现实或虚幻现实的仿真模拟，使人能得到置身其中的感觉。

虚拟现实使用户不再是被动性的观看，而是融入其中，交互式地体验和感受虚拟现实世界。由于它以视觉为主，并结合了听觉、触觉、嗅觉、味觉，因此具有多感知性（视觉、听觉、触觉等）、交互性（interaction）、自主感（autonomy）、沉浸感（immersion）四个突出特征。

 2. 虚拟地理环境

虚拟地理环境（Virtual Geographic Environment）是地理数据可视化的一种高级形式，它是由虚拟现实技术、计算机网络技术和地理学结合而产生的，是基于地学分析模型、地学工程等的虚拟现实。虚拟地理环境是地学工作者根据观测实验、理论假设等建立起来的表达和描述地理系统的空间分布以及过程现象的虚拟地理信息世界，是一个关于地理系统的虚拟实验室，它允许在虚拟地理环境中可以按照个人的知识、意愿、假定来设计分析模型，并直接观测交互后的结果，通过多次的交互操作，可以在网络环境下产生置身其中的感觉。

虚拟地理环境有两个特点：一是地理工作者可以进入地学数据中，有身临其境之感；二是具有网络性，使不同地域的地学专家能够同时进行合作研究、交流和讨论，因此，虚拟地理环境对地学发展有重要的意义。

  

本节视频