2.7 空间数据的可视化
空间数据可视化指运用计算机制图技术、图形图像处理技术、地图制图技术等，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。
2.7.1 空间数据的符号化
空间数据的符号化是指把空间数据用人们比较熟悉或普遍认可的符号，将其在地图中表达出来的过程。
2.7.1.1地图符号的构成和分类
1．符号的形状：用来表示地物的外形和特征。
2．符号的尺寸：与地图内容、用途、比例尺等均有关系，要与地图大小相符合。
3．符号的颜色：用来增强图面要素的分类、分级概念，简化符号的形状差别，减少符号数量，提高地图的表现能力。使用颜色能够更为形象地反映地理事物或现象的质量、数量和等级特征。
2.7.1.2地图符号与空间要素
空间要素具有位置和属性两大特征，为了在地图上表示某一空间要素，可通过地图符号的位置来表达该要素的空间位置，并用该符号与视觉变量的组合来显示要素的属性信息。
数据显示的视觉变量包括色相、明度、大小、纹理、形状和图案。视觉变量的选择取决于数据的类型。大小和纹理适用于显示排序、区间和比率数据。
矢量数据通过视觉变量和地图符号的组合能够很好表达地理要素的属性，但对于栅格数据，视觉变量的选择有一定的局限性。
2.7.1.3 地图符号的制作
1．地图符号的设计原则
综合考虑地图内容、区域特征、用户视觉要求、用户使用要求、制作地图的生产成本等多种因素的影响。
遵循以下基本原则：符号形状图案化、符号种类简化、符号具有对比协调性、符号具有逻辑系统性、图形色彩具有象征性、总体具有艺术性等。
2．ArcGIS中地图符号的制作
（1）标记符号（Marker symbol）的制作
标记符号主要用于绘制点要素和点图形。它们也可与其他符号配合使用，用以整饰线符号或创建填充模式和文本背景。
（2）线状符号的制作
线状符号是长度依比例尺表示而宽度不依比例尺表示的符号，用于表示呈线状或细条带状延伸的地物。
（3）面状符号的制作
面状符号是指在二维平面上表示面状分布的地理要素或现象的符号，它通常有一条封闭的轮廓线。
（4）文本符号制作
文本符号用于绘制地图上的标注、注记、标题、动态文本、描述、注释、图例、比例尺、经纬网标注、表格以及其他文本信息和表格信息。文本符号与其他类型的常用符号（标记、线和填充符号）的关键区别在于，文本符号只能具有一个图层。
在ArcMap的样式管理器（菜单Customize>StyleManager…）中新建一个样式文件，并在样式文件的相应类型文件夹中新建符号，然后可在符号属性编辑器（SymbolProperty Editor）中选择上述不同的符号类型进行组合，可以制作满足不同需求的符号。
2.7.1.4 地图注记
地图注记是指地图上所有的文字（汉字及其他文字）和数字的总称，它是地图内容的重要组成部分，用来表示事物的名称、质量、数量等属性特征，或者对制图对象进行文字说明。
注记应与其所说明的事物关系明确。
在ArcGIS中，可通过图层属性中的标注功能（Label Features），将图层要素中的全部或部分要素，采用属性表中的一个字段的属性值或多个字段的属性组合值来进行标注。。
ArcGIS中还存在另一种标注方式，即Annotation。为了与Label区别，在ArcGIS中，Label一般称作标注，而Annotation称作标记。Label和Annotation都是用来识别要素的，它们最大的差别在于，Annotation不像Label一样依赖于属性要素层显示，它是一个独立的要素层，可以单独进行编辑，并可移动其位置。Annotation也可以通过Label进行转换得来。
ArcMap中还同时提供了一个管理标注的工具，即“标注管理器”。通过标注管理器可以创建和管理地图中的标注分类，可以查看和修改地图中所有标注分类的标注属性，而无需反复访问图层的属性对话框。
2.7.2 空间数据的制图
2.7.2.1 制图概述
一幅完整的地图至少应当包括以下三个方面的要：
1．图形要素：它是地图的主体，是地图的核心内容，表现为各种地理要素的符号化表达（符号、注记等）。对于专题地图来说，其图形要素又分为两类，一是专题要素图，二是基础地理底图。
2．数学要素：它是根据一定的数学法则所构成的地图要素，包括地图投影、坐标系统（经纬网、公里网等）、比例尺、测量控制点等内容。它是保证地图具有可量测性的基础。
3．辅助要素：辅助要素是为便于读图和用图而在图形外侧设置的要素，包括图名、图例、图号、接图表、图廓线与坐标注记、坡度尺、制图时间、制图单位、密级等内容。
此外，有些地图上还有说明要素，如通过添加统计图表、照片、文字、甚至音频与视频等内容以补充和丰富地图的内容。
2.7.2.2 专题地图
1．专题地图的特征
1）内容主题化。
2）内容前沿化。
3）功能多元化。
4）表达形式多样化。
2．专题地图的表达方法
1）分级统计图和图表统计图
分级统计图主要用来反映统计资料的分布特性，指出某种现象分布的强弱，使用相对值的指标，通常用颜色深浅变化来反映该现象的强弱差异和分布。
图表统计图采用直方图、圆饼图、柱状图等统计图的形式来表示要素图层中某一（或某些）属性的数量结构特征。
有时为了突出专题效果，往往将分级统计和图表统计结合起来使用。
2）定位统计图
定位统计图把某些地点的统计资料用图表的形式绘制在地图的相应位置上，用以表示该地点上某种专题要素的变化情况。它通常用来表示周期性发生的专题要素。
3）质底图
质底专题地图也叫色底专题图，它反映制图区域分布现象的质量属性特征，是一种符号化的定性数据专题地图。该专题地图采用不同颜色、不同面状符号或不同的晕线等来表示区域内有差异性质的不同类型对象。
4）等级符号图
等级符号图采用大小不同的点符号来表示某种专题属性的强弱。它往往先要根据属性数据表中字段的数值，按照某种运算法则来计算与字段值相对应的点符号的大小。
5）点密度图
点密度图使用点来表示与目标范围或区域相关联的数据值。点密度图中每一个点代表一定数量的单元，即点值，用点值乘以区域中的点数，其结果就等于该区域的数据总值。
6）栅格数据专题图
栅格数据也常常用于专题制图，特别是遥感影像的专题制图较为多见。与矢量数据的专题制图相比，栅格数据专题制图的符号化方法并不多，它主要通过不同的颜色来表示不同的分级、分类特征。
2.7.3 时态数据的可视化
时态数据可视化是采用一系列随时间推移而变化的数据，通过构建时间动画来展示空间事物或现象的时空变化。它有助于更好地观察数据随着时间推移而逐渐呈现出的模式或趋势。
2.7.3.1 时态数据
时态数据是表示某类属性在某个时间点（段）的数据。
2.7.3.2 时态数据的管理
1．空间数据中时间的支持方式
有许多种方式可支持管理空间数据中的时间。时间信息可存储为属性（要素类、镶嵌数据集、栅格目录、表等），也可存储在内部（如NetCDF数据或追踪图层）。以下介绍几种可在ArcGIS中反映随时间变化而变化的数据。
1）要素图层。
2）镶嵌数据集。
3）栅格目录图层。
4）图表。
2．存储时态数据的方式
ArcGIS中存储时态数据的方式：
1）以行格式存储时态数据。
2）在日期字段中存储时间值。
3）使用标准时间
2.7.3.3 时态数据的显示
对时态数据进行可视化表达，按照某种时间序列浏览数据，可以分析事物或现象随时间推移而呈现出的模式或趋势。
ArcGIS中添加时态数据集后，必须先设置其时间属性，才能在ArcMap、ArcGlobe或 ArcScene中使用时间滑块来显示随时间的变化。
2.7.3.4 创建时间动画
时间动画可以将时态数据以动画的形式表现出来。在ArcGIS中创建时间动画的前提是加载了时态数据集并在其图层属性中启用了图层时间，启用后工具栏会出现时间滑块图标，点击图标出现时间滑块窗口。使用该控件可以以动画形式将时态数据展现出来。
