清华大学数据可视化教程vis0883304936.pdf

清华大学“大数据”系列课程 地理空间数据可视化 胡事民 计算机科学与技术系 地理空间数据 • 地理信息空间数据与普通的空间数据都描述了 一个对象在空间中的位置 • 地理信息空间特指真实的人类生活的空间，因 此，信息的载体、对象映射到载体的方式都非 常独特 • 移动设备和传感器的广泛使用，每时每刻都产 生海量的地理信息空间数据 基于位置信息的服务 团800：找附近团购的APP Foursquare ：发现附近熟人的APP 大纲 • 地图的投影 • 点数据可视化 • 线数据可视化 • 区域数据可视化 • 主题地图 • 综合案例 传统地图学(Cartography) • 地图的主题 – 疆界，地形，河流 • 地图的映射 – 球面投影，圆锥投影，等距投影 • 地图细节的选择 – 简化细节，合并/聚类，强调重点 地图映射 • 地理信息空间数据可视化的最基本步骤是地图映射， 也就是将数据中的地理坐标转换成屏幕上的坐标 • 按照曲面映射过程中的优化目标区分，地图映射主要 包含以下三种类型： – 等 （保）角度 （正形投影）：源曲面和目标曲面（即投 影前后）的任何位置的两个微分线段组成的角度投影前 后保持不变的 – 等 （保）面积：地图上任何图形面积经主比例尺放大以 后与实地上相应图形面积大小保持不变 – 等 （保）距离：在标准经纬线上无长度变形，即投影后 任何点到原点的距离保持不变 经纬度投影：等距？等角？等 面积？ Snyder,“Flattening the Earth” Based on slide from Hanrahan 经纬度投影：等距？等角？等 面积？ • 很遗憾，三者都不满足。 • 沿纬线方向不等距。 • 极点处的任意角度呈现为投影中相互平行的两 条经线。 • 高纬度地区面积在投影过程中被放大。 等距离投影 沿经度圈或纬度圈方向的距离，投影前后保持不变的一种任意投影。 （如果任意方向距离不变，则整个地图就无变形，这是不可能的） 图中这类情形又被称为方位角投影。 等距离投影 • 方位角投影（Azimuthal Projection ）属于等距 投影的一种。地图上任何一点沿着经度线到投 影中原点的距离保持不变 等距离投影 • 方位角投影 这种方位角投影通常只能满足一个半球——图中南半球不满足等距特性。 等面积投影 1. 正弦曲线等面积伪圆柱投影 等面积投影 1. 正弦曲线等面积伪圆柱投影 – 一种等面积投影，在经纬度投影的基础上对经线加 以扭曲以满足等面积特性。 – 经线被扭曲为正弦曲线 • 为什么正弦曲线可以满足等面积特性？ 因为球冠的面积微元与 纬度（\theta ）的正弦 成正比 等面积投影 2. Lambert 等面积方位角投影 – 假定球面与平面切于一点，按等积条件将经纬线投 影于平面。 （右图中切点位于0°N 180 °E，基 里巴斯（临近赤道）附近）