地图学复习2026

2.1 地图的基本知识

地图的定义：

地图是根据一定的数学法则，将自然和人文现象，使用地图语言，通过制图综合，缩小投影在平面上，反映各种现象的空间分布特征及其在时间中发展变化的图形。

地图的分类：

一、地图按所表示的内容分类

二、地图按包含的区域范围分类

三、地图按用途分类

四、地图按使用方式分类

五、地图按存储介质分类

六、地图按其他标志分类

地图基本内容

1. 数学要素：

坐标网：地理坐标网（经纬线网）、直角坐标网

控制点：

比例尺：

地图定向：

2. 地理要素：

表达地理信息的各种图形符号、文字注记，是地图的主体。

3. 整饰要素：

工具性图标，说明性内容

地图分幅

**分幅的原因：**区域表达，方便编图，印刷，保管和使用。

分幅方法：

优缺点	矩形	经纬线
优点	图幅间拼接方便； 各图幅面积相对平衡，方便使用图纸和印刷； 图廓线可避开分割重要地物。	图幅有明确的地理范围； 分开多次投影，变形较小。
缺点	制图区域只能一次投影，变形较大	图廓为曲线时拼接不便； 高纬度地区图幅面积缩小，不利于纸张的使用和印刷； 破坏重要地物的完整性。
适用范围	地图集、专题 地图等	世界各国地形图、小比例尺地图

地图编号

两个基本点：

1. 1∶100万地图是我国基本比例尺地形图的分幅和编号的基础。

例 北京为：J50

2. 1:5千～1:50万比例尺地图编号

1. 以1:100万为基础 （2）编号由10个代码组成

2.2 地图投影的基本理论

地图的空间基准

大地坐标基准：

天文经纬度：表示地面点在大地水准面上的位置，用天文经度和纬度表示

大地经纬度：表示地面点在参考椭球面上的位置，用大地经度$\lambda$、大地纬度$\phi$和大地高$H$

地心经纬度：以地球椭球体质量中心为基点，地心经度同大地经度$\lambda$，地心纬度ϕ是指参考椭球面上某点和椭球中心连线与赤道面之间的夹角y。

高程基准

深度基准

地图投影

概念：将地球椭球面上的点通过投影方式转换成平面上的点。

实质：建立平面上的点和地球表面上的点）之间的函数关系，用数学式表达这种关系。

投影变形：将不可展的地球椭球面展开成平面，并且不能有断裂，则图形必将在某些地方被拉伸，某些地方被压缩，故投影变形是不可避免的

地图投影分类

变形性质	与地轴关系	与地表关系
等角投影	正轴投影	切投影
等面积投影	斜轴投影	割投影
任意投影	横轴投影
等距离投影

条件投影

方位投影:		纬线投影为同心圆，经线投影为同心圆的半径，且两条经线间的夹角与经差相等。
圆柱投影		纬线投影成平行直线，经线投影为与纬线垂直的另一组平行直线，两条经线间的间隔与经差成比例。
圆锥投影		纬线投影成同心圆弧，经线投影为同心圆弧的半径，两经线间的夹角小于经差且与经差成比例。
多圆锥投影		纬线投影为同轴圆弧，中央经线投影为过同轴圆弧圆心的直线，其它经线投影为对称于中央经线的曲线。
伪方位投影		纬线投影为同心圆，中央经线投影为直线，其它经线投影为相交于同心圆圆心，并且对称于中央经线的曲线。
伪圆柱投影		纬线投影为一组平行直线，中央经线投影为垂直于各纬线的直线，其它经线投影为对称于中央经线 的曲线。
伪圆锥投影		纬线投影为同心圆弧，中央经线投影为过同心圆弧圆心的直线，其它经线投影为对称于中央经线的曲线。

地图投影命名

（正轴、横轴、斜轴）+（等角、等面积、等距离….）+（相切、相割）+（方位、圆柱、圆锥）

例：高斯克吕格投影——横轴等角横切椭圆柱投影

圆锥投影分析

应用：

地球上广大陆地位于中纬度地区，并且圆锥投影经纬线形状简单，最适于制作中纬度沿东西方向延伸的地图。

按切割关系：

1. 圆锥投影的各种变形均是纬度$\phi$的函数，与经度$\lambda$，同一纬线上的变形相同；

2. 切圆锥投影，标准纬线长度比$n_0$=1，其余纬线长度比均大于1，并向南北方向增大；

3. 割圆锥投影，双标准纬线长度比$n_1=n_2=1$，长度变形自内向外增大，n<1，标准纬线之间，反之在双标准纬线之外。

按投影性质：

1. 等角：经线长度比与纬线长度比相等（$m=n=1$），角度没有变形，但面积变形较大（$P=m^2$）。

应用——多用于方向保持正确的图种，如我国的 百万分一地形图、中国全图、分省地图等。

2. 等面积：经线长度比与纬线长度比互为倒数 （$mn=1$），面积没有变形，但角度变形较大。

应用——多用于面积比保持正确的图种，如分 布图、类型图、区划图等自然资源图与社会经济图

3. 等距离：变形介于等角投影与等 面积投影之间，经线长度比保持为1（$m=1$），纬线长度比与面积比相 等（$n=P$）

应用——多用于各种变形要求适中的图种，如原苏联出版的《苏联全图》采用此投影。

标准纬线的选择：

1. 如果制图区域纬差不大，可采用单标准纬线圆锥投影。单标准纬线的选择非常简单，只需要制图区域南北边纬线的 纬度${\phi }_{\mathbf{S}}$、${\phi }_{\mathbf{N}}$取中数，并凑整即可。

2. 如果制图区域纬差较大，应采用双标准纬线圆锥投影。 双标准纬线的选择可以使用下列近似公式求得。

$${\phi }_1={\phi }_S+0.16\times \left({\phi }_N-{\phi }_S\right)$$ $${\phi }_2={\phi }_N-0.12\times \left({\phi }_N-{\phi }_S\right)$$

该公式推导的标准纬线，基本符合 边纬与中纬长度变形绝对值相等的条件。

方位投影

分类

切割关系	位置关系	变形性质	透视关系
切方位投影	正轴方位投影	等角方位投影	球心、内心、外心
割方位投影	横轴方位投影	等积方位投影	球面方位投影
	斜轴方位投影	任意方位投影	正射方位投影

一般公式：

以正轴方位投影为例：

纬线→同心圆，半径$\rho =f(\phi )$；经线→同心圆直径，经线夹角→经差

$$\{\begin{array}{l}\rho =f(\phi )\\ \delta =\lambda \end{array}$$

利用球面极坐标→解答斜轴横轴投影计算：

投影平面与地球面的位置关系如图所 示，以Q为极点的等高圈和垂直圈分 别代替纬圈和经圈。这时过A点等高圈的天顶距Z相当于90°－φ，过A点垂直圈的方位角α相当于λ，有： $\{\begin{array}{l}\rho =f(Z)\\ \delta =\alpha \end{array}$
以通过Q′点的经线的投影作X轴，过Q′点与经线投影相垂直的直线作为Y 轴，则平面直角坐标公式为	$\{\begin{array}{l}x=\rho \cos \delta \\ y=\rho \sin \delta \end{array}$

方位投影变形分析

切割关系：

1. 方位投影的各种变形均是天顶距Z的函数，与方位角α无关。同一等高圈上的变形是相同的。

2. 在切方位投影中，切点Q上没有变形，其变形随着远离 Q点而增大。

3. 在割方位投影中，所割的等高圈上$\mu =1$，其他变形自所割等高圈向内、向外增大。

投影性质：

①等角方位投影：垂直圈长度比与等高圈长度比相等（${\mu }_1={\mu }_2$），角度没有变形，但面积变形较大（$P={\mu }_1^2$）。

②等面积方位投影：等高圈长度比与垂直圈长度比互为倒数（${\mu }_1{\mu }_2$=1），面积没有变形，但角度变形较大。

③等距离方位投影：变形介于等角投影与等面积投影之间，垂直圈长度比保持为1（${\mu }_1=1$），等高圈长度比与面积比相等（${\mu }_2=P$）。

应用：

1. 制图区域形状，适宜于具有圆形轮廓的地区。

2. 制图区域地理位置：

两极地区：正轴投影；两极→正轴

赤道地区：横轴投影；赤道→横轴

其它地区：斜轴投影。其他地区→斜轴

圆柱投影

一般公式：

以正轴圆柱投影为例：

纬线→平行直线，间距$x=f(\phi )$；经线→平行直线且正交于纬线，间距$y=\alpha \cdot \lambda$

圆柱投影变形分析

切割关系：

1. 圆柱投影的各种变形均是纬度$\phi$的函数，与经度$\lambda$无关。同一纬线上的变形是相同的。

2. 在切圆柱投影中，标准纬线上的长度比$n_0$=1，其余纬线上长度比均大于1，并向南、北方向增大。

3. 在割圆柱投影中，在双标准纬线处的长度比$n_1$=$n_2$=1，变形自标准纬线向内、向外增大，在双标准纬线之间，$n>1$。

投影性质

1. 等角圆柱投影：由于经线长度比与纬线长度比相等（$m=n$），角度没有变形，但面积变形较大（$P=m^2$）。

2. 等面积圆柱投影：由于经线长度比与纬线长度比互为倒 数（$mn=1$），面积没有变形，但角度变形较大。

3. 等距离圆柱投影：变形介于等角投影与等面积投影之间 ，经线长度比保持为1（$m=1$），纬线长度比与面积比相等（$n=P$）。

应用：

圆柱投影应用广泛，适宜于低纬度沿纬线方向伸展的地区，并且可以表示经度大于3600的范围。特别是在编制 《航海图》、《航空图》、《世界时区图》和《世界地图集》中多有应用。

圆锥、方位、圆柱投影之间的关系

$$\alpha =\frac{\delta }{\lambda }$$

$\alpha$为圆锥系数，由于圆锥展开后成为扇形，顶角$\delta$不足360°，而地球极点处的$\lambda =360{}^{\circ }$，所以$0<\alpha <1$。

当$\alpha =1$时，圆锥顶角$\delta$达到360°，伸展成平面，则成为方位投影。

当$\alpha =0$时，圆锥顶角伸向无穷远，则成为圆柱投影。

因此可以说，方位投影和圆柱投影是圆锥投影的特例。

高斯-克吕格投影

横轴等角切椭圆柱投影：

三个基本条件：

1. 中央经线和赤道投影后正交直线，且为对称轴；

2. 中央经线投影后长度不变；

3. 投影具有等角性质。

分带方法：

1. 我国基本比例尺地形图 1∶ 2.5万、1∶ 5万、1∶ 10万、 1∶ 25万、1∶ 50万均采用6°分带的高斯-克吕格投影。

2. 1∶5千、1∶1万地形图则采用3°分带的高斯-克吕格投影。

高斯投影变形分析：

经纬距变化规律：

中央经线上纬距相等；赤道上经距从中央经线向东西扩大。

变形分布规律：

1. 中央经线无长度变形，即长度比等于1，其它任何点上长度比均大于1。

2. 同纬线上，距中经愈远变形愈大，最大值位于投影带的边缘。

3. 同经线上，距赤道愈近变形愈大，最大值位于赤道上。

墨卡托投影（UTM投影）

UTM 是横轴等角割椭圆柱投影，其中央经线长度比为 0.9996；高斯—克吕格投影的中央经线长度比为 1。

UTM投影与高斯-克吕格投影的区别

（1）中央经线长度比不同，UTM投影是0.9996，而高斯-克吕格投影是1。

（2）带的划分相同，而带号的起算不同。

（3）对于中、低纬度地区，UTM投影的变形优于高斯-克吕格投影。

（4）西方国家多采用UTM投影作为国家基本地形图投影，东方国家多采用高斯 克吕格投影作为国家基本地形图投影。

正等角圆锥投影

经纬网特征：

经线为放射直线；纬线为同心圆

等距：纬距相等。

等积：纬距从图幅中央向南北逐渐缩小。

等角：纬距从图幅中央向南北逐渐扩大。

变形分析：

1. 角度没有变形，即投影前后对应的微分面积保持图形相似，故亦可称为正形投影；

2. 等变形线和纬线一致，同一条纬线上的变形处处相等；

3. （割圆锥投影）两条标准纬线上没有任何变形；

4. 在同一经线上，两标准纬线外侧为正变形（长度比大于1），而两标准纬线之间为负变形(长度比小于1)，因此，变形比较均匀，绝对值也较小；

5. 同一条纬线上等经差的线段长度相等，两条纬线间的经线线段长度处处相等。

6. 我国1:100万地图采用的等角圆锥投影是对每幅图单独进行投影，因此同纬度的相邻图幅在同一个投影带内，所以，东西相邻图幅拼接无裂隙。上下相邻图幅拼接时会有裂隙，裂隙大小随纬度的增加而减小。

坐标网

经纬线网（地理坐标网）：

方里网（直角坐标网）：

地图投影的选择

制图区域：

1. 地理位置——决定投影的种类

极地附近：方位投影；

中纬度地区：圆锥投影；

赤道附近：圆柱投影。

2. 范围大小——影响的投影选择

对于范围较小的地图，无论采取什么投影方式都无太大变形差异。

对于面积很大的地图，则需要慎重地选择投影。

3. 区域形状——制约的投影选择

圆形区域：方位投影

东西延伸的区域：

在赤道附近：圆柱投影

在中纬度地区：圆锥投影

南北延伸的区域：横圆柱投影

地图用途：

1. 要求方向正确：选择等角投影。

2. 要求面积对比正确：选择等积投影。

3. 要求距离正确：选择距离投影。

我国常用的地图投影

中国分省（区）地图常用投影

1、正轴等角割圆锥投影

2、正轴等面积割圆锥投影

3、宽带高斯-克吕格投影（经差达9°）

4、我国的南海海域单独成图 时，采用正轴圆柱投影。

中国地图：

正轴（等面积/等角）割圆锥投影

各大洲地图常用投影

地图范围	常用投影	常用投影类型
亚洲地图	斜轴等面积方位投影	彭纳投影
欧洲地图		正轴等角圆锥投影
北美洲地图		彭纳投影
南美洲地图		桑逊投影
大洋洲（澳洲）地图		正轴等角圆锥投影
非洲地图	横轴等面积方位投影	横轴等角圆柱投影

半球地图：

地图范围	常用投影类型 1	常用投影类型 2	常用投影类型 3
东、西半球图	横轴等角方位投影	横轴等面积方位投影	横轴等距离方位投影
南、北半球图	正轴等角方位投影	正轴等面积方位投影	正轴等距离方位投影

南北极地图

正轴等角方位投影

2.3 地图符号与注记

全章知识框架

部分	核心内容	要解决的问题
地图符号	符号的实质、分类、视觉变量、符号对对象特征的描述、符号设计	地图怎样用图形表达地理事物
地图注记	地名与地图、地图注记、地名译写、地名书写标准化	地图怎样用文字准确补充和强化表达

符号是什么→符号如何变化→符号怎么描述对象→符号如何设计；

文字系统→地名、注记、译写与标准化如何支撑地图表达。

地图符号

地图符号的本质

视觉形象→抽象概念的表象性符号，经历了从形象画到抽象符号的过程

主要分类：

分类依据	类型	核心特征	例子
按几何特征	点状符号	以点定位，大小一般与比例尺无关	居民点、控制点、矿产地
	线状符号	长度与比例有关，宽度多为示意	河流、道路、岸线
	面状符号	面积范围与对象实际范围一致或相似	森林、水域、土地利用区
按与比例尺关系	依比例符号	符号大小与实地范围成比例	多为面状符号
	半依比例符号	长度依比例，宽度不完全依比例	多为线状符号
	不依比例符号	不按实地大小绘制	多为点状符号
按地理尺度	定性符号	表示性质差异	类型分类
	等级符号	表示顺序和等级	大中小、主次
	定量符号	表示数量差异	流量、密度、规模
按形状特征	几何符号、线状符号、面状符号、艺术符号、图表符号、文字符号	从图形外观和表达方式上分类	几何图形、象形符号、统计图表等

几种特殊符号

• 艺术符号：与对象形象相似或具有寓意，分为象形符号和透视符号。

• 图表符号：用统计图表表达数量特征，可比较差异、表现结构、趋势、依存关系和空间差异。

• 文字符号：包括文字图形符号、文字注记符号、本义文字符号

地图符号的视觉变量

视觉变量就是能引起视觉差别的图形和色彩变化因素。教材总结的基本视觉变量有：形状、尺寸、方向、明度、密度、结构、颜色、位置；此外，还扩展到动态图示中的变化时长、变化速率、变化次序、变化周期。

制图对象特征

特征	含义
定位特征	对象的位置和空间范围
质量特征	对象的类型、性质差异
空间结构特征	轮廓和内部结构差异
数量特征	数量大小及其关系
关系特征	对象在系统中的地位及相互关系
时间特征	对象随时间变化的状态

描述对象	主要符号类型	最主要变量	次要/辅助变量
质量特征	定性符号	形状、颜色、结构、方向	明度、密度
数量特征	定量符号 / 等级符号	尺寸	明度、结构、密度
关系特征	系统符号组合	分类、分级、层次、空间组合	多变量联合

地图注记

地名与地图

基本特征、功能、工作内容

地图注记

功能：

功能	说明
标识对象	给符号所代表的对象命名
指示属性	文字说明质量属性，数字说明数量属性
表明关系	用文字明确对象间联系
转译	把地图符号的意义转换为自然语言

设计要点：

字体分类型，字号分主次，字色分层次，字隔示分布，位置要明确

地名译写

专名重音译，通名重意译。 地名译写为什么“专名重音译、通名重意译”？

地名一般由专名 + 通名 + 附加形容词构成。

• 专名是某地专有的部分；

• 通名是某类地理实体共有的部分；

• 附加形容词是说明数量、质量、性质、颜色、方向等含义的成分。

译写原则是：

• 专名以音译为主，意译为辅；

• 通名以意译为主，音译为辅。

原因在于：

• 专名强调专属性，要尽量保留原地名的读音特征，所以更适合音译；

• 通名强调类别意义，本身和地图上的地理实体类型相对应，意义明确，所以更适合意译。这个逻辑能帮助你理解，而不是死背。依据教材，通名“有明确的含义”，因此通常以意译为主。

地名书写标准化：

地名不仅要写出来，还要写得统一、规范、可检索、可管理

2.4 地图色彩设计

色彩的特征与色彩心理

色彩的基本属性：

属性	含义	在地图中的主要作用
色相	颜色的基本相貌，如红黄蓝绿	主要表示事物的质量特征、类别差异
明度	颜色的明暗程度	主要表示等级、层次、强弱
饱和度	颜色的纯净程度	主要表示鲜明程度、重要程度、视觉刺激强度

色彩的感觉

影响情感最强的是色相，其次是饱和度，最后是明度。

色彩的混合

加色法RGB

RGB 是色光三原色模式，由红、绿、蓝三种光构成，主要用于显示器显示。三色光两两相加得到黄、青、品红，三者全部相加为白色，所以叫加色法。

减色法：CMYK

CMYK 是色料三原色模式，由青、品红、黄、黑四种油墨构成，主要用于印刷。油墨叠加越多越暗，所以叫减色法。需注意，CMY 在印刷中不能形成纯正黑色，因此要加入 K（黑色）。

• 品红 + 黄 = 红

• 黄 + 青 = 绿

• 青 + 品红 = 蓝

• 黄 + 品红 + 青 = 黑（理论上）

Lab 模式与色域关系

• Lab 是记录光线色彩的理论模式；

• 其中 L 表示亮度，a 表示绿—红范围，b 表示蓝—黄范围；

• 在 RGB、CMYK、Lab 三种模式中，Lab 色域最大，包含人眼看到的全部可见光。

模式	特征
Lab	色域最大，接近人眼可见全部色彩
RGB	色域大于 CMYK，适合屏幕显示
CMYK	色域小于 RGB，适合印刷输出

色彩的应用

地图色彩设计中，首先要确定图面的主色调，然后处理局部色彩之间的对比与调和关系。对比处理得好，图面就会主题突出、层次清楚、色彩响亮；处理不好，就会暗淡杂乱、主题模糊。

色彩的作用

作用	含义
简化符号系统	颜色本身可承担部分分类和分级功能
丰富地图内容	让更多信息能直观表达
提高内容表现的科学性	更准确区分质量、数量、等级和关系
改善视觉效果	图面更清楚、更易读
提高审美价值	地图更有美感与感染力

色彩的特点

特点	解释
多以均匀色层为主	地图上常采用大面积、稳定、规则的色层
色彩使用具有系统性	各颜色不是孤立存在，而是成套、有逻辑地配合
具有制约性	受地图性质、用途、传统习惯、对象属性限制
色彩意义明确	每种颜色通常对应特定对象或意义

色彩设计的要求

与地图性质、用途一致；与地图内容相适应；充分利用色彩感觉和象征性；和谐美观

色彩选择要点

主调：

总体色调

强调

强调就是在小面积上使用更强烈醒目的颜色来突出重点

分隔

当两种颜色过于相近或对比过强时，可在中间加入另一种颜色进行分隔

平衡

平衡是指两种以上色彩组合后，在视觉上达到稳定安定的感觉。影响平衡的主要因素是：

• 色彩的明暗轻重；

• 面积大小；

• 空间位置。
  在面积和位置难改时，可以通过调整色相、明度、纯度来达到视觉平衡。

单纯化、呼应

色彩采集和重构

重构方式

• 整体色按比例重构；

• 整体色不按比例重构；

• 部分色重构。

第3章 时空数据获取与预处理

总框架

模块	核心问题	关键词
§3.1 时空数据与制图数据基础	时空数据是什么，如何变成制图数据	时空数据、地理变量、制图数据、量表
§3.2 时空数据来源与获取方式	数据从哪里来，怎样获得	地图资料、影像资料、统计资料、主动获取、被动获取
§3.3 时空数据类型与数据结构	数据如何分类与存储	点线面、时间戳、时间序列、矢量、栅格、轨迹
§3.4 时空数据加工与预处理	原始数据如何变得可用	平均值、比率、密度、位能、清洗、融合、降维

3.1 时空数据与制图数据基础

时空数据

有（空间位置信息）和（时间标签）的数据

地理变量与制图数据

概念	定义	关系
地理变量	对地理事物空间位置和地理属性的定量或定性描述	原始表达
制图数据	将地理变量经过分类、分级、符号化后，用于制图的数据	制图表达

地理数据的基本类型

按性质分：

类型	含义
空间数据	描述地理事物的空间形状和空间位置
属性数据	定性或定量描述地理事物质量特征和数量特征

作为制图数据分

类型	定义	特征	例子
点位	用点描述单独位置存在的事物	零维	三角点、居民地
线性	用坐标串描述线状事物	一维	道路、河流、境界
面积	用封闭线描述区域范围	二维	湖泊、森林、库区
体积	在面积基础上加第三维值	三维	土石方、降水量、城市人口、生产总值

地理数据的量表系统

衡量数据的精确度

量表	定义	反映内容	能否排序/运算	例子
定名	只作定性描述	质量特征	只能分类，不能排序	名称、类别、土壤类型
顺序	按某种标志排序	相对等级	可排序，不能准确度量差值	大中小、轻中重
间隔	在顺序基础上增加距离信息	较精确数量特征	可比较差值，但不能得具体数量	分级温度、分级统计值
比率	完整定量方法	精确数量特征	可做加减乘除，能得绝对量	人口、降水量

衡量的精确度依次升高

3.2 时空数据来源与获取方式

时空数据来源

地图、影像、统计、文字

时空数据获取方式

主动获取和被动

主动获取

规则、精确、可靠

方式	原理	特点	例子	应用
传感器监测	在固定或移动平台布设传感器自动采集	高频、自动化、标准化程度高	气象站、交通流量检测器、地震仪、无人机航摄仪	环境监测、灾害预警、智慧城市
GPS/GNSS采集	通过卫星导航系统实时获取位置、高程和时间	定位精度高，可形成连续轨迹	控制点测量、手机运动轨迹、共享单车终端	导航、测绘、轨迹分析
问卷调查与实地测绘	人工或半自动获取空间位置与属性	属性丰富、准确，但成本高、更新慢	出行调查、POI采集、地籍测绘	基础调查、专题采集

被动获取

海量、零散、异构，但经过清洗和挖掘后价值很高

方式	原理	特点	例子	应用
开源地图数据	众包协作形成免费地理数据库	覆盖广、更新快，但质量不均	OSM、GeoNames	底图、路径分析、官方数据补充
社交媒体签到与位置数据	用户发布内容或APP后台记录位置	数据量大、实时性强，但精度有限且有隐私问题	微博签到、基站信令	人群流动分析、行为研究
政府公开时空统计数据	政府履职中形成并公开的数据	权威、覆盖广，但粒度较粗、更新较慢	人口普查、经济普查、路网与行政区划	宏观统计分析、区域研究

3.3 时空数据类型与数据结构

1. 空间要素类型：点、线、面

点数据

定义：表示离散位置的几何对象，具有确定坐标。
分类：

• 空间静态、时间静态：车站、宾馆、地标

• 空间静态、时间动态：气象站、空气质量监测点

• 时空动态：车辆、行人、动物

线数据

定义：由连续坐标点组成的一维几何对象，表示路径、连接或边界。
分类：

• 静态网络：路网、铁路网、河流水系、管线

• 动态轨迹：车辆路径、飞行航线、船舶航迹

• 虚拟连接：OD流、通信链路

面数据

定义：由封闭边界构成的二维几何对象，表示区域范围。
分类：

• 行政区划面：国家、省、市、县

• 自然区域面：湖泊、森林、农田

• 功能区域面：商圈、居住区、工业园区

• 动态面：洪水淹没区、污染扩散区、火灾过火区

时间维度特征

时间表达方式

表达方式	定义	例子
时间戳	单个时间点	2023-10-01 08:30:00
时间段	有起点和终点的区间	08:00—09:00
时间周期	规律重复的时间模式	每天、每周一、每月

时间粒度

数据采集或聚合的时间单位

常见粒度：秒级、分钟级、小时级、日级、年级。

粒度影响

• 细粒度：保留更多细节，但数据量大

• 粗粒度：信息损失较多，但便于分析

时间序列与时间规律

时间序列定义

同一空间位置上按时间顺序排列的观测值集合

时间的三大属性

属性	含义	例子
邻近性	相邻时间点的值通常相似	9:00与9:05温度接近
周期性	存在规律重复模式	每天8点左右出现早高峰
趋势性	长期变化方向	季节变化引起温度长期升降

时空分布特性

• 自相关：邻近时间与空间的数据会相互影响

• 异质性：不同时间段、不同区域的数据分布特征不同

时空数据结构

图形数据

定义：表示地理物体位置、形状、大小和分布特征的信息，又称空间数据。 作用：

• 空间定位

• 空间量度

• 空间结构

• 空间聚合

属性数据

定义：描述地理物体本质特性的数据，包括专题属性和质量描述。
表现形式：通常以特征码表示，即按类别、级别等定义的数字编码。

关系

完整的地理信息 = 图形数据 + 属性数据。

图形数据的基本形式

形式	定义	点线面表达方式	优点	典型对象
矢量	由离散点坐标的有序集合组成	点=一对坐标；线=坐标串；面=首尾闭合坐标串	表达精确、边界清楚	路网、行政区、POI
栅格	由像元值组成的矩阵数据	点=单像元；线=像元集合；面=覆盖像元集合	表达连续场方便	遥感影像、DEM、温度分布

栅矢转换

• 矢量转栅格：点栅格化、线栅格化、面栅格化

• 栅格转矢量：栅格点矢量化、线栅格矢量化、面状栅格矢量化

结论

• 离散对象、边界明确：更适合矢量

• 连续现象、面状覆盖：更适合栅格

轨迹数据

定义

轨迹数据：记录移动对象连续位置的时空序列，由一系列带时间戳的坐标点构成。
数学形式：

$$Traj=\{(x1,y1,t1),(x2,y2,t2),\dots \}$$

核心特征

• 时空关联性：位置变化必然伴随时间流逝

• 连续性与离散化：真实运动连续，但观测是离散采样

• 方向性与速度：点序隐含方向和速度信息

分类

按时间：周期性、随机性

空间形态：点状、线状、面状

3.4 时空数据加工与预处理

1. 数据加工与分级

加工的两个目的

1. 把来源不同的数据换算成可比数据

2. 把实测数据加工成派生制图数据

实测数据与派生数据

类型	含义	例子
实测数据	直接测得并直接上图	高程、河流长度
派生数据	对实测数据加工后再上图	平均气温、人口密度

结论

制图常用的不只是原始观测值，更重要的是经过加工形成的 平均值、比率、密度、位能 等派生数据。

常见加工方法

方法	原理/公式	含义	例子
算术平均值	$X\stackrel{ˉ}{}=\Sigma xi/n$	求总体平均水平	粮食亩产、人均收入、多年平均气温
加权平均值	$X\stackrel{ˉ}{}=\Sigma (ai\cdot xi)/\Sigma ai$	不同对象按权重求平均	各乡平均亩产推全县平均亩产
比率	$x=n_a/n_b$	两类事物数值之比	出栏头数/存栏头数
比例	$x=n_a/N$	某类占总体之比	降水天数/全年天数
百分比	$\text{比例}\times 100\%$	用百分率表示比例	各类构成比
密度	$D=N/A$	单位面积平均值	人口密度、河网密度
位能	$p_i=x_i+\Sigma (x_j/D_{ij})$	邻近点影响与数量成正比、与距离成反比	经济要素、人文要素制图

3. 制图数据分级

目的

分级后要使读者能清楚辨认不同等级在大小、颜色上的差异。

分级界限标定

需注意分级区间必须写清楚边界规则，如：

• 左闭右开

• 左开右闭

• 用整数区间连续表示，避免交叉和空档

应试提醒

题目若问“分级原则”，要答出两点：

1. 等级数适中，便于辨认

2. 组界明确，区间连续、不重叠

为什么需要预处理

始时空数据的通病

问题	表现	成因
不完整	缺失、断点	传感器故障、传输中断、存储异常
不准确	异常值、噪声	设备漂移、环境干扰、人为误差
不一致	格式不同、时空基准不同	多源异构采集
冗余	维度高、信息重复	高频采样、多特征记录

预处理目标

• 提高数据质量

• 统一数据基准

• 降低计算复杂度

• 为分析和可视化提供可靠输入

时空数据清洗

5.1 缺失值处理

缺失值类型

类型	含义	例子
随机缺失	缺失位置随机	单个时点传感器读数丢失
连续缺失	连续时间段缺失	传感器维护1周无数据
结构性缺失	采集方式导致规律性缺失	卫星重访周期观测空白

处理方法

方法	适用场景
线性插值、样条插值	短时间缺失、变化平缓
均值/中位数填充、回归插补	随机缺失、有辅助变量
ARIMA、季节分解插补	有明显周期性的数据
张量分解方法	高维时空数据

5.2 异常值处理

异常值类型

类型	特征	例子
全局异常	明显偏离整体分布	温度记录100℃
局部异常	在局部时间窗口内异常	凌晨交通流量突峰
模式异常	破坏周期或趋势规律	工作日出现周末型流量

检测方法

方法	特点
统计方法：3σ、箱线图、Z-score	简单快速
时间序列特征方法	考虑时序性，可识别局部异常
模型方法：聚类、混合模型	可输出异常概率

处理策略

策略	操作	适用场景
删除	直接剔除	异常点少且不影响整体
修正	用插补值替代	明确属于记录错误
标记	保留但标识为异常	异常本身有分析价值
变换	平滑、滤波	噪声较多需整体降噪

应试结论

异常值不能一律删除。必须先判断是“错误”还是“信号”。例如交通突峰可能代表事故。

时空数据融合

定义

将来自不同传感器、平台、时空分辨率的多源数据，统一到同一时空框架下，生成更高质量、更高密度的数据集。

核心挑战

• 空间基准不一致

• 时间不同步

• 尺度不匹配

关键步骤

步骤	任务	方法
空间对齐	统一坐标系、配准	空间网格编码、坐标转换
时间同步	统一时间基准	插值对齐、时间窗口聚合
属性关联	建立多源特征之间对应关系	特征匹配、统计建模

融合层次

层次	含义	例子
像素级融合	直接融合原始观测值	遥感影像波段融合
特征级融合	先提特征再融合	多源特征拼接
决策级融合	各自分析后融合结论	投票、加权平均

例子

深度学习的 MCST-DF 框架：把被动采集的“大数据”和精确但稀疏的“小数据”融合，用于交通流量估计。

时空数据降维

为什么降维

• 维度灾难：计算复杂、易过拟合

• 信息冗余：特征相关，可压缩

• 可视化需要：人只能直观理解低维空间

两条路径

路径	目标	典型方法
特征选择	从原始特征中选最优子集	过滤式、包裹式、嵌入式
特征提取	将原始特征映射到低维空间	PCA、ICA、自编码器、张量分解

经典方法：PCA

• 原理：找方差最大的投影方向

• 优点：简单、快速、可解释

• 局限：适合线性数据，不擅长非线性和强时序依赖

方法比较

方法	优点	缺点	适用
$PCA$	快、可解释	只能处理线性关系	初步探索、数据压缩
$t-SNE$	可视化效果好	计算慢、结果不稳定	高维可视化
自编码器	能学复杂非线性	需要大量数据、黑箱	图像、序列数据
张量分解	保持多维结构	实现复杂	时空-属性三维数据

效果评估

• 重构误差

• 下游任务性能

• 计算效率

3.5 制图综合

整章主线

为什么要综合 → 怎么综合 → 受什么影响 → 综合时遵循什么规律。

基本概念

1. 定义

制图综合：根据地图的用途、比例尺和制图区域特点，以概括、抽象的形式反映制图对象带有规律性的类型特征和典型特点，舍去次要、非本质内容的过程。

关键词

• 用途

• 比例尺

• 区域特点

• 概括、抽象

• 类型特征、典型特点

• 舍去次要内容

一句话理解

制图综合不是简单删东西，而是有目的地保留本质、突出规律。

2. 制图综合的方法

制图综合通过两种基本手段实现：

方法	含义	作用
选取	选择对制图目的有用的信息，舍去无用信息	决定“留什么、去什么”
概括	对图形、数量、质量特征进行化简	决定“怎样简化保留下来的内容”

二者关系

• 顺序：先选取，后概括

• 区别：

  • 选取是整体地去掉某类或某级信息

  • 概括是对保留对象的形状、数量、质量再简化

3. 制图综合的种类

种类	含义
比例综合	由于地图比例尺缩小而引起的综合
目的综合	由编图者根据对象重要性主动确定的综合
感受综合	由于读者视觉、记忆等因素产生的综合

理解

• 比例综合：客观上“图变小了，不得不综合”

• 目的综合：主观上“为了表达重点而综合”

• 感受综合：从读图效果出发的综合

4. 制图综合的目的

制图综合的目的主要有三点：

1. 突出制图对象的类型特征

2. 抽象出基本规律

3. 清晰传递信息

4. 还能延长地图时效性，避免地图很快失去作用。

考试常用表述

制图综合的根本目的是：
在图面有限的条件下，突出本质，揭示规律，提高清晰性和可读性。

5. 制图综合的实质

制图综合的实质是：

运用科学的选取和概括手段，在地图上清晰、深刻地反映地理事物的类型特征和典型特点。

由此引出的结论

• 制图综合是科学的、创造性的过程

• 制图综合是复杂的智能化过程

• 制图综合本质上是在解决图面缩小后产生的各种矛盾

制图综合的方法

1. 选取

选取分为两类：

（1）类别选取

指整个一类信息全部选取，受地图用途制约，是地图内容设计的一部分。

（2）级别选取

指在同类物体中选取主要的、等级高的对象，舍去次要的、等级低的对象。

选取标准的两种方法

方法	定义	优点	缺点
资格法	以一定数量标志或质量标志作为选取标准	标准明确，简单易行	单一指标难全面反映重要性；无法预估地图容量
定额法	规定单位面积内应选取对象的数量	可预估地图容量；兼顾地图丰富性与易读性	难保证不同地区保持相同质量资格

补充

• 资格法看“够不够资格保留”

• 定额法看“单位面积允许保留多少”
  此外，定额法可用临界指标来调节不同区域的过渡。

2. 概括

概括包括三类：

概括类型	含义	结果
图形特征	简化形状，删去不重要碎部，保留并适当夸大重要特征	轮廓更清晰、更本质
数量特征	数量标志变得更概略	长度、面积、密度等数值会变化
质量特征	减少类别和级别	质量差别减少，由详细到概略

（1）图形特征概括的方法

方法	含义
删除	删除比例尺缩小后无法清晰表示的碎部
合并	当物体细部及间隔太小无法区分时，合并同类细部
夸大	为强调重要形状特征，夸大本来按比例应删去的部分
分割	为避免单纯合并歪曲特征，对对象进行必要分开

记忆方法

图形概括四字诀：删、并、夸、分。

（2）数量特征概括

数量特征包括长度、面积、高度、深度、坡度、密度等。
数量概括后，通常表现为：

• 数量标志改变

• 数据变得更概略
  例如：

• 舍去小河流和小弯曲后，河流总长减少

• 河网密度发生变化

（3）质量特征概括

质量特征是决定物体性质的特征。综合时主要通过：

• 分类：区分不同性质对象

• 分级：区分同类对象不同层次

综合方法

方法	目的	例子
删除某类标志	减少类别	不再表示河流的通航性质
合并分级标志	减少级别	将“1～2万”和“2～5万”合并为“1～5万”

结果

• 详细分类 → 概括分类

• 详细分级 → 概括分级

• 局部概念 → 总体概念

3. 定位优先级

定位优先级主要解决：比例尺缩小后，符号争位怎么办。

处理争位矛盾的三种方式

方法	适用情况
舍弃	同类符号冲突时，舍去等级较低者
移位	不同类别符号冲突时，将一方或双方移开
压盖	点、线与面发生冲突时，常压盖面状符号以突出点线

点状符号优先级

点状要素可分为五类：

• 有坐标位置的点

• 有固定位置的点

• 有相对位置的点

• 区域范围内的点

• 阵列符号的点

其中前两类定位最严格，越往后越容易调整。

线状符号优先级

线分成五类：

• 有坐标位置的线

• 有固定位置的线

• 表达三维特征的线

• 有相对位置的线

• 面状符号的边线

影响制图综合的基本因素

因素	作用
地图用途	决定地图内容和表示方法，影响综合方向和程度
地图比例尺	比例尺越小，选取越少，概括越大
景观条件	决定对象重要性，影响综合原则
图解限制	由物理、生理、心理因素决定图形最小尺寸、色彩差异和适宜容量
数据质量	高质量资料提供可靠基础和较大综合余地，低质量资料则综合余地小

重点理解

1. 地图用途

不同用途，综合程度不同。
举中学教学参考图与科学参考图的对比，说明同一区域因为用途不同，地图内容详略会不同。

2. 地图比例尺

• 比例尺越小，内容越少，概括越强

• 大比例尺重点研究内部结构

• 小比例尺重点概括外部形态和相互联系

• 随比例尺缩小，依比例表示的面状物体减少，点状、线状表示占主导

3. 景观条件

景观条件决定不同对象的重要程度。
例子：

• 平原中的小山头可能很重要

• 沙漠中的水井可能很重要

制图综合的基本规律

1. 图形最小尺寸

基本图形包括线划、几何图形、轮廓图形和弯曲。
它们直接影响地图内容的详细程度和精确性。

常见规范给出了一组最小尺寸要求，考试里通常不要求你把所有数值完整背下来，但要知道：

• 线宽、线间距、图形边长、轮廓半径、弯曲内径等都有最小可辨尺寸

• 这些最小尺寸是图形删减、合并、夸大的依据

2. 地图载负量

定义

地图载负量：地图图廓内符号和注记的数量。
当符号设计确定后，载负量越大，地图内容越多。

两种形式

形式	定义	表示方式
面积载负量	符号和注记面积与图幅总面积之比	单位面积中符号注记所占面积
数值载负量	单位面积中符号和注记的个数	点看个数，线看长度密度，面看面积百分比

相关概念

概念	含义
极限载负量	地图可能达到的最高容量
适宜载负量	根据用途、比例尺、景观条件确定的最佳容量

规律

• 随地图比例尺缩小，极限载负量数值增加

• 但增加有上限，比例尺小到一定程度后趋于常数

• 在接近上限时，仍可通过改进符号设计和制图、印刷技术增加表达内容

3. 制图物体选取的基本规律

这一部分非常适合简答题。

1. 物体密度越大，选取标准越低，但舍弃对象的绝对数量越大

2. 按从主要到次要、从大到小顺序选取

3. 高密度区到低密度区，密度系数损失应逐渐减少

4. 在保持最小辨认系数前提下，保持地区间密度对比关系

一句话总结

选取不是平均删减，而是要既保证可读性，又尽量保持地区面貌和密度对比关系。

4. 形状概括的基本规律

1. 舍去小于规定尺寸的弯曲，夸大特征弯曲，保持基本特征

2. 保持各线段曲折系数和单位长度弯曲个数的对比

3. 保持弯曲图形的类型特征

4. 保持制图对象的结构对比

5. 保持面状物体的面积平衡

理解

形状概括不是“随便画简单一点”，而是要在简化时仍然保持：

• 基本形态

• 结构关系

• 面积平衡

• 类型特征

5. 制图综合对地图精度的影响

制图综合会引起三类误差：

误差类型	含义
描绘误差	扫描底图、矢量化时产生的误差
移位误差	因争位处理或强调特征导致对象位置改变
概括误差	因删去弯曲、简化轮廓引起长度、方向、轮廓变化

结论

制图综合虽然必要，但一定会影响地图精度，所以综合本质上是在清晰表达与精度保持之间寻找平衡。

海洋要素的综合

1. 海岸线综合

1）海岸线图形概括的基本过程

步骤：
①研究类型及图形特征
②找出关键点
③确定准确位置
④图形化简。

2）海岸线图形概括的要求

三个保留：

1. 保持海岸线平面图形的类型特征。

   • 侵蚀海岸：岩质、多港汊、多岛屿、棱角弯曲多。

   • 堆积海岸：后滨低平、岸线平滑。

   • 生物海岸：如珊瑚礁、红树林海岸。

2. 保持各段海岸线间的曲折对比。

3. 保持海陆面积对比。

   • 海角上删小海湾 → 扩大陆地面积

   • 海湾中删小海角 → 扩大海面面积。

3）一句话总结

海岸线综合不是简单“拉直”，而是“在删小弯曲时，保住海岸类型、曲折对比和海陆对比”。

2. 岛屿的综合

1）形状概括

• 大岛屿：按海岸线概括。

• 小岛屿：突出形态特征。

• 岛屿只取舍，不合并。

2）选取原则

1. 按选取标准选，如 0.5 平方毫米。

2. 按重要意义选，如国家领土主权岛、重要航道上的岛。

3. 按分布范围和密度选。

3）常考结论

岛屿综合的关键，不是拼数量，而是保留“形态代表性 + 分布格局 + 重要意义”。

3. 海底地貌的综合

1）水深注记的选取

优先选：

• 浅滩、航道上的最浅水深；

• 标志航道特征的水深；

• 反映海底坡度变化的水深；

• 必要时补足到合理密度。

2）等深线勾绘

• 先判断海底地形的基本结构和走向，再内插。

• 原则：判浅不判深。

3）等深线综合

等深线选择：

• 根据深度表选取；

• 浅海详细，深海概略；

• -20m、-200m 等深线必须选；

• 封闭等深线中，浅海小洼地可舍去，深海小浅部应保留。

等深线图形概括原则：

• 舍深扩浅。

4）考试模板

问“海底地貌综合如何做”，答：
先选关键水深注记 → 判断地形结构 → 选取关键等深线 → 按“浅详深略、舍深扩浅”概括图形。

陆地水系综合

1. 河流综合

1）河流类型

• 平原地区水网

• 山区水网
  这是后续选取与概括的前提，因为不同类型，综合方式不同。

2）河流的选取

（1）确定选取标准

步骤：
Step1：量算制图区域河网密度并分级。
Step2：根据数学方法确定各级的定额指标、长度标准、间隔指标。

（2）临界值的灵活运用

不能死卡标准，要防止密度区之间出现明显“阶梯”。
即使低于临界值，以下河流也应适当选取：

• 独流入海的小河

• 联通湖泊的小河

• 干旱区常年河

• 羽毛状河系、格网状河系中的特征河段。

（3）河流选取的基本规律

1. 河网密度大的地区，标准低，但舍去条数反而更多。

2. 选取顺序：从主要到次要、从大到小。

3. 要保持不同密度区之间的密度对比。

4. 随比例尺缩小，选取标准上限逐渐增大。

（4）低于标准的河流怎么处理

以下情况可破格保留：

• 小的河源河

• 能反映河系类型和河网密度对比的小河

• 有联系作用的小河：贯通城市、联系湖泊/井/泉、喀斯特伏流、界河、独流入海小河、干旱区小河、联系灌溉系统的河段

• 反过来，虽然长度达标，但若与邻河间隔小于最小间隔尺寸，也可舍去。

（5）河流选取基本步骤

主流 → 一级支流 → 二级支流……
前提是已确定选取指标，间隔指标一般为 2.5～3 mm。

3）河流的图形概括

目标

舍去小弯曲，突出类型特征，同时保持各河段弯曲对比。

（1）河流弯曲类型

• 简单弯曲：微弯曲、钝角形、近半圆形、套形、菌形

• 复杂弯曲：在套形或菌形基础上发育成的复合弯曲。

（2）图形概括原则

1. 舍弃小弯曲，保持弯曲的基本形状。

2. 保持河流弯曲的特征转折点。

3. 保持不同河段弯曲程度的对比。

4. 保持河流长度不过分缩短，优先删去尺寸最小的弯曲。

4）一句话总结

河流综合 = 先决定“留哪些河”，再决定“河线怎么画”；前者看密度、等级、联系，后者看弯曲类型、转折点和河段对比。

2. 湖泊的综合

1）湖泊选取

• 成群湖泊：只能取舍，不能合并。

• 选取标准：约 0.5～1 mm²。

• 选大于等于标准者。

• 小于标准但有意义者可选并夸大，或改点符号表示，如矿泉湖、干旱区小湖。

• 注意保持湖泊分布特征和密度对比。

2）湖泊图形概括

1. 删除岸线小弯曲，适当夸大局部弯曲，保持基本平面特征。

2. 保持湖陆面积对比。

3. 保持湖泊与其他要素的关系，如与等高线关系。

3）和河流的区别

• 河流重在等级、连通、弯曲。

• 湖泊重在面积、形状、分布。

3. 第五章速记表

对象	重点	核心原则	常考点
海岸线	形状概括	保类型、保曲折对比、保海陆面积对比	海角删小海湾，海湾删小海角
岛屿	取舍与形态	大岛按海岸线，小岛突出形态；只取舍不合并	重要岛屿优先保留
海底地貌	水深与等深线	浅详深略、判浅不判深、舍深扩浅	-20m、-200m 必选
河流	选取+弯曲概括	从主到次、从大到小；保弯曲类型和河段对比	主流→一级支流→二级支流
湖泊	面积+分布+形状	只取舍不合并；保湖陆对比和分布特征	特殊小湖可夸大表示

居民地的制图综合

居民地类型

1）大分类

• 城镇式居民地

  • 建筑密集街区

  • 建筑稀疏街区

• 农村式居民地

  • 街区式农村居民地

  • 散列式农村居民地

  • 分散式农村居民地

  • 特殊式农村居民地。

2）理解逻辑

类型不同，综合方法不同。

• 有街道结构的，重点处理街道—街区—轮廓。

• 以独立房屋为主的，重点处理房屋选取—密度对比—分布范围。

居民地的形状概括

1. 城镇式居民地概括

（1）城市居民地平面图形化简原则

①正确反映内部通行情况

重点是街道。随着比例尺缩小，要对街道取舍。
街道选取顺序：

1. 先主要街道，后次要街道；

2. 选连贯性强、对平面结构影响大的街道；

3. 选与公路相连的街道，尤其两端都与公路连接者；

4. 选连接车站、码头、机场及其他重要目标的街道；

5. 再按街网密度和形状补充。

②注意事项

• 主、次街道要按新图符号尺寸绘制，同级街道宽度一致。

• 难判主次的街道，就低不就高。

• 一般要求主要街道中心线位置准确；只有与铁路、江河、海岸等争位时才允许移位。

③正确反映街区平面图形特征

在舍去次要街道、合并街区时，不能改变原街区的纵横方向和总体形态。

④正确反映街道密度和街区大小对比

要保持不同地区街区大小、街网疏密的差异。
规范示例：如 1:25 万图中，城市街区面积最大不超过 12 mm²，农村不超过 4 mm²，最小不小于 1 mm²。

⑤正确反映建筑面积与非建筑面积对比

• 建筑密集街区：合并为主，删除为辅。

• 建筑稀疏街区：选取、合并、删除并用。
  本质是保持“建筑地段”和“空白地段”的比例关系。

⑥正确反映外部轮廓形状

当比例尺继续缩小，内部结构画不下时，只能用外围轮廓表示居民地。
轮廓线通常以街区外边线或外缘街道线为准；小于 0.5 mm² 的凸凹可舍去，外围零散建筑可不表示。

（2）城镇式居民地形状概括的一般程序

六步法：
①选取内部方位物
②选取铁路、车站及主要街道
③选取次要街道
④概括街区内部结构
⑤概括外部轮廓
⑥填绘其他说明符号。

（3）一句话结论

城镇式居民地综合，核心是“先保交通骨架，再保街区结构，最后保外轮廓”。

农村居民地概括

（1）街区式农村居民地

原则与城镇式居民地基本相同。

• 密集街区式：舍次要街道，合并街区，区分主次街道。

• 稀疏街区式：舍次要街道，合并街区，并对独立房屋取舍。

• 混合型：按各部分固有特征分别处理。

（2）散列式农村居民地

特点：不依比例独立房屋为主，核心有少量依比例街区。
方法：以独立房屋选取为主。
原则：

1. 选位于重要位置的房屋；

2. 选能反映居民地范围和形状特征的房屋；

3. 选能反映内部密度对比的房屋。
   列状分布时，应首先选取两端，再在中间适当选取。
   若与其他要素争位，房屋可适当移位，但要保持方向和相互关系。

（3）分散式、特殊式农村居民地

• 分散式：特点是“散而有界、小而有名”，方法以选取为主。

• 特殊式：如窑洞、蒙古包等，也以选取为主。

用圈形符号表示居民地

1）何时用圈形符号

当居民地已不能用真实平面图形表达时，改用圈形符号表示。
要解决三个问题：

1. 圈形符号的设计

2. 圈形符号的定位

3. 圈形符号与其他要素的关系处理。

2）圈形符号的设计

• 要考虑最大尺寸、最小尺寸、适宜尺寸。

• 最小尺寸受地图用途、使用方法影响。

• 设计时要兼顾明显性：面积、结构、视觉黑度、颜色等。

3）圈形符号的定位原则

1. 面状均匀分布 → 定位在图形中心。

2. 街区 + 外围独立房屋 → 定位在街区中心。

3. 有街道结构 + 无街道结构混合 → 定位在有街道结构部分中心。

4. 散列式居民地 → 定位在房屋较集中处中心。

5. 分散式居民地 → 先判明范围，再定于主体位置中心。

4）与其他要素的关系处理

• 相接：线状要素通过居民地，圈形符号中心放在线状符号中心线上。

• 相切：居民地紧靠线状要素一侧，圈形符号切于线状符号一侧。

• 相离：若实际相离，图上两符号应离开 0.2 mm 以上。

居民地的选取

1）选取指标的确定

①对整个区域进行密度分区（个/dm²）
②确定各密度区的数量指标。

2）指标确定方法

• 图解法：靠经验 + 局部样图试验调整。

• 解析法：用数学模型。

• 数理统计法：用单相关或复相关模型求参数。

3）全取线

要确定一个选取资格（全取线）。
如：“乡镇以上居民地全取”。
可采用开方根规律来估算选取率。

4）一般原则

1. 优先选取具有重要性意义的居民地：行政等级、人口数、图形面积、政治、军事、历史文化意义等。

2. 保持居民地分布特征：密度、分布中心、分布轴线、分布范围等。

5）选取方法

先全取资格线以上的居民地，再按数量指标和原则，从资格线以下补充选取，直到达到选取定额。

居民地名称注记

1）名称注记的选取

• 与城市连成一体的郊区农村居民地可选注名。

• 成群分布且有总名、分名时，注总名条件下可酌情注分名。

• 大居民地有正名和副名时，副名可按规定选注。

2）定名、定级、配置

• 定名：以国家公布地名为主。

• 定级：确定字体、字大。

• 配置：不压盖同居民地联系密切的重要地物。

第六章速记表

类型	主要内容	综合重点
城镇式居民地	街道、街区、轮廓	先交通骨架，后街区结构，再外轮廓
街区式农村居民地	与城镇式相近	舍次要街道，合并街区
散列式农村居民地	独立房屋为主	选重要位置、保范围形状、保密度对比
分散式/特殊式	散而有界或特殊居住形式	以选取为主
圈形符号居民地	画不下平面图形时	设计、定位、关系处理
居民地选取	数量 + 重要性 + 分布	全取线以上全取，其余补取

地貌的制图综合

1. 总体思想

1）本质

大中比例尺地貌强调“微观”形态和精度；小比例尺地貌强调“宏观”形态和整体感。
所以地貌综合本质上是：地貌表达从“微观”向“宏观”转化。

2）等高线综合体现在哪

1. 等高距变化 → 等高线的选取

2. 等高线形状特征变化 → 等高线的图形概括

3. 地貌符号和高程注记变化 → 符号与注记的选取。

地貌等高线综合

1. 地形图上的等高距

1）定义与关系

等高距与地图用途、比例尺、地貌类型（坡度）以及图上两条等高线最小间隔有关。
大、中比例尺地形图一般采用固定等高距；小比例尺地图常采用变高距。

2）等高距变化带来的影响

等高距变化会导致：

• 新编图上要重新选取等高线；

• 若不是整倍数关系，还要进行插绘。

3）等高线“并绘”

当局部等高线过密、图上相邻两等高线间隔小于 0.2 mm 时，要采取并绘处理。

4）补充等高线

基本等高线不足以表达局部细部时，可加补充等高线以强调地貌特征：

• 间曲线：1/2 等高距

• 助曲线：1/4 等高距
  作用：强调某些局部地貌，如不对称山脊、斜坡。

2. 等高线的插绘

1）何时插绘

当新编图与资料图的等高距不是简单整倍数关系时，要插绘。
例如：1:10 万图等高距 20m，1:25 万图等高距 50m，这时 50m 的奇数倍等高线需要插绘。

2）插绘依据

插绘时要根据斜坡、谷地、山顶、鞍部的形态特征进行，最好参考较大比例尺地形图。

3）两个典型例子

例1：按坡形插绘

• 平直坡 → 均匀插绘

• 凸形坡 → 插绘等高线向陡坡方向位移（向下位移）

• 凹形坡 → 插绘等高线向上位移。

例2：按山顶和鞍部形态插绘

• 临近较低等高线 1/4 水平距离时，插绘线通过鞍部较好；

• 临近较高等高线 1/4 水平距离时，插绘线分开较好。

3. 地貌高度表的设计

1）为什么要设计高度表

普通地理图不是直接套用地形图等高距，而是要根据区域地貌特点制定地貌高度表，作为选取等高线的依据。
同一地区采用不同高度表，表现出的地貌特征会不同。

2）高度表的构成

高度表一般由基本等高线 + 补充等高线组成，并构成基本单元和高层带。

3）设计原则

1. 综合考虑地图用途、比例尺、区域地貌形态特点、资料情况。

2. 等高距变化应是渐进的，并适应地形变化规律。

3. 高层带分界线尽量与地貌类型分界线吻合。
   我国地貌分类常用高度分界为：200m、500m、1000m、3500m、5000m。

4. 地貌等高线的形状化简

1）基本原则

• 以正向形态为主的地貌：扩大正向形态，减少负向形态。
  做法：删除谷地、合并山脊，使山体逐渐完整。

• 以负向形态为主的地貌：扩大负向形态，减少正向形态。
  做法：删除谷地中的小山脊，扩大谷地。
  例：喀斯特地貌、冰川谷、冰斗等。

2）等高线协调

删除一条谷地或山脊时，要保持整组等高线协调一致，特别是同一斜坡上的等高线要协调。

3）等高线移位

移位有三类目的：

1. 突出典型地貌形态：可适当夸大小于最小尺寸的山头、山脊、鞍部、谷地。

2. 保持地貌形态特征：如强调局部陡坡、阶地，显示主谷与支谷关系，协调谷底线。

3. 协调与其他要素关系：尤其与国界线等要素的关系。
   但移位必须有限度，既要限制适用场合，也要控制移位大小。

4）最小尺寸要求

• 山顶最小直径约 0.3 mm

• 山脊、最窄鞍部宽度不小于 0.5 mm

• 谷地最窄不小于 0.3 mm

• 等高线与河流间隔大于 0.2 mm。

谷地、山顶、符号和注记的选取

（1）谷地的选取

数量指标

• 可按谷间距选取，谷间距指相邻两条谷底线之间距离，常以 2～5 mm 为控制范围。

• 也可按比例公式选取，数量取决于资料图与新编图比例尺及切割密度条件。

质量指标

优先选取在地貌中作用大的谷地：

• 主要河源谷地

• 有河流的谷地

• 组成重要鞍部的谷地

• 构成汇水地形的谷地

• 反映山脊形状与走向的谷地

• 较长、较宽的谷底。

（2）山顶的选取与合并

选取

1. 山体最高山顶必须选取，面积过小时要夸大到必要程度，如 0.5 mm²。

2. 优先选结构方向上的山顶。

3. 反映山顶分布密度。

合并

• 沿山脊线分布且间隔小于 0.5 mm 的山顶可合并。

• 方向一致、连续分布的条形山顶、沙垄、风蚀残丘等可合并。

（3）地貌符号、高程注记、山名的选取

地貌符号

不能用等高线表示的微型地貌，可用地貌符号代替。
如：陡崖、陡坎、冲沟、土堆、戈壁滩、盐碱地等；选取时看范围大小和分布密度。

高程注记

包括：

• 高程点高程

• 等高线高程

• 地貌符号的比高注记
  选取时先确定密度，再优先选重要点：最高点、最低点、山峰、山顶、鞍部、洼地、重要地物高程等。

山名

优先选取重要、规模大的山脉和山峰名称。

等高线图形化简的实施方法

三步法：
①分析地形特征
②勾绘地性线
③进行等高线选取与图形概括。

第七章速记表

内容	核心点	常考表达
地貌综合本质	从微观到宏观	比例尺越小，整体感越强
等高距	固定/变高距	受用途、比例尺、坡度、最小间隔影响
并绘	线距太小	相邻等高线间隔 < 0.2mm
补充等高线	强调细部	间曲线 1/2，助曲线 1/4
插绘	非整倍数等高距	看坡形、谷地、山顶、鞍部
形状化简	正向/负向形态	正向扩山体，负向扩谷地
等高线移位	突出典型、保持关系、协调其他要素	有限度使用
谷地选取	数量 + 质量	重要河源、汇水、鞍部谷地优先
山顶选取	最高点、结构方向、密度	间隔过小可合并
地貌符号与注记	符号替代微地貌	高程优先选关键点

4.1 时空分布地图概述

1. 什么是时空分布地图

定义

时空分布地图，是指通过专题地图的形式，表达地理现象在某一时刻或某一时段内的空间分布特征。

核心目标

它不是单纯把对象“摆在地图上”，而是为了揭示：

• 空间格局

• 变化梯度

• 聚集特征

• 区域差异。

应试表述
用专题地图反映某类地理现象在一定时间范围内的空间分布状态，并突出其区域差异、梯度变化和聚散规律。

2. 专题地图的基本要素

专题地图定义

专题地图是根据专业需要，突出反映一种或几种主题要素的地图。
其中：

• 主题要素表现得详细

• 其他地理要素围绕主题需要，作为地理基础概略表示。

专题地图的表示内容 = 地理要素的表示（地理底图） + 专题要素的表示。

普通地图内容的表示方法

1. 普通地图内容包括哪些

普通地图内容分为七类：

1. 独立地物

2. 水系

3. 地貌

4. 土质和植被

5. 居民地

6. 交通网

7. 境界。

同时还展示了普通地图的辅助内容，包括：

• 图名、图幅号

• 接图表

• 图例

• 比例尺

• 说明性文字

• 经纬度注记与坐标方里网信息。

地图内容的层次关系

地图内容中，地理要素是主体。
地理要素再分为：

• 自然要素：水系、地貌、土质植被

• 人文要素：居民地、交通网、境界。

考试高频点

“地图内容组成”这类题，别只答七类地理要素，还要知道地图上还有辅助内容，如图例、比例尺、接图表、说明文字等。

3.地物的表示

1. 定义

在实地形体较小、无法按比例表示的一些地物，统称为独立地物。

2. 主要类别

工业标志 农业标志 历史文化标志 地形标志 其他标志

特别注意

需注意：小比例尺地图上以历史文化标志为主。
这说明比例尺越小，保留的独立地物越偏向“有地标意义”的对象。

3. 表示方法

独立地物因为实地太小，不能按真形画出，所以大都采用侧视的象形符号表示。
例如纪念碑、烟囱、水塔、气象台站、钟楼鼓楼、塔、庙等，都有专门象形符号。

4. 定位与关系处理

定位原则

独立地物一般有明显的方位意义，因此在地形图上必须精确定位，符号都有规定的定位点。

关系处理

当独立地物与其他符号冲突时：

• 一般优先保证独立地物位置准确

• 与同色地物压盖时，通常中断其他地物，保持独立地物完整。

4.水系的表示

海洋要素和陆地水系。

（一）海洋要素的表示

1. 海洋要素包括什么

主要表示：

• 海岸 海底地貌 海流 海底底质 冰界 海上航行标志等。

2. 海岸的表示

（1）海岸的结构

海岸是海水与陆地相互作用形成的、具有一定宽度的海边狭长地带，由三部分组成：

1. 岸上地带（后滨）：高潮线以上

2. 潮浸地带（干出滩）：高潮线与低潮线之间

3. 沿海地带（前滨）：低潮线以下直到波浪作用下限。

（2）海岸的具体表示方法

① 海岸线

海岸线是沿海地带与潮浸地带的分界线，也是多年大潮高潮位形成的海陆分界线。

• 用蓝色实线表示

• 低潮线用黑色点线概略表示。

② 潮浸地带

重点表示各类干出滩。

• 符号：表示滩涂性质

• 填绘：表示分布范围。

③ 岸上地带

重点表示各种岸滩类型。

• 等高线：表示地貌

• 地貌符号：表示岸滩类型

• 无滩陡岸与海岸线重合。

④ 沿海地带

重点表示岛礁和海底地形。

• 符号：表示岛礁

• 等深线：表示海底地貌。

应试总结

海岸表示要抓住“三带结构 + 三类线 + 两类符号”：

• 三带：后滨、干出滩、前滨

• 三类线：海岸线、高潮线、低潮线

• 两类符号：岸滩符号、等深线/等高线。

3. 海底地貌的表示

（1）海底地貌基本分区

大陆架

• 从低潮线向海洋延伸到坡度明显变化处的浅海区

• 深度约 0～200m

• 坡度平缓。

大陆坡

• 大陆架到大洋底之间的过渡地带

• 深度约 200～2500m

• 坡度大于 20°，切割破碎，起伏复杂。

大洋底

• 海洋主体部分，占约 80%

• 深度约 2500～6000m

• 地势总体起伏较小，但也有海底山脉、海沟、海原、海盆、海岭等。

（2）理论深度基准面

理论深度基准面是根据长期验潮数据求得的、理论上可能达到的最低潮面。

它决定了几个关键量：

1. 干出滩和干出礁的高度，是从理论深度基准面向上计算

2. 水深，是从理论深度基准面到海底的深度

3. 零米等高线通过干出滩、接近海岸线，用海岸线表示

4. 零米等深线接近低潮界

5. 无滩陡岸地带中，海岸线、零米等高线、零米等深线重合。

这一块怎么理解

它是海底表示的“统一零点”。
陆地高程往上量，海底水深往下量，都要先确定基准面。

（3）海底地貌表示方法

① 水深注记

水深注记类似陆地上的高程点注记。
规则：

• 不标点位，而用整数位几何中心代表点位

• 可靠、新测资料用斜体

• 不可靠、旧资料用正体

• 不足整米的小数位用下标表示。

② 等深线

等深线是从深度基准面起算的等深点连线。
有两种形式：

• 点线符号

• 细实线符号。

③ 分层设色

在等深线基础上，在相邻等深线之间加绘连续渐变颜色，以表现海底起伏。

④ 海底晕渲

利用类似陆地晕渲的方法表现海底地貌起伏。例如可用世界海底晕渲图说明。

应试结论

海底地貌表示最常见的组合是：
水深注记 + 等深线 + 分层设色/晕渲。

（二）陆地水系的表示

1. 陆地水系包括什么

陆地水系包括：

1. 井、泉及贮水池 —— 点状要素

2. 河流、运河及沟渠 —— 线状要素

3. 湖泊、水库及池塘 —— 面状要素

4. 水系附属物。

2. 井、泉及贮水池

表示方法：
蓝色记号性符号 + 说明注记。

3. 河流、运河及沟渠

（1）河流表示

河流表示的目标是反映：

• 长度

• 宽度

• 形状

• 水流状况。

河流符号的演变规律：
不依比例尺的单线 → 不依比例尺的双线 → 依比例尺的双线。

具体类型

• 真形双线河流：蓝色水涯线 + 蓝色水部普染

• 高水位岸线：棕色虚线

• 非真形双线河流：0.4mm 蓝色双线 + 蓝色普染

• 单线河流：0.1～0.4mm 蓝色渐变实线

• 时令河：蓝色虚线

• 消失河段：蓝色点线

• 干河床：棕色虚线。

小比例尺地图

小比例尺地图河流表示原则与地形图相同，但单线河要略加粗；挂图可粗到 0.15～0.6mm。
可概括为：
不依比例尺的单线河流 + 依比例尺的单线河流。

（2）运河和沟渠

通常用：

• 蓝色平行双线 + 水部普染
  或

• 不同粗细的等粗蓝色实线。

4. 湖泊、水库及池塘

表示规则

• 湖泊、水库、池塘：蓝色水涯线 + 蓝色水部普染

• 时令湖：蓝色虚线 + 蓝色普染

• 淡水：浅蓝色

• 咸水：浅紫色。

水库表示

水库既可以：

• 用依比例尺的真形符号表示 也可以：

• 用不依比例尺的记号性符号表示。

湖泊性质与固定性

可进一步区分为：

• 淡水湖、咸水湖、盐湖

• 固定湖、不固定湖。

5. 水系附属物

包括：

• 自然形成的，如瀑布、石滩

• 附属建筑物，如渡口、码头、拦水坝。

表示方法：

• 半依比例尺符号

• 不依比例尺符号

• 小比例尺地图上多不表示。

地貌的表示

1. 地貌表示的基本要求

地貌就是地表高低起伏形态，地图表现地貌时要满足三点：

1. 基本形态 ——要看出山、谷、丘陵、平原

2. 可量测性 ——要能读高程、判断坡度

3. 立体感 ——要让人一眼看出起伏

2. 地貌表示的五种主要方法

1. 写景法

2. 晕滃法

3. 晕渲法

4. 等高线法

5. 分层设色法。

3. 写景法

定义

写景法是以绘画写景形式表示地貌起伏和分布位置的方法。

4. 晕滃法

定义

晕滃法是沿斜坡方向布置晕线表示地貌的一种方法。

原理

根据光线垂直照射时，地面与水平面的倾角越大，受光越少。
换句话说：坡越陡，晕线表现越重。

优点

• 能表示地貌起伏的分布范围

• 能表现不同坡度。

缺点

• 不能确定高程

• 工作量大

• 技术要求高

• 密集晕线容易掩盖其他地图内容

• 立体感不强。

应试结论

晕滃法重在“坡度表达”，不重在“高程量测”。

5. 晕渲法

定义

晕渲法是在平面上显示地貌立体的主要方法之一，也叫阴影法或光影法。

类型

• 直照晕渲 ——立体感相对规则，但层次变化弱

• 斜照晕渲 ——阴阳坡对比强

• 综合光照晕渲——斜坡纹理层次表达更好

基本思想

根据假定光源对地面照射产生的明暗程度，用浓淡不一的墨色或彩色沿斜坡渲绘阴影，制造明暗对比，从而显示地貌分布、起伏和形态。

光照强度

$$\mathbf{I}=\mathbf{k}\cdot \mathbf{cos}(\theta )$$

其中：

• $k$为光照系数

• $\theta$ 为光源入射方向与斜坡法线之间的夹角。

晕渲设计要素

晕渲效果取决于：光源方位 入射角度 网格大小 渲绘颜色。

光源方位规律

一般情况下，光源设在西北角。
因为从西北角照射更符合人眼对地形起伏的常见识别习惯。

颜色类型

• 单色晕渲：灰色或棕灰色

• 双色晕渲：阳坡暖色，阴坡冷色

• 自然色晕渲：平原绿、丘陵黄、高山棕灰、极高山白。

优缺点

优点	缺点
视觉立体感强 生动直观	缺乏高程可量测性

6. 等高线法

定义

等高线是地面上高程相等点连线在水平面上的投影。
用等高线表现地面起伏的方法称为等高线法，又叫水平曲线法。

（1）等高线的基本特点

1. 同一条等高线上的各点高程相等

2. 等高线是封闭连续的曲线

3. 等高线图形与实地保持几何相似

4. 在等高距相同的情况下，线越密坡越陡，线越稀坡越缓。

（2）等高距

等高距是地形图上相邻等高线的高程差。
大、中比例尺地形图中，等高距一般是固定的。

（3）等高线的种类

名称	定义核心	绘制规则 & 间距	线型规格
首曲线	基本等高线，按基本等高距由零点起算绘制	常规基础等高线，反映常规地形起伏	0.1mm 棕色实线
计曲线	加粗等高线，方便快速判读、计算高程	每隔 4 条首曲线加粗绘制 1 条	0.25～0.3mm 加粗棕色实线
间曲线	半距等高线，补充型等高线	用于凸显局部重要地形形态，可不闭合	0.1mm 棕色长虚线
助曲线	1/4 距等高线，精细补充型等高线	用于表达微小、关键地形细节，可不闭合	0.1mm 棕色短虚线

（4）等高线组蕴含的地貌信息

（5）等高线测绘步骤

1. 测定地貌特征点 ——山顶点、鞍部点、倾斜变换点、方向变换点

2. 连接地性线 ——山脊线、山谷线

3. 求等高线通过点 ——比例内插求出等高线交点

4. 连接等高线。

（6）等高线法的优缺点

├─ 优势亮点 → 方法科学 + 可量测、能精准算高程

├─ 现存短板 → 立体感差 + 微地形表达不清

└─ 两大优化方向

├─ 其他辅助：高程标注 + 地貌符号 + 地貌晕渲（加光影）

└─ 线条改造：粗细分层等高线 + 明暗光影等高线

如：

等高线 + 晕渲 的瑞士地形图

等高线 + 分层设色 的地势图。

7. 分层设色法

定义

根据地面高度划分高程层（带），逐层设置不同颜色，形成地貌分层设色法。

优点

1. 使地图立刻获得高程分布及其对比印象

2. 使等高线地图获得一定立体感。

设色原则

各层色彩可采用两类原则：越高越亮 越高越暗。

分层设色法擅长“整体高低分布”，但不如等高线法精确。

8. 地貌符号与地貌注记

（1）地貌符号

独立微地貌

微小且独立分布，如坑穴、土堆、溶斗、独立峰、隘口、火山口、山洞等。

急变地貌

小范围内变化急剧，如冲沟、陡崖、冰陡崖、陡石山、崩崖、滑坡等。

区域微地貌

成片分布但高差较小，如小草丘、残丘，或表示地表性质状况的沙地、石块地、龟裂地等。

（2）地貌注记

高程注记

• 高程点注记：表示等高线不能显示的山头、凹地等

• 等高线注记：便于迅速判断等高线高程。

说明注记

说明比高、宽度、性质等。

地貌名称注记

包括山峰、山脉等名称。

9. 地貌表示方法比较表

方法	原理/核心	优点	缺点	适用认识
写景法		绘画写景表现地貌	生动直观	量测性差	强调形象
晕滃法		沿坡向布晕线	可反映坡度	高程不明、立体感一般	坡度表达
晕渲法		明暗阴影表现立体	立体感最强	不可量测	强调视觉效果
等高线法		高程相等点连线	科学可量测	立体感不足	最标准、最常考
分层设色法		高程分带着色	整体高低一目了然	精确性一般	区域高程分布

土质和植被的表示

1. 定义

• 土质：地表覆盖层的表面性质

• 植被：地表植物覆盖的简称。

2. 表示方法

• 地类界 ——不同地面覆盖物的分界线，通常用点线符号表示范围

• 说明符号 ——在范围内部用符号说明种类和性质

• 底色 ——森林、幼林等范围内套印绿色底色

• 说明注记——在大面积土质或植被范围内加文字数字注记，说明其质量和数量特征

居民地的表示

1. 居民地地图表示内容

居民地表示：位置 类型 形状 建筑物质量特征 行政等级 人口数量。

2. 居民地类型

城镇式 农村式

3. 居民地形状

内部结构

由街道网图形、街区形状、水域、种植地、绿化地、空旷地等构成。

外部轮廓

由街道网、街区和各种建筑物的分布范围决定。

比例尺变化规律

随着比例尺逐渐缩小，居民地形状表示不断简化，最后可用圈形符号表示。

4. 建筑物质量特征

只有在大比例尺图上，才可能详细区分建筑物质量特征。

5. 行政等级

行政等级是国家法定标志，反映居民地的政治、经济、文化意义。
表示方法：

• 地名注记字体、字号

• 符号图形和尺寸

• 地名下方加绘辅助线。

6. 人口数量

人口数反映居民地规模和经济发展状况

交通网的表示

1. 分类

交通网是各种交通运输线路的总称，包括：

1. 陆地交通

2. 水路交通

3. 空中交通

4. 管线交通。

2. 陆地交通

大类	细分内容	比例尺 / 分类说明	地图表示方法	附加细节
铁路	铁路整体	大比例尺：内容详细完整 小比例尺：仅区分主要铁路、次要铁路	按等级用对应线型、符号区分主次	无额外附属细化标注（小比例尺）
公路	1.公路分类	①汽车专用公路：高速、一级、专用二级 ②一般公路：二级、三级、四级	统一以 双线符号 为主；通过符号宽窄、线划粗细、色彩差异、文字注记区分等级	大比例尺需精细表达附属设施
2. 大比例尺专属细化	涵盖公路配套地形 / 建筑	精准绘出对应地物符号	需标注：涵洞、路堤、路堑、隧道等附属建筑物
其他道路	大车路、乡村路、小路、时令路、无定路	按通行等级、固定与否划分主次等级	采用实线、虚线、点线搭配线划粗细变化区分道路类型与等级	线型简单，不绘双线复杂符号

3. 水路交通

分类

• 内河航线

• 海洋航线。

内河航线

通常用短线表示通航起讫点，小比例尺地图有时还标定期和不定期通航河段。

海洋航线

由港口和航线组成。

• 港口：用符号表示位置，有时分级

• 航线：多用蓝色虚线表示。

其中：

• 近海航线：沿大陆边缘用弧线画出

• 远洋航线：按两港口的大圆航线方向画出。

4. 空中交通

普通地图上，空中交通主要通过航空站来体现，一般不表示航空线。

5. 管线运输

• 地面管道：线状符号 + 说明注记

• 地下管道：目前一般不表示

• 高压输电线：在线状符号基础上加电压说明注记

• 通信线：用线状符号表示，并表示有方位的线杆。

境界的表示

政区境界

包括：

• 国界

• 省、自治区、直辖市界

• 自治州、盟、省辖市界

• 县、自治县、旗界等。

其他境界

如：

• 地区界

• 停火线界

• 禁区界等。

专题地图内容的表示方法

• 表示“点”的：定点符号法、点数法、定位图表法

• 表示“线”的：线状符号法、运动线法

• 表示“面”的：范围法、质底法、分区统计图法

• 表示“连续量场”的：等值线法

• 表示“统计强度”的：分级统计图法。

1. 水系表示速记表 居民地表示内容表

方面	表示重点
位置	地理定位
类型	城镇式 / 农村式
形状	内部结构 + 外部轮廓
质量特征	房屋与街区特征
行政等级	字体字号、符号、辅助线
人口数量	注记字大、符号尺寸结构

对象	类型	主要表示方法
井、泉、贮水池	点状	蓝色记号性符号 + 注记
河流	线状	单线/双线、普染、虚线、点线
运河、沟渠	线状	蓝色平行双线或等粗实线
湖泊、水库、池塘	面状	水涯线 + 普染
水系附属物	附属	半依比例尺或不依比例尺符号

4.2 时空分布地图

空间状态分布

时空分布地图的定义是：

通过专题地图形式，表达地理现象在某一时刻或某一时段内的空间分布特征；

它的核心目标是——揭示空间格局、变化梯度、聚集特征和区域差异。

专题地图本质上由两部分组成：地理底图 + 专题要素。

真正逻辑是：

先有底图，再把专题内容放上去；

而放上去的方法，取决于对象在空间上是点、线还是面。

十种表示方法

方法汇总：

空间分布类型	主要回答的问题	适合方法	逻辑说明
点状分布	东西在哪里、是什么、多少	定点符号法	一个符号对应一个具体地点
线状/带状分布	线性对象如何延伸	线状符号法	保留对象的线性骨架
间断成片分布	某类现象出现在哪些区域	范围法	强调“分布到哪里”
全区分类分布	每块地方属于什么类型	质底法	整个区域被分成互斥类别
连续渐变分布	数值场如何连续变化	等值线法	表达连续量场
大面积分散分布	哪里密、哪里疏、总量如何	点数法	用大量点逼近真实疏密
定位点上的周期变化	某地随时间如何起伏	定位图表法	地点固定，变化过程入图表
运动变化过程	朝哪里动、走哪条路、强度多大	运动线法	同时表达路径、方向、数量、质量
区划之间等级差异	哪个区高、哪个区低	分级统计图法	用区划单元表达等级
区划内部总量与结构	每个区总量多大、内部怎么构成	分区统计图法	用统计图表放进区划单元

方法比较

容易混淆的方法	共同点	根本区别	一句话判断
定点符号法 vs 分区统计图法	都可能画圆、柱等图形	前者对应真实地点上的对象； 后者对应整个区划单元的总量	看它代表“一个点”还是“一个区”
线状符号法 vs 运动线法	都画线	前者表达静态沿线分布； 后者表达动态过程	静态线用线状符号，动态流用运动线
范围法 vs 质底法	都会画区域、填颜色/网纹	范围法可空白、重叠、交叉；质底法布满全区、互斥分类	看问题是“它分布到哪”还是“这里属于哪类”
分级统计图法 vs 分区统计图法	都按区划单元表达	前者强调等级高低； 后者强调总量和内部构成	看重点是“高低差异”还是“区内结构”
点数法 vs 分级统计图法	都能表现数量差别	点数法更接近真实空间疏密；分级统计图法更强调区间比较	看你关心“区内疏密”还是“区间高低”

定点符号法

（1）定性数据表达

核心结论：

• 颜色表示最主要、最本质的差别

• 符号形状表示次要差别。

（2）符号形状类型

• 几何符号：简单、区别明显、便于定位

• 文字符号：便于识别、阅读

• 艺术/象形符号：形象、生动、直观，易辨认和记忆。

（3）定量数据靠符号大小

• 比率符号：符号尺度和数量有一定比率关系

• 非比率符号：只能表示模糊数量关系，不表示精确数量。

（4）比率符号还继续细分

比率类型	含义
绝对连续比率	符号面积比 = 数量之比
条件连续比率	在连续比率基础上附加函数条件
绝对分级比率	对分级数据按组中值确定基准线长度
条件分级比率	分级数据 + 附加函数条件

（5）符号还能组合

• 组合结构符号：反映专题现象内部结构

• 扩张符号：反映现象的发展动态。

（6）符号定位

这部分也很重要：

• 底图河流、道路、居民点越清楚，越利于专题符号定位

• 多个符号重叠时，可以保持定位点不变，把符号做成组合结构

• 若多个现象难合并，可把符号布置在定位点周围。

线状符号法

定位方式	适用对象
严格定位	河流、道路、地质构造线等
不严格定位	航空线等
单边定位	境界线色带等

质底法

方面	内容
种类	精确范围（如土壤图、地质图）； 概略范围（如土地利用图）
表示方法	范围用轮廓线/网格法分区； 内部用颜色、晕线、花纹、注记
实施步骤	分类分区 → 绘出分布界限 → 填绘区域内部

等值线法

点数法

方面	内容
点的排布范围	表示分布范围
点的数量	表示数量特征
点的集中程度	表示分布密度
布点方法	均匀布点（统计方法、概略）/ 定位布点（地理方法、精确）
点值确定	取决于比例尺和资料详细程度；比例尺越大，点数越多、点值越小

运动线法

• 动态性：描述运动轨迹及趋势

• 直观性：兼顾质量、数量、路径、方向

• 一览性：可准确表达也可概略表达。

要表达什么	用什么变量表达
质量特征	线的颜色、结构、纹理
数量特征	线的宽度
运动方向	箭形矢部（单向箭头、双向箭头、单线）
运动路径	线的位置（准确表达/概略表达）

分级统计图法

方面	内容
分级指标	绝对指标（人口数、粮食产量）/ 相对指标（人均产值、亩产）
表示范围	区划单元（行政或自然）
内部表现	颜色（不同级别时用饱和度变化）、饱和度、色相（级数超过5时）、晕线
关键	科学分级

分区统计图法

• 表示区划单元总值

• 表示形式是易计量的几何图形

• 如柱状、圆环、扇形等

• 图表大小常采用比率符号。

扩展图表

具体图表形态	主要作用	更接近哪个主方法
金字塔图表	表示数量、质量和结构	分区统计图法 定位图表法
三角形图表	表示三个亚类的比例关系	统计图表法扩展
玫瑰花图表	表示方向频率、 季节/月份方向变化	定位图表法
圆形（扇形）图表	表示构成比例、总量与结构	分区统计图法 / 定位图表法

4.3 时空对比地图

解决问题

通过对比两个或多个时间节点的空间数据，揭示地理现象在时间维度上的变化幅度与空间差异。如：位置变化，属性变化，存在性变化

两个解决策略

对比策略	描述	代表方法	本质
并列对比	同时展示多个时间状态	时间切片对比图	看原始状态如何演变
直接对比	计算差异并直接展示	差值地图	直接看变化量本身

时间切片对比图

时间切片对比图的定义是：

把同一区域在不同时间节点的快照地图并排列出，通过视觉比较观察变化。

它的核心思想是——所有地图设计必须完全一致，只改变时间维度。
一致性的内容包括投影、比例尺、分级方法、颜色编码方案、图例范围等。

时间切片组织方式

布局方式	特点	适用场景
水平排列	左到右时间递增	时间节点较少（≤6）
垂直堆叠	上到下时间递增	空间范围较宽，便于上下比
网格排列	矩阵式排列	多时间节点 + 多变量组合

它的优缺点

优点是：

• 保留原始分布信息

• 能看演变过程

• 叙事感强。

局限是：

• 时间切片数有限，通常不宜太多

• 难以表达连续变化

• 读者必须自己做视觉比较，变化强度不是直接给出的。

差值地图

差值地图的定义是：通过计算两个时间节点数据的差值，直接生成表达“变化量”的地图。
核心思想非常明确——不展示原始状态，只展示变化本身。

差值的两种计算方式

计算类型	公式	含义
绝对差值	后值 - 前值	实际增减量
相对差值	(后值 - 前值) / 前值 × 100%	变化百分比

它的优缺点

优点是：

• 省空间

• 变化更突出

• 适合快速回答“哪里增、哪里减、哪里不变”。

不足是：

• 原始状态会被隐藏

• 通常只能处理前后两个时间点

• 正负变化必须靠专门配色来区分。

适合栅格数据、像元级别的一一对应比较，比如遥感影像、DEM、NDVI、格网气温数据。

切片与差值地图对比

对比维度	时间切片对比图	差值地图
展示内容	多个时间节点的原始状态	两个时间节点的变化量
地图数量	多幅地图	单幅地图
原始信息	保留	不保留
视觉重点	格局演变过程	变化幅度与方向
时间节点数	可多个	只能前后两个
配色特点	连续渐变/分级设色	双色发散配色
更适合回答	怎么一步步变	哪里增、哪里减、变化多大

4.4 时空关联地图

解决问题

时空关联地图的定义是：

通过可视化方法揭示不同地理要素之间，或同一要素在不同时空维度上的关联规律。
它想回答的是：

A 与 B 在哪里相关？何时相关？相关强度如何？

关联可分成两大类：

关联类型	含义	示例
空间关联	不同要素在同一空间位置上的共存、邻近或相互作用	化工厂与周边学校、医院分布重叠
时空关联	要素之间的相互作用随时间变化	交通拥堵与事故发生的时空耦合

空间叠加分析可视化

哪里叠在一起？

空间叠加分析的定义是：

把两个或多个图层（点、线、面）在同一空间坐标系下进行逻辑运算，生成新图层。
它的核心原理有两个：

• 数据空间定位必须统一

• 图层渲染顺序必须合理。

图层叠加基本原则

原则	含义
坐标统一	各图层必须在同一坐标系下，否则位置错乱
分类清晰	图层分组管理，不能混成一团
视觉层次	用透明度和颜色区分主次
交互友好	支持图层开关、透明度调节、联动分析

布尔运算可视化

运算类型	几何含义	可视化效果	应用场景
相交	保留两个图层重叠部分	只显示交集区域	找同时满足多个条件的区域
联合	合并两个图层所有区域	显示并集	划定综合影响范围
擦除	从一个图层去掉与另一图层重叠部分	显示剩余区域	排除不适宜区域
标识	保留第一个图层，同时附加第二个图层属性	叠加属性信息	多因素综合评价

4. 缓冲区分析可视化：回答“离它多近算受影响”

缓冲区分析是空间关联里最常见的一种，它以点、线、面要素为中心，建立一定距离范围的缓冲区多边形，分析其与其他要素的空间关系。

缓冲区类型

要素类型	缓冲区形态	示例
点缓冲区	圆形	化工厂 1 英里影响范围
线缓冲区	带状	道路两侧 500 米噪声带
面缓冲区	外扩 / 内缩多边形	自然保护区外围缓冲区

多缓冲区叠加可视化方法

方法	操作	效果
分层设色	不同距离用不同颜色	清晰展示影响梯度
透明度叠加	重叠区域颜色加深	直观显示影响叠加程度
融合处理	合并相邻缓冲区	简化视图，突出整体范围

时空耦合分析可视化：回答“关系如何随时间变化”

这一部分比前面的空间叠加更进一步，它同时考虑空间和时间两个维度，揭示要素之间的动态关联规律。它的核心挑战在于时空数据的高维性，即同时包含空间维度 $(x,y)$ 与时间维度 $t$。

它主要问三件事：

• A 和 B 是否在时间和空间上同时发生？

• A 的变化是否滞后于 B？

• 是否存在时空聚类模式？

主要方法总表

方法	特点	适用场景
时空立方体	三维展示时空分布	事件时空聚类分析
时空路径	轨迹线 + 时间轴	个体移动行为分析
多视图联动	地图 + 时间序列 + 统计图协同	多变量时空关联探索

三类时空耦合方法细分

时空立方体

时空立方体把 x、y 当作空间位置，把 z 轴当作时间轴；每个体素代表“某位置 + 某时刻”的数据值。它适合把时空分布整体三维化。

形式	表现方式	适用场景
三维柱体	在平面上竖起高度表示时间	离散事件时间分布
体素着色	立方体单元颜色编码数值	连续时空场数据
等时面	连接同时刻的等值面	扩散过程分析

时空路径与轨迹关联

时空路径本质上是把轨迹写成一串$(x,y,t)$ 点，然后在二维地图上用轨迹线、颜色或符号编码时间。

方法	操作	揭示的关联
轨迹叠置	多条轨迹同时显示	移动模式的共性/差异
起点-终点连线（OD流）	连接出发地与目的地	出行流向规律
时空密度	对轨迹点做核密度分析	热点时段/热点区域

多视图联动分析

多视图联动不是只画一张地图，而是让地图、时间序列图、统计图表协同工作；用户在一个视图上的操作会同步影响其他视图。

联动类型	操作	效果
筛选联动	在地图上框选区域	时间序列图只显示该区域数据
高亮联动	鼠标悬停某要素	其他视图中对应要素高亮
时间联动	拖动时间滑块	地图显示对应时刻状态

第5章 时空信息可视化设计

模块	核心研究对象	关注重点	典型表达	一句话理解
5.1 动态地图的类型与实现技术	地图上的时空变化过程	时间与空间如何联动表达	时间滑块、动画播放、交互查询	把“变化过程”放到地图上
5.2 轨迹数据可视化	个体运动路径	路径、节点、热点	轨迹线、轨迹点、热力图	看“谁怎么走”
5.3 时空流可视化	群体流动现象	方向、速度、规模	流线、流面、粒子动画	看“整体怎么流”
5.4 时空场可视化	连续分布的物理量	场值分布及其动态变化	面绘制、体绘制	看“某种量如何在时空中连续变化”

二、5.1 动态地图的类型与实现技术

1. 核心概念表

内容	总结
动态地图定义	通过计算机技术将时空数据变化过程动态呈现于地图，核心是“时空联动”
核心特征	保留空间位置，同时展示时间维度变化
与静态地图区别	静态地图是某一时刻切片；动态地图是一个过程的完整呈现

2. 动态地图三种类型表

类型	核心特征	主要特点	典型应用
时间滑块式动态地图	手动拖动时间滑块，查看任意时刻状态	交互性强、精度高、操作简单	PM2.5变化、气象监控
动画播放式动态地图	自动播放变化过程	动态感强、展示整体趋势	台风路径、人口演变、生物迁徙
交互查询式动态地图	用户查询触发动态效果	针对性强、信息联动、交互灵活	公交查询、历史建筑变迁

3. 动态地图制作流程表

步骤	主要内容	关键点
1. 明确目标与需求	明确做什么、给谁看、呈现什么效果	先定目标、受众、展示方式
2. 时空数据收集与预处理	收集空间数据、时间数据、属性数据	清洗无效数据、统一格式、建立关联
3. 地图底图制作与要素加载	选择底图并加载处理后的要素	确保位置准确、底图合适
4. 动态效果设置	设置时间滑块、动画速度、交互触发	不同动态类型参数不同
5. 测试优化与导出	检查流畅性、时空对应、交互效果	可导出GIF、MP4、HTML

三、5.2 轨迹数据可视化

1. 轨迹预处理表

处理环节	作用	常见方法/特点	关键词
轨迹简化	删除冗余点，减少数据量，提高渲染效率	DP算法适合离线批处理；滑动窗口算法适合实时数据	保形删点
轨迹匹配	修正GPS偏差，使轨迹贴合真实路网	局部增量匹配适合实时导航；全局匹配适合离线分析	贴合路网
轨迹聚合	从大量轨迹中发现整体规律	空间聚合看热点；时间聚合看流量；形态聚合看主流通道	挖掘群体规律

2. 轨迹可视化三种形式表

形式	表达对象	优势	适用场景	一句话记忆
轨迹线可视化	完整路径	直观展示运动路线，可用颜色和线宽编码属性	候鸟迁徙、车辆轨迹、台风路径	看“整条路”
轨迹点可视化	关键节点	突出细节，可表达停留、上下客、时间戳等	外卖配送、停留分析、状态变化	看“关键点”
轨迹密度热力图	大量轨迹的密度分布	适合海量数据，便于发现热点区域	出行热点、活动集中区	看“整体热度”

四、5.3 时空流可视化

1. 时空流与轨迹的区别表

比较项	轨迹	时空流
研究对象	个体运动痕迹	群体流动过程
关注重点	路径本身	方向、速度、规模
例子	单辆出租车路线	所有出租车整体流动

2. 时空流三种表达方法表

方法	核心逻辑	主要特点	应用场景	适用情况
流线法	用带方向的线表示流动方向和路径，线粗表规模，颜色表速度	简洁直观、表达高效、制作简单	人口迁徙、交通流、物流	适合大范围、路径清晰的流动
流面法	用连续面状图形表示流动范围和边界	立体感强，能表达流动范围	大气环流、河流径流、大型活动人流	适合有宽度和范围的流动
粒子动画法	用大量粒子模拟流动过程，方向表方向，密度表规模，颜色表速度	动态感最强、细节丰富、视觉效果好	实时交通流、商场人流、全球洋流	适合动态变化明显的流动

3. 方法选择表

展示需求	推荐方法	原因
想清楚表达方向和规模	流线法	简洁、直观、效率高
想表达流动范围和边界	流面法	能体现面状流动特征
想生动表现动态过程	粒子动画法	动态感强，视觉表现最好

五、5.4 时空场可视化

1. 时空场基础表

内容	总结
定义	时空场是在空间和时间维度连续变化的物理量分布
典型数据	温度、气压、PM2.5、洋流速度等
本质	三维空间（x,y,z）+ 一维时间（t）的四维连续分布
可视化挑战	维度高、数据量大、动态变化难直观展示

2. 核心可视化方法表

方法	原理	典型手段	应用
面绘制	将三维时空场投影到二维平面	伪彩色映射、等值线	气象云图、PM2.5分布、热岛效应
体绘制	直接渲染三维数据	体渲染、等值面提取	大气温度三维分布、海洋洋流、医学影像

3. 动态展示技术表

技术	方式	优点	例子
动画播放	逐帧播放不同时间点结果	直观展示变化过程	气象云图动画
时间滑块	用户拖动滑块选择时间点	交互性强、可精确控制	ArcGIS时间滑块
多视图联动	并列展示多个时间点结果	便于对比分析	季节温度分布对比

六、对比总结

对比项	前者	后者	核心区别
静态地图 vs 动态地图	静态地图	动态地图	一个是时刻切片，一个是变化过程
轨迹 vs 时空流	轨迹	时空流	一个看个体，一个看群体
轨迹线 vs 轨迹点	轨迹线	轨迹点	一个重完整路径，一个重关键细节
流线法 vs 流面法	流线法	流面法	一个强调方向路径，一个强调范围边界
面绘制 vs 体绘制	面绘制	体绘制	一个二维表达，一个三维表达

七、期末背诵

模块	最简背诵句
动态地图	动态地图的核心是时空联动，常见有时间滑块式、动画播放式、交互查询式
动态地图流程	目标需求→数据收集预处理→底图与要素加载→动态效果设置→测试优化导出
轨迹预处理	轨迹预处理包括简化、匹配、聚合
轨迹表达	轨迹线看路径，轨迹点看细节，热力图看整体热点
时空流	时空流强调群体流动的方向、速度和规模
时空流方法	流线看方向，流面看范围，粒子动画看过程
时空场	时空场是连续物理量在时空中的分布
时空场方法	面绘制是二维表达，体绘制是三维表达，动态展示可用动画、滑块、多视图联动

第6章 时空信息可视化设计

一、章节内容

时空信息可视化设计 = 版式与视觉表达设计 + 用户交互设计 + 多维联动设计 + 沉浸式体验设计。

二、6.1 地图设计：版式、视觉变量与风格色彩

回答三个问题：

1. 地图怎么摆（版式与布局）

2. 信息怎么画（视觉变量）

3. 整体长什么样（风格与色彩）

（一）地图版式与布局设计

1. 常见版式

这一部分很适合考选择题、简答题。

• 横版版式：适合展示东西向延伸的区域，比如中国地图、世界地图；

• 竖版版式：适合展示南北向延伸的区域，比如南美洲、非洲；

• 多图组合版式：适合展示不同主题、不同时间或不同区域的对比信息，如对比图、系列图。

2. 布局设计原则

四个原则直接背：

• 视觉平衡：地图元素分布均衡，不要一边太重一边太空；

• 主次分明：核心信息要突出，主题要素放在视觉中心；

• 简洁清晰：少装饰、少冗余，保证可读性；

• 逻辑连贯：元素摆放符合阅读习惯和空间逻辑。

3. 这一部分怎么理解

老师讲“版式”时，核心不是美术排版，而是：
地图不是把数据放上去就完了，而是要让读者第一眼就知道“重点在哪、怎么看、先看什么后看什么”。
所以考试答题时，别只写“好看”，要写可读性、层次性、逻辑性。

（二）时空要素的视觉变量设计

这一块是本章很重要的理论点，属于“地图符号化”的内容。

1. 常用视觉变量

常用视觉变量中，建议重点掌握：

• 形状：区分类型

• 尺寸：表示数量或重要性

• 色相：表示类别、属性或强弱

• 方向：表示运动方向或趋势

• 明度：表示数值大小规律

• 位置：表示空间定位

• 密度：表示单位面积或长度上的聚集程度
  另外还包括结构，即符号内部组织方式的变化。

2. 静态要素和动态要素的视觉变量选择

• 静态时空要素，如行政区划、地形地貌，通常用形状、颜色、纹理去表达属性和分布；

• 动态时空要素，如人口流动、交通流量，更适合用尺寸、颜色、方向去表达数量、速度和变化趋势。

3. 两个经典例子

• 人口密度图：颜色梯度表示密度高低，尺寸大小表示城市规模；

• 台风路径图：线条表示移动路径，颜色表示强度，粗细表示影响范围。

4. 这一部分怎么答题

如果题目问“如何选择视觉变量”，你不要只罗列变量，要写出原则：

先看对象是静态还是动态，再看要表达的是类别、数量、方向还是变化趋势，最后匹配最合适的视觉变量。
这句话写上去，答案就会比单纯背书更完整。

（三）地图风格与色彩体系设计

这一部分偏基础，但很容易出名词题。

地图风格可分为四类：

• 写实风格：追求真实再现，比如地形图、卫星影像图；

• 抽象风格：简化形态、突出本质，比如示意图、概念图；

• 简约风格：去细节、强调清晰可读，比如交通图、旅游图；

• 艺术风格：增强吸引力，比如手绘地图、插画地图。

这一部分的考试重点不在“背名字”，而在“会选用”。
比如：

• 要求真实性强 → 选写实风格

• 强调概念关系 → 选抽象风格

• 面向大众快速阅读 → 选简约风格

• 强调传播性和趣味性 → 选艺术风格

三、6.2 交互可视化

这一节的核心就是一句话：

传统可视化是“给你看结果”，交互可视化是“让你自己去探索结果”。
交互可视化强调用户通过动态操作与界面交互来实现数据探索、分析与理解，其核心特征是动态反馈、个性化定制、主动探索。

（一）交互可视化的基本概念

1. 定义

交互可视化是用户通过动态操作与界面交互，实现数据探索、分析与理解的技术。

2. 与传统可视化的区别

• 传统可视化：强调静态展示结果；

• 交互可视化：强调用户参与和数据挖掘过程。

这个对比题很可能会考。

（二）核心交互类型

这一部分最好按“操作—作用—价值”去记。

交互类型	作用	典型价值
选择交互	点击或框选目标数据	聚焦关键数据，减少干扰
缩放交互	放大或缩小视图	兼顾全局与细节
平移交互	拖动视图拓展观察范围	查看未显示区域
过滤交互	按时间、空间、属性筛选数据	聚焦目标信息，提高效率

时空数据有三个天然特点：多维、动态、规模大。静态图很容易信息过载，所以必须通过交互去“分层看、按需看、局部看”。

（三）交互对时空数据探索的价值

交互之所以对时空数据重要，是因为它能：

• 打破静态限制：动态展示变化过程；

• 支持用户主导探索：用户可按需调整视图，分析时空关联；

• 提升决策效率：可快速验证假设，辅助决策。
  这体现了交互可视化的三层价值。

（四）典型应用案例

1. 城市交通流量交互

操作流程是：
过滤早高峰数据 → 缩放到拥堵区域 → 选择关键路段 → 查看流量趋势。
结果发现信号配时不合理，优化后拥堵时间缩短。相关案例中，通行效率提升25%、拥堵时间缩短30%。

2. 气象数据时空探索

操作流程是：
平移地图 → 缩放到暴雨中心 → 过滤特定时段 → 观察变化。
最终发现降水集中在山区，与地形高度正相关。

四、6.3 多维度交互设计

6.2 讲的是交互的价值，6.3 讲的是如何从时间、空间、属性和多视图四个维度开展交互。

（一）时间维度筛选

时间交互是时空数据里最核心的一类交互。

常见时间控件

• 时间滑块：拖动选择时间点或时间范围；

• 时间轴：在线性时间序列上点选节点；

• 时间范围选择器：输入开始与结束时间筛选。

实现逻辑

1. 按时间维度组织数据并建立时间索引；

2. 设计适合的控件；

3. 根据用户选择实时更新数据；

4. 必要时加入动画效果展示连续变化。

应试理解

时间维度交互的意义在于：
帮助用户从“静态一张图”变成“按时间切片或连续观察变化过程”。
这在交通、气象、人口等题目里都可以直接套。

（二）空间范围选择

常见方式

• 框选

• 圈选

• 多边形选择

• 地理编码选择（输入地址或城市名快速定位）

实现逻辑

• 建立空间索引（如四叉树、R树）；

• 监听交互事件；

• 计算选择区域范围；

• 根据范围筛选数据并更新地图。

这一部分怎么理解

空间选择交互的核心作用是：
帮助用户把注意力从整个地图缩小到某一个具体区域。
也就是说，它本质上是在做“空间聚焦”。

（三）属性条件过滤

如果说时间筛选是按“什么时候”，空间选择是按“哪里”，那属性过滤就是按“是什么”。

常见控件

• 下拉菜单

• 复选框

• 输入框

• 滑块

实现逻辑

• 属性数据建模与属性索引；

• 解析用户输入的过滤条件；

• 查询符合条件的数据；

• 将结果更新到地图并突出显示。

高频表述

属性条件过滤的意义是：
让用户根据数值、类别、文本等属性特征筛选目标数据，提高分析针对性。

（四）多视图联动

这是本章很重要的设计思想。

1. 核心概念

多视图联动就是把地图和图表结合起来，用户在一个视图中的操作会实时影响其他视图。用户操作地图、柱状图、折线图等任一视图时，其他视图会同步更新。

2. 四个设计原则

• 数据关联

• 交互同步

• 视图互补

• 布局合理

3. 常见联动模式

常见联动模式有四种：

联动模式	作用
地图—柱状图联动	地图看分布，柱状图看统计
地图—折线图联动	地图看区域，折线图看时间趋势
地图—散点图联动	地图看空间，散点图看属性关系
地图—表格联动	地图看位置，表格看详细属性

4. 实现逻辑

• 数据共享

• 事件监听与触发

• 状态同步

5. 这一部分怎么答题

如果老师问“多视图联动的意义”，你可以这样答：

多视图联动通过把地图与图表、表格等多种视图结合，实现空间分布、时间趋势和属性关系的综合分析，提高时空数据探索的完整性和效率。

五、6.4 沉浸式时空可视化

（一）VR 与 AR 的定义及特点

VR（虚拟现实）

通过计算机技术创建完全虚拟的三维环境，用户佩戴头显沉浸其中并进行交互。
其特点是：

• 完全沉浸

• 支持三维交互

• 多感官刺激强

AR（增强现实）

将虚拟信息叠加到真实世界，通过设备实现虚实融合。
其特点是：

• 虚实结合

• 支持实时交互

• 设备便携、适用范围广

一句话区分

• VR：你进入虚拟世界

• AR：虚拟信息进入真实世界

（二）VR/AR 在时空可视化中的优势

• 三维空间展示：突破二维屏幕限制；

• 自然交互：手势、语音等更符合直觉；

• 沉浸式体验：增强理解和记忆。

（三）沉浸式时空数据的呈现方法

1. VR 环境中的呈现

• 构建三维地理环境；

• 叠加轨迹、流等时空数据；

• 采用分层展示，支持用户切换查看。

2. AR 环境中的呈现

• 在真实场景中叠加虚拟数据；

• 通过GPS等技术实现空间定位与跟踪；

• 展示地下管线、历史变迁等不易直接观察的信息。

3. 设计原则

• 空间一致性

• 信息简洁性

• 交互自然性

• 多感官融合

（四）沉浸式场景下的交互逻辑设计

常见交互方式

• 手势识别

• 语音控制

• 头部追踪

• 身体运动

交互逻辑设计原则

• 直观性

• 高效性

• 反馈性

• 容错性

（五）应用案例与发展趋势

典型应用包括四类：

• 虚拟地理环境（如 Google Earth VR）

• AR导航

• 沉浸式气象可视化

• 历史时空重现

未来趋势包括：

• 技术融合（VR/AR 与 AI、大数据、物联网结合）

• 硬件普及

• 多感官体验

• 跨平台应用

六、本章最容易考的几个对比

1. 传统可视化 vs 交互可视化

• 传统可视化：静态展示结果

• 交互可视化：强调用户参与和探索过程

2. 静态时空要素 vs 动态时空要素

• 静态要素：适合用形状、颜色、纹理表达

• 动态要素：适合用尺寸、颜色、方向表达变化趋势

3. VR vs AR

• VR：完全虚拟、沉浸式

• AR：虚实叠加、现实增强

4. 时间筛选 vs 空间选择 vs 属性过滤

• 时间筛选：按“什么时候”筛

• 空间选择：按“哪里”筛

• 属性过滤：按“什么特征”筛

七、考试可直接套用的简答题模板

1. 简述地图布局设计的原则

地图布局设计应遵循视觉平衡、主次分明、简洁清晰和逻辑连贯等原则。通过合理安排标题、图例、图廓和主题要素的位置，突出地图核心内容，增强可读性和逻辑性。

2. 简述时空要素视觉变量的选择思路

时空要素视觉变量的选择应根据表达对象和表达目的确定。对于静态时空要素，可采用形状、颜色、纹理等变量表示属性与分布；对于动态时空要素，可采用尺寸、颜色、方向等变量表示数量、速度和变化趋势。

3. 简述交互可视化的核心价值

交互可视化通过动态反馈、个性化定制和主动探索，帮助用户打破静态展示限制，实现多维度数据分析，发现隐藏的时空关联规律，并提升数据驱动决策效率。

4. 简述多视图联动的设计思想

多视图联动是将地图与柱状图、折线图、散点图、表格等多种视图结合，通过数据共享、事件监听和状态同步，实现不同视图之间的交互响应，从而从空间分布、时间变化和属性关系等多个维度综合分析时空数据。

5. 简述VR/AR在时空可视化中的作用

VR/AR能够突破二维屏幕限制，以三维空间方式展示时空数据，并通过手势、语音等自然交互方式提升用户体验。其中VR强调沉浸式虚拟环境，AR强调将虚拟信息叠加到真实场景，两者都能增强时空信息的理解和记忆。