曲軸坐標(biāo)系量化圖形學(xué)

前言

本書是在“地學(xué)量化信息曲軸坐標(biāo)系圖形可視化研究”成果基礎(chǔ)上撰寫的一部著作。這項(xiàng)研究于2003年獲河北省教育廳科研基金的資助，并于2006年獲河北省自然科學(xué)基金的資助。該成果2009年初通過了專家鑒定，并發(fā)表了學(xué)術(shù)論文。由于這項(xiàng)研究屬于應(yīng)用基礎(chǔ)研究，因此，本書設(shè)計(jì)理論圖形200余幅，按實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)繪制了60多幅實(shí)用圖形，具備了理論與實(shí)踐結(jié)合的完整內(nèi)容。這項(xiàng)研究是在谷寶慶先生的學(xué)術(shù)思想指導(dǎo)下開展的，是“斜角坐標(biāo)系組合圖型研究”的深入與拓展，主要目的是為完善和豐富專題地圖的圖形展現(xiàn)提供基礎(chǔ)條件，而這項(xiàng)成果又可直接用來傳遞量化信息，也為發(fā)展統(tǒng)計(jì)制圖學(xué)提供了圖形與技術(shù)支持。本書是傳承河北師范大學(xué)地圖學(xué)與GIS教研室?guī)资陙韽氖铝炕瘓D形學(xué)研究的最新成果，其內(nèi)容在繼承的基礎(chǔ)上，又有新理論的提出和新技術(shù)的應(yīng)用，體現(xiàn)了本書的先進(jìn)性與實(shí)用性。正當(dāng)此書問世之際，恰逢恩師谷寶慶先生八十華誕，學(xué)生謹(jǐn)呈此著作向谷先生表示熱烈的祝賀！本書從制圖需要出發(fā)，研究建立了“曲軸坐標(biāo)系統(tǒng)”，為量化圖形奠定了新的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，突破了直軸坐標(biāo)系的局限，拓展了量化圖形制圖空間，具有反映事物“大信息量、高表現(xiàn)力、多功能、可視性強(qiáng)”的特點(diǎn)，曲軸坐標(biāo)系無論在形式上，還是在功能上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過直軸坐標(biāo)系圖形。本書對(duì)于探索量化圖形的科學(xué)體系、構(gòu)圖機(jī)理、豐富和發(fā)展量化圖形學(xué)有重要的科學(xué)意義。本書以曲軸坐標(biāo)系原理、圖譜設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)制圖構(gòu)建整體框架，以曲軸坐標(biāo)系圖形可視化為主線，力求文字簡(jiǎn)潔明了、重點(diǎn)突出、圖文并茂、理論與實(shí)踐緊密結(jié)合。書中曲軸坐標(biāo)系原理部分側(cè)重闡述了曲軸坐標(biāo)系的概念、構(gòu)成原理、分類體系、變形規(guī)律，曲軸坐標(biāo)系量化圖形可視化變量分析，曲軸坐標(biāo)系圖形組合類型與造型等；圖譜設(shè)計(jì)部分按先理論論述、后實(shí)用圖形繪制的體系，分直曲軸坐標(biāo)系圖形譜和全曲軸坐標(biāo)系圖形譜闡明；計(jì)算機(jī)制圖部分論及軟件設(shè)計(jì)的思想、原則、技術(shù)路線和主要功能，并就開發(fā)的實(shí)驗(yàn)軟件繪制的部分圖形進(jìn)行了展示。

內(nèi)容概要

本書從制圖需要出發(fā)，研究建立了“曲軸坐標(biāo)系統(tǒng)”，為量化圖形奠定了新的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，突破了直軸坐標(biāo)系的局限，拓展了量化圖形制圖空間，具有反映事物“大信息量、高表現(xiàn)力、多功能、可視性強(qiáng)”的特點(diǎn)。曲軸坐標(biāo)系無論在形式上，還是在功能上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過直軸坐標(biāo)系圖形。本書對(duì)于探索量化圖形的科學(xué)體系、構(gòu)圖機(jī)理、豐富和發(fā)展量化圖形學(xué)有重要的科學(xué)意義。全書共10章，全面介紹了曲軸坐標(biāo)系的構(gòu)成原理、變形規(guī)律、圖形可視化變量分析、圖形組合類型與造型、基礎(chǔ)圖形譜、復(fù)式圖形譜和計(jì)算機(jī)制圖方法等。    本書可供從事專題地圖制圖、統(tǒng)計(jì)制圖，各規(guī)劃、統(tǒng)計(jì)、地理信息服務(wù)部門的工作人員和高等院校地學(xué)、統(tǒng)計(jì)、測(cè)繪與經(jīng)貿(mào)等專業(yè)師生參考。

書籍目錄

前言第1章  導(dǎo)論  1.1  量化圖形的概念和特點(diǎn)  1.2  直軸坐標(biāo)系和曲軸坐標(biāo)系    1.2.1  直軸坐標(biāo)系    1.2.2  曲軸坐標(biāo)系  1.3  曲軸坐標(biāo)系量化圖形及其功用  1.4  曲軸坐標(biāo)系量化圖形的構(gòu)成    1.4.1  數(shù)學(xué)基礎(chǔ)    1.4.2  內(nèi)容圖形    1.4.3  輔助要素  1.5  曲軸坐標(biāo)系量化圖形的展現(xiàn)    1.5.1  數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的展現(xiàn)    1.5.2  內(nèi)容圖形的展現(xiàn)    1.5.3  輔助要素的展現(xiàn)  1.6  計(jì)算機(jī)制圖第2章  曲軸坐標(biāo)系統(tǒng)  2.1  曲軸坐標(biāo)系的構(gòu)成原理與構(gòu)成條件    2.1.1  曲軸坐標(biāo)系的概念    2.1.2  曲軸坐標(biāo)系的構(gòu)成    2.1.3  曲軸坐標(biāo)系的構(gòu)成條件    2.1.4  曲軸坐標(biāo)系的演化基礎(chǔ)  2.2  曲軸坐標(biāo)系的分類系統(tǒng)    2.2.1  分類標(biāo)志    2.2.2  分類體系  2.3  曲軸坐標(biāo)系的構(gòu)成形式    2.3.1  直曲軸坐標(biāo)系的各種坐標(biāo)網(wǎng)形式    2.3.2  雙曲軸坐標(biāo)系的各種坐標(biāo)網(wǎng)形式第3章  曲軸坐標(biāo)系的變形規(guī)律  3.1  直曲軸坐標(biāo)系的變形分析    3.1.1  面積變形    3.1.2  角度變形    3.1.3  長(zhǎng)度變形    3.1.4  形狀變形  3.2  雙曲軸坐標(biāo)系的變形分析    3.2.1  面積變形    3.2.2  角度變形    3.2.3  長(zhǎng)度變形    3.2.4  形狀變形  3.3  曲軸坐標(biāo)系的曲率選取原則與閾限    3.3.1  曲率對(duì)坐標(biāo)系的影響    3.3.2  曲率選取的原則    3.3.3  曲率選取的閾限第4章  曲軸坐標(biāo)系量化圖形可視化變量分析  4.1  數(shù)學(xué)基礎(chǔ)可視化變量    4.1.1  直曲軸排列    4.1.2  坐標(biāo)軸夾角    4.1.3  坐標(biāo)軸向    4.1.4  曲率    4.1.5  坐標(biāo)軸的凹凸情況    4.1.6  分劃方式    4.1.7坐標(biāo)系結(jié)構(gòu)  4.2  內(nèi)容圖形可視化變量    4.2.1  形狀    4.2.2  顏色    4.2.3  紋理    4.2.4  尺寸    4.2.5  結(jié)構(gòu)第5章  曲軸坐標(biāo)系圖形組合類型與造型  5.1  圖形組合條件    5.1.1  軸邊組合    5.1.2  頂角組合    5.1.3  邊角組合  5.2  圖形組合要求  5.3  圖形組合類型    5.3.1  雙坐標(biāo)系圖形組合類型    5.3.2  多坐標(biāo)系圖形組合類型  5.4  圖形組合功能    5.4.1  平列型    5.4.2  主輔型    5.4.3  混合型  5.5  曲軸坐標(biāo)系的圖形造型功能    5.5.1  單坐標(biāo)系圖形造型    5.5.2  雙曲軸坐標(biāo)系圖形造型    5.5.3  多坐標(biāo)系圖形造型第6章  曲軸坐標(biāo)系基礎(chǔ)圖形譜  6.1  直曲軸坐標(biāo)系構(gòu)成形式    6.1.1  橫直豎曲坐標(biāo)系    6.1.2  橫直斜曲坐標(biāo)系    6.1.3  橫曲豎直坐標(biāo)系    6.1.4  橫曲斜直坐標(biāo)系    6.1.5  豎直斜曲坐標(biāo)系    6.1.6  豎曲斜直坐標(biāo)系    6.1.7  斜直斜曲坐標(biāo)系  6.2  直曲軸坐標(biāo)系實(shí)用圖形實(shí)例  6.3  全曲軸坐標(biāo)系構(gòu)成形式  6.4  全曲軸坐標(biāo)系實(shí)用圖形第7章  曲軸坐標(biāo)系復(fù)式圖形譜  7.1  同類曲軸坐標(biāo)系的組合圖形    7.1.1  組合形式    7.1.2  實(shí)用圖形  7.2  不同類曲軸坐標(biāo)系的組合圖形譜    7.2.1  雙坐標(biāo)系組合形式    7.2.2  多坐標(biāo)系組合形式    7.2.3  三面體組合圖形    7.2.4  實(shí)用圖形第8章  曲軸坐標(biāo)繪圖軟件總體結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)交互  8.1  軟件的總體結(jié)構(gòu)    8.1.1  數(shù)據(jù)采集編輯功能    8.1.2  圖形生成功能    8.1.3  圖形變換功能    8.1.4  圖形輸出功能  8.2  程序編碼與調(diào)試    8.2.1  編碼原則    8.2.2  調(diào)試方法  8.3  軟件的特點(diǎn)  8.4  數(shù)據(jù)文件獲取  8.5  繪圖數(shù)據(jù)選擇  8.6  圖形坐標(biāo)變換    8.6.1  基本變換    8.6.2  曲軸統(tǒng)計(jì)圖形的變換方法  8.7  圖形縮放與移動(dòng)    8.7.1  圖形的刷新    8.7.2  鼠標(biāo)單擊事件    8.7.3  圖形縮放與移動(dòng)  8.8  圖形保存  8.9  圖形打印第9章  曲軸坐標(biāo)繪圖軟件圖形生成與控制  9.1  圖形生成過程及技術(shù)路線    9.1.1  前期準(zhǔn)備    9.1.2  數(shù)學(xué)基礎(chǔ)    9.1.3  算法總體設(shè)計(jì)思路  9.2  圓弧的生成  9.3  坐標(biāo)網(wǎng)格生成    9.3.1  直曲軸坐標(biāo)網(wǎng)格生成    9.3.2  全曲軸坐標(biāo)網(wǎng)格生成    9.3.3  圖形控制  9.4  填充柱圖生成    9.4.1  直曲軸填充柱圖算法    9.4.2  全曲軸填充柱圖算法  9.5  組合圖形生成    9.5.1  中心組合    9.5.2  軸邊組合    9.5.3  陣列組合第10章  曲軸坐標(biāo)繪圖軟件制圖示例  10.1  軟件運(yùn)行環(huán)境與要求  10.2  軟件安裝過程  10.3  軟件的界面  10.4  數(shù)據(jù)獲取  10.5  繪圖功能的使用    10.5.1  圖形分類軸的確定    10.5.2  繪圖數(shù)據(jù)選取    10.5.3  圖形形狀控制  10.6  直曲軸圖形繪制    10.6.1  直曲軸基本圖形繪制    10.6.2  直曲軸中心組合圖形繪制    10.6.3  直曲軸軸邊組合圖形繪制    10.6.4  直曲軸陣列組合圖形繪制  10.7  全曲軸圖形繪制    10.7.1  全曲軸基本圖形繪制    10.7.2  全曲軸中心組合圖形繪制    10.7.3  全曲軸軸邊組合圖形繪制    10.7.4  全曲軸陣列組合圖形繪制  10.8  圖形顯示和輸出    10.8.1  圖形顯示功能    10.8.2  圖形打印    10.8.3  保存圖形  10.9  輸出圖形樣圖主要參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：人類是視覺動(dòng)物，通過圖形、圖像比文字、數(shù)字更容易建立空間事物的表象，理解事物的結(jié)構(gòu)?？梢暬母拍罹褪菫榱诉m應(yīng)人腦的形象思維功能而提出的，通過對(duì)大量的地學(xué)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化表達(dá)，使枯燥抽象的數(shù)據(jù)變得直觀生動(dòng)，并提供一種交互式工具，使人們能夠通過簡(jiǎn)單操作，對(duì)地學(xué)屬性信息進(jìn)行圖形表達(dá)和規(guī)律分析。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，越來越多的可視化方法被提出，但大多是想如何把地理信息的空間特征通過計(jì)算機(jī)、地圖等方法表示出來，地理信息的屬性特征表達(dá)方法挖掘和研究不夠，量化圖形的概念正是基于這方面的研究而提出的。1.1 量化圖形的概念和特點(diǎn)地理數(shù)據(jù)按表達(dá)形式劃分為兩個(gè)范疇，即空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩大類?？臻g數(shù)據(jù)（定位數(shù)據(jù)）是由地圖來展現(xiàn)的；而屬性數(shù)據(jù)（非定位數(shù)據(jù)）是對(duì)空間數(shù)據(jù)的注釋，它是由量化圖形來展現(xiàn)的。屬性數(shù)據(jù)在整個(gè)地理數(shù)據(jù)中占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，因此，研究量化圖形的展現(xiàn)及其深層次的分析與傳輸問題是十分必要的。量化圖形即指將各種數(shù)據(jù)經(jīng)過處理之后所表示的圖形，它是通過圖形來反映數(shù)量指標(biāo)的，包括各種統(tǒng)計(jì)圖、觀測(cè)圖、量測(cè)圖和相對(duì)位置圖等。量化圖形是一種高效率傳遞信息的方式，具有形象直觀、一目了然的顯著特點(diǎn)，它在很多方面優(yōu)于自然語(yǔ)言的感受效果，有助于反映事物之間的內(nèi)在聯(lián)系，便于分析、揭示和研究問題。自從17世紀(jì)法國(guó)數(shù)學(xué)家笛卡兒創(chuàng)立直角坐標(biāo)系以來，量化圖形的展現(xiàn)一直以簡(jiǎn)單的柱狀圖、曲線圖和百分圓圖形為主導(dǎo)，盡管后來引入了極坐標(biāo)系，量化圖形的種類也有所增加，但多是“就圖論圖”，所能展示的圖形少，缺乏科學(xué)的圖形分類，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和構(gòu)圖原理研究薄弱，難以展現(xiàn)大信息量、多指標(biāo)、不同計(jì)量單位和具有時(shí)空特征的地理數(shù)據(jù)，賦予圖形的信息量小，自然感受力也有限。隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，原有量化圖形的理論、方法，遠(yuǎn)不能適應(yīng)當(dāng)今多圖種、大信息量、多視角、強(qiáng)感受力的需要。為此，進(jìn)行量化圖形的系統(tǒng)研究具有重要的科學(xué)和現(xiàn)實(shí)意義。

編輯推薦

《曲軸坐標(biāo)系量化圖形學(xué)》特點(diǎn)：從制圖需要出發(fā)，研究建立了“曲軸坐標(biāo)系統(tǒng)”，為量化圖形奠定了新的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。突破了直軸坐標(biāo)系的局限，拓展了各種組合型的量化圖形，將圖形展現(xiàn)提高到了“大信息量、多功能、高表現(xiàn)力”的新水平。以曲軸坐標(biāo)系圖形可視化為主線，闡明了曲軸坐標(biāo)系的概念、構(gòu)圖原理、分類體系、變形規(guī)律和圖譜設(shè)計(jì)方法，圖文并茂、理論與實(shí)踐緊密結(jié)合。結(jié)合曲軸坐標(biāo)系圖形特點(diǎn)，設(shè)計(jì)開發(fā)了計(jì)算機(jī)制圖實(shí)驗(yàn)軟件，為圖形推廣提供了技術(shù)條件。

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