電子地圖設計

ElectronicMapDesign趙衛鋒長安大學地測學院1第二章電子地圖的理論基礎課程主要內容第一章緒論第二章電子地圖的理論基礎第三章電子地圖的數據模型第四章電子地圖的結構設計第五章電子地圖的軟件系統第六章嵌入式電子地圖第七章網絡電子地圖第八章三維電子地圖第九章電子地圖研究熱點2第二章電子地圖的理論基礎

多媒體是一種有效的教育、娛樂和獲取信息方式，它使計算機傳遞信息從單純的文本方式到在講述故事時運用圖片、聲音和視頻，將計算機用戶從令人望而卻步的主機終端帶到了提供樂趣、冒險和互動學習的高科技桌面系統。多媒體技術廣泛影響了人類的生活與工作！2.1電子地圖的多媒體基礎3第二章電子地圖的理論基礎什么是媒體？媒體一詞來自英語單詞MEDIA,它的意思是指信息傳播的中間形式，該中間形式可以是有形物體。例如人們常說的新聞傳播系統、書刊、報紙、電視、通訊廣播等等，他們傳播新聞信息，通過他們新聞從發行系統傳到每一個讀者的頭腦之中，因此稱為新聞媒體。媒體也可以是無形的物體，散布在空間中的電波。如果它攜帶信息，例如包含聲音、圖象信息的載波，他們也稱為媒體。也可以說，人與人之間所賴以溝通及交流觀念、思想或意見的中介物便可以稱為媒體。2.1.1多媒體技術概述4第二章電子地圖的理論基礎媒體（Medium）在計算機領域中有兩種含義:1.用以存儲信息的實體，如磁帶、磁盤、光盤和半導體存儲器；2.信息的載體，如數字、文字、聲音、圖形和圖像。多媒體技術中的媒體是指后者！“我們居身在媒體世界中就像魚生活在水中一樣”2.1.1多媒體技術概述5第二章電子地圖的理論基礎媒體的分類感覺媒體表示媒體存儲媒體傳輸媒體表現媒體多媒體媒體輸入輸出編碼方式2.1.1多媒體技術概述6第二章電子地圖的理論基礎多媒體技術特征多媒體技術的特性：

>>多樣性

>>集成性

>>實時性

>>交互性多媒體技術所謂多媒體技術就是計算機交互式綜合處理多種媒體信息——文本、圖形、圖象和聲音，使多種信息建立邏輯連接，集成為一個系統并具有交互性。簡言之，多媒體技術就是計算機綜合處理聲、文、圖信息的技術，具有集成性、實時性和交互性。定義特點媒體的集成設備的集成2.1.1多媒體技術概述7第二章電子地圖的理論基礎多媒體計算機家電制造廠商研制的電視計算機，是把CPU放到家電中，通過編程控制管理電視機、音響，有人稱它為“靈巧/智能”電視——SmartTV；電視計算機（Teleputer）從開發和生產廠商以及應用的角度出發可以分成兩大類：計算機電視（Compuvision）計算機制造廠商研制的計算機電視，采用微處理器作為CPU，其它設備還有VGA卡、CD-ROM、音響設備以及擴展的多窗口系統，有人說它的發展方向是TV-Killer。2.1.1多媒體技術概述8第二章電子地圖的理論基礎兩種技術力量的參與:

（1）多媒體計算機研究人員:

從綜合業務多媒體終端出發,在處理聲文圖信息的瘦終端的基礎上,開發適應家庭服務的數字網絡平臺（2）數字電視研發人員:

從高清晰度電視的應用出發,在完成多媒體處理的基礎上增強網絡服務等其它功能兩種開發方向匯聚到如下四種功能:

（1）數字電視的接收和播放（2）較完備的INTERNET網絡服務應用（3）對多種類型家用電器的控制和聯網（4）一定的計算功能和家庭信息服務器的功能數字家電網絡控制平臺2.1.1多媒體技術概述9第二章電子地圖的理論基礎多媒體的關鍵技術

要把一臺普通的計算機變成多媒體計算機要解決的關鍵技術是：

視頻音頻信號獲取、實時處理、輸出技術；多媒體數據的存儲技術；多媒體數據壓縮編碼和解碼技術；多媒體通信與分布式多媒體；多媒體數據庫技術；

多媒體軟件平臺技術；超文本與超媒體；2.1.1多媒體技術概述10第二章電子地圖的理論基礎多媒體系統結構

計算機硬件壓縮與解壓縮設備多媒體I/O接口多媒體操作系統多媒體創作與著作系統多媒體應用系統2.1.1多媒體技術概述11第二章電子地圖的理論基礎文本信息特點

表示簡單處理方便存取速度快

2.1.2文本信息處理技術12第二章電子地圖的理論基礎文本信息的獲取

鍵盤輸入手寫輸入語音輸入掃描輸入2.1.2文本信息處理技術13第二章電子地圖的理論基礎文本的表現形式

字體、字大、字型、顏色、藝術化2.1.2文本信息處理技術14第二章電子地圖的理論基礎文本數據文件※

標準的計算機字符編碼（如ASCII碼、Unicode碼）※

編碼的或格式化的文本（如HTML、MIME）※

包含極少信息的文本（如TXT格式和RTF格式）※專用文本格式（如DOC格式、PDF格式等）2.1.2文本信息處理技術15第二章電子地圖的理論基礎超文本

超文本是由信息結點和表示信息結點間相關性的鏈構成的一個具有一定邏輯結構和語義的網絡。結點是信息管理的基本單位，可抽象為信息塊，具體而言，既可以是文本集合，也可以是屏幕中某一大小的顯示區，由實際條件而定▲6結點9條鏈超文本結構2.1.2文本信息處理技術16第二章電子地圖的理論基礎

超媒體是超文本技術和多媒體技術的綜合，超媒體系統是復雜信息管理系統的一種新類型，在超媒體系統中可以使用多種媒體顯示系統信息，并且還支持不同地點和出處的的信息之間的導航和鏈接。2.1.2文本信息處理技術17第二章電子地圖的理論基礎超媒體在多媒體地圖產品中使用文本※

標簽和標題※

信息文本※

導航和用戶支持※使用文本的注意事項選擇具有可讀性的字體字樣數量保持在最小限度注意間距顏色、字體和尺寸避免正文中采用新奇方法2.1.2文本信息處理技術18第二章電子地圖的理論基礎圖形是一切多媒體產品的支柱！圖片和圖像

圖片是存在于計算機之外的世界中，而圖像是計算機對圖片的二維表示計算機中的圖圖像是圖片“現實”的版本，它取決于計算機的容量和能力以及圖形藝術家使用軟件的能力2.1.3圖形圖像信息處理技術19第二章電子地圖的理論基礎圖像的基本屬性

分辨率、顏色深度、色彩類別

2.1.3圖形圖像信息處理技術20第二章電子地圖的理論基礎圖像的獲取方式

繪圖應用程序掃描儀視頻和圖象數字化儀數碼相機2.1.3圖形圖像信息處理技術21第二章電子地圖的理論基礎圖像加工處理

幾何運算（縮放、剪貼、平移、旋轉、變形）圖像增強（灰度變換、平滑、銳化）圖像復原圖像分割與特征提取圖像編碼與壓縮2.1.3圖形圖像信息處理技術22第二章電子地圖的理論基礎圖形圖像的文件格式

位圖格式矢量格式壓縮格式專用格式2.1.3圖形圖像信息處理技術23第二章電子地圖的理論基礎圖形圖像的文件格式

位圖格式矢量格式壓縮格式專用格式2.1.3圖形圖像信息處理技術24第二章電子地圖的理論基礎圖形圖像的主要處理軟件

AdobePhotoshopCorelDrawMacromediaFreeHandAdobeIllustratorUleadPhotoImpactMicrosoftPhotodrawAutodeskAutoCAD2.1.3圖形圖像信息處理技術25第二章電子地圖的理論基礎在多媒體地圖產品中使用圖形

目的：有用、有意義，避免“填補空白”質量：圖象大小、顏色深度成本：版權和所有權背景和過渡：形成風格信息傳送：與整個產品相匹配導航：提供交互幾條原則：2.1.3圖形圖像信息處理技術26第二章電子地圖的理論基礎聲音和數字音頻的特征

聲音給了多媒體產品一雙可以超越其他計算機應用程序的翅膀！聲音包含了口頭語、自然聲、音樂甚至躁聲。

聲波的兩個特征：幅度與頻率。幅度是聲音的能量或密度。聲音越高，幅度越大。頻率測量聲音的比率，以每秒多少個周期或赫茲來衡量。頻率越高，聲音越尖銳、越清晰。2.1.4音頻信息處理技術27第二章電子地圖的理論基礎聲波特征說明2.1.4音頻信息處理技術28第二章電子地圖的理論基礎聲音的三要素

響度：又稱聲強或音量，表示聲音強度。

音高：也稱音調，指聲波的基頻率。

音色：又稱音品，聲音的音質，取決于聲音頻率的組成。2.1.4音頻信息處理技術29第二章電子地圖的理論基礎聲音的數字化

三個過程：采樣：1秒鐘采樣的次數（采樣頻率）量化：將采樣得到的幅度數值限定在幾個有效的數值中（樣本精度）編碼：去除信號冗余和量化噪音，減少數據的存儲量，主要取決于聲道數。2.1.4音頻信息處理技術30第二章電子地圖的理論基礎▲聲波數字化示意2.1.4音頻信息處理技術31第二章電子地圖的理論基礎不同參數數字化聲音質量參考2.1.4音頻信息處理技術32第二章電子地圖的理論基礎音頻信息的獲取

數字錄音購買素材庫

2.1.4音頻信息處理技術33第二章電子地圖的理論基礎音頻編輯與特效

混音剪輯提高音量、降低音量加快播放速度、降低播放速度增加回音逆向播放淡入、淡出

2.1.4音頻信息處理技術34第二章電子地圖的理論基礎音頻卡

主要功能：

音頻的錄制與播放音頻編輯與合成

MIDI

文語轉換

CD-ROM接口游戲接口

音頻卡的分類主要根據數據采樣量化的位數來分，通常分為8位、16位和32位等幾類，位數越高，量化精度越高，音質就越好，2.1.4音頻信息處理技術35第二章電子地圖的理論基礎音頻的主要處理軟件

Microsoft錄音機

AdobePremiereUleadMediastudioCoolEdit音樂設計軟件2.1.4音頻信息處理技術36第二章電子地圖的理論基礎在多媒體地圖產品中使用音頻

音頻質量用于管理軟件功能的音頻使用音頻提升其他內容用于內容傳送的音頻2.1.4音頻信息處理技術37第二章電子地圖的理論基礎模擬視頻

模擬視頻是一種用于傳輸圖像和聲音且隨時間連續變化的電信號。數字視頻以模擬條幅的手段在空間傳播，或者使用磁帶錄像機以模擬信號記錄在磁帶上。NTSC（國家電視系統委員會制式）美國和日本

PAL（逐行倒相制式）英國和歐洲、中國大陸及香港

SECAM（順序與存儲彩色電視系統）法國

HDTV（高清晰度電視）

ITV（交互式電視）近年熱點2.1.5視頻信息處理技術38第二章電子地圖的理論基礎第二章電子地圖的理論基礎39數字視頻

2.1.5視頻信息處理技術數字視頻就是以數字形式記錄的視頻，和模擬視頻相對的。常見的數字視頻獲取方式是通過數字攝像機直接產生數字視頻信號，存儲在光盤或硬盤上，然后通過PC或特定播放器等播放出來。模擬視頻的數字化過程比較復雜。一般采用分量數字化的方式，先把電信號中的亮度和色度分離，得到YUV或YIQ分量，然后用三個A/D轉換器對三個分量進行數字化，最后再轉換成RGB空間。數字視頻的特征

幀率幀大小平衡特性：質量與數據量2.1.5視頻信息處理技術40第二章電子地圖的理論基礎數字視頻的壓縮

壓縮率和位速

有損壓縮和無損壓縮幀內壓縮和幀間壓縮

對稱壓縮和非對稱壓縮2.1.5視頻信息處理技術41第二章電子地圖的理論基礎視頻信息的編輯與特效處理

剪輯與音頻合成調整疊加透明度增加場景過渡特技濾鏡效果疊加字幕等2.1.5視頻信息處理技術42第二章電子地圖的理論基礎數字視頻的格式

AVI：由微軟開發WMA：微軟開發的一組數位視頻編解碼格式的通稱

MPEG系列：IS0認可的媒體封裝

RM/RMVB：RealNetworks開發

MKV：一種開放源代碼的多媒體封裝格式MOV：QuickTime，蘋果公司開發3GP：移動設備的標準格式流媒體：指以流的方式在網絡中傳輸音頻、視頻和多媒體文件的形式。2.1.5視頻信息處理技術43第二章電子地圖的理論基礎視頻卡

視頻采集卡壓縮/解壓縮卡視頻輸出卡電視接收卡

2.1.5視頻信息處理技術44第二章電子地圖的理論基礎計算機動畫

視頻與動畫的區別、聯系創建動畫基于對象的動畫：Flash動畫數字視頻是從提供可靠圖像流的模擬源自動創建而來，而動畫則是對數字視頻的補充，是由計算機一次一幀創建的。由一系列靜止圖象創建沿路徑移動目標由數據文件中存儲動畫信息重建2.1.5視頻信息處理技術45第二章電子地圖的理論基礎視頻的主要處理軟件

AdobePremiere

AdobeAfterEffectsUleadMediastudioUleadVideostudio2.1.5視頻信息處理技術46第二章電子地圖的理論基礎在多媒體地圖中使用視頻數字視頻和動畫是展示復雜信息的有效途徑！

成功應用：展示信息濫用：無意義動畫與視頻成本比較2.1.5視頻信息處理技術47第二章電子地圖的理論基礎光盤的類型

CD-ROM只讀光盤

WORM一次寫多次讀光盤

CD-RW可重寫光盤2.1.6CD-ROM技術48第二章電子地圖的理論基礎CD-ROM盤的制作過程

數據準備母盤制作：父盤（玻璃）→母盤（金屬）復制：母盤（金屬）→子盤（塑料）2.1.6CD-ROM技術49第二章電子地圖的理論基礎多媒體應用系統

CAI、電子出版物、多媒體數據庫

◆產品的類型

非交互式多媒體交互式多媒體

非交互式媒體包括如動畫和類似于電影或視頻的獨立的演示。用戶對非交互式數字媒體通常有某種程度的控制。

交互式演示是以菜單和內容頁的方式組織的，它允許最終用戶對去往何處作出自己的選擇。

交互式演示可能會很復雜。取決于產品的內容和量，可能有很多信息層供我們瀏覽。這種潛在的復雜性有優點，也有缺點。主要優點是多媒體產品的開發者可以展示很復雜的領域，對于最終用戶來說，這可能是一個缺點，因為他們需要在這些復雜信息的“海洋”中尋尋覓覓，以獲取特定的信息。2.1.7多媒體應用系統的開發50第二章電子地圖的理論基礎多媒體產品設計

◆內容的組織策略

參考書式的組織策略時間的組織策略地理的組織策略系統的組織策略組織性的組織策略2.1.7多媒體應用系統的開發51第二章電子地圖的理論基礎◆故事板

故事板是一個在其他媒體開發中提升出的過程，這些媒體包括：電影制作、卡通動畫和市場方面的操作。故事板可以在紙張上創建一個故事，描述有關產品的信息。故事板包括兩個部分：首先是頁，然后是產品。2.1.7多媒體應用系統的開發52第二章電子地圖的理論基礎故事板頁面2.1.7多媒體應用系統的開發53第二章電子地圖的理論基礎產品故事板2.1.7多媒體應用系統的開發54第二章電子地圖的理論基礎多媒體應用系統的開發

1）特點——開發環境復雜，數據類型繁多，交互性要求高，需要多方面人才2）開發組構成——項目經理、多媒體設計師、寫作專家、視頻專家、音頻專家、多媒體程序員3）開發過程——概念，設計、素材制作、集成、測試、發行2.1.7多媒體應用系統的開發55第二章電子地圖的理論基礎◆組織開發隊伍2.1.7多媒體應用系統的開發56第二章電子地圖的理論基礎◆組織開發隊伍2.1.7多媒體應用系統的開發57第二章電子地圖的理論基礎◆項目安排2.1.7多媒體應用系統的開發58第二章電子地圖的理論基礎多媒體著作工具

編著工具是把數據組合在一起的粘合劑。編著工具兩個基本特征：

1、創建和編輯產品的能力

2、用來傳送產品的演示方案選擇合適的編著范例:

內部專家意見和產品需求用不同的工具開發原型跨平臺的工具和產品選擇工具的一個策略2.1.7多媒體應用系統的開發59第二章電子地圖的理論基礎多媒體著作工具分類

1)

基于時間：多媒體元素或事件按一個時間尺來展開和組織（MicromediaFlash）2)

基于頁面或卡片:將多媒體元素包含在卡片庫或頁面中，并建立它們之間的鏈接(Powerpoint)3)

基于圖標、事件驅動的工具（邏輯流程）：提供可視化的編程方法用來在多媒體應用中按順序排列事件，直觀地表達事件的邏輯流程（Authorware）4）基于舞臺：以所有多媒體元素作為班底成員，在總譜中演出、定序和鏈接來組裝應用。(Director)2.1.7多媒體應用系統的開發60第二章電子地圖的理論基礎2.1.7多媒體應用系統的開發61第二章電子地圖的理論基礎2.1.7多媒體應用系統的開發62第二章電子地圖的理論基礎2.1.7多媒體應用系統的開發63第二章電子地圖的理論基礎2.1.7多媒體應用系統的開發64第二章電子地圖的理論基礎2.1.7多媒體應用系統的開發65第二章電子地圖的理論基礎內部專家意見和產品需求2.1.7多媒體應用系統的開發66第二章電子地圖的理論基礎選擇工具的一個策略返回2.1.7多媒體應用系統的開發67第二章電子地圖的理論基礎2.1.8電子地圖的多媒體元素及其作用

電子地圖中的多媒體元素

文本圖形圖像聲音68第二章電子地圖的理論基礎2.1.8電子地圖的多媒體元素及其作用

媒體在多媒體電子地圖中的作用

從認知學的角度出發，研究媒體在多媒體地圖中的作用對于完善多媒體地圖理論和推動多媒體地圖發展具有重要意義。媒體所具備的功能控制著媒體的選擇以及與其他媒體的合并，即特定信息適于特定媒體表達。69第二章電子地圖的理論基礎2.1.9電子地圖的多媒體擴展

電子地圖的多媒體擴展方法

GIS具有強大的分析功能，但缺乏友好的圖形化界面和直觀靈活的多媒體表達手段；多媒體地圖（集）卻易于操作，但缺乏GIS的空間分析功能。比較好的解決辦法則是將兩者集成起來，發揮各自的優勢。(a)多媒體在GIS中(b)GIS在多媒體中(c)多媒體制圖與GIS(d)GIS在WWW中(e)多媒體地圖信息系統70第二章電子地圖的理論基礎2.1.9電子地圖的多媒體擴展

多媒體制圖學

用戶參與制圖；多媒體在表達空間信息的直觀性和多樣化；多媒體擴展了地理信息訪問渠道；新技術影響著對地圖新理論與方法的研究；為地圖新產品設計與開發提供了嶄新模式。71第二章電子地圖的理論基礎

科學計算可視化的基本概念多媒體電子地圖的可視化理論多媒體電子地圖可視化研究框架2.2電子地圖的可視化理論研究72第二章電子地圖的理論基礎2.2.1科學計算可視化的基本概念

科學計算可視化的概念

可視化是一種計算方法，它將符號或數據轉換為直觀的幾何圖形，便于研究人員觀察其模擬和計算過程。可視化是一個工具，用來解譯輸入到計算機中的圖像數據和從復雜的多維數據中生成圖像，它主要研究人和計算機怎樣協調一致地感受、使用和傳輸視覺信息（McCormicketal.，1987）。

73第二章電子地圖的理論基礎2.2.1科學計算可視化的基本概念

科學計算可視化的意義

加快數據的處理速度；實現人與人和人與機之間的圖象通訊；對計算過程和結果進行控制；可提供多種可視化技術手段；

科學計算可視化的過程過濾映射繪制反饋74第二章電子地圖的理論基礎2.2.2多媒體電子地圖的可視化理論

空間信息及其表現方法

空間信息可視化研究的內容包括空間實體信息的創建、組織、理解和表示的計算、認知和圖形設計等幾個主要部分，其結果可以被符號化、圖形化、形象化，而且區別于那些文字和公式化的表達。

空間信息可視化75第二章電子地圖的理論基礎2.2.2多媒體電子地圖的可視化理論

地圖可視化地圖可視化成為GIS和地圖學領域中被關注的主要焦點之一。ICA于1995年成立可視化委員會（CommissiononVisualization）；可視化成為1999年渥太華ICA會議的主要議題之一；

Philbrick（1953）提出地圖可視化的概念；

DiBiase（1990）提出了地理可視化的框架；

Taylor（1991）認為地圖可視化是地圖學重要理論基礎；

Butten