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空间信息的可视化(精华版)

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GIS课程教案(第七章 空间信息的可视化)

GIS课程教案(第七章 空间信息的可视化)

VRML作为一种开放的、可扩展的、工业标准的虚拟景象描绘语言， VRML作为一种开放的、可扩展的、工业标准的虚拟景象描绘语言，已广泛用于在 作为一种开放的 虚拟景象描绘语言 Internet中描述3D景象或世界 VRML和HTML是紧密相连的 中描述3D景象或世界。 HTML在3D领域模拟和扩展 领域模拟和扩展。 Internet中描述3D景象或世界。VRML和HTML是紧密相连的，是HTML在3D领域模拟和扩展。 由于VRML Internet具有良好模拟性的和交互性 显示出强大的生命力。 VRML在 具有良好模拟性的和交互性， 由于VRML在Internet具有良好模拟性的和交互性，显示出强大的生命力。 2）具体实现 具体实现-----实例 实现 实例 VRML浏览器插件 VRML浏览器插件 如Cosmo Player 网络环境
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
1、概念： 概念：
第七章
六、虚拟现实技术
空间信息的可视化
虚拟现实（ Reality）是一种最有效地模拟人在自然环境中视、 模拟人在自然环境中视 虚拟现实（Virtual Reality）是一种最有效地模拟人在自然环境中视、听、动等行为 高级人机交互技术，是当代信息技术高速发展和集成的产物。 的高级人机交互技术，是当代信息技术高速发展和集成的产物。 本质上，虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口， 本质上 ， 虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口 ， 通过计算机建立一种仿真数字环 将数据转换成图像、声音和触摸感受，利用多种传感设备使用户“投入” 境 ， 将数据转换成图像 、 声音和触摸感受 ， 利用多种传感设备使用户 “ 投入 ” 到该环 境中，用户可以如同在真实世界那样“处理”计算机系统所产生的虚拟物体。 境中，用户可以如同在真实世界那样“处理”计算机系统所产生的虚拟物体。 2、VR应用 VR应用 VR技术最先进的应用领域就是军事国防。 VR技术最先进的应用领域就是军事国防。 技术最先进的应用领域就是军事国防 1）飞行模拟 3、VR GIS 开发虚拟GIS已成为GIS发展的一大趋势。 开发虚拟GIS已成为GIS发展的一大趋势。 GIS已成为GIS发展的一大趋势 4、实现技术 --上海外滩示例 --上海外滩示例 2）战斗模拟

第七章空间信息的可视化

第七章空间信息的可视化
第七章空间信息的可视化
（2）按照符号所代表的客观事物分布状 况分类 分为点状符号、线状符号和面状符号。
1）点状符号 是一种表达不能依比例尺
表示的小面积事物（如油库等）和点状（如 控制点）所采用的符号。
点状符号 第七章空间信息的可视化
ArcG第I七S章下空间点信息的的可视表化 示
2）线状符号 是一种表达呈线状或带状延伸
由形状、尺寸和颜色变化组成的各种地图 符号并不是孤立的，它们具有内在的联系。通 过符号的变化可以把地图内容的分类、分级、 重要、次要等不同情况表达出来。
第七章空间信息的可视化
(3) 地图符号的感受效果
地图是由在不同位置上的符号图形所组成 的，符号的复杂排列能引起视觉的不同感受。
地图符号使用了不同的视觉变量，如 尺寸、形状、灰度、纹理、方向和颜色等， 实现了不同的感受效果。
第七章空间信息的可视化
1.3 空间信息可视化的类型
可视化类型包括
➢ 地图可视化 ➢ 地理可视化 ➢ GIS可视化
第七章空间信息的可视化
1) 地图可视化
理论 地图可视化
技术
信息表达交流模型
地理视觉认知决策模型 虚拟地图 动态地图
交互交融地图 超地图
地图可视化的概念框架
第七章空间信息的可视化
2) 地理可视化
经济现象。
第七章空间信息的可视化
2.1.4 地图符号的分类
（1）按照符号的定位情况分类 分为定位符号和说明符号。
1）定位符号: 指图上有确定位置，一般不
能任意移动的符号，如河流、居民地及边界等；
2) 说明符号: 指为了说明事物的质量和数
量特征而附加的一类符号，它通常是依附于定位 符号而存在的，如说明森林树种的符号等。

空间信息可视化ppt课件

空间信息可视化ppt课件

息 系 统
系，以获取有用的知 识，并进而发现规律
原
理 人—使用者
空间信息可视化
3.主要形式
地图
多媒体信息
地
理 信
动态地图
息
系 统
三维仿真地图
原
理
虚拟现实
空间信息可视化
3.主要形式——地图
地图：是空间信息可视化的最主要形式，也是最古老的形
式，是地理学的第二语言
地
理
信
普通地图
息
系
统
原
理
地图
专题地图
普
3.主要形式——多媒体信息
多媒体电子地图：是一种处于运动状态的数字地图，
借助于计算机综合处理多种媒体信息的功能，将文字、图形
、图像、声音、动画及视频技术相结合，使多种信息逻辑地
连接并集成一个有机的具有人性化操作界面的空间信息传输
地
系统
理
信
息 系
统
原
理
地 理 信 息 系 统 原 理
空间信息可视化
科学计算可视化 数据可视化
信息可视化
地
理 信 息 系
科学计算数据 工程计算数据
普通数据 如金融数据、 通信数据
数据背后隐藏 的信息
语义关系、超
统
（复杂数据）
商业数据等
文本的可视化
原
理
空间信息可视化
1. 定义——空间信息
与研究对象的空间地理分布有关的信息—要素的 数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律
空间信息可视化
3.主要形式——三维仿真地图
三维仿真地图：基于三维仿真和计算机三维真实图形技术
而产生的三维地图,具有仿真的形状、光照、纹理等，也可 以进行各种三维的量测和分析

空间信息的可视化

空间信息的可视化

2、电子地图与GIS的区别： 电子地图包含了GIS的主要功能，但不是全部功能。侧重于可见实体的显示，其中较 完善的空间信息可视化功能和地图量算功能是一般GIS所欠缺的。但是相对而言, 一 些电子地图( 集) 难予使其可视子空间均具有统一的空间数学基础 , 因而空间分析相 对GIS薄弱，这也是两者的分水岭。
第七可视化
可视化是将符号或数据转化为直观的图形、图像的技术，它的过程是一种 转换，它的目的是将原始数据转化为可显示的图形、图像，从而全面且本质地 把握住地理空间信息的基本特征，便于最迅速、形象地传递和接收它们。 2、科学计算可视化
是指运用计算机图形学和图像处理技术，将科学计算过程中产生的数据及 计算结果转换为图形和图像显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。
1）飞行模拟
3、VR GIS
2）战斗模拟
开发虚拟GIS已成为GIS发展的一大趋势。 4、实现技术
--上海外滩示例
第七章
4、实现技术
空间信息的可视化
可以通过 GIS 软件支持的 DEM 功能、 3DMAX ， AutoCAD 中的三维实体建模，以及 VRML ， OPENGL或Direct X，Java3D或Flash,ViewPoint等实现或辅助实现虚拟现实。 1）VRML简介： VRML作为一种开放的、可扩展的、工业标准的虚拟景象描绘语言，已广泛用于在 Internet中描述3D景象或世界。VRML和HTML是紧密相连的，是HTML在3D领域模拟和扩展。 由于VRML在Internet具有良好模拟性的和交互性，显示出强大的生命力。 2）具体实现-----实例 VRML浏览器插件 如Cosmo Player 网络环境 3）应用
*.wrl
虚拟现实
VRML作为实现VR的语言标准，与GIS、DEM、DTM技术相结合，将在旅游娱乐、商业 营销、房地开发、工程设计、数字地球、虚拟地理环境、军事等众多领域发挥巨大 的作用。

空间信息的可视化-地理信息系统课件剖析PPT教学课件

空间信息的可视化-地理信息系统课件剖析PPT教学课件

息
空间实体几何坐标和属性参数；
系
⑵根据属性参数表中的用户标识到地物类型参数表文
统
件（通常一个工程只有一个文件）找到实体符号化时的符 号代码或符号索引和符号显示颜色等参数；
原
⑶根据符号代码到符号库中获取符号描述信息；
理
⑷空间实体符号化模块根据实体对象的几何位置信息
和符号描述信息对空间实体进行符号化，并将符号化结果
② 预
统
特征及定位信息
处 理
原
理
GIS
从符号库读 取符号信息
色彩库 色彩信息
③ 符号化
④ 地图输出
从字符库读取 汉字及字符信 息
2020/10/16
4
地 理
符号库设计
信 息
1、符号设计的实现途径有四种：
系 ⑴文本编辑器设计方法，
统 ⑵采用系统提供的二次开发语言编程实现，
原 ⑶利用系统本身的图形编辑功能实现，
2）电子地图集，是为了一定用途，采用统一、互补的制作方法系统汇集的若干电 子地图，这些地图具有内在的统一性，互相联系，互相补充，互相加强。
2、电子地图与GIS的区别：
电子地图包含了GIS的主要功能，但不是全部功能。侧重于可见实体的显示，其中较 完善的空间信息可视化功能和地图量算功能是一般GIS所欠缺的。但是相对而言, 一 些电子地图(集) 难予使其可视子空间均具有统一的空间数学基础, 因而空间分析相 对GIS薄弱，这也是两者的分水岭。
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
第七章 空间信息的可视化
一、基本概念
二、空间信息可视化的形式
三、空间数据可视化的过程 四、电子地图 五、动态地图 六、虚拟现实技术
2020/10/16

第五章空间数据的可视化表达

第五章空间数据的可视化表达
可以根据数字地图数据分类、分级特 点，选择相应的视觉变量(如形状、尺寸、 颜色等)，制作全要素或分要素表示的可 阅读的地图，如屏幕地图、纸质地图或 印刷胶片等等。
2
2)地理信息的可视化表示
是利用各种数学模型，把各类统计数 据、实验数据、观察数据、地理调查资 料等进行分级处理，然后选择适当的视 觉变量以专题地图的形式表示出来，如 分级统计图、分区统计图、直方图等。 这种类型的可视化体现了科学计算可视 化的初始含义。
查看分类 方法
分级属性中默认要素的分级方案是Natual Breaks，它是在分级数确定的情况下，通 过聚类分析将相似性最大的数据分在同 一级，差异性大的分在不同级，这种方 法可以保持较好数据的统计特性，但分 级界限往往是任意数，不符合常规制图 需要。
23
选择分类方法 为手动；
在中断值中依 次输入数值
查看分类符号属性
双击红框中的线 符号改变线类型；
单击类型红框中 的名称改变标注 名称；
查看符号化后的 公路，以及内容 列表中的变化；
1.3、分级色彩
将要素属性数值按照一定的分级方法分成若干级别之后， 用不同的颜色来表示不同级别。每个级别用来表示数值的 一个范围，从而可以明确反映制图要素的定量差异。
第五章 空间数据的可视化表达
可视化，也称作科学计算可视化，它将符号或数据转 换为直观的几何图形，便于研究人员观察其模拟和计 算过程。可视化包括了图像综合，这就是说，可视化 是用来解释输入到计算机中的图像数据，并从复杂的 多维数据中生成图像的一种工具。是地图数据的屏幕 显示。
1
1)地图数据的可视化表示
5
符号化有两个含义：在地图设计中，地 图数据的符号化是指利用符号将连续的 数据进行分类分级、概括化、抽象化的 过程。在数字地图转换为模拟地图过程 中，地图的符号化指的是将已处理好的 地图数据恢复成连续图形，并附之以不 同符号表示的过程。

地理信息系统教程- 空间信息可视化

2）地图符号以一种易于心灵了解和记忆的形式，将 制图对象的抽象概念呈现在地图上、从而使人们对所 表示的地理环境产生深刻的印象。 3）地图符号系统（在GIS中的地图符号库）是具有 共性的、进行了分类分级和抽象的地图符号的集合。
可明显地反映了表达对象的层次关系。
3、地图符号的分类
点状符号 当地图符号所代表的概念在抽象意义下可认为是定位 于几何上的点时。点状符号符号大小与地图比例尺无关， 但有确定的定位点和方向。 如居民点、矿区、气象站等。
网络环境
第六章 七、虚拟现实技术
空间信息的可视化
3、VR GIS-----开发虚拟GIS已成为GIS发展的一大趋势。
第六章 七、虚拟现实技术
空间信息的可视化
2、VR应用
VRML作为实现VR的语言标准，与GIS、DEM、DTM 技术相结合，将在旅游娱乐、商业营销、房地开发、工 程设计、数字地球、虚拟地理环境、军事等众多领域发 挥巨大的作用。
R 黄 白
RGB三基色定理
B
黑
G
白色（R G B）= （100， 100 ，100） 黑色（R G B）=（0，0，0） R G B组成的立方体是非线性的， 即两种颜色相近的程度不能简单地用欧氏距离来表示
HLS表示更反映人类的感知。 H (Hue)色度，反映颜色的分类，如纯红、品红； L (Light)亮度，反映颜色黑的程度，如白色的亮度比黑 色的亮度高。 S (Saturation)饱和度，反映颜色的纯度，如纯红的饱和 度比粉红的饱和度高。 用HLS表示后，最后还是转成RGB显示。
空间数据库 处理
第六章
空间信息的可视化
二、空间信息可视化的形式
1、地图：
硬拷贝：纸质或其它介质地图

空间信息的可视化(详细分析“符号”共10张)

⑴根据制图输出范围从地理数据库中获取要符号化的空间实 体几何坐标和属性参数；
⑵根据属性参数表中的用户标识到地物类型参数表文件（通常 一个工程只有一个文件）找到实体符号化时的符号代码或符号索引 和符号显示颜色等参数；
⑶根据符号代码到符号库中获取符号描述信息；
⑷空间实体符号化模块根据实体对象的几何位置信息和符号 描述信息对空间实体进行符号化，并将符号化结果输出。输出 形式可以是直接输出到屏幕、绘图仪等硬件设备或GIS系统数据
可1）视利化用的传重统要1的形）地式电图。符子号地和图颜色，等是表以示地方法图，数如据运库动线为表基示础气，流、以行数军字等形路线式。存储于计算机外存储器上，并能在屏幕上实时显
第七章 空间示信息的的可可视视化地图，又称“屏幕地图”、“瞬时地图”。
可以通过GIS软件支持的DEM功能、3DMAX，AutoCAD中的三维实体建模，以及VRML，OPENGL或Direct X，Java3D或Flash,ViewPoint等实现
图表、文字、表格、视频等可视化形式显示，并进行交互处理的理论、方法和技术。 ⑷空间实体符号化模块根据实体对象的几何位置信息和符号描述信息对空间实体进行符号化，并将符号化结果输出。
⑴文本编辑器设计方法， 2）采用定义了动态视觉变量的动态符号来表示
1）电子地图，是以地图数据库为基础，以数字形式存储于计算机外存储器上，并能在屏幕上实时显示的可视地图，又称“屏幕地图”、“瞬时地图”。 VRML和HTML是紧密相连的，是HTML在3D领域模拟和扩展。
空间信息的可视化
第1页，共10页。
第七章 空间信息的可视化
一、基本概念
1、可视化：
可视化是将符号或数据转化为直观的图形、图像的技术，它的过程是一种转换，它的
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扩大地图内容的感染力，增强地图内容
的清晰易读性。
2) 线条
线条实质上是点、线、面状符号的简称，是显示制图现象数 量和质量的手段。
各种线条样式
3) 注记
注记是上述两种手段的补充
注记应紧密结合专题内容，可增强 现象的显现效果。
对于类型图和区划图，一般都要利 用注记。
第四节
4.1 概念
制图综合
制图综合是对制图区域客观事物的 取舍和简化。经过概括后的地图可以显
（2）符号的尺寸
与地图用途、比例尺、制图区域特点和读 取条件、屏幕分辨大小等方面联系。
与分辨能力、绘图和复制技术能力相适应。
注：分辨率大，符号尺寸可大一些，结 构也可复杂些；反之亦反。
（3）符号的颜色
正确利用色彩的象征意义； 主题或主要要素的符号应施以鲜明、饱和的色
彩，对基础和次要要素则宜用浅淡的色彩；
光滑
线符号的综合
简化
合并
移位
光滑
面符号的综合
3.2.4 点值法 在图上用小点表示现象的分布和数 量，适用于表示分布不均匀的现象。
均匀布点法 定位布点法 在一定的区划单位内均匀地布点。 按照现象实际所在地布点。
点值法
3.2.5 线状符号法
表示几何概念的线划，如分水岭、境界线；
表示线状分布不能依地图比例尺表示其宽 度的地物，如河流、道路等；
地理可视化研究框架 [Didase]
3) GIS可视化
从GIS及其可视化的发展看
（1）GIS可视化着重于技术层次上，例 如数据模型(空间数据模型，时空数据模 型)的设计，二维、三维图形的显示，实 时动态处理等； （2）可视化目标是用图形呈现地学处理 和分析的结果。
1.4 空间信息可视化研究框架
计算机可视化 虚拟现实+网络技术
2.2.2 注记的字体、字级和颜色
字体
宋体、等线体、仿宋体和横线体等；
字级 以照相排字机注明的规格为标准，在
一幅图上，按照事物的重要程度和意 义，采用不同的字级，以便使注记大 小与图形符号相对应；
颜色 只有色相的变化，颜色的选用要与注
记所表示的事物类别相联系。
2.2.3 注记的排列和配置
注记不压盖图上的重要部分。应与 其所说明的事物关系明确。不能遮盖地 物，注记之间也不能相互重叠。
面状符号
ArcGIS中面的表示
2.1.5 地图符号的构成特点
(1) 符号的构成要素
形状 表示事物的外形和特征。 尺寸 和地图内容、用途、比例尺、目
视分辨能力、绘图与印刷能力有关。
颜色 反映事物的质量、数量特征和等级。
(2) 地图符号的系统化
由形状、尺寸和颜色变化组成的各种地图
符号并不是孤立的，它们具有内在的联系。通
技术和系统，把实验或数值计算获得的大量
抽象数据转换为人的视觉可以直接感受的计
算机图形图像，从而可进行数据分析。
1.1 基本概念
空间信息的可视化： 指运用地图学、计算
机图形学和图像处理技术，将地学信息输入、 处理、查询、分析以及预测的数据及结果采 用图形符号、图形、图像，并结合图表、文 字、表格、视频等可视化形式显示，并进行 交互处理的理论、方法和技术。
顾及印刷和经济效果。
地图符号的使用
2.2
地图上的注记
2.2.1 地图注记的种类
地图上的文字和数字总称为地图注 记，它是地图内容的重要部分 。
注 记 种 类
名称注记
说明各种事物的专有名称。 如居民点名称；
说明注记
数字注记
说明各种事物的种类、性 质或特征，常用简注表示；
用来说明某些事物的数量 特征，如高程等。
可强调图上按面积表示的地物的主要方向， 如山脊线、山脉走向线等。
线状符号法（地质构造线）
3.2.6 统计图法
根据编图区域内各区划单位或典型地点 的统计资料，用地图形式表达出来。
图形统计图法
根据统计资料作成图形或图表， 绘在地图上该区划单位之内。
分级统计图法
按照统计资料，根据现象的密 度、强度划分等级，在地图上填绘深浅不同的颜色 或疏密不同的晕线。
地球系统
地学多维图解
地球系统
地学可视化
虚拟地理环境
地图可视化
GIS 可视化
专题应用领域可视化（如海洋、大气、地质、城市、社会经济等）
空间信息可视化研究框架
第二节 地图的符号
2.1 地图符号的实质
2.1.1 概念
地图符号（Symbol）是地图的语
言，它是表达地图内容的基本手段。地
图符号由形状不同、大小不一和色彩有
用平面的图形符号表示地面的起伏状况； 能表示出景物看不见的本质特征；
可表示出地面没有外形的许多自然和社会经济现象。
2.1.4
地图符号的分类
（1）按照符号的定位情况分类 分为定位符号和说明符号。
1）定位符号: 指图上有确定位置，一般不
能任意移动的符号，如河流、居民地及边界等；
2) 说明符号: 指为了说明事物的质量和数
空间数 据库
处 理
空间信息可视化示例
1.2
空间信息可视化的形式
1.2.1 地图
硬拷贝 纸质或其它介质地图；
软拷贝 屏幕上的电子地图。
1.2
空间信息可视化的形式
1.2.2 多媒体地学信息
综合、形象地表现空间信息所使用 的文本、表格、声音、图像、图形、动 画、音频、视频各种形式逻辑地联接并 集成为一个整体概念，是空间信息可视 化的重要形式。
别的图形和文字组成。
成都市地图
北京市地图
2.1.2 地图符号的表示内容
单个符号 可以表示事物的空间位置、大 小、质量和数量特征； 同类符号 可以反映各类要素的分布特点； 各类符号的总和 可以表明各要素之间的相 互关系及区域总体特征。
2.1.3 地图符号的功效
有选择的表示地理环境中的主要事物；
优先考虑地图内容各要素的分类、分 级要求，另需顾及地图符号的构成要素， 及形状、尺寸和颜色。
（1）符号的形状
应使设计的符号图案化和系统化，并 充分考虑到制图工艺和屏幕可视化要求。
图案化 要使设计的符号图形或类似于物体 本身的实际形态，或具有象征会意的作用。 系统化 设计地图符号图形时要顾及彼此之 间的联系并考虑符号图形与符号含义内在 的、有机的联系。
空间信息的可视化
第一节 空间信息的可视化 第二节 地图的符号 第三节 专题信息表现
第四节 制图综合
空间信息的可视化
1.1 基本概念
可视化(Visualization)：是指在人脑 中形成对某物（某人）的图像，是一个 心理处理过程，促使对事物的观察力及 建立概念等。
1.1 基本概念
科学计算可视化：是通过研制计算机工具、
符号的图形尺寸
可视化要求
4.3
制图综合的基本方法
制图综合是一个高度智能化的和具 有创造性的作业过程，它是一个整体任 务，包含了一系列不同性质的操作，可 以分解为若干个子过程来实现。
Hale Waihona Puke 制图综合的基本方法为内容的取舍、 数量化简、质量化简和形状化简。
取 舍
移 位
合 并
点符号的综合
取舍
移位
简化
等值线
3.2.2 质底法
首先按现象的性质进行分类或分区，制 成图例，在地图上绘出各分类界线，然后把 同类现象或属于同一区划的现象绘成同一颜 色或同一的晕纹。
优点 缺点
鲜明美观 不易表示各类 现象的过渡
质底法
3.2.3 范围法
用于表示某种现象在一定范围内的分布。 (1) 分类
精确范围法 有明确的界线，可在界线内
定位统计图法
将固定地点的统计资料，用图 表形式绘在地图上的相应地点。
统计图法
3.2.7 DEM法
广泛运用于工程、规划和军事领域。 地 貌 晕 染 图
三维曲面图
3.3
专题地图内容的表现手段
现有的表达手段可归纳为色彩、 线条和注记三种。
1) 色彩
色彩能弥补单色图的缺陷，丰富图
幅内容，如实反映制图物体的自然面貌，
示出主要的事物和本质的特征。
专题地图制图综合的实质
在科学分析研究内容要素特征的基础上， 根据图幅的用途和比例尺，将图幅的专题内 容加以概括化，把最主要的要素、对象的基 本轮廓、主要的特征和基本规律反映在地图 上。
4.2
影响制图综合的主要因素
地图比例尺
地图的主题
地图的用途 制图区域的地理特征
过符号的变化可以把地图内容的分类、分级、
重要、次要等不同情况表达出来。
(3) 地图符号的感受效果
地图是由在不同位置上的符号图形所组成
的，符号的复杂排列能引起视觉的不同感受。
地图符号使用了不同的视觉变量，如 尺寸、形状、灰度、纹理、方向和颜色等， 实现了不同的感受效果。
地图符号效果
2.1.6
地图符号的设计
3.1 概念和分类
3.1.1
概念 专题地图是突出地表示一种或几
种自然现象和社会经济现象的地图。
3.1.2 分类
自然地图 表示自然界各种现象的特征、
地理分布及其相互关系，如地质图等。
社会经济地图
表示各种社会经济现象 的特征、地理分布及其相互关系，如人口 图、行政区划图等。
其他专题地图
指不属于上述二类的专 题地图，如航海图、航空图等。
量特征而附加的一类符号，它通常是依附于定位 符号而存在的，如说明森林树种的符号等。
（2）按照符号所代表的客观事物分布状 况分类
分为点状符号、线状符号和面状符号。
是一种表达不能依比例尺 表示的小面积事物（如油库等）和点状（如 控制点）所采用的符号。
1）点状符号