地理信息的可视化

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。科学计算可视化是通过研制计算机工具、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，从而可进行数据探索和分析。把地学数据转换成可视的图形这一工作对地学专家而言并不新鲜。测绘学家的地形图测绘编制，地理学家、地质学家使用的图解，地图学家专题、综合制图等，都是用图形(地图)来表达对地理世界现象与规律的认识和理解。科学计算可视化与上述经典常规工作的最大区别是科学计算可视化是基于计算机开发的工具、技术和系统，而过去地学中的可视表达和分析是手工或机助的(计算机辅助制图)，并把纸质材料作为地图信息存储传输的媒介。

科学计算可视化，自从80年代末提出以后，得到了迅速的发展并成为一个新兴的学科，其理论和技术对地学信息可视表 达、分析的研究与实践产生了很大的影响。国际地图学会(ICA)在1995年成立了一个新的可视化委员会，并在1996年6月与计算机器图形协会(ACM SIGGRAPH)合作，开始一个名为“Carto-Project”的研究项目，其目的是探索计算机图形学的技术与方法如何更有效地应用在地图学与空间数据分析方面，促进科学计算可视化与地图可视化的连接和交流。地学专家对可视化在地学中的地位和作用，已进行了比较深入的讨论，从不同的角度提出了与可视化密切相关的地图可视化、地理可视化、GIS可视化、探析地图学(Exploratory Cartography)、地学多维图解、虚拟地理环境等概念，但有不同的理解，对其相互关系的认识也不明确。

地理信息系统的多维可视化是指采用2.5维、三维和四维等地图表现形式来反映地理客体的多维特征，其中2.5维形式是图面上有隐藏部位的鸟瞰式地图表现形式，又称“假三维”，例如表示矿床的面层，可用显示为同分异状的等值线或不规则三角网中的小块平面来表示，而面上的高程值都不是一个独立的变量，在任一给定的位置仅能用一个高程值表示一个面。

三维形式则是真正的三维立体显示，三维技术可分为基于面表示和基于体表示，其中面表示可容易地为地层及其构造提供精确的空间描述，特别是构造复杂的地带或岩石断层处，然而这些面仅将地表面以下部分分成许多区域，各区域内的不同地质条件不容易描述；体表示将整体细分成大量的体元（Voxels），体元及其变异的一个主要的优点是易于表示异质特征的整个三维分布状况。

四维是除了三维立体以外，再增加一维属性值（一般是时间维），GIS的时间查询能力目前还不常见，但是地理学家可能想对某一时刻的所有地理条件或某一时间段内的平均地理条件进行评价，这时，就需要获得不同时刻的数值。

为了充分满足这种需要，时间数据获取能力应该与三维模型相结合，如分析并预报水灾、地震、暴风雨及滑坡等。