等值线图的定义

等值线图是一种使用常值线（称为等值线或等高线）表示数据值的地图。 这些线将地图上的点与特定数据集（例如海拔、温度或大气压力）的相等值连接起来。 等值线图通常用于地理学、气象学和地质学， 以可视化地形、天气模式和地质特征。 除此外还用于其他领域， 例如工程和经济学， 以表示地图上的数据。

要创建等值线图， 首先收集数据值并将其集中到地图上的网格或一系列点中， 绘制等值线以连接具有相同数据值的点， 形成一个线网络， 突出显示具有相似值的区域。

如何在 QGIS 中制作等值线图

如果使用的是栅格数据， 请按照以下步骤操作：

• 导入数据：第一步是将数据导入 QGIS， 可以通过单击 “Layer” 菜单并选择 “Add Layer” > “Add Raster Layer” 来执行此操作。
• 创建等高线图层：单击 “Raster” 菜单， 选择“Extraction,” > “Contour” 在 “Contour” 对话框中， 选择输入栅格层， 指定等高线间隔或等高线层数， 并选择输出矢量图层， 单击 “OK” 创建轮廓层。
• 自定义等高线图层：可以通过打开 “Layer Properties” 对话框并选择 “Symbology” 选项来自定义等高线图层的外观， 选择轮廓线的颜色、线宽和透明度。
• 添加底图：要添加底图， 请单击 “Web” 菜单并选择 “OpenLayers plugin”。 在 “OpenLayers Plugin” 对话框中， 选择一个底图提供者并单击 “OK”。
• 保存并导出地图：根据个人喜好自定义地图后， 可通过单击 “Project” > “Save” or “Project” > “Export Map” 将其保存并导出为 PDF、PNG 或其他文件格式。

使用点数据，请按照以下步骤进行操作：

通过点数据集创建等值线图， 则需要对数据进行插值以创建可用于生成等高线的连续表面。 以下是在 QGIS 中从点数据集创建等值线图的步骤：

• 导入点数据：第一步是将点数据导入 QGIS， 可通过单击 “Layer” 菜单并选择 “Add Layer” > “Add Delimited Text Layer” 来执行此操作。 在 “Add Delimited Text Layer” 对话框中， 浏览到数据文件并为数据格式选择适当的选项。
• 插值数据：单击 “Raster” 菜单，选择 “Interpolation” > “Interpolation”。 在 “Interpolation” 对话框中， 选择点层作为输入层并选择一种插值方法（例如 IDW、Kriging 或 Spline）， 进而指定输出栅格层。
• 创建等高线图层：单击 “Raster” 菜单， 选择 “Extraction” > “Contour”， 在 “Contour” 对话框中， 选择输入栅格层（刚刚在第 2 步中创建的栅格层）， 指定等高线间隔或等高线层数， 然后选择输出矢量图层。 单击 “OK” 创建轮廓层。
• 自定义等高线图层：可通过打开 “Layer Properties” 对话框并选择 “Symbology” 来自定义等高线图层的外观。 可选择轮廓线的颜色、线宽和透明度。
• 添加底图：要添加底图， 请单击 “Web” 菜单并选择 “OpenLayers plugin”。 在 “OpenLayers Plugin” 对话框中， 选择一个底图提供者并单击 “OK”。
• 保存并导出地图：根据喜好自定义地图后， 可通过单击 “Project” > “Save” or “Project” > “Export Map”将其保存并导出为 PDF、PNG 或其他文件格式”

这些是在 QGIS 中从点数据集创建等值线图的基本步骤。 关键区别在于需要先对数据进行插值以创建可用于生成等高线的连续曲面。

等值线图的优点

• 易于可视化模式：等值线图非常适合可视化数据集中的模式。 通过连接具有相等值的点， 等值线突出显示具有相似数据值的区域， 并允许查看者查看数据的分布和趋势。
• 对空间分析有用：等值线图对空间分析特别有用， 例如识别高海拔或低海拔、温度或大气压力的区域。 它们还可用于分析随时间的变化， 例如疾病的传播或城市的发展。
• 简化复杂数据：等值线图可以通过将信息简化为一系列线来简化复杂数据集。 这使得理解数据和与他人交流变得更加容易。
• 适用领域广泛：等值线图广泛应用于地理学、气象学、地质学、工程学、经济学等多个领域。 这意味着通过创建和解释等值线图获得的技能和知识可以跨不同学科转移。
• 兼容不同数据类型：等值线图可用于表示不同类型的数据， 例如高程、温度、大气压力、人口密度等。 这种多功能性使它们成为适用于广泛应用的宝贵工具。

等值线图的缺点

• 插值限制：等值线图基于插值， 这可能导致数据不准确和不一致。 等值线的精度取决于数据点的密度和分布， 以及使用的插值方法。
• 等高线区间选择的主观性：等高线区间的选择可能是主观的， 可能会影响数据的解释。 不同的等高线间隔会产生不同的模式， 因此根据所表示的数据选择合适的间隔很重要。
• 解释困难：对于不熟悉所表示的数据或用于创建地图的方法的个人来说， 等值线图可能很难解释。 数据的复杂性可能需要额外的解释或上下文信息才能完全理解地图​​中的模式和趋势。
• 表示离散数据的能力有限：等值线图最适合连续数据集， 其中值在空间中平滑变化。 它们可能不适合表示离散数据或突然变化的数据， 例如政治边界或土地使用分类。
• 仅限于二维表示：等值线图通常以二维表示， 这会限制在三维空间中完全表示数据复杂性的能力， 可能会导致数据失真或误传。

如何为等值线图选择合适的等高线间隔？

为等值线图选择合适的等高线间隔可能具有挑战性， 因为它需要平衡想要显示的详细程度与地图的清晰度。 以下是一些要遵循的步骤：

• 确定数据中值的范围：查看数据集中值的范围。 确定最小值和最大值并计算数据的范围。
• 考虑地图的用途：考虑地图的用途和想要传达的信息。 如果要显示精细的细节， 请选择较小的轮廓间隔。 如果要显示更大的趋势或一般模式， 请选择更大的等高线间隔。
• 使用标准化区间：考虑使用标准化区间， 例如数据范围的 10%、20% 或 25%。 这有助于确保地图之间的一致性， 并使其他人更容易比较地图。
• 尝试不同的间隔：尝试使用不同的等高线间隔并比较生成的地图。 在细节和清晰度之间寻求平衡。 在找到最佳间隔之前， 可能需要多次调整间隔。
• 考虑受众：最后需要考虑地图的受众， 选择适合他们对数据的理解和熟悉程度的时间间隔。 如果观众不熟悉数据， 最好使用较大的等高线间隔来简化地图。

用于创建等值线图的常用插值方法

有几种用于创建等值线图的插值方法，包括：

• Inverse Distance Weighting (IDW)：此方法根据周围点的值计算点的值。 一个点离目标点越近， 它对最终值的影响就越大。
• 克里金法：克里金法是一种对数据空间自相关进行建模的统计方法。 它根据附近点的值及其空间关系计算未知点的值。
• 样条曲线：此方法将数学函数拟合到数据中， 创建光滑的表面， 内插值基于函数的系数。
• Natural Neighbor：此方法根据最近邻值计算点的值。 每个邻值的权重基于目标点周围的 Voronoi 多边形。 插值方法的选择取决于数据类型、数据点的分布和所需的精度水平。 有些方法可能更适合某些数据类型或模式， 而其他方法可能更适合不规则分布的数据。 在选择使用哪一种方法时， 考虑每种方法的优点和局限性很重要。

如何解释等值线图

解释等值线图涉及理解地图所代表的数据模式和趋势。 以下是一些要遵循的步骤：

• 了解数据：首先，了解所表示的数据类型以及等值线显示的内容。 例如，如果地图表示高程， 则等值线将显示等高的区域。
• 查看等值线的间距和方向：等值线的间距和方向可以提供有关数据的有价值信息。 等值线间隔较近的区域表示数据发生急剧变化， 而等值线间隔较大的区域表示变化较平坦或较均匀。
• 寻找趋势：寻找数据中的趋势， 例如值始终高或低的区域， 或值突然变化的区域。 趋势可以帮助识别数据中可能对分析或决策有用的模式。
• 寻找聚类：等值线聚类可以指示具有相似数据值的区域。 这些集群可能代表自然特征， 例如山谷或山脊、人造特征或城市、道路。
• 比较多张地图：如果有多张等值线图， 请比较它们以识别随时间的变化或区域之间的差异。 这有助于确定增长或下降的领域， 或可能需要进一步调查的领域。
• 考虑地图的局限性：最后需要考虑等值线图的局限性， 例如使用插值方法的准确性或数据的分辨率。 这些限制会影响地图的解释， 在根据数据做出决定或得出结论时应考虑在内。

综上所述

等值线图是可视化和分析空间数据的重要工具。 通过将数据表示为等值线， 等值线图可以揭示在其他类型的地图或数据表示中可能无法立即看到的模式和趋势。 创建和解释等值线图需要仔细考虑插值方法、等高线间隔和数据准确性等因素。 然而，借助正确的知识和工具， 等值线图可以成为向广泛的受众传达复杂数据的有效方式。

无论地理学家、气象学家、经济学家还是工程师， 等值线图都可以帮助深入了解数据并根据空间趋势和模式做出明智的决策。 探索等值线地图的世界， 能够以令人兴奋的新方式发现可视化数据的力量。