五分钟学GIS | 时空数据可视化表达

今天五分钟学GIS的时间我们来学习时空数据可视化。

什么是时空数据？

       时空数据是指具有时间元素并随时间变化而变化的空间数据，是描述地球环境中地物要素信息的一种表达方式。这些时空数据涉及到各式各样的数据，如地球环境地物要素的数量、形状、纹理、空间分布特征、内在联系及规律等的数字、文本、图形和图像等,不仅具有明显的空间分布特征，而且具有数据量庞大、非线性以及时变等特征。
       传统GIS只描述了研究对象的一个快照，没有对时态数据作专门的处理，因而是静态的，它只能反映事物的当前状态，无法反映对象的历史状态，更无法预测未来发展趋势。而客观事物的存在都与时间紧密相联，从而诞生了时空数据的概念。
       时空数据的可视化表达手段可分为静态可视化和动态可视化。

时空数据静态可视化表达

       时空数据静态可视化，一般是以二维地图上叠加可以描述时间变化的要素，来描述时空属性数据与空间范围内的变化特征。这些用于表达时空属性数据的要素可以通过不同的符号、注记、标绘符号、统计图表等多种方式来表达，也可以将多个时间的专题地图同时展示进行对比。
      例如在图1中，将2008-2014年中国各省GDP专题属性制作为统计专题地图，通过统计图表这种静态的方式将多个时间的信息变化表达出来。

时空数据动态可视化表达

       动态可视化可采用动态地图、三维GIS等多种手段展现时空数据。将时空数据在动态变化的地图或三维场景中呈现出来，可以直观生动地表示各种空间信息的变化过程。

三维GIS表达
      三维GIS的发展，使时空数据可以在三维地理空间中进行呈现。基于时空数据的空间对象，在立体世界中直观的表达出空间尺度的运动过程，解决了平面地图对具有不同空间高程对象的运动轨迹难以表达的关键问题。
      图2中通过滚动时间轴，实现了不同时间的全球陆地温度分布以及变化趋势。展示效果流畅，信息表达方式丰富多样。

      图3中展示的是52300个动态对象，模拟了全球某时段船舶航运情况。船舶位置数据每秒更新一次，在三维场景中依然可以流畅的展现出来。

动态地图表达时空数据
      动态地图是能集中、形象地表示空间信息的时空变化状态和过程的电子地图。它的产生和发展是时空数据可视化的重要基础。
      随着数据可视化技术的发展，对于动态数据的渲染能力越来越强。EChart、D3等可视化框架也很好的被借鉴和引用到时空数据表达的领域中来。
      下面通过SuperMapGIS软件实现的时空数据动态可视化效果为例，为大家展示时空数据动态可视化的应用。以下效果为基于浏览器canvas2D的一种渲染，可高效地渲染矢量数据。
      在图4中，以流动线形式展现人口数据进行迁移的效果，模拟春运期间各主要城市的人口流动过程，可以看出北京、上海、广州、成都等城市在春运期间的人口流量变化（线越粗越长，表示迁移人口越多）。

      在图5中，可基于火车的实时空间信息，模拟某一天从0时到24时之间全国一些重要城市的部分火车运行情况，黄色代表短途火车，紫色代表长途火车。

      以上为大家介绍了时空数据的可视化表达及其结合SuperMapGIS软件实现不同应用的相关内容，当大家在工作或学习中需要展示地理实体或现象的空间、属性信息随时间的变化而发生的变化，研究该地理实体或现象的发展过程，分析其变化规律，把握其发展趋势的时候，不妨考虑通过时空数据的可视化表达方式来辅助研究。