一种基于GIS的地图信息可视化系统的制作方法

本发明属于地图可视化，具体为一种基于gis的地图信息可视化系统。

背景技术：

1、地图信息可视化系统是一种集成了gis技术和数据可视化功能的软件平台，它能够将复杂的地理空间数据以图形或地图的形式直观展示，帮助用户更好地理解和解释数据，提高决策的准确性和效率。该系统的主要功能包括地图视图区域、图层管理器、查询工具、数据分析工具、可视化选项和用户界面等。地图视图区域是显示地理数据的主体区域，支持缩放、平移和旋转地图视图，以便用户查看不同区域和角度的地理信息。图层管理器允许用户添加、移除和调整不同类型的数据图层，如卫星图像、街道、地形等。查询工具提供搜索、定位和获取特定地理信息的功能，数据分析工具提供对地理数据的分析功能，如距离测量、面积计算等。

2、但是常见的可视化系统在使用过程中，对采集得到的数据并未进行详细的预处理，从而使得后续的地图数据信息精细度不够高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了解决上述提出的问题，提供一种基于gis的地图信息可视化系统。

2、本发明采用的技术方案如下：一种基于gis的地图信息可视化系统，包括数据采集模块、数据处理模块、数据分类分级模块、地图设计模块、可视化展示模块、前置放大电路模块、异常值检测和处理模块、数据标准化处理模块、噪声点标记模块、符号设计模块、地图界面交互模块、多平台适应模块、图层管理模块、地图工具模块和图源工具模块，所述数据采集模块的输出端连接有所述数据处理模块的输入端，所述数据处理模块的输出端连接有所述数据分类分级模块的输入端，所述数据分类分级模块的输出端连接有所述地图设计模块的输入端，所述地图设计模块的输出端连接有所述可视化展示模块的输入端，所述可视化展示模块的输出端连接有所述前置放大电路模块的输入端。

3、在一优选的实施方式中，所述数据处理模块的内部设置有异常值检测和处理模块、数据标准化处理模块和噪声点标记模块，所述异常值检测和处理模块、数据标准化处理模块和噪声点标记模块的整体输出端连接有所述数据处理模块的输入端；

4、所述地图设计模块的内部设置有符号设计模块、地图界面交互模块和多平台适应模块，所述符号设计模块、地图界面交互模块和多平台适应模块的整体输出端连接有所述地图设计模块的输入端；

5、所述可视化展示模块的内部设置有图层管理模块、地图工具模块和图源工具模块，所述图层管理模块、地图工具模块和图源工具模块的整体输出端连接有所述可视化展示模块的输入端。

6、在一优选的实施方式中，所述数据采集模块将gis架构到web平台上，两者进行有机结合而成的一种平台架构。webgis服务的构建涉及了gis和web的相关技术。为典型的三层架构，即表现层、应用服务层、数据层。表现层发出请求，请求被应用服务层接收，然后做出响应，从数据层调取数据。

7、在一优选的实施方式中，所述异常值检测和处理模块步骤包括：

8、选择gis的地图信息参数：

9、epsilon(ε)：定义了领域的大小，即一个点的邻域是以该点为中心、半径为ε的圆盘；

10、minpoints(minpts)：定义了一个核心点所需的最少邻居数量；

11、初始化数据结构：对于数据集中的每个点，初始化其核心点状态为未确定；

12、遍历gis的地图信息数据集：对于数据集中的每个未处理点p，计算其ε邻域内的所有点，包括自身；如果邻域内的点数大于或等于minpts，则将p标记为核心点，并创建一个新的聚类；

13、扩展gis的地图信息聚类：对于每个核心点，找出所有从它直接密度可达的点，并将这些点加入相应的聚类中；

14、重复这个过程，直到所有核心点都被访问过；

15、处理异常值：根据业务需求决定如何处理异常值；可以选择删除噪声点，也可以选择保留它们但进行特殊标记或处理；

16、输出结果：最终，dbscan算法将输出所有的聚类和噪声点。

17、在一优选的实施方式中，所述数据标准化处理模块通过最小－最大标准化进行数据标准化处理，具体步骤如下：

18、a.计算最大值和最小值：对于每个特征，找到数据集中的最大值和最小值；

19、b.应用变换公式：对于数据集中的每个特征值x，使用以下公式进行变换：

20、

21、其中，xnorm是变换后的值；

22、c.变换数据集：将上述变换应用到整个数据集的每个特征上；

23、经过最小－最大标准化后，所有特征都将被缩放到0到1的范围。

24、在一优选的实施方式中，所述噪声点标记模块的步骤如下：

25、a.初始化核心点：对于数据集中的每个点，检查其ε邻域内的点数。如果一个点的ε邻域内的点数大于或等于minpts，则将该点标记为核心点。

26、b.查找直接密度可达点：对于每个核心点，查找所有从它直接密度可达的点。直接密度可达是指一个点可以在不超过ε的距离内通过核心点到达另一个点。

27、c.标记边界点：对于每个核心点，如果一个点不属于核心点的ε邻域，但是属于其他核心点的ε邻域，则将该点标记为边界点。这意味着这个点虽然不属于任何核心点的直接邻域，但它仍然可以通过其他核心点间接到达其他核心点。

28、d.标记噪声点：对于每个点，如果它既不是核心点也不是边界点，则将该点标记为噪声点。这意味着这个点既不属于任何核心点的直接邻域，也不属于其他核心点的间接邻域。

29、e.确定最终聚类：基于核心点和边界点，确定最终的聚类。噪声点不属于任何聚类。

30、f.输出结果：最终，dbscan算法将输出所有的聚类和噪声点。

31、在一优选的实施方式中，所述数据分类分级模块根据某些标准或标准将数据划分为不同的类别或级别，以方便在地图上进行可视化表示。恰当的数据分类与分级可以确保地图信息的准确、清晰和有效传达，为用户提供更加直观和有意义的视觉体验。数据分类主要应用于数量数据的可视化，例如人口密度、交通流量或空气质量指数。有多种数据分类方法，包括等间距等数量、自然断点和标准偏差等。等间距方法将数据范围分为具有相同宽度的几个类别；等数量方法确保每个类别中的数据项数量相同；自然断点方法根据数据的分布特征确定类别；而标准偏差方法则基于数据的平均值和标准偏差进行分类，选择哪种分类方法取决于数据的性质、分布和地图的目的。分级则通常应用于有序的分类数据，如土地利用类型、行政级别或教育水平。此时，数据的每个类别都与特定的符号或颜色关联。为确保地图的可读性和信息的明确传达，选择的符号应反映数据类别的有序关系。例如，对于行政级别，省级单位可能用较大的符号表示，而市级和县级单位则用较小的符号。

32、在一优选的实施方式中，所述符号设计模块选择对比度适中、对大多数人来说都有明确含义的颜色，透明度、亮度和饱和度等颜色属性也可以用来区分和突出特定的地理特征。在城市数字化地图中，由于数据的复杂性和多样性，可能需要使用多种复合或定制的符号，可以是组合、叠加或修改的基本符号，以更准确地描述复杂的地理现象；

33、所述地图界面交互模块关注如何使用户更加积极地参与和探索地图内容，高级交互功能如数据查询、信息窗口、时间滑块和层次切换，为用户提供了更深入的数据分析和探索工具；

34、所述多平台适应模块确保地图在不同屏幕大小和分辨率上都能正常显示的关键，地图的布局、符号、文本和其他元素能够根据设备的显示能力自动调整，当用户从桌面浏览器切换到移动设备时，地图应该能够自动缩放和重新排列界面元素，以适应较小的屏幕和触摸操作，所述多平台适应模块使用跨平台的开发工具和框架，如html5、css3和javascript，以及考虑各种浏览器和设备的特定要求和限制。

35、在一优选的实施方式中，所述图层管理模块基于web地图数据展示对图层管理控制的需求，提供图层添加、图层移除、图层叠加浏览、图层查询等功能。图层包括矢量图层和栅格图层。图层查询，可以查询图层的属性。

36、所述地图工具模块提供地图浏览、地图拖拽、地图切换、比例尺控制、平移缩放、地图定位、拉框缩放、空间量算等地图工具。

37、所述图源工具模块实现对google、bing地图、天地图和高德等公网地图和影像数据的分类加载和切换控制显示，以及特殊区域专题图加载显示。

38、在一优选的实施方式中，所述前置放大电路模块支持导入多种格式的地图数据，包括矢量数据和栅格数据，同时也应支持将地图数据导出为常用的格式，如geojson、shapefile、csv、kml等，方便用户在其他应用中使用。

39、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

40、1、本发明中，地图设计模块内部的各个模块为城市规划提供了全面的基础设施和地理特征的概览，包括道路、桥梁、水系统、电网、公共设施、土地利用和其他关键要素，为规划师提供了城市的现有条件和限制，规划师可以进行更为复杂的空间分析，模拟不同的土地利用场景，评估其对交通、环境和社区福利的影响，或预测未来的城市增长和发展趋势，对于制定长期规划、确保城市的可持续发展和满足居民的未来需求至关重要，为人们的使用提供了直观、详尽的城市视角，为复杂的城市问题提供了科学的分析和解决方法，从而增加了整体地图系统在使用过程中的便利性。

41、2、本发明中，数据处理模块内部的数据处理模块通过dbscan算法等空间聚类分析方法，系统可以自动识别和分类空间数据，提高数据分析的效率和准确性。数据标准化处理确保了不同特征的可比性，使得分析结果更加可靠。系统通过可视化模块，可以将复杂的数据以图形或地图的形式直观展示，使得用户更容易理解和解释数据。系统提供了易于使用的用户界面，包括菜单、工具栏和状态栏，使得非专业用户也能轻松操作。查询工具和坐标系统管理模块，使得用户可以方便地搜索、定位和浏览地理信息。图层管理器允许用户动态添加、移除和调整图层，提供了极高的灵活性，以适应不同的分析和决策需求。系统支持多种地理数据格式的导入、导出和编辑，使得用户可以方便地管理和更新数据集。通过空间分析和可视化，系统可以帮助用户更好地理解和评估地理空间模式，支持更加科学和合理的空间决策，也提高了地图信息的整体精细度。