[科普中国]-动画制图

简介

遥感专题制图是采用综合制图的原理与方法,以遥感资料为基础信息源,依据制图目的,按要求的比例尺和分类原则,反映与主题紧密相关的一种或几种要素的内容。常规遥感专题地图的表示方法是静态的,如表示某种现象空间分布特征的定点符号法、线状符号法;表示某种现象的移动方向、路线及其数量和质量特征的运动线法;表示某种现象垂直分布特征的剖面法等。由于受纸、笔等技术条件的束缚,静态的表示方法在遥感专题制图领域一直占据统治地位。尽管计算机显示能力已经取得很大进步,专家也不断呼吁在这一领域要采用创新的手段,但大多数计算机遥感专题地图还是模仿纸图来设计。然而在计算机技术和图形技术不断完善的今天,要求使用这些技术所制作的地图和纸图完全保持一致显然是没有必要的。而且事物总是发展变化的,利用遥感图像对感兴趣的地区或目标进行动态监测是遥感技术应用的一个主要领域。如何表达事物的动态特征,也有一些传统的静态的表示方法,但是在表现复杂的事物时往往显得力不从心。所以计算机动画技术与遥感专题制图技术的结合日益受到人们的重视.1

动画制作的技术支持和数据源计算机动画技术是指让计算机屏幕上的图形(全部或部分)按某一规则进行活动的显示方法。计算机动画按其放映方式可分为帧动画和实时动画。帧动画是我们看到的动画电影那样的动画,它需要预先录制好,然后一帧一帧播。实时动画的生成是直接的,物体迅速移动,计算机和用户完全交互。因为用户决定的时刻变成了动画实现的时刻,我们能直接看到终端上的结果,所以实时动画制作不需要录制。计算机技术的发展为动画制作提供了技术上的支持,遥感技术为动画制作提供了数据源,这些都确保作提供了数据源，这些都确保了计算机动画技术应用于遥感专题制图领域成为可能，具体表现为以下两个方面:

空间技术和遥感技术首先，据1998年元月份统计结果表明，在轨工作卫星为618颗，其中有不少是以对地观测为目的的遥感卫星。卫星在太空昼夜不停地运转，几天或十几天就可以把地球观测一遍，向人们提供着大量空对地的信息，因而，可以获得最新颖、最现实的情报资料。其次，遥感技术的发展使得影像解译水平大大提高，我们能够从海量的影像数据中迅速地探测和监视感兴趣的专题信息，实时或准实时地了解事物发生、发展、变化及其相互关系等情况。

计算机技术80年代，制作动画的技术取得了突破性进展。专题制图中，为了达到视觉传输和视觉思维的目的，人机交互的方式是不可少的，所以一般应采用实时动画的显示方式。实时动画必须在1/ 15秒内显示，这是一个非常严格的限制，限制来自计算机的速度、存储量和图形处理能力。随着计算机计算能力、速度、效率的提高，实现实时图形和动画的能力也大大提高了。显示器显示能力的改善和数据存储能力的提高也为动画技术的应用创造了良好的硬件环境。另外，制作计算机动画软件有大量的标准编程工具和标准化的图形库可供选择，例如Visual C++,Open GL等等。2

应用由于计算机动画具有强调定位、强调特征、可视化目标变化等特点，在遥感专题制图中得到了广泛的应用。

1.强调定位通常通过改变符号的视觉变量强调专题特征的位置，但人类的视觉对变化很敏感，用一个闪烁的符号要比单纯增大符号的尺寸或使用鲜艳的符号效果要显著得多。一个符号醒目而有规则地闪烁可以强调一种现象在特定位置的存在。特别在以遥感图像为底图时，由于背景纹理或色彩复杂，动画的强调效果更加优越。最简单的动态符号可以用一个静态符号连续更新来表示。动态变量(持续时间)只是强化了视觉变量，符号所表示的状态并没有改变，所以它本质上是静态的。

2.强调特征视觉变量和动态变量也可以联合使用构成符号，强调事物的特征或特征之间的关系。例如，在洪水淹没示意图上，用符号的持续时间和符号的尺寸联合表示淹没的严重程度;再如，土地利用现状图包括某一地区所有土地的利用状况，而某一类或某一级土地的利用状况可以视为一个场景，用动画闪烁的方法使某一场景突出于其它场景，从而获得不同等级不同分类土地利用的分布状况。还有，在表示多因素互相影响的专题图上，如洪水淹没图上，让一个等级的降水量相对于一个淹没场景，这样，当指定降水量时，就可以作相应显示。由程序或用图者控制场景的排列顺序，不仅可以得出淹没量和降水量的关系，还可以对淹没情况作出预测。

3.目标变化可视化动画的前两个用途可以说仅仅给静态的表示方法加入了强调效果。动画的第三个用途是使事物的变化特征可视化，这个变化包括空间变化、时间变化、属性变化。由于遥感资料提供时空数据，所以在遥感专题制图中，主要是使事物的位置或属性随时间发生的变化可视化。变化可视化也许是计算机动画技术在遥感专题制图中最重要的应用了，因为变化是一个动态的过程，静态的方法很难对此做出描述。我们常常会碰到这种情况:手头上有几幅不同时期同一地区的地图，我们只有不停地翻动它们才能得到有关变化的一些印象。如果采用动画技术，不同时期的地图作为动画的一个场景，用动画的时间维反映专题内容随时间变化的动态过程，如果有足够的数据支持，以持续时间反映实际数据的时间间隔，就可以真实地模拟出专题内容变化的情况。