第八章-現(xiàn)代地圖制圖技術(shù)word版(共8頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第八章 現(xiàn)代地圖制圖技術(shù)本章要點掌握計算機地圖制圖的基本原理掌握計算機地圖制圖的過程。認識地圖數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)。掌握電子地圖的一般知識。了解遙感和GIS的一般知識。2學時（1）計算機地圖制圖的定義是什么？計算機地圖制圖系統(tǒng)由哪三個部分組成？計算機地圖制圖的基本原理是什么？計算機地圖制圖的技術(shù)基礎(chǔ)是什么？計算機地圖制圖由哪些硬件構(gòu)成？有哪些常用軟件？掃描數(shù)字化儀是如何實現(xiàn)數(shù)字化的？激光打印機與噴墨打印機有什么不同？如何選擇不同的輸出設(shè)備？計算機地圖制圖有什么特點？2學時（2）地圖數(shù)據(jù)的類型哪幾種？空間數(shù)據(jù)的定義是什么？它可分哪幾種類型？矢量數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)是怎樣的？柵格數(shù)據(jù)是如

2、何表示的？它們各自有什么優(yōu)缺點？什么是非空間數(shù)據(jù)？計算機地圖制圖的基本過程包括哪四個部分？計算機地圖制圖相對傳統(tǒng)制圖的編輯準備有什么不同？什么叫地圖數(shù)字化？目前數(shù)據(jù)獲取的方法主要是什么？2學時（3）什么是掃描數(shù)字化？什么是掃描矢量化？地圖矢量化有哪幾種方式？什么是數(shù)據(jù)處理與編輯？它的主要內(nèi)容是什么？什么是地圖圖層？地圖數(shù)據(jù)采用圖層管理的意義是什么？什么是圖形輸出？它的目的是什么？有哪幾種輸出方式？選擇不同輸出方式的依據(jù)是什么？結(jié)合某一具體應(yīng)用，闡述計算機制圖的基本過程。電子地圖的概念是什么？其特點是什么？它有哪幾種類型？2學時（4）什么是遙感專題制圖？什么是遙感圖像的空間分辨率？遙感圖像解譯有

3、哪幾種方法？什么是影像地圖？地理信息系統(tǒng)包括哪四個部分？地理信息系統(tǒng)與計算機制圖系統(tǒng)的區(qū)別是什么？地理信息系統(tǒng)與地圖、地圖學的關(guān)系是怎樣的？常用的地理信息系統(tǒng)軟件有哪些？第一節(jié) 計算機地圖制圖概述Ø 計算機地圖制圖是根據(jù)地圖原理，以電子計算機的硬、軟件為工具，應(yīng)用數(shù)學邏輯方法，研究地圖空間信息的獲取、存貯、處理、識別、分析和圖形輸出的理論方法和技術(shù)工藝，模擬傳統(tǒng)的制圖方法，進行地圖的設(shè)計和編繪。Ø 計算機地圖制圖系統(tǒng)有三個組成部分：硬件、軟件和數(shù)據(jù)。一、計算機地圖制圖的產(chǎn)生與發(fā)展1、試驗探索階段：20世紀50年代初期2、發(fā)展階段： 20世紀70年代3、應(yīng)用階段： 20世紀9

4、0年代二、計算機地圖制圖的基本原理Ø 關(guān)鍵是把地圖圖形轉(zhuǎn)換成計算機能識別處理的數(shù)字，即把空間連續(xù)分布的地圖模型轉(zhuǎn)換成為離散的數(shù)字模型。Ø 地圖上所有要素都可理解為點的集合，因此把地圖上所有要素都轉(zhuǎn)換成點的坐標，這樣就實現(xiàn)了地圖內(nèi)容的數(shù)字化，構(gòu)成了地圖數(shù)字模型。Ø 計算機地圖制圖的基本原理就是通過圖形到數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，基于計算機進行數(shù)據(jù)的輸入、處理和最終的圖形輸出。三、數(shù)字地圖制圖的技術(shù)基礎(chǔ)Ø 計算機圖形學(Computer Graphics)是研究如何應(yīng)用計算機生成、處理和顯示圖形的一門學科。Ø 數(shù)據(jù)庫技術(shù)（Data Base)建立、使用、修改數(shù)據(jù)

5、庫中的數(shù)據(jù)。Ø 數(shù)字圖像處理技術(shù) Digital Image ManipulationØ 地圖概括自動化技術(shù)Ø 多媒體技術(shù)（Multimedia)多媒體指的是文本、圖像、圖形、動畫、聲音等多種可供傳遞的形式載體。四、計算機地圖制圖的特點（1）計算機地圖制圖易于校正、編輯、改編、更新和復制地圖要素。（2）用數(shù)字地圖信息代替了圖形模擬信息，提高了地圖的使用精度。（3）數(shù)字地圖的容量大，可以包含比一般模擬地圖多得多的地理信息。（4）增加了地圖的品種，拓寬了服務(wù)的范圍。（5）計算機制圖不僅減輕了作業(yè)人員的勞動強度，而且減少了制圖過程中人的主觀隨意性，這就為地圖制圖的進一步

6、標準化、規(guī)范化奠定了基礎(chǔ)。（6）加快了成圖速度，縮短了成圖周期，改進了制圖和制印的工藝流程。（7）地圖信息能夠進行遠程傳輸。第二節(jié) 計算機地圖制圖軟硬件配置Ø 計算機硬件地圖數(shù)字化輸入設(shè)備地圖輸出設(shè)備Ø 計算機軟件一、計算機地圖制圖的硬件配置計算機硬件設(shè)備 輸入、輸出設(shè)備： 鍵盤、鼠標、跟蹤數(shù)字化儀、掃描數(shù)字化儀、數(shù)碼照相機、GPS等。噴墨打印機、激光打印機、激光照排機等。1、 跟蹤數(shù)字化儀2、掃描數(shù)字化儀Ø 將原圖分解為許多很小的柵格像元，并能把每一像元的地圖圖形轉(zhuǎn)換成數(shù)字，從而達到數(shù)字化的目的。Ø 掃描精度：也稱光學分辨率，取決于單位長度的光學元素數(shù)

7、量，用dpi(dots per inch)表示。3、打印機Ø 是在紙上輸出文字和圖形的設(shè)備，是柵格輸出設(shè)備。激光打印機的特點是分辨率高，噪聲??；噴墨打印機有黑白和彩色兩種，其中彩噴采用黃、品紅、青、黑四色輸出。Ø 打印機的分辨率用每英寸線上的墨點（dot per inch簡寫為 dpi）表示。4、激光照排系統(tǒng)（電子排版系統(tǒng)）Ø 激光照排技術(shù)，就是將文字通過計算機分解為點陣，然后控制激光在感光底片上掃描，用曝光點的點陣組成文字和圖像。Ø 其誕生，給出版印刷行業(yè)帶來了一次革命性的變革。使用它不但可以避免鉛字排版的低效益和對工人的健康傷害，其好處還在于它的易改

8、動、成本低和效率極高等特點。1992年1月21日，北大方正彩色出版系統(tǒng)在澳門日報投入生產(chǎn)性使用。2002年2月1日，王選教授榮獲2001年度國家最高科學技術(shù)獎。二、計算機地圖制圖的軟件配置Ø 軟件的一般結(jié)構(gòu)可分為以下幾個部分：地理資料輸入軟件、地理信息分析軟件、圖形輸出軟件。Ø 主要軟件產(chǎn)品有：國內(nèi)有SUPERMAP、MAPGIS、GEOSTAR、方正智繪等；國外有ARCGIS、ARCVIEW、MAPINFO、MGE、GEOMEDIA等。Ø 電子出版系統(tǒng)軟件有：Photoshop、Coreldraw、Freehand、Pagemaker 飛騰等。第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)與

9、非空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)根據(jù)地圖數(shù)據(jù)所反映的信息以及地圖實體和屬性的概念，可將地圖數(shù)據(jù)分為空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)兩種結(jié)構(gòu)類型。一、空間數(shù)據(jù)及其結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)用來表示物體的位置、形態(tài)、大小、分布等各方面信息，是對現(xiàn)實世界中存在的具有定位意義的現(xiàn)象的定量描述?？臻g數(shù)據(jù)格式有矢量結(jié)構(gòu)和柵格結(jié)構(gòu)1、矢量數(shù)據(jù)（圖形數(shù)據(jù)）Ø 矢量數(shù)據(jù)的基本要素為點、線、面。表達地圖要素的圖形都可以看作是點的集合。Ø 用矢量結(jié)構(gòu)表示空間數(shù)據(jù)時常用的表示方法是：在點數(shù)據(jù)上給出表示其位置的坐標值，如x、y平面坐標等；線段定義為兩個端點范圍內(nèi)的點組；面定義為構(gòu)成其邊界的線段組，然后加上表示這些點、線、面屬性的特征碼。2、柵

10、格數(shù)據(jù)（圖像數(shù)據(jù)）Ø 柵格數(shù)據(jù)表示方法是：將空間分割成有規(guī)則的格網(wǎng)，在各個格網(wǎng)給出相應(yīng)的屬性。Ø 其最小單元為像元（Pixel)。像元的灰度值可用于描述客觀世界中存在的現(xiàn)象。柵格數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實質(zhì)是像元陣列。每個像元由行列號確定其位置，且具有表示實體屬性的編碼值。分辨率：每單位長度上的像素叫做圖像的分辨率。分辨率=像素數(shù) / 圖像線性長度用“每英寸的像素數(shù)”（pixels per inch 簡寫為 ppi)來定義。圖像總像素=圖像長*寬*分辨率23、矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)比較Ø 矢量格式數(shù)據(jù)量小，圖形精度高，但獲取昂貴，數(shù)據(jù)共享不易實現(xiàn)；柵格格式數(shù)據(jù)量大，圖形精度低，

11、但獲取便宜，數(shù)據(jù)共享容易實現(xiàn)。Ø 在特定的軼件支持下，矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)之間，可以相互轉(zhuǎn)化。二、非空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)主要包括專題屬性數(shù)據(jù)、質(zhì)量描述數(shù)據(jù)、時間因素等有關(guān)屬性。又稱地圖屬性數(shù)據(jù)。它是對空間信息的描述，反映空間實體的本質(zhì)特性。典型的屬性數(shù)據(jù)有：空間實體的名稱、類型和數(shù)量特征（長度、面積、體積等）。非空間數(shù)據(jù)的組織模式：1、簡單表格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：把數(shù)據(jù)看成由行和列構(gòu)成的數(shù)據(jù)集合。利用屬性數(shù)據(jù)代碼與地圖中基本要素相連接。其優(yōu)點是易于編程和系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換；其主要缺點在于不能維護數(shù)據(jù)的完整性。2、關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)也用表格形式組織，但其表格具有更嚴密的定義。其具有簡單、靈活、存儲效率高等

12、特點，得到廣泛應(yīng)用。三、地圖數(shù)據(jù)庫 地圖數(shù)據(jù)庫是計算機制圖的核心，也是地理信息系統(tǒng)的重要組成部分。 可理解為以數(shù)字的形式把一幅或多幅地圖的諸多內(nèi)容要素以及它們之間的相互聯(lián)系有機地組織起來，并存儲在具有直接存取性能的介質(zhì)上的一批相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)文件。第四節(jié) 計算機地圖制圖的基本流程一、編輯準備階段 收集、分析評價和確定編圖資料，選定地圖投影、比例尺、地圖內(nèi)容、表示方法等。將地圖設(shè)計內(nèi)容數(shù)字化，填表。確定地圖資料的數(shù)字化方法，設(shè)計地圖內(nèi)容要素的數(shù)字編碼系統(tǒng)等。二、數(shù)字化階段 將具有模擬性質(zhì)的圖形和具有實際意義的屬性轉(zhuǎn)化為計算機可接受的數(shù)字的過程，叫地圖數(shù)字化。 地圖數(shù)字化包括柵格化與矢量化。 將柵格

13、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成矢量數(shù)據(jù)的過程，叫矢量化。 地圖矢量化的方法主要采用掃描數(shù)字化。掃描數(shù)字化：采用高精度掃描儀，將地圖掃描后形成柵格數(shù)據(jù)文件，再利用矢量化軟件對柵格數(shù)據(jù)進行處理，將其轉(zhuǎn)化成矢量圖形數(shù)據(jù)。掃描圖像預處理支持彩色和二值圖矢量化Ø 圖層“圖層”是地圖數(shù)字化和地圖圖形編輯過程中一個非常重要的概念。將不同圖形要素類型分為不同的圖層存放。可實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，便于修改和管理。Ø 分層組織數(shù)據(jù)的意義：（1）實現(xiàn)地圖要素的分層顯示；（2）實現(xiàn)GIS多重顯示；（3）有利于不同空間地理要素的疊加分析；（4）實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。三、數(shù)據(jù)處理和編輯階段Ø 是指把圖形（圖像）經(jīng)數(shù)字化后獲取的數(shù)

14、據(jù)編輯成繪圖文件的整個加工過程。Ø 包括兩個方面：一是數(shù)據(jù)預處理，即對數(shù)字化后的地圖數(shù)據(jù)進行檢查、糾正，統(tǒng)一坐標原點，進行比例尺的轉(zhuǎn)換，不同地圖資料的數(shù)據(jù)合并歸類等，使其規(guī)范化；二是地圖數(shù)學基礎(chǔ)的建立，不同地圖投影的變換，數(shù)據(jù)的選取和概括，各種地圖符號、色彩和注記的設(shè)計與編排等。四、圖形輸出階段Ø 將計算機處理后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形形式，即通過各種輸出設(shè)備輸出地圖圖形的過程。Ø 或顯示在屏幕上，或通過繪圖儀打印，或通過照排機輸出四色分色膠片，直接制版印刷。第五節(jié) 遙感制圖 遙感信息是制作地圖重要的信息源。主要用于編制各種專題地圖，制作影像地圖，修編或更新地圖。（1）遙

15、感信息覆蓋全球；（2）可獲得同一地區(qū)不同時相的制圖信息；（3）可獲得不同地區(qū)同一時相、波段、比例尺的制圖信息；一、遙感原理與圖像獲取 Ø 遙感，就是遙遠的感知，即通過非直接接觸目標的方式，而能獲取被探測目標的信息，并能通過識別與分類，了解該目標的質(zhì)量、數(shù)量、空間、分布及其動態(tài)變化的有關(guān)特征。Ø 遙感分為：航空遙感和航天遙感。二 遙感專題地圖的制作 遙感專題地圖制作：是指在計算機環(huán)境下，利用遙感資料編制各類專題地圖。1. 信息源的選擇 空間分辨率：指遙感儀器所能分辨的最小目標的實地尺寸，也就是遙感圖像上一個像元所對應(yīng)地面范圍的大小。2. 圖像處理 圖像預處理（1）粗處理（2）

16、精處理圖像增強處理 3. 圖像解譯 Ø 遙感圖像解譯：就是把柵格形式的遙感數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成矢量數(shù)據(jù)的過程。Ø 目視解譯：用肉眼或借助簡單的設(shè)備，通過觀察和分析圖像的影像特征和差異，識別并提取空間地理信息的一種解譯方法。Ø 計算機解譯：是利用專業(yè)圖像處理軟件，實現(xiàn)對圖像的自動識別和分類，從而提取專題信息的方法。 三 遙感影像地圖及其編制影像地圖是以航空或衛(wèi)星遙感影像直接反映地表狀況的地圖。第六節(jié) 地理信息系統(tǒng)制圖一、地理信息系統(tǒng)組成GIS包括四個基本部分：計算機硬件系統(tǒng)計算機軟件系統(tǒng)地理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)系統(tǒng)管理操作人員二、地理信息系統(tǒng)的功能數(shù)據(jù)采集、檢驗與編輯掃描數(shù)據(jù)的矢量化和

17、遙感數(shù)據(jù)的應(yīng)用是人們所關(guān)注的。數(shù)據(jù)處理 主要包括數(shù)據(jù)格式化、轉(zhuǎn)換、概括。數(shù)據(jù)的存儲與組織柵格模型（ Raster formats ）、矢量模型（ Vector formats ）、柵格與矢量混合模型是常用的數(shù)據(jù)組織方式。查詢、檢索功能 有屬性查詢、圖形查詢、關(guān)系查詢、邏輯查詢等?？臻g分析功能 空間分析是基于地理對象的位置和形態(tài)特征的一種空間數(shù)據(jù)分析技術(shù)，其目的在于提取和傳輸空間信息。通過空間分析可以提示數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)所包含的更深刻、更內(nèi)在的規(guī)律和特征。疊置分析（Overlay）：將同一地區(qū)、同一比例尺的兩個以上的數(shù)據(jù)層進行疊置，生成一個新的數(shù)據(jù)層，讓新的數(shù)據(jù)層的各個目標具有各疊置層目標的多重屬性

18、或各疊置層目標屬性的統(tǒng)計特征。緩沖區(qū)分析（ Buffering ）：根據(jù)數(shù)據(jù)庫的點、線、面實體，自動建立其周圍一定范圍內(nèi)的緩沖區(qū)多邊形。網(wǎng)絡(luò)分析（ Network ）：是對地理網(wǎng)絡(luò)（如交通網(wǎng)絡(luò)）、城市基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)（如各種網(wǎng)線、排水管道等）進行地理分析和模型化過程，通過研究網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)以及模擬和分析資源在網(wǎng)絡(luò)上的流動和分配情況，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其資源等的優(yōu)化問題。二、地理信息系統(tǒng)的功能Ø 顯示功能 計算機屏幕顯示，報告、表格、地圖等硬拷貝。三、地理信息系統(tǒng)制圖地理信息系統(tǒng)與計算機制圖的關(guān)系（1）GIS是從計算機制圖發(fā)展而來；而GIS的發(fā)展又推動計算機制圖的進一步發(fā)展；（2）GIS分析功能的優(yōu)勢是計算機制圖所不能及的；但計算機制圖為GIS時空分布和產(chǎn)品輸出提供了先進的手段。地理信息系統(tǒng)與計算機制圖的關(guān)系（3）其主要區(qū)別在于：計算機制圖系統(tǒng)側(cè)重于可見實體的顯示和處理，而對可見實體可能存在的非圖形屬性不太注重，然而這種屬性在地理分析中卻是非常有用的、必要的數(shù)據(jù)。四、GIS與地圖、地圖學的關(guān)系GIS“脫胎于地圖”，由地圖學到地圖學與地理信息系統(tǒng)，是科學的發(fā)展規(guī)律；地圖是GIS的重要數(shù)據(jù)源，也是GIS產(chǎn)品輸出的主