數(shù)字地圖制圖課件

1、第九章 數(shù)字地圖制圖 從20世紀50年代開始，電子計算機技術(shù)引入地圖學領域，經(jīng)過理論探討、應用試驗、設備研制和軟件發(fā)展，已形成地圖學中一門新的制作地圖的應用技術(shù)分支學科，即計算機地圖制圖學。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，應用數(shù)學邏輯方法，研究地圖空間信息的獲取、變換、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，進行地圖的設計和編繪。計算機地圖制圖系統(tǒng)有三個組成部分：硬件、軟件、數(shù)據(jù)。從一定意義上講，計算機地圖制圖技術(shù)也可稱為數(shù)字制圖技術(shù)。第一節(jié) 數(shù)字地圖制圖技術(shù)基礎一、技術(shù)基礎1.計算機圖形學：是研究如何應用計算機生成、處理和顯示圖形

2、的一門新興學科。2.數(shù)據(jù)庫技術(shù)：數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，不僅包括反映事物數(shù)量的數(shù)值，還包括各種非數(shù)值的信息：文字材料、圖形圖像、聲音等。 在許多應用場合，使用的數(shù)據(jù)有以下幾個特點：數(shù)據(jù)量大；數(shù)據(jù)需要長期保存，反復使用；許多數(shù)據(jù)要被多個不同的用戶共用。為了適應這些特點，數(shù)據(jù)必須集中起來以一定的的組織方式存放在計算機的外存貯器中，從而能以最佳方式、最少的重復，為多種應用服務。這樣組織起來的數(shù)據(jù)就是數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)合起來，稱為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。3.數(shù)字圖像處理：數(shù)字圖像是以柵格陣列的像元數(shù)值來記錄圖像的。數(shù)字圖像處理技術(shù)包括了對圖像進行抽象、表示、變換等基礎方法，圖像處理的有效方法還有：圖像增強與恢復

3、、圖像分割、圖像匹配與識別、圖像信息的壓縮與編碼、圖像的二維與三維重建等。4.多媒體技術(shù)：20世紀90年代以來隨著信息技術(shù)的發(fā)展而形成的一個領域。狹義的多媒體指的是文本、圖像、圖形動畫、聲音等多種可供傳遞的形式載體。多媒體的出現(xiàn)，拓寬了計算機處理信息的范圍，提高了計算機處理信息的深度。二、數(shù)字地圖制圖的系統(tǒng)組成 數(shù)字地圖制圖的組成包括：計算機硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、地圖數(shù)據(jù)、制圖人員。 第二節(jié) 地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 空間數(shù)據(jù)對應于地圖基本要素即實體，所以又叫幾何數(shù)據(jù)。 圖形數(shù)據(jù)的基本要素為點、線、面和體 圖形要素只出現(xiàn)在三位數(shù)據(jù)空間結(jié)構(gòu)中，因此表達地圖要素的圖形都可以看作是點的集合。制作地圖的

4、過程，就是把構(gòu)成地圖要素的點、線、面用點的坐標（xyz）一一記錄下來，形成有規(guī)律的數(shù)字集合，并對這些數(shù)字形式的圖形信息進行處理，然后將經(jīng)過加工的數(shù)字信息再現(xiàn)，使其成為地圖圖形輸出的過程。 在地圖代數(shù)中就認為，點、線、面等基礎要素構(gòu)成了一幅地圖，簡單的矢量結(jié)構(gòu)：點用單一的坐標（x，y）來表示，是地圖中最基本的要素；線用多個坐標對來表示，即用多個點來表示；面和線一樣用多個坐標對來表示，最后一個坐標須與第一個坐標相對應。第三節(jié) 數(shù)字地圖制圖的基本流程一、數(shù)字地圖制圖的基本流程 數(shù)字地圖制圖的基本流程可分為四個階段：1.編輯準備階段 這一階段的工作與傳統(tǒng)的制圖過程基本相同，包括收集、分析評價和確定編圖

5、資料，根據(jù)編圖要求選定地圖投影、比例尺、地圖內(nèi)容、表示方法等,并按自動制圖的要求做些編輯準備工作。 2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，稱為數(shù)字化。數(shù)字化的方法有手扶跟蹤和掃描數(shù)字化兩種。3數(shù)據(jù)處理和編輯階段 這是數(shù)字制圖的核心工作，數(shù)字化信息輸入計算機后要進行兩方面處理：一是對數(shù)字化信息本身做規(guī)范化處理，主要有數(shù)據(jù)檢查、糾正，重新生成數(shù)字化文件，轉(zhuǎn)換特征碼，統(tǒng)一坐標原點，進行比例尺的變換，不同資料的數(shù)據(jù)合并歸類等；另一方面是為實施地圖編制而進行的數(shù)據(jù)處理，包括地圖數(shù)學基礎的建立，不同地圖的投影變換，對數(shù)據(jù)進行選取和概括，各種專門符號、圖形和注記的繪

6、制處理。4圖形輸出階段 圖形輸出是將經(jīng)計算機處理后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形，可以在顯示器的屏幕上顯示，可以存貯在磁盤上，也可以通過繪圖儀或打印機以紙質(zhì)輸出。二、地圖分層 分層是數(shù)字地圖重要的概念。不同的圖形要素類型具有不同的圖形空間結(jié)構(gòu)，所以應當將不同圖要素類型分為不同的圖層存放。通過圖形要素的分層可以方便的實現(xiàn)不同數(shù)字產(chǎn)品之間數(shù)據(jù)的“共享”，從而大大減小數(shù)字化作業(yè)量，同時也可保證地圖數(shù)據(jù)的質(zhì)量。 所以數(shù)字化一幅地圖的分層往往先需確定圖上的構(gòu)成要素，例如道路、地塊、水域、地名等；然而明確各圖形要素是以面狀、線狀還是注記方式表示。 三、專題地圖設計 制作專題地圖是根據(jù)某個特定的專題對地圖進行渲染的過程。

7、 在桌面制圖軟件環(huán)境下，一般的專題制圖步驟為： （1）根據(jù)所執(zhí)行的專題變量，確定使用專題表示方法。 （2）確定從何處獲取數(shù)據(jù)，特別是使用不同圖表上的數(shù)據(jù)時，需要通過數(shù)據(jù)之間的聚合來實現(xiàn)。 （3）自定義專題圖例 （4）保存專題地圖四、圖面配置與輸出 最終的數(shù)字地圖產(chǎn)品不僅包括各種分層的圖形要素，還可能包括與圖形相關的各類統(tǒng)計圖表、圖例乃至圖片，所以需要將不同的圖形窗口、統(tǒng)計圖窗口和圖例窗口在一個頁面上妥善的安排，這就是圖面的配置問題。地圖輸出功能設計一般包括了輸出設備類型、輸出幅面、比例尺、黑白或彩色等參數(shù)的選擇。 第四節(jié) 電子地圖 第四節(jié) 電子地圖一、電子地圖的概念 電子地圖是20世紀80年代

8、初利用計算機輔助地圖制圖技術(shù)而形成的地圖新品種。電子地圖也稱為數(shù)字地圖，是地圖制作和應用的一個系統(tǒng)，是一種數(shù)字化了的地圖。電子地圖可以存放在數(shù)字存儲介質(zhì)上，地圖圖形可以顯示在計算機屏幕上也可以隨時打印輸出到紙面上。電子地圖上可以表示的信息量遠遠大于普通地圖 。以TM影象為地面的立體電子地圖電子地圖可以非常方便地對普通地圖的內(nèi)容進行任意形式的要素組合、拼接，形成新的地圖。 電子地圖很方便地與衛(wèi)星影像、航空照片等其他信息源結(jié)合，生成新的圖種。 電子地圖可以利用數(shù)字地圖記錄的信息，派生新數(shù)據(jù)。 電子地圖可用于城市規(guī)劃建設、交通、旅游、汽車導航等許多部門。所有這些數(shù)字地圖將各部門日常工作由原來一大堆地圖翻來翻去，變成為計算機前作業(yè)，科學、準確、直觀,大大提高效率。 二、電子地圖的特點 電子地圖與紙質(zhì)介質(zhì)的地圖相比，具有許多優(yōu)點： 交互性 無極縮放 無縫 動態(tài)載負量調(diào)整 多維化（飛行地圖、演進地圖） 信息豐富 共享性 計算統(tǒng)計和分析三、電子地圖的圖種導航圖多媒體地圖遙感地圖網(wǎng)絡地圖地形圖（顯示三維地形） 四、電子地圖的應用 電子地圖己廣泛應用于政府規(guī)劃、經(jīng)濟貿(mào)易、旅游向?qū)?、衛(wèi)星導航、作戰(zhàn)指揮等領域。在地區(qū)和城市的各級管理、建設、分析、規(guī)劃和評價工作中，在城市信息系統(tǒng)、自然災害預測評估信息系統(tǒng)