1、第九章第九章 数字地图制图数字地图制图 从20世纪50年代开始，电子计算机技术引入地图学领域，经 过理论探讨、应用试验、设备研制和软件发展，已形成地图 学中一门新的制作地图的应用技术分支学科，即计算机地图 制图学。计算机地图制图是根据地图原理，以电子计算机的 硬、软件为工具，应用数学逻辑方法，研究地图空间信息的 获取、变换、存贮、处理、识别、分析和图形输出的理论方 法和技术工艺，模拟传统的制图方法，进行地图的设计和编 绘。计算机地图制图系统有三个组成部分：硬件、软件、数 据。从一定意义上讲，计算机地图制图技术也可称为数字制 图技术。 第一节 数字地图制图技术基础 一、一、技术基础 1.计算机图
2、形学：是研究如何应用计算机生成、处理和显示图形的 一门新兴学科。 2.数据库技术：数据库中的数据，不仅包括反映事物数量的数值， 还包括各种非数值的信息：文字材料、图形图像、声音等。 在许多应用场合，使用的数据有以下几个特点：数据量大；数 据需要长期保存，反复使用；许多数据要被多个不同的用户共用。 为了适应这些特点，数据必须集中起来以一定的的组织方式存放在 计算机的外存贮器中，从而能以最佳方式、最少的重复，为多种应 用服务。这样组织起来的数据就是数据库。数据库和数据管理系统 合起来，称为数据库系统。 3.数字图像处理：数字图像是以栅格阵列的像元数值来记录 图像的。数字图像处理技术包括了对图像进行
3、抽象、表示、 变换等基础方法，图像处理的有效方法还有：图像增强与恢 复、图像分割、图像匹配与识别、图像信息的压缩与编码、 图像的二维与三维重建等。 4.多媒体技术：20世纪90年代以来随着信息技术的发展而形 成的一个领域。狭义的多媒体指的是文本、图像、图形动画、 声音等多种可供传递的形式载体。多媒体的出现，拓宽了计 算机处理信息的范围，提高了计算机处理信息的深度。 二、数字地图制图的系统组成 数字地图制图的组成包括：计算机硬件系统、软件系统、 地图数据、制图人员。 第二节 地图数据结构 空间数据结构空间数据结构 空间数据对应于地图基本要素即实体，所以又叫几何数据。 图形数据的基本要素为点、线、
4、面和体 图形要素只出现在三位数据空间结构中，因此表达地图要素的图形都可 以看作是点的集合。制作地图的过程，就是把构成地图要素的点、线、面 用点的坐标（xyz）一一记录下来，形成有规律的数字集合，并对这些数字 形式的图形信息进行处理，然后将经过加工的数字信息再现，使其成为地 图图形输出的过程。 在地图代数中就认为，点、线、面等基础要素构成了一幅地图，简单简单 的矢量结构：的矢量结构：点用单一的坐标（x，y）来表示，是地图中最基本的要素； 线用多个坐标对来表示，即用多个点来表示；面和线一样用多个坐标对来 表示，最后一个坐标须与第一个坐标相对应。 第三节 数字地图制图的基本流程 一、一、数字地图制图
5、的基本流程 数字地图制图的基本流程可分为四个阶段： 1.编辑准备阶段 这一阶段的工作与传统的制图过程基本相同，包括收集、 分析评价和确定编图资料，根据编图要求选定地图投影、 比例尺、地图内容、表示方法等,并按自动制图的要求做些 编辑准备工作。 2数字化阶段 将具有模拟性质的图形和具有实际意义的属性转化为计 算机可接受的数字，称为数字化。数字化的方法有手扶跟踪 和扫描数字化两种。 3数据处理和编辑阶段 这是数字制图的核心工作，数字化信息输入计算机后要 进行两方面处理：一是对数字化信息本身做规范化处理，主 要有数据检查、纠正，重新生成数字化文件，转换特征码， 统一坐标原点，进行比例尺的变换，不同资
6、料的数据合并归 类等；另一方面是为实施地图编制而进行的数据处理，包括 地图数学基础的建立，不同地图的投影变换，对数据进行选 取和概括，各种专门符号、图形和注记的绘制处理。 4图形输出阶段 图形输出是将经计算机处理后的数据转换为图形，可以 在显示器的屏幕上显示，可以存贮在磁盘上，也可以通过绘 图仪或打印机以纸质输出。 二、地图分层 分层是数字地图重要的概念。不同的图形要素类型具有 不同的图形空间结构，所以应当将不同图要素类型分为不同 的图层存放。通过图形要素的分层可以方便的实现不同数字 产品之间数据的“共享”，从而大大减小数字化作业量，同 时也可保证地图数据的质量。 所以数字化一幅地图的分层往往
7、先需确定图上的构成要 素，例如道路、地块、水域、地名等；然而明确各图形要素 是以面状、线状还是注记方式表示。 三、专题地图设计 制作专题地图是根据某个特定的专题对地图进行渲染的过程。 在桌面制图软件环境下，一般的专题制图步骤为： （1）根据所执行的专题变量，确定使用专题表示方法。 （2）确定从何处获取数据，特别是使用不同图表上的数据时，需要 通过数据之间的聚合来实现。 （3）自定义专题图例 （4）保存专题地图 四、图面配置与输出 最终的数字地图产品不仅包括各种分层的图形要素，还可能包括与图 形相关的各类统计图表、图例乃至图片，所以需要将不同的图形窗口、统 计图窗口和图例窗口在一个页面上妥善的安
8、排，这就是图面的配置问题。 地图输出功能设计一般包括了输出设备类型、输出幅面、比例尺、黑白或 彩色等参数的选择。 第四节 电子地图 第四节 电子地图 一、电子地图的概念 电子地图是20世纪80年代初利用计算机辅助地 图制图技术而形成的地图新品种。电子地图也称为 数字地图，是地图制作和应用的一个系统，是一种 数字化了的地图。电子地图可以存放在数字存储介 质上，地图图形可以显示在计算机屏幕上也可以随 时打印输出到纸面上。电子地图上可以表示的信息 量远远大于普通地图 。 以TM影象为地面的立体电子地图 电子地图可以非常方便地对普通地图的内容进行任意形式电子地图可以非常方便地对普通地图的内容进行任意形
9、式 的要素组合、拼接，形成新的地图的要素组合、拼接，形成新的地图。 电子地图很方便地与卫星影像、航空照片等其他信息源结电子地图很方便地与卫星影像、航空照片等其他信息源结 合，生成新的图种。合，生成新的图种。 电子地图可以利用数字地图记录的信息，派生新数据。电子地图可以利用数字地图记录的信息，派生新数据。 电子地图可用于城市规划建设、交通、旅游、汽车导航等电子地图可用于城市规划建设、交通、旅游、汽车导航等 许多部门。所有这些数字地图将各部门日常工作由原来一许多部门。所有这些数字地图将各部门日常工作由原来一 大堆地图翻来翻去，变成为计算机前作业，科学、准确、大堆地图翻来翻去，变成为计算机前作业，科
10、学、准确、 直观直观, ,大大提高效率。大大提高效率。 二、电子地图的特点 电子地图与纸质介质的地图相比，具有许多优点：电子地图与纸质介质的地图相比，具有许多优点： 交互性交互性 无极缩放无极缩放 无缝无缝 动态载负量调整动态载负量调整 多维化（飞行地图、演进地图）多维化（飞行地图、演进地图） 信息丰富信息丰富 共享性共享性 计算统计和分析计算统计和分析 三、电子地图的图种 导航图导航图 多媒体地图多媒体地图 遥感地图遥感地图 网络地图网络地图 地形图（显示三维地形）地形图（显示三维地形） 四、电子地图的应用 电子地图己广泛应用于政府规划、经济贸易、旅游向电子地图己广泛应用于政府规划、经济贸易
11、、旅游向 导、卫星导航、作战指挥等领域。在地区和城市的各级管导、卫星导航、作战指挥等领域。在地区和城市的各级管 理、建设、分析、规划和评价工作中，在城市信息系统、理、建设、分析、规划和评价工作中，在城市信息系统、 自然灾害预测评估信息系统、遥感作物估产系统、交通管自然灾害预测评估信息系统、遥感作物估产系统、交通管 理信息系统以及资源利用、区域规划等系统的建设中，电理信息系统以及资源利用、区域规划等系统的建设中，电 子地图都已成为重要地理信息基础。电子地图应用领域还子地图都已成为重要地理信息基础。电子地图应用领域还 在不断扩展，电子地图的表现形式也将发生新的变化。在不断扩展，电子地图的表现形式也将发生新的变化。 重要内容提示 1.数字地图制图的基本流程 2.地图图分层的含义 3.理解空间数据结构 4.电子地图的概念和特点
