电子制图之第二章1.ppt

第二章 电子地图,1.1 电子地图的定义 1.2 电子地图的起源 1.3 电子地图的发展 1.4 电子地图系统 1.5 电子地图的用户 1.6 当前研究的热点问题,1.1 电子地图的定义,电子制图是制图过程，电子地图是制图结果 本次课讲一下制图结果 电子地图(Electronic Map)的特点 电子地图具有地图的内涵，是数字地图在计算机屏幕上的符号化显示. 电子地图制作必须具备数字地图数据、地图符号库及一定的数学基础. 电子地图是在计算机屏幕上可视的基于电子技术的屏幕地图。,1.1 电子地图的定义,电子地图(Electronic Map) 数字地图:电子地图是以地图数据库为基础，以数字形式存储于计算机外存储器上，并能在电子屏幕上实时显示的可视地图，所以又称“屏幕地图”或“瞬时地图”。 存贮于计算机外存，以只读光盘（CD-ROM）、网络等形式传播，以桌面计算机或触摸屏计算机等形式提供给大众使用。,1.1 电子地图的定义,与数字地图的差别(Digital Map) 数字地图是指用数字形式描述地图要素的属性、定位和关系信息的数据集合，是存储在计算机中可以识别的媒体上的一组描述地理实体的坐标和属性标识的离散数据的集合 。 电子地图是以地图数据库为基础，通过一定的硬件和软件在电子屏幕上显示的可视地图，是数字地图在电子屏幕上的符号化显示。,1.1 电子地图的定义,与地理信息系统的差别(GIS) 陈述彭 :“地理信息系统可简单定义为用于采集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机信息系统”。 关系：电子地图是GIS的主要数据源，是GIS中地理数据表达的主要方式，在GIS中电子地图是联系用户和地理数据库的桥梁。,1.1 电子地图的定义,分类 按存贮介质分： CD_ROM电子地图 网络电子地图 按用途分： 导航电子地图 城市电子地图 旅游电子地图等 按数据类型分： 矢量电子地图 栅格电子地图 矢、栅混合电子地图,1.1 电子地图的定义,分类 按表达形式分： 二维电子地图 三维电子地图 按功能分： 静态型电子地图 交互型电子地图 动态型电子地图 分析型电子地图,1.1 电子地图的定义,优点 多源信息的集成； 强大的空间信息可视化功能； 交互性：在地图数据库以及系统提供的工具的支持下，用户可以进行信息的交互查询以及其它的一些交互操作，如放大、缩小、漫游等； 动态性：可以采用视觉的（闪烁、颜色渐变，动态符号、运动线等）及听觉的（声音、音乐等）手段动态地表达空间现象； 更强的适应性：传统地图的内容一经确定后就无法更改。在电子地图中，用户可以根据自己的需要，任意选取要显示的内容，同时还可以自己定义可视化表达的方式； 多媒体技术的支持；,1.1 电子地图的定义,优点 复杂的具有地理信息系统的功能：如查询、最优路径选取以及缓冲区分析等； 信息系统的延伸：多媒体电子地图集不再仅仅是地图产品，它可以被看作为一个信息系统，例如旅游信息系统，城市信息系统； 方便的量算功能：可以进行距离的测量和周长、面积的计算； 合理的更新：无论在更新费用和更新周期上都要优于传统地图集的更新； 出版和发布：出版工序简单，而且产品的运输方便容易等。,1.1 电子地图的定义,功能 作为空间实体的模型：地图都是根据一定的目的，采用一定的方法和手段的对客观实体的抽象表达； 作为空间观察的提供者：地图（集）作为空间信息的载体，可以为用户的空间查询和分析提供信息； 作为空间的组织者：在数字化时代以前，地图（集）已经以多媒体产品的组织者身份出现，它包括文本、图形、图像和图表等多种媒体的集合，在当今的数字化时代，又包括了声音、视频等媒体类型。,1.1 电子地图的定义,功能 可以作为访问地理数据库的桥梁：通过点击地图目标，就可以访问于此目标相链接的地理数据库； 作为多媒体的界面：在多媒体电子地图产品中，地图可以与其它媒体相链接，这样就可以使用户能够访问其它媒体。所以在描述与具体的地理位置相关的媒体时，地图是最为理想的这些地理位置的载体； 可以作为科学可视化的工具等：作为空间信息的载体，在空间实体的可视化研究方面，地图仍旧是最为理想的工具。,1.2 电子地图的起源,是传统模拟地图的延伸 传统的地图绘制过程全部是手工清绘、刻绘。数字制图技术的引入解放了生产力，提高了工作效率，这是一个质的飞跃;在数字制图条件下，地图数据可以存于数据库中，提高了数据的利用率，这是另一个质的飞跃。传统的地图出版工作，从编绘到印刷出版一般周期较长，这是不符合信息时代节奏的，因而也成了现代地图学引进计算机辅助制图技术的动力。,1.2 电子地图的起源,计算机地图制图学的发展 50年代兴起的计算机技术70年代以来取得了飞速发展，新技术的应用使地图制图学发生了深刻的技术革命。计算机处理大量数据的速度之快，导致制图成本的降低; 也节省了地图编绘时间。 计算机地图学-多媒体地图学（Cartwright 1999)-探究地图学（Kraak 1998)-赛博地图学（Taylor 1997）-网络地图学（ Kraak 2000）,1.2 电子地图的起源,科学可视化的发展 地学可视化是目前GIS和地图学的研究热点问题之一。随着GIS、GPS、RS以及其他空间技术的发展，空间数据，尤其是时空数据的数据获取越来越方面。 视觉化的主要技术要素 多媒体技术 虚拟现实技术：全沉浸、部分沉浸和桌面虚拟环境系统 因特网和万维网技术的应用,1.2 电子地图的起源,现代计算机技术的发展 计算机硬件的发展 计算机软件的发展 计算机外设的发展,1.2 电子地图的起源,多媒体技术的发展 包括： 超文本是一种按信息之间关系非线性地存贮、组织、管理和浏览信息的计算机技术。 超媒体则是利用超文本技术组织、管理多媒体信息的技术，即用超文本技术管理图形、图像、文字、声音、视频、动画等多媒体信息。 多媒体电子地图：多媒体电子地图是集文本、图形、图表、图像、声音、动画和视频等多种媒体于一体的新型地图，是电子地图的进一步发展。它除了具有电子地图的优点之外，还增加了地图表达空间信息的媒体形式，以听觉、视觉等多种感知形式，直观、形象、生动地表达空间信息。,1.2 电子地图的起源,国际互联网的普及和发展 互联网（Internet）是一个连接世界各地不同计算机系统的全球性网络系统。它是目前世界上最大、增长最快的计算机网络系统。,1.2 电子地图的起源,国际互联网的普及和发展 互联网的意义 互联网可以改变数据信息的获取、传输、发布、共享、应用和可视化等过程和方式。,1.2 电子地图的起源,移动终端和无线网络的发展 PDA、手机 基于通讯的技术：GSM、 GPRS、 CDMA、EDGE等 基于局域网的技术：蓝牙技术,1.3 电子地图的发展,代替传统制图方法机助制图，数字制图最初的应用是代替传统的制图手段来制作地图。此时，数字制图仅仅只是一种制图的手段，当然它具有传统方法所无法比拟的优点，比如，速度快、质量高、标准化程度强等。 尽管是数字制图，最终成果仍然是通过绘图方式得到的传统意义上的地图，即纸质地图或称“模拟地图”。,1.3 电子地图的发展,提供另一种介质形式存储的图件数字地图。,1.3 电子地图的发展,提供真正的数字地图，满足GIS的应用数字地图：GIS技术的迅速发展和日益广泛的应用，给数字制图提供了机会，但也带来了挑战。GIS的最主要特征可以说一方面空间基础数据是它的核心，另一方面基于数据的分析是其灵魂。这两点都与数字地图密切相关。数字地图是空间基础信息的载体。为了满足GIS的需求，数字地图在内容、结构、表示方式和质量等方面都必须得到有效的处理。,1.3 电子地图的发展,提供新的数字产品三维景观模型：人们期望，未来的数字制图应该提供一种应用更为广泛的数字产品，这种产品可以称之为“三维景观模型”。三维景观模型是客观世界实际地物地貌景观完整而抽象的数字描述和表征，不仅更适合各种专业应用，而且也更适合大众应用。,1.3 电子地图的发展,举例：上海企事业大全深圳电子地图集北京通中国人口电子地图集中国深圳光盘地图北京电子地图2000香港互动电子地图 软件：中科院地理所EA 2000，武汉大学Atlas 2000,1.4 电子地图系统,定义： 在计算机软、硬件的支持下，以地图数据库为基础，能进行空间信息的采集、存储、管理、分析和显示的计算机系统。,1.4 电子地图系统,组成：,1.4 电子地图系统,硬件：,1.4 电子地图系统,软件： 操作系统 数据库软件 专业软件 其他应用软件,1.4 电子地图系统,软件： 地图数据库管理软件,1.4 电子地图系统,软件： 地图数据库管理软件的功能 地图构建功能 允许用户根据设计方案选择内容、比例尺、地图投影、地图符号、颜色等，生产预想的地图，以满足需要。 地图管理功能 电子地图中包含空间数据、属性数据和时间数据，而且包含多种数据源的数据，因此需要使用地图数据库管理这些复杂、大量的数据。,1.4 电子地图系统,软件： 地图数据库管理软件功能 检索和查询功能 可以根据用户需求来检索信息，并以多媒体的形式显示查询结果，包括：图形到属性的查询、属性到图形的查询、图形、属性综合查询、拓扑查询. 分析功能：空间分析、统计分析：,1.4 电子地图系统,软件： 地图数据库管理软件功能 数据更新功能 系统提供强有力的地图和数据输入、编辑的能力，以确保及时更新数据，保证电子地图的现势性，并为再版地图创建十分优越的制图环境。,1.4 电子地图系统,软件： 地图数据库管理软件功能 制图综合功能 制图综合在电子地图系统中是按照视觉限度的原理实现的，它是一种逆向过程，当数据库中存储了十分详细的制图数据时，正常位置的屏幕上不可能显示全部图形细部，即显示的比例尺缩小时，更多的细节被忽略了，面状符号可能显示成点状符号。依次放大可获得多种比例尺的效果。,1.4 电子地图系统,软件： 地图数据库管理软件功能 输出功能 地图查询、分析的结果必须以一定的方式提供给用户。输出成果按照不同的分类存在不同的形式。 按承载介质分：数字地图、电子地图以及纸张地图等； 按形式分：地图、图表、表格、报告等。,1.4 电子地图系统,数据：电子地图系统的操作对象是地理数据、它具体描述地理实体的空间特征、属性特征和时间特征。,电子地图数据,根据地理实体的空间图形表示形式，可将空间数据抽象为点、线和面三类元素，它们的数据表达可以采用矢量或者栅格两种组织形式，分别称为矢量数据结构和栅格数据结构。,1.4 电子地图系统,人员：包括系统开发人员和GIS技术的最终用户，他们的业务素质和专业知识是GIS工程及其应用成败的关键。,1.4 电子地图系统,人员：包括系统开发人员和GIS技术的最终用户，他们的业务素质和专业知识是GIS工程及其应用成败的关键。,1.5 电子地图的用户,一般用户：如学生、普通百姓 普通地图的内容 方便地浏览和阅读 放大、缩小和漫游 必要的检索功能 一般的量测 多媒体的支持,1.5 电子地图的用户,行政及科研部门：把电子地图作为组织、管理和显示信息，提供辅助决策的依据。 普通地图的内容+一些专题地图种类的内容 一般用户的功能 比较功能 提供常用的分析工具 必要的数据传输及通讯支持,1.5 电子地图的用户,专业用户：包括军事、测绘、交通、水、气、电等各专业部门，功能更为具体、专业性强 普通地图的内容+专题内容 专业特定的功能，如专题图设计制作功能、专业分析功能和彩色出版功能等。,1.6 当前研究的热点问题,三维电子地图,1.6 当前研究的热点问题,与地理信息系统(Geographic Information System-GIS)的结合：地理信息系统脱胎于地图制图学而成为一门独立的科学，同时地理信息系统的发展也促进了地图制图学的发展。一般来说，地图制图学侧重于信息的表达能力，而地理信息系统侧重于它的分析功能，但随着地图制图学的发展这种侧重点的差距正在逐步减小。多媒体电子地图逐渐具备地理信息系统的部分功能而成为大众型的地理信息系统。“地图集信息系统（AIS）是在一个在多媒体环境中进行地理分析和地图可视化的工具”（Schulmeister 1996）。地图集信息系统的潜力在于可视化技术、多媒体技术以及地理信息系统功能的融合，它提供了比较好的信息访问能力和丰富的信息表达能力。,1.6 当前研究的热点问题,与全球定位系统(Global Position System-GPS)的结合：全球定位系统是美国研制的导航、授时和定位系统，现广泛应用于农业、林业、水利、交通、航空、测绘、安全防范、军事、电力、通讯、城市管理等部门。电子地图与全球定位系统的结合产生了多种应用，如车辆、船舶的监控、定位和导航等。,1.6 当前研究的热点问题,与遥感（Remote Sensing-RS）的结合：随着遥感技术应用的更加普及，航空航天遥感技术将成为对地观测的重要有效手段，同时遥感数据作为多媒体电子地图集的主要数据源之一，在多媒体电子地图集中有着不可替代的地位，因此多媒体电子地图集与遥感技术的有效结合将日趋紧密。,1.6 当前研究的热点问题,与万维网(World Wide Web-WWW)的结合：计算机技术和网络技术的不断发展，促进了地图制图学的发展和变革，同时影响到了地图制作和出版发行等各个环节。这些发展之一就是地图与万维网结合，产生了万维网电子地图(WEB Map)。万维网电子地图是以万维网作为传播介质的新型地图，它具有传统地图以及单机电子地图无法比拟的优点。借助于计算机和因特网，用户可以不受时间和空间的限制，进行地图的浏览和查询，而且地图的现势性强，更新速度快，系统的维护、更新方便。,1.6 当前研究的热点问题,与虚拟现实技术(Virtual Reality-VR)的结合：虚拟现实指为用户提供一种模拟现实的或虚拟现实的操作环境，使用户具有仿佛置身于现实世界一样的临境感(三维视觉、听觉、触觉等多重感觉)；同时，可以通过人机对话工具交互地操作虚拟现实中的物体。这样不仅可以使用户沉浸于虚拟现实环境中，还可以查询、浏览以及分析虚拟现实中的物体，如地形、地物、资源环境状况等，辅助用户进行分析、评价、规划或决策。虚拟现实地图是以虚拟现实为基础的新型的数字地图。在这样的虚拟环境中，用户不再仅仅用视觉感知地图，可以用触觉、听觉、嗅觉等多重感觉通道使人沉浸于三维地理环境之中，同时可以通过人机交互工具模拟人在自然地理环境中的空间认知方式，并进行各种空间地理分析。,参考信息,数字地图三维可视化的若干研究与应用 /content/maincontent/MapArticle/TelePapers/tele011.pdf 数字环境下地图学发展的若干问题 /content/maincontent/MapArticle/TelePapers/tele001.pdf 基于电子地图的超媒体数据模型研究 /cont