第一讲 计算机地质制图概述201X0829ppt课件

.,周小成,计算机地质制图概述,办公室：87892673，手机mail：zhouxc,.,讲课提纲,计算机地质制图简介,地学常见制图软件简介,计算机地质制图的发展,一,二,三,四,五,六,计算机绘图系统及其优点,计算机地质制图与相关学科的联系,七,教学目的、大纲、考核方式,如何学好计算机地质制图,.,全球平均气温变化表,一、计算机地质制图简介,枯燥的数据表,.,Grapher绘制的全球气温变化图,将枯燥的数据变为图形展示,.,用图形来表达枯燥的数据用图形来表达枯燥的文字更好的展示成果，增加视觉冲击力，更好的传达信息，增强人的理解力。计算机绘图（或制图），是应用计算机及图形输入、输出设备，实现图形显示、辅助绘图及设计的一门计算机技术。它建立在图学、应用数学及计算机科学三者有机结合的基础上。计算机地质制图的内容主要有基于统计数据的各类图件的绘制，以及基于纸质底图地图绘制，地质图绘制，以及最新的3S技术的制图技术。,一、计算机地质制图简介（续）,.,二、计算机绘图系统及优点,2.1计算机绘图系统计算机绘图系统是一个以计算机为主的系统。一般说来，计算机绘图系统包括硬件系统和软件系统两大部分，由于某种硬件系统大都配有自己相应的软件系统，常把计算机绘图硬件系统简称为计算机绘图系统。硬件系统；计算机、必要的外部设备，如图形输入、输出设备等。图形输入设备的用途就是将用户的图形数据、各种命令等转换成电信号输入计算机；而输出设备的用途则是将计算机处理好的结果转换成可见的图形。常用的输入设备主要有键盘、目标器、扫描仪、数字化坐标仪、图形扫描仪等。,.,常见的输出设备一般可分为两大类，一类是起交互作用的显示设备(显示器)；另一类是输出永久性图形的绘图设备，如打印机及绘图仪。软件系统；使计算机能够进行编辑、计算和实现图形输出的信息加工处理系统，包括系统软件、数据库、绘图语言或绘图软件等。一般，计算机绘图系统的配置如图所示：,二、计算机绘图系统（续）,.,2.2计算机绘图的优点,为什么要用计算机进行绘图？手工绘图的特点：在人类的生产活动及正常生活中，经常需绘制各种图样、图表、美术图案、动画及广告等。传统的制图是利用绘图工具和仪器进行手工绘图劳动强度大，效率低，而且绘图精度不能保证。图纸不便管理和保存。图纸易变形，信息易模糊。科学技术的发展，对绘图精度的要求越来越高，同样也越来越复杂，如超大规模集成电路掩膜图、印刷电路板的布线图、航天飞机及宇宙空间飞行器复杂曲面外壳等。手工绘图是无法完成的，而且现代社会竞争激烈，要求产品更新换代十分迅速，就要求产品设计绘图必须高效完成。,.,传统手工地质绘图的缺点地质绘图是地质工作的有机组成部分，在开展多学科、多途径的地质研究中，自始至终都要运用各种地质图件来表现研究成果。从工作过程来看，要经历基础资料的收集和整理、主要基础图件的编制和分析、各类所需图件的编制和使用三个阶段。传统的手工绘图存在精度低、修改难、绘制需时长等缺点，且其工艺流程和操作方法是相当烦琐和复杂的。传统的地质成图方法已经不能适应现今社会高速发展和地质科学发展的需要。因此，世界上一些发达国家如加拿大、美国等国都先后从20世纪50一80年代就开始进行计算机辅助绘图。,2.2计算机绘图的优点,.,计算机制图的优点：利用计算机绘图可以完全取代手工绘图，使工程设计人员真正从手工设计绘图的繁琐、低效率、重复工作中解脱出来，而且不会因为存放时间过长而变形，信息丢失。,2.2计算机绘图的优点（续）,.,计算机地图制图及优点计算机地图制图又称机助地图制图或数字地图制图，它是以传统的地图制图原理为基础，以计算机及其外围设备为工具，采用数据库技术和图形数据处理方法，实现地图信息的采集、存储、处理、显示和绘图的应用科学。计算机地图制图是伴随着计算机及其外设的产生和发展而兴起的一门正在得到迅速发展的应用技术学科。它的诞生为传统的地图制图学开创了一个崭新的计算机图示技术领域，并有力地推动了地图制图学理论的发展和技术进步的过程。计算机地图制图已在普通地图制图、专题地图制图、数字高程模型、地理信息系统等方面得到了广泛的应用，成为地图制图学的发展趋势。,2.2计算机绘图的优点（续）,.,计算机地图制图(或数字地图制图)是地图制图领域内一次重大的技术变革。与传统的地图制图相比，计算机地图制图具有如下的优越性：1易于编辑和更新传统的纸质地图一旦印刷完成即固定成型，不能再变化，而数字地图是在人机交互过程中动态产生出来的，可以方便地根据地图用户的要求改编地图，以增加地图的适应性。例如，用户可以指定地图的显示范围，设定显示的比例尺并可以选择地图上出现的地物要素种类等。2提高绘图速度和精度计算机绘图显著提高了绘图的速度，缩短了成图周期，把制图人员从烦琐的手工制图中解放出来，同时也减少了制图过程中由于制图人员的主观随意性而产生的偏差。,2.2计算机绘图优点（续）,.,3容量大且易于存储数字地图的容量大，它一般只受计算机存储器的限制，因此可以包含比传统地图更多的地理信息。数字地图易于存储，并且由于存储的是数据，所以不存在传统地图中常见的纸张变形等问题，保证了存储中的信息不变性，提高了地图的使用精度。4丰富地图品种计算机地图制图丰富了地图品种。如坡度图、坡向图、通视图、三维立体图等。5便于信息共享数字地图具有信息复制和传播的优势，容易实现共亨。数字地图能够大量无损失复制，并可以通过计算机网络进行传播。,2.2计算机绘图的优点（续）,.,纯手工绘图向AutoCAD过渡20世纪90年代以前，传统的地质制图过程，工艺繁琐复杂、成图周期长、劳动强度大。一幅图从编辑、出版、印刷需要经十几道工序，要经历若干个成图步骤，一幅1:20万或1:5万的图幅，从野外填图到提交成果，一般需要4-5年。传统的地质制图方法在某种程度上已不能适应地质科学发展的需要，为此迫切要求尽可能提高地质制图过程自动化。随着计算机技术软硬件技术的快速发展，地质专业应用信息化制图条件已趋成熟。用计算机绘制工程地质图件是科学技术的进步。这是信息化制图建设的第一阶段，是质的飞跃，完成了从手工到计算机的转换，工作效率也得到了大大提高,计算机地质制图的发展,.,该阶段的存在问题：编制出来的图件不能很好地处理属性信息和图形之间的拓扑关系，光滑度、颜色都满足不了地质标准的需要，最致命的就是信息的后期查询和处理都遇到了很大的困难。,计算机地质制图的发展（续）,.,CAD向GIS软件平台过渡20世纪90年代末开始，GIS技术得到广泛应用，各种GIS软件平台纷纷出现。GIS技术的快速发展为地质制图提供了现代化的技术手段。各种GIS软件厂商在GIS功能方面都不断创新。大多数著名的商业遥感图像软件都吸取了GIS的功能，而一些GIS软件如Are/Info也都吸取图像虚拟可视化技术。总体来说，各种软件各有千秋，互为补充，目前市面上用户使用较多的GIS软件平台有ArcGIS,MapInfo,MAPGIS等，遥感图像处理软件有ENVI，ERDAS，PCI等,计算机地质制图的发展（续）,.,另外还有专门针对矿山地测工作、地质单孔柱状、剖面、平面自动成图量身制作的地理信息系统软件，虽然其图形编辑和颜色管理方面不能与MapGIS相提并论，但是这些软件的自动成图功能却是十分完善，实现了从原始的基础数据(如钻孔数据、导线点数据等)自动生成并动态修改。在地质勘探线剖面图、采掘工程平面图、底板等高线及储量计算图、任意剖面切割等方面有着无可比拟的优势。,计算机地质制图的发展（续）,.,计算机制图的发展现状2005年以来：当前制图基本流程:利用计算机图数转换技术、交互式图形技术将图件数字化，对其进行编辑修改，然后通过高精度图形设备，直接制图或生成制版胶片，同时生成可反复使用、任意个性的数字图件。实现地质图形数字化，建立图形和属性两类地学数据相结合的数据库，地质信息全部存贮于计算机中，实现对地图数据分层信息成片存贮，易于管理和查询，并为分析应用开拓了新领域。GIS与多媒体、Internet等结合，可实现地质制图的信息共享及多途径显示、输出、分析，实现动态化制图，地学信息总是处在动态变化过程中，地学图件内容的变更，利用GIS可方便地将信息调出，作必要修改，重新输人，大大缩短修编周期，地质图件精度高、速度快，大大提高地质图件的应用价值。,.,四、计算机地质制图与相关学科的联系,1计算机科学计算机科学为地图空间信息的表达、存储、处理、分析和应用提供了有利的工具。数据库技术提供数据的管理、更新、查询和维护功能；计算机图形学提供算法基础，CAD对于辅助设计提供支持，软件工程对于计算机地图制图的系统设计提供科学的方法。2地图学计算机地图制图源于传统地图制图，地图学理论与方法对计算机地图制图系统的发展有着重要的影响。计算机制图为地图特征的数字表达、操作和显示提供了一系列方法，为计算机地图制图系统的图形输出提供技术支持。,计算机地质制图与相关学科关系与计算机地图制图类似,.,3遥感技术遥感(RS)作为空间数据的采集手段，已经成为计算机地图制图的重要信息源与数据更新途径。可以从遥感图像中快速而可靠地提取地面目标的空间信息和属性信息。实际工作经验证明，每12年TM图像可覆盖我国国土1次，其数据的现势性比常规的地图资料要好。因此，利用遥感图像实施地图空间数据的更新具有重要的现实意义和价值。4全球卫星定位系统全球卫星定位系统(GPS)作为一种新型的定位数据的采集和更新手段，具有高精度、高效益、全天候、低成本、高灵活性、实时性等优势，因此在计算机地图制图中具有重要的应用价值。5电子地图电于地图是以地图数据库为基础，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。,四、计算机地质制图与相关学科的关系（续）,.,.,网络电子地图,.,6计算机地图制图与地理信息系统（GIS）计算机地图制图是GIS的技术基础，它涉及GIS中的空间数据采集、表示、处理、可视化甚至空间数据的管理。它们的主要区别在于空间分析方面：计算机地图制图系统具有强大的地图制图功能；而完善的地理信息系统可以包含计算机地图制图系统的基本功能，此外还应该具有丰富的空间分析能力特别是对图形数据和属性数据进行深层次的空间分析能力。可以说，计算机地图制图已经基本成为GIS的基本组成部分。因此，计算机地图制图已经可以说成GIS地图制图。7计算机地图制图与数据库目前，有些计算机地图制图系统的图形数据也交给关系数据库管理系统管理，而关系数据库管理系统也向空间数据管理方面扩展。计算机地图制图系统由于涉及复杂空间数据的管理，比一般的事务数据库处理系统更加复杂，在功能上也更加丰富。,四、计算机地质制图与相关学科关系（续）,.,8计算机地图制图与遥感图像处理遥感图像处理是专门针对遥感图像进行分析处理的软件，图像分析处理功能强大。一般计算机地图制图的图像分析处理功能较弱。9计算机地图制图与计算机辅助制图计算机辅助制图(CAD)和计算机地图制图的共向点是都有坐标标参考系统、都能描述和处理图形数据及其中间关系，也都能处理非图形属性数据。它们的主要区别是；计算机辅助制图多为规则的几何图形及其组合，图形功能极强、属性功能相对较弱；计算机地图制图处理的图形及其关系更为复杂，空间数据与属性数据的相互操作频繁，空间数据的处理和符号化功能较强。,四、计算机地质制图与相关学科关系（续）,.,CAD的几何形式主要由制图员构成，而计算机地图制图的几何形状是由扫描数字化或测量方法得到的。CAD几何形状包含水平和垂直线段，通常线段之间的夹角是规则的。计算机地图制图实际上不包含水平或垂直线段，除了直角，其它的规则夹角很少。另一方面，形状破碎的线段，如等高线和海岸线，则很平常。在CAD中，圆弧和曲线是基本的，在计算机地图制图中，它们实际上不存在。在CAD中，一个典型的多边形有四个顶点；在计算机地图制图中，一个多边形可能有上千个顶点。在CAD中，诸如映射、旋转、比例、拷贝之类的操作频繁地被用到，在计算机地图制图中不常用。,四、计算机地质制图与相关学科关系（续）,.,在CAD中，目标间的拓扑关系实际上不存在；在计算机地图制图中，拓扑是主要的考虑之一。在CAD中，栅格很少用；但在计算机地图制图中，这是获取地图库或卫星数据的一个有效、经济的方法。,四、计算机地图制图与相关科学技术的区别与联系（续）,.,想学计算机绘图的人常问，哪种绘图软件好？不同的制图软件各显其能，各有所长。不能简单的说哪个制图软件好与不好！5.1地学中常用的计算机绘图软件分类1.按处理数据的结构可以分为：以处理栅格图像为主的制图软件：Photoshop，ERDAS，ENVI以处理矢量图形为主的绘图软件：Grapher，Surfer，AutoCAD，CorelDraw，ArcGis，MapInfo，MapGis2.按软件功能可以分为：非GIS软件：代表性软件AutoCAD，CorelDraw，Photoshop，Grapher，SurferGIS软件：代表性软件有：ArcGis，MapInfo，MapGis，ERDAS，ENVI,五、地学常见制图软件分类简介,.,绘图软件用于绘制矢量图形，适合绘制或处理相对简单的由轮廓组成的基本图形，如机械图形的设计制作，它们是由Windows的函数集来描述图像信息的，图形的边缘光滑干净。虽然矢量图放大不会引起失真，但处理较复杂的图形时运算量非常大。对位图与矢量图软件我们不能简单说谁优谁劣，它们各自针对不同的使用领域，就技术而言，图像处理软件针对位图化图像而设计，计算机绘图类则针对矢量图形而设计。对于图像编辑软件，它应该具有三项主要的功能：照片编辑、图像组合、绘画。而评价绘图软件则主要考察它在绘图技巧及艺术性方面。目前图形软件在功能上不像过去那样严格区分了，一般的通用制图软件都具备图像编辑与绘图两种功能，只不过存在功能强弱之分。,五、地学常见制图软件分类简介（续）,.,PhotoShop简介,美国Adobe公司，针对位图处理的图片专家,平面处理的工业标准如果你是摄影行业追求高品质图像的用户，那么PhotoShop是首选。最新实行的Adobe平面设计师认证考试中包括了这个公司的四个产品：PhotoShop、Illustrator、PageMaker和Actobat。在地学领域：通常用于处理野外获取的照片或扫描的图形。,五、地学常见制图软件分类简介（续）,5.2常见制图软件简介,.,CorelDraw简介,CorelDRAW是由Corel公司推出关于针对图形和文字编辑处理方面的,一套平面设计软件，CorelDRAW是一个基于Windows平台的矢量绘图软件，原用于美术、广告界。由于功能强大，尤其是它卓越的图形和文字编辑处理功能，它已经受到了地图制图和地图出版部门的青睐。是出版界一个很好的专题地图绘图软件。CorelDRAW软件除了具有目前我国普遍使用的AUTOCAD、MAPGIS等软件的绘图功能外，还有很多非常特殊甚至于是非常神奇的功能，而这些功能恰恰都是地图制图最需要的。目前地学中的柱状图，剖面图多用corelDraw交互式绘制。,.,CorelDraw,由于没有坐标投影信息，所制作图形难以被GIS利用此外由于CorelDRAW本身不是地图制图专业软件，因此除了实线、虚线线型可入库外，其他都没有现成的线型可调用。而对于某类较复杂的线型，必须要通过线型的组合编辑或通过符号适合路径法来实现。所谓线型的组合编辑法，就是同种线型不同宽度或不同线型不同宽度的组合而产生新的线型。如铁路就是实线与虚线的组合。,.,Grapher7简介,GRAPHER是由GOLDENSOFTWARE所发展，目前共有120余国数十万名工业界及学术界的爱用者，一致推崇GRAPHER为XY科学绘图软件的主流，论文投稿的必备利器。对于常发表科技性文章及论文并且有众多的数据要变成XY图形.那GrapherSuite可以为您节省大量的时间,不必浪费昂贵的人工去做苦力.所以Grapher成为全世界使用最多的XY数据绘图软件.GRAPHER最了解XY绘图的专业语言习惯用法.只要是XY绘图的问题,就可以用GRAPHER来协助您.Grapher绘图软件可以使用户绘制出高质量和高专业二维图形，所绘图形具有最高质量的出版效果.可以让用户的图形以又清楚又精确的方式呈现出来。文字、色彩、对象和图形型式皆可由用户任意调整。软件规模小，便于移动、安装GRAPHER的执行速度快.图形绘制质量高。GRAPHER的操作菜单（MENU）,非常直觉，容易使用.,.,Grapher7可以绘制的基本图形,1.二维图形曲线图与散点图Line/Scatter函数图Function步阶图StepPlot长条图BarChart浮动柱状图FloatingBar分布图Histogram极坐标图Polar极坐标柱状图PolarBarChart极坐标函数图PolarFunction玫瑰图RoseDiagram风速风向图WindChart统计须盒图Box-WhiskerPlot泡泡图BubblePlot股票高低图Hi-Low-Close,圆饼图PieChart三角图TernaryDiagram2.三维XYY图形丝带图Ribbon/Wall函数图Function长条图BarChart浮动柱状图FloatingBar直方图Histogram圆饼图PieChart3.三维XYZ图形曲线图与散点图Line/ScatterPlot柱状图BarChart泡泡图BubblePlot,.,Grapher7绘制的图形,.,.,统计须盒图Box-WhiskerPlot,.,直方图Histogram,圆饼图PieChart,.,玫瑰图,.,三角图,.,线条图,.,Surfer简介,非常专业的等值线绘制软件，是地质工作者常用的专业成图软件。可以轻松制作基面图、数据点位图、分类数据图、等值线图、线框图、地形地貌图、趋势图、矢量图以及三维表面图等；提供12种数据网格化方法，包含几乎所有流行的数据统计计算方法；提供各种流行图形图像文件格式的输入输出接口以及各大GIS软件文件格式的输入输出接口，大大方便了文件和数据的交流和交换；提供新版的脚本编辑引擎，自动化功能得到极大加强。半个GIS软件，目前最新的版本为surfer9.0，,.,Surfer8绘制的图形,.,.,.,.,.,.,AutoCAD特点,AutoCAD（AutoComputerAidedDesign）广为是国内外工程师和技术人员使用的绘图软件。是美国AutoDESK公司于是1982年开始推出的一种通用的微机辅助绘图和设计软件包。十多年来，版本不断更新，经过十五次重大的修改，功能愈益增强、日趋完善。AutoCAD不仅具有画单线条（无线宽、Line）、画二维多义线（Pline）、精确捕捉（Snap）、延长（Extend）、修剪（Trim）、圆角（Fillet）、镜像（Mirror）、伸展（Stretch）、和查询（Inquiry）等特有功能，而且其操作性；宽容性（不易因不规范操作而死机）和提供了多种用途的接口技术（AutoCAD），而深受广大用户的喜爱。,.,就计算机绘图软件来说，现在AUTOCAD是微机中应用最广泛的设计与绘图软件。提供了丰富的绘图功能，操作方便，绘图准确。具有强大的图形编辑功能,可对现有图形进行编辑,还有许多辅助绘图功能,使绘图工作变得简单、方便。AutoCAD实际上已经成为一种微机CAD系统的标准，工程设计人员之间交流思想的公共语言。绘图特点：矢量绘图，主要应用领域：机械设计、工程图形及建筑方案设计、施工模型等,AutoCAD特点,.,ActoCAD缺点是：(1)不能处理彩色和灰度图像；(2)操作者必须掌握许多复杂的命令，如spline、options、circle、rectangle等；(3)不太适合处理线条不规则、填充指定图案且复杂的图形；(4)缺少投影信息，向GIS数据格式转换困难。,.,MapGis简介,MapGis的优点Mapgis是国土资源部首推的国产制图软件，它含盖了Coreldraw的制图功能，可以完成达到出版要求的图件制作，其操作较为复杂，但它的属性功能比较强大，同时还具有分析与一体化管理功能。针对中国的地图制图特点量身定做，可直接生成标准图幅，便于操作，适合国情。MAPGIS系统以其对不规则线条和字符的处理和表达，以及强大的图库操作系统等功能成为在地形图管理上的首先。在精确制图方面，CAD比MapGis好用，在地质绘图方面MapGis还是更好用。包括了地质行业的大部分工作流程。受到了广大地质工作者的青睐。主要应用领域：主要应用于地矿、国土行业。,.,.,MapGis简介,MapGis功能弱点规划设计制图能力弱：以数字化地形图为背景，利用MAPGIS的编辑功能进行规划设计与管理时，显得有些力不从心。城市规划设计与管理要求软件所具备的必备功能，包括如精确捕捉、延长、修剪、圆角和查询相关数据等，而MAPGIS编辑系统在这方面的功能较弱。,.,ArcGIS介绍,ARCGIS，美国环境系统研究所(ESRI)产品,世界上应用最广泛，功能最强大的GIS软件，除了在地图扫描矢量化方面功能较弱外，该软件在地图制图和空间分析各方面均很强。ArcGISDesktop桌面软件：ArcMap，ArcCatlog，ArcToolBoxArcMap是创建、浏览、查询、编辑、绘制和出版地图的工具。,.,本课程重点在于讲解地学中常见图件的制图方法，而不是全面的讲授某一种软件的全部使用方法。在生产和工作中，地学制图员的制图内容仅局限于有限的几种图件的制作，因此往往只使用到了庞大制图软件中的部分功能。如果全面的讲解一个制图软件往往会增加制图人员的学习负担。每一制图软件功能各有强弱，根据地学图件的特点，有效的选择使用Mapgis、ArcGiS，Coreldarw，Grapher，surfer等制图软件可以满足地学中图件的绘制任务，提高工作效率。,六、教学大纲,.,六、教学大纲,教学目的：通过本门课程的学习，使学生掌握计算机专题地图制图的基本理论、方法，并在此基础上熟悉利用MapGis、ArcGIS、CorelDraw等制图软件绘制地球科学领域常见专题地图或图形的方法。,.,教学大纲,教学内容计算机地质制图概述（2学时）地