电子地图技术分析

电子地图技术分析，任星，机电工程学院2016.12，电子地图技术内容，1电子地图概述2国内外的研究现状3电子地图的使用方法和用途4电子地图的关键技术5存在问题和建议，1电子地图概述1.1地图学的历史和发展，古代地图学的萌芽和发展，古埃及描绘在芦苇上的金图矿， 最古老的地图实物是古巴的比伦地图中国最古老的古地图汉代古地图，长沙国深平防区地形图又称长沙国南部地形图(西汉文帝)，是公元前168年以前完成的。 比例尺约1:180000，相当于汉代一寸折十里，地图宽度为纵96cm，横96cm。 原图无名，地图内容中包含山川、道路、城镇等要素，因此被命名为“地形图”。 1973年12月在湖南长沙市东郊马王堆三号汉墓发掘时被发现。 丝绸的彩色，现收藏于湖南省博物馆。 托勒密的世界地图在世界地图科学史上，古希腊着名的数学家、天文学家、地图学家托勒密(Ptolemy公元87-150年)占有重要地位。 托勒密的世界地图上附加的27张地图是世界上最古老的地图集。 他创造了普通圆锥投影和球面投影两种世界地图的新投影方法，所描绘的地图具有划时代的意义。 地图上的一些概念甚至连1538年墨卡托的第一张世界地图也受到相当大的影响。 探险时代最有名的地图学家荷兰墨卡托于1538年描绘了第一幅世界地图。 这个是从北极的角度俯视而制作的。 贴在他所有的托勒密的地图集上。 墨卡托世界地图、17世纪，各国纷纷建立测绘机构。 18世纪，出现了实测地形图，将数字应用于制图、地图投影发展，逐渐形成了地图学的基础。 在19世纪，出现了缩图地图和主题地图。 20世纪，航空摄影测量技术和摄影、彩色印刷技术的发展，大大改变了地图的生产技术。 制图综合理论、主题制图和综合制图逐渐发展完善，地图学逐渐与测量学密切相关，成为一门独立的学科。 1.1地图学的历史与发展，20世纪60年代以计算机为主体的电子技术的全面应用，地图信息论、地图感受论、地图符号学、地图示意论和地图传达论等现代地图学理论的产生与发展，逐渐发展成为现代地图学。 另外，1.2电子地图的定义，多个学者在Taylor(1991 ) :电子介质中使用的地图郭仁忠(1995 ) :根据电子技术，屏幕上显示的地图的总称祝国瑞(2004 ) :数字地图被可视化处理后显示在画面上的地图吴忠性(1993 )、张文诗(1994 ) :数字地图1.2电子地图的定义，电子地图的基本性质电子地图为模拟地图产品。 地图的三个基本特征：电子地图的数据源是数字地图；电子地图的收集和设计都是在计算机平台环境中实施的电子地图表现载体是屏幕。 1.2电子地图的定义，如上所述，从狭义和广义到电子地图狭义：根据数字地图数据，可以将计算机系统作为处理平台，定义在画面上实时显示的地图。 广义：屏幕地图和支持它的地图软件的总称。 1.3电子地图特点、数据与软件集成地图数据与软件系统集成。 过程的交互性与纸张地图不同，用户可以交互操作。 信息表现的多样性地图负荷量有很大扩展。 无级变焦和多尺度数据可将快速高效的信息检索和地图分析多维度和动态可视化共享性的低成本存储在地图数据库中，复制更新编辑容易，再版容易。电子地图与地图、GIS的关系、电子地图与传统模拟地图的关联电子地图也属于模拟地图形式，与纸张地图在很多方面(设计、表现)一致的传统地图通常是作为数字地图数据源之一的电子地图， 通过印刷可以输出到纸张地图的电子地图和传统的模拟地图的不同，在地图的三个基本特征上有显着差异的电子地图在增加多媒体数据的应用的表现上，电子地图容易表现动态的过程和立体的场景。 地理信息系统(GIS )的出现是一个重要的里程碑，在技术上体现了地图与计算机技术的完美结合。 另外，电子地图和数字地图、数字地图是将地图要素的位置、属性和关系信息以数字形式记述的数据集合，与具体的表现的符号无关，存储方式即电子地图是数字地图的编码处理后的数据集合，是数字地图的可视化、表现方式。 电子地图是基于数字地图的屏幕模拟表现，是用各种媒体显示地图数据的可视化产品。 数字地图是电子地图数据的基础，电子地图是数字地图表现结果，数字地图是虚地图，电子地图是实地图。 电子地图与数字地图、数字地图、数字地图IO接口、电子地图应用系统、电子地图、电子地图与GIS、电子地图与GIS密切相关，但在数据、功能、应用目的、通用度等方面存在显着差异，相互不能替代，主要在地图数据的完整性方面存在差异电子地图为了表现可能会损害完整性。 核心功能要求不同的GIS着重空间分析。 电子地图着重于地图表现。 地图表现的应用要求不同的GIS制图要求比较简单。 电子地图需要丰富的地图表现形式。 产品通用度不同的GIS，经常被用作政府、行业的决策支持系统。 电子地图的使用者是很多一般使用者。 1.4电子地图的分类、1.5电子地图的功能和应用、表现功能的可视化是电子地图的核心。 包括地图的无级缩放和漫游、分层显示、基于多媒体的表示等。 分析功能是电子地图与传统地图区别的关键。 包括查询、量、距离分析、统计分析、智能规划和决策等。 服务功能为用户和地理信息提供服务，具有大众化特点。 电子地图的应用特点、电子地图范围广、种类多、技术和设备依赖性强的特征范围广、自然科学、人文科学等多领域电子地图有很多种类，如导航、旅游、军用、独立、网络版、手机版、 触摸屏等技术和设备依赖性强的不同种类的电子地图依赖于特定的技术和设备、电子地图和电子地图学，电子地图学产生的基础理论基于现代地图学理论(地图传达论、符号论、认知理论、可视化理论等)技术基础计算机技术、通信技术、计算机地图制图技术、地图数据库技术、 人工智能技术等的应用和实践基础市场的不同领域，不同技术的大量电子地图软件和产品，电子地图和电子地图学地图学的定义地图学是研究地图理论、制作技术和应用方法的科学，是研究地图图形中反映各种自然和社会现象的空间分布、相互关系以及动态变化的科学、技术和艺术的科学。 电子地图学的定义电子地图学是以地理信息的屏幕可视化为核心，研究电子地图的设计、技术和方法的综合性科学。电子地图学的研究对象，从基本概念来看的电子地图学的研究对象，电子地图从数据层面来看的电子地图学的研究对象，有数字地图、数字地图、纸地图、电子地图、GIS、 计算机辅助地图制图、屏幕地图显示、空间分析、电子地图作用、电子地图学发展1 .基础萌芽阶段20世纪80年代中期以前2 .技术发展阶段20世纪80年代中期至90年代中期3 .广泛应用阶段20世纪90年代中期现在2国内外研究现状2.1国外研究现状20世纪60年代末，美国ITS雏形当时开始开发的系统名称被称为电子路径引导系统(ERGS )，之后由于某种原因停止了10年以上。 到了80年代中期，加利福尼亚交通工具开发的PATHFINDER系统成功了。 之后，国外开始了一系列关于智能交通技术的研究。 2.1国外研究现状，1990年美国运输部成立智能车辆道路系统(IVHS )组织，着重于1991年安排IVSHS的研发和试验，旨在利用通信和信息技术合理分配交通载重量，提高网络总体运输效率。 1994年，IVHS更名为ITS，提出了ITS的7个服务领域(交通管理系统、公共交通运营系统、车辆运营系统、旅游信息服务系统、电子收费系统、应急管理系统和车辆控制系统)。 2.1国外的研究现状，2004年，美国议会通过了SAF-ETEA-LU法。 内容涉及交通管理、公交管理、道路运营、货物管理、道路气象管理、旅行者信息、费用征收、事件管理等系统的改进和远程传感器系统等领域，侧重于多种智能交通系统的使用和多联运输的加强。 1988年，欧洲多国投资50亿美元以上，共同推进道路设施的整备，以提高服务质量为目的的DRIVE计划。 这是欧洲车辆安全专用道路基础设施方案，该计划于1994年完成第一阶段。 目前，欧洲国家正在全面开展远程信息技术应用研究，计划在全欧洲建立专门用于交通数据共享的无线通信网。 2.2国内研究现状，2004年10月在福州召开的“全国地图学与GIS学术会议”上，出现了许多讨论电子地图的论文，这些论文讨论了从电子地图理论研究到具体设计实现技术的一系列主题。 刘岳全面分析了我国当前电子地图研究的现状，利用面向对象模型的设计和电子地图制作，为电子地图设计技术提供了新手段。 凌云和陈毓芬从具体实例分析开始，从基础上详细讨论了开发多媒体电子地图集的思路和方法。 齐清文等详细讨论了数字地图的理论与方法体系，介绍了计算机地图编辑与制版一体化、电子地图、网络地图与手机地图等一系列研究成果，为数字地图在各领域的应用提供了有益的参考。 2.2国内研究现状及其他比较重要的理论是，高俊教授在2000年提出了基于可视化的知识发现和数据挖掘功能，主要通过色彩、符号、图形等因素来表现和分析地物在地理空间中的相互关系，并获得知识、发现规律。 他强调“视觉心象形象思维革新”的认知过程，即从已知中发现未知过程，可视化的主要作用是诱发大脑的这个思维过程。 3电子地图的使用方法和用途，3.1电子地图的使用环境纸张地图受图纸面积的限制，由于存在图纸负荷量的极大值，在有限的图纸上尽可能多地表现信息，最大限度地满足用户的需求，成为纸张地图整体设计制作过程的决定因素。 电子地图在信息存储和表示方面具有很大的优势，因此理论上具有无限大的负载量，而且在信息显示方面，计算机的屏幕尺寸和分辨率受到限制。当用户阅读附图时，其可视载体是屏幕。 因此，电子地图的使用环境主要依赖于计算机硬件设备，电子地图上图形的视觉感知效果必然受到计算机屏幕的尺寸和分辨率的影响。 3.2电子地图的使用方式，电子地图与计算机图形学的有效结合，将地图从信息传递工具扩展为信息查询与分析工具。 因此，使用方式也必须以地图信息传送为主，所以地图可视化分析为主。 MacEachren以1个3维立体真实地说明了面向地图分发的地图利用方式和面向地图可视化的地图利用方式之间的关系，如图所示，3.2电子地图的利用方式可以从地图两者在相互变换方面从：面向地图分发的公共地图利用向面向可视化的个人地图利用变化前者强调地图利用者的广泛性，后者强调个性化地图利用。 从面向地图发布的已知地图使用向面向可视化的未知地图使用的转移。 前者强调用户被动接受地图上存在的信息，后者关注用户如何从自己的特定需要中发现在地图中感兴趣的信息。 从使用用于地图传输的低级交互地图转变为使用用于可视化的高级交互地图。 在前者中，地图上的信息始终沿地图向用户的方向流动，由此用户可以使用工具自己操作地图。 4电子地图关键技术，电子地图系统基本结构，电子地图数据，硬件系统，软件系统，人员，4.1电子地图系统结构，电子地图数据类型，空间数据和非空间数据空间数据在地理实体位置， 表现大小和分布信息，也称为图形数据或者几何数据的非空间数据，主要是主题属性数据或者地理统计数据等基础地理数据和主题数据的基础地理数据，仅具有空间定位和基本属性信息的地图数据的主题地理数据是应该反映电子地图的主题数据，电子地图的数据构成、 分类等级信息、主题属性信息、主题统计信息、其他地理信息、多媒体信息、 电子地图软件的构成和功能，电子地图软件的构成和功能，1 .设计系统负责电子地图数据收集、数据处理、图纸配置符号设计和存储管理等功能2 .阅览系统是用户操作电子地图的平台， 也称为阅览系统3 .地图数据库管理模块cdbms负责电子地图数据库的组织和管理4 .地图符号库管理系统设计电子地图使用符号， 5 .一种组织和管理应用系统，它是一种商业化的辅助软件电子地图，多媒体数据的设计和加工辅助软件，如Photoshop、3DSMax等，4.2数据模型，电子地图随着计算机信息技术和信号处理技术的发展，出现了很多数据结构和数据模型例如，关系型数据模型、面向对象的数据模型、当前的时空数据模型、超媒体数据模型等。 数据库存储管理包括文件管理系统、常规数据库管理系统、当前面向对象的数据库管理系统、多媒体数据库管理系统等。 在电子地图领域，电子地图技术本身的数据结构是层的层次结构、要素层地图结构等层次思想。 空间数据模型：在不同模型下，不同空间元素的认知、抽象和表示方法以及不同空间关系的定义。 空间数据结构：不同空间数据模型在计算机中的存储和表示方法。 空间数据组织：大量计算机化空间数据的综合管理方式。4.2.1数据模型、模型示例：数据模型、4.2.2空间数据模型、现有空间数据模型主要有三个：网格模型：基于强调空间元素连续性的对象的模型：强调空间元素的离散网络模型：强调空间元素交互的上述三个模型主要是二维的但是，随着应用需求的变化，对空间数据模型的要求可以反映出三维立体和时间维的特征：三维空间数据模型时空数据模型、4.2.3地图数据结构、向量、网格、43、4.3层层次结构，当前国内外一些着名的GIS软件以层方式组织数据，以层的层次管理思想是GIS空间数据组织管理的重要内容，在众多地图数据管理概念中以层次管理形式最为有效。 在地理信息系统应用程序中，图层是地图数据组织的基本存储单位。 层是在特定空间范围内属性匹配且具有相同特征和恒定拓扑关系的地理实体或地