第九章+数字地图制图.ppt

第9章数字制图。自20世纪50年代以来，电子计算机技术已被引入制图领域。经过理论探讨、应用测试、设备开发和软件开发，地图学的一个新分支计算机地图学已经形成。计算机制图以地图原理为基础，以电子计算机的硬件和软件为工具，应用数理逻辑方法，研究获取、转换、存储、处理、识别、分析和输出地图空间信息的理论方法和技术过程，模拟传统制图方法，设计和编制地图。计算机绘图系统有三个组成部分：硬件、软件和数据。从某种意义上说，计算机制图技术也可以称为数字制图技术。1.计算机图形学计算机图形学是一门研究如何利用计算机生成、处理和显示图形的新学科。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，还包括各种非数字信息：文本材料、图形、图像、声音等。在许多应用中，所使用的数据具有以下特点：数据量大；数据需要长时间存储和重复使用。许多数据必须由许多不同的用户共享。为了适应这些特点，数据必须以某种组织方式集中存储在计算机的外部存储器中，以便以最佳方式和最少的重复为各种应用服务。这样组织的数据就是数据库。数据库和数据管理系统的结合称为数据库系统。数字图像处理数字图像由网格阵列的像素值记录。数字图像处理技术包括图像提取、表示和变换等基本方法。图像处理的有效方法包括图像增强和恢复、图像分割、图像匹配和识别、图像信息压缩和编码以及图像2D和三维重建。4.多媒体技术多媒体技术是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。从狭义上讲，多媒体是指文本、图像、图形动画、声音以及其他可以传播的载体形式。多媒体的出现拓宽了计算机处理信息的范围和深度。数字制图系统的构成数字制图系统的构成包括：计算机硬件系统、软件系统、地图数据和制图人员。空间数据结构空间数据也称为几何数据，因为它对应于地图的基本元素，即实体。1.图形数据的基本元素是点、线、面和体图形元素出现在三位数据空间结构中，所以表示地图元素的图形可以看作是点的几何图形。从数字制图的角度来看，制作地图的过程是用点的坐标(xyz)逐个记录构成地图元素的点、线和面以形成规则的数字集合，处理这些数字图形信息，然后再现处理后的数字信息以使其成为地图图形输出的过程。在地图代数中，认为点、线、面等基本元素构成地图，数据组织形式中的一个简单向量结构如下：点由单个坐标(x，y)表示，这是地图基本元素中最基本的元素；线由多个坐标对或多个点表示。像线一样的面由多个坐标对表示。与直线不同，面的最后一个坐标对必须对应于第一个坐标。图形数据的另一个重要的数据结构是拓扑结构，即点、线、面、体等基本元素之间的拓扑关系，它们具有邻接、关联和包含的关系。2.图形数据的组织形式(1)面向网格单元的组织形式表示为一个数组，其属性值对应于不同层中的相同像素位置。具体格式有：记录号、行号、列号、属性值1和属性值2。(2)面向地理实体的组织形式在同一层。多边形被用作记录顺序，以记录多边形的属性值和构成多边形的每个像素的坐标。这种记录方法适用于地图分析和自动制图。(3)访问是以“层”的方式完成的，基于“层”，并且每个层按像素顺序记录其坐标和属性值。这种方法结构简单。第二，非空间数据结构非空间数据主要包括专题属性数据、质量描述数据、时间因素等相关属性的语义信息。由于专题属性数据在这部分数据中占有相当大的比例，所以在很多情况下直接称为地图属性数据。地图数据库中的非空间数据有以下组织方式：(1)简单表数据结构(2)层次数据结构(3)网络数据结构(4)关系数据结构；(3)地图数据库数据组织。目前地图数据的组织以及空间数据和非空间数据的连接方式如下：1 .非空间数据是空间数据的暂停；2.非空间数据和空间数据是独立的。第三节数字地图绘制的基本流程1。数字地图绘制的基本过程数字地图绘制的基本过程可以分为四个阶段：1。编辑准备阶段的工作与传统制图过程基本相同，包括地图数据的收集、分析、评价和确定，地图投影、比例尺、地图内容、表示方法的选择等。根据自动制图的要求进行编辑准备。在数字化阶段，具有模拟性质和实际意义的数字被转换成计算机可接受的数字，这称为数字化。有两种数字化方法：手跟踪和扫描数字化。在数据处理和编辑阶段，这是数字制图的核心工作。数字信息输入计算机后，应进行两方面的处理：第一，数字信息本身应进行标准化处理，主要包括数字检查和校正、数字文件的再生、特征代码的转换、坐标原点的统一、比例尺转换、数据合并和不同数据的分类等。另一方面是地图编制的数据处理，包括地图数学基础的建立、不同地图的投影变换、数据的选择和综合、各种特殊符号、图形和注释的绘制处理。在图形输出阶段，图形输出是将计算机处理的数据转换成图形，这些图形可以显示在显示屏上，存储在磁盘上，或者通过绘图仪或打印机输出到纸上。其次，地图分层是数字地图的一个重要概念。不同的图形要素类型具有不同的图形空间结构，因此不同的图形要素类型应存储在不同的图层中。通过图形元素的分层，可以方便地实现不同数字产品之间的数据“共享”，从而大大减少数字运算量，保证地图数据的质量。因此，为了对数字化地图进行分层，通常需要首先确定地图的组成元素，如道路、地块、水域、地名等。那么很清楚每个图形元素是以平面的、线性的还是注释的方式来表示的。专题地图的设计和制作是根据特定主题绘制地图的过程。在桌面制图软件环境下，一般的专题制图步骤是：(1)根据执行的专题变量，确定专题表示方法。(2)需要通过数据汇总来确定从哪里获取数据，特别是在使用不同图表上的数据时。(3)自定义专题图例(4)保存专题地图iv。地图布局和输出最终的数字地图产品不仅包括各种分层的图形元素，还可以包括各种统计图表、图例甚至与图形相关的图片。因此，有必要在一个页面上适当地排列不同的图形窗口、统计图表窗口和图例窗口，这就是地图布局的问题。地图输出功能的设计一般包括输出设备类型、输出格式、比例、黑白或颜色等参数的选择。电子地图的概念电子地图是20世纪80年代初由计算机辅助制图技术形成的一种新型地图。电子地图又称数字地图，是一种地图制作和应用系统，是一种数字化地图。电子地图可以存储在数字存储媒体上，地面图形可以随时显示在电脑屏幕上或打印成纸。电子地图所能显示的信息量比普通地图要大得多。以TM影像为基础的三维电子地图。电子地图可以很容易地将普通地图的内容以任何形式组合和拼接成新地图。电子地图可以很容易地与卫星图像和航空照片等其他信息源结合起来，生成新类型的地图。电子地图可以利用数字地图记录的信息来获得新的数据。电子地图可用于许多部门，如城市规划和建设、交通、旅游、汽车导航等。这些数字地图将各部门的日常工作从一大堆地图变成了电脑前的工作，科学、准确、直观，大大提高了工作效率。电子地图的特点与纸质地图相比，电子地图具有许多优势：交互式无级缩放、无缝动态负载调整、多维(飞行地图、进化地图)信息丰富、共享、计算、统计和分析；地图类型，导航地图，多媒体地图，遥感地图，网络地图，地形图(显示三维地形)，石家庄网络地图，(4)电子地图应用电子地图已广泛应用于政府规划，经贸，旅游指南，卫星导航，作战指挥等领域。在各级区域和城市的管理、建设、分析、规划和评价