计算机地图制图系统的应用

计算机地图制图系统的应用§7.1地图制图的一般过程

§7.2CAC系统的应用流程

§7.3计算机地图制图（CAC）软件§7.1地图制图的一般过程我们把这个过程划分为三个阶段,即地图设计和编辑准备阶段、地图编稿和编绘阶段、地图整饰和制印阶段。这一过程是通过长期以来大量的地图制图实践而总结出来的、行之有效的规范化和程序化方法。§7.1地图制图的一般过程一、地图设计和编辑准备阶段该阶段主要完成地图设计和地图正式编绘前的各种准备工作。地图设计是关于地图的内容、形式和编绘方式的设计活动,它是地图制图各种活动的基础和关键环节。尽管地图设计贯穿了整个制图过程,但在地图正式编绘前首先需要通过地图设计来建立地图编制设计书或编图大纲,以指导其后的制图活动。§7.1地图制图的一般过程该阶段的任务包括：根据制图的目标、任务和用途,确定地图的选题、内容、指标、比例尺和地图投影；搜集、选择、分析和加工制图资料;选择表示方法和设计图例符号;确定制图符合原则和综合指标;对于专题地图,还需要将地理底图和专题内容分别设计;最后形成完整、协调、统一的地图编制设计书,并制定出地图编制的具体工作计划。§7.1地图制图的一般过程二、地图编稿和编绘阶段该阶段主要按照地图编制设计书规定的技术要求完成地图的编稿和编绘工作。这是地图编制的主要实施过程，其任务主要包括:资料处理;展绘数学基础;进行地图内容的转绘与编绘,其中包括对地图内容的综合(概括)处理。地图编绘是一种创造性的工作,编绘阶段的最终成果是编绘原图。编绘原图就是依据地图的设计思想,按规定的地图符号、约定的精确程度和制图综合程度,把制图区域的地理内容表达在图面上的地图,它是制作出版原图的惟一依据,直接决定着最后的成图质量和形式。§7.1地图制图的一般过程在专题地图的编绘中,地理底图的编绘方法和普逋地图的编绘方法相一致,而专题要素的编绘是在地理底图的基础上编绘专题内容要素,从而得到专题地图的编绘原图。在编绘图内容复杂、资料种类繁多的情况下,特别是对于专题地图,为全面、正确地使用资料，提高成图质量,加快编图速度,往往在地图正式编绘前由专业人员制作编稿草图或作者原图,再由制图人员编辑加工,完成合乎要求的编绘原图。§7.1地图制图的一般过程三、地图整饰和制印阶段该阶段主要完成地图印刷前的准备工作(地图整饰)及最后的制版印刷工作。地图整饰泛指地图设计与生产中美化地图外貌及规格化的各种技术工作,这里主要指地图印刷前依据编绘原图进行的地图清绘(或刻绘),制成印刷用的出版原图,以及制作与出版有关的分色参考图和彩色样图等。地图制印包括出版原图的复照或翻版,分版分涂,制版打样,以及印刷、装帧等。7.2CAC系统的应用流程和传统地图生产过程相比,计算机地图制图可以将设计、编绘、整饰和制印功能集成在一起,在统一的CAC系统予以实现，交互性强,可以快速地实施、调整各种设计方案,包括图面设计、符号设计、色彩设计等，并直接实现和打印机、激光照排系统甚至印刷系统的连接与驱动。但是，值得强调一点是，CAC系统虽然可以提供地图设计、地图综合的功能模块,究其实质仍是通过对地图内容的编辑、修改的交互功能来间接实现的,其本身包含的高智能性活动仍需要专业人员的思维来完成。7.2CAC系统的应用流程CAC系统的应用主要包括编辑准各、数据采集、数据处理和图形输出4个过程。7.2CAC系统的应用流程7.2.1编辑准备 这一阶段的任务与传统的制图过裎基本相同,包括对编图资料的搜集、分析和处理,根据编图要求确定地图投影、比例尺、地图内容、表示方法等。除此之外,为了计算机地图制图的需要,在充分了解作为制图平台的CAC系统的数据组织、功能和操作的基础上,还必须考虑以下几方面的内容：7.2CAC系统的应用流程针对一项编图任务,为了保证编制的地图内容全面,现势性强,所采用的地图资料往往类型多样,如不同比例尺、不同时段的地图,遥感影像,原有的地图数据库或地图数据文件,文字资料,报表数据等,在采集方法上应区别处理。7.2CAC系统的应用流程在计算机地图制图中,地图主要是通过图层来组织的。不同的类型、主题、比例尺和制图区域的地图往往在图层划分、结构和属性上各不相同。图层的性质反映了图层内地图目标的公共特性,图层的顺序决定了各类型地图目标的绘制顺序。可以说,选择、设置正确的数字化图层方案直接关系到地图编绘的效果与质量。7.2CAC系统的应用流程对于普通地图的图层设置,一般以相关地图图式的要素和类型划分规定为基础,结合制图区域的目标类型特点,在原则上按照面状目标图层、线状目标图层和点状目标图层的顺序自下而上设置。对于专题地图,基础地理图层设置在下面,专题图层设置在上面,以突出专题要素信息。图层的性质是关于该图层的编辑、显示、绘制等一系列操作的通用参数设定,如图层默认的目标类型、线型、线画颜色、填充颜色、填充晕线等。表7-1是某城市⒈50000城区交通旅游图数字化时的图层设置的一个示例,其中图层序号越小,表示图层居于越下层。7.2CAC系统的应用流程不同的目标类型具有不同的数字化采隼方法。地图目标包括点、线、面目标,但是在考虑数字化方法时需要进一步、更详细地进行划分。在上一章中我们已经分析过这种划分,如点目标又包含了标准点目标和有向点目标两种类型,两种类型虽然都为点目标,但数字化方法却存在着显著的差异,线目标、面目标也是同样的情况。这需要对每一类地图目标的表达方式进行深人的分析,归纳它的表达特点和规律,在此基础上进行类型的详细划分。考虑到地图应用的其他方面,如地图量算、地图空间分析等的需要,地图目标在数字化时也要采取相应的措施。例如,河流、道路遇到桥梁、村庄产生自标的分割,不利于长度、面积的计算和空间连通性分析，需要在采集时增加辅助线或辅助面加以解决，辅助线或辅助面在地图显示时不会绘制（如图7-2）。7.2CAC系统的应用流程地图符号的设计一般有两种方式。一种是采用地图制图过程中经过长期经验积累总结出来的符号约定形式,最典型的是在基本比例尺地形图图式中规定的各种符号。这些基本约定的符号在一定范围内为大家所公认与遵守,例如铁路符号、境界线符号、城墙符号等。另一种是由专业制图人员进行自定义设计,设计时应遵循地图符号设计的一般原则,既能够突出地图的主题内容,又体现地图目标表达的合理性、艺术性和直观性。7.2CAC系统的应用流程对于计算机地图制图,其地图符号由若干图元的有序组合构成。符号设计时需要对某一个类型的地图目标的表现形态进行分析,从中提取其最小的重复单元,结合地图符号库子系统中对符号图元的划分,建立对应的图元组合形式,并确定各图元的属性参数,其中包括可变参数与不可变参数。地图符号库是对符号的集中组织与管理。需要结合CAC系统的地图符号库子系统功能进行地图符号的分类,明确欲建立的不同地图符号类型及其具体数量,完成对地图符号库的基本结构设计。7.2CAC系统的应用流程CAC系统中对于地图数据库所采用的数据结构已有明确的规定,这包括地图空间数据、属性数据、空间或属性的关系数据以及它们相互之间的联系信息。但是从定义的内容上看,对于一个明确的CAC系统,地图目标的几何特征及其空间数据构成在形式上一般是关联和固定的,如点、线、面目标的空间坐标点数分别为1点(如果为有向点，则坐标点数为2)、n点(首末点一般不重合,n≥2)和m点(首末点重合,m≥3)。一旦定义了目标的类型(分类编码),则目标的空间数据由几何特征、坐标点数和坐标集合三个部分构成,这三项为系统内部所规定,通常不允许随便更改。 7.2CAC系统的应用流程属性数据由属性数据库直接管理,属性数据库一般采用已商品化的关系数据库来建立,制图人员可以根据地图绘制的需要为某一类目标添加属性数据项。各个目标类型均具有自己特定的属性数据项,如道路可以有“分类分级编码”、“道路编号”、“道路等级”、“道路宽度”、“路面底质”、“所属政区”、“道路名称”等属性项,而等高线则主要有“分类分级编码”、“高程”属性等。因此,在进行地图数据采集之前,应根据编绘需要将每个目标类型的属性数据的属性项确定下来。7.2CAC系统的应用流程7.2.2数据采集数据采集是按照编辑准备阶段确定的地图资料的数字化采集方式和地图目标的数字化方法来具体实施的。空间数据采集的过程实际上就是应用CAC系统的数据采集功能将地图图形资料转化为地图数据库中图形数据的过程。7.2CAC系统的应用流程(1)采集的多样性①地图编绘可能同时采用不同类型和来源的地图图形资料,因此需要进行多种数据的采集。②为了提高数据采集效率,对同一幅地图资料的不同要素采用不同的采集方式。7.2CAC系统的应用流程(2)采集方法在这种情况下可以考虑采用两种数据采集的方法模式——全采集模式和间接采集模式,如图7-3所示。全采集模式是当CAC系统可以同时提供需要的各种地图图形数据采集功能时,可以按照一定的顺序依次采集不同的地图图形资料,获取的图形数据分别存放在不同的命名图层中,从而直接集成到CAC系统支持下的一个统一的地图数据库中。 7.2CAC系统的应用流程间接采集模式是在CAC系统不具备所有需要的采集功能的情况下,可以首先应用其他数字化软件采集某些系统不能接收的地图数据,然后转换为系统能够接收的图形数据库或数据文件形式,通过系统具备的数据库或文件读取功能导入到统一的地图(空间)数据库中。但无论是采集模式、还是间接采集模式，要将不同的地图资料经过数字化采集后真正协调一致性,这需要通过CAC系统的数据编辑处理功能模块来完成。7.2CAC系统的应用流程属性数据的采集一般通过键盘输人或数据文件转换得到。在计算机普通地图制图中,地图目标的属性数据主要为分类分级编码,数量或质量特征数据相对单一,可以采用逐个目标输人的方法。该方法直接将地图目标的图形与属性关联起来,其一般步骤为:①选择基础地图图层,新建一个属性项表;②在属性项表中添加若干属性项,确定每一个属性项的参数,如宁段类型、字段长度等;③保存属性项表结构;④选择属性输人功能;7.2CAC系统的应用流程⑤使用鼠标选择一个图形目标,在相应的属性栏中输人正确的属性值;⑥重复⑤,直到该图层目标全部输人完毕为止;⑦保存属性项表。如果此后在某一个图层中增加了新的目标,只需要选择该图层,执行④、⑤、⑥、⑦就可以增加新目标的属性。7.2CAC系统的应用流程但在计算机专题地图制图中,目标的属性包含了专题属性数据和地理统计数据两大部分,数据量大,仅依靠上述方法进行逐个目标的手工输人,效率低,准确性差。因此,可以采取文件输人的方式,即先将属性数据直接输入到数据库或数据文件中,然后将属性数据库与地图(空间)数据库自动连接起来,如果是数据文件,则通过转换将属性数据导人到属性数据库中。为了保证地图目标的空间数据与属性数据的正确匹配,在属性数据库和地图(空间）数据库中均建立统一的“目标标志码”(ObjectIdentification)。7.2CAC系统的应用流程7.2.3数据处理数据处理作为计算机地图制图的核心工作,是联系数据采集和制图输出的桥梁。它的主要作用是检核所采集的空间数据和属性数据的错误,从而修正错误,保证数据质量,并在此基础上构建目标在空间及属性上的联系,等等。由于采集的地图数据可能具有多种来源,在比例尺、主题内容等方面也并不一致,要将其集成到同一个地图数据库中,往往存在一定的矛盾和冲突,需要分别进行地图数据的相关处理。这些矛盾和冲突主要体现在以下方面:7.2CAC系统的应用流程(1)采集数据的空间参考系不一致由于采集所选择的各类地图资料在投影类型、空间坐标系、高程基准等方面采用的标准可能不同，有些类型专题地图甚至没有明确的空间参考系,导致地图数据之间无法在空间上统一起来。这就需要对不同的地图资料进行空间参考系的分析，分布建立正确的定位控制点,通过CAC系统进行投影变换以及对扫描图像进行几何纠正、坐标匹配和矢量数据的坐标转换，从而保证空间参考系的一致性，多源地图数据的融合奠定基础(如图7.4所示)。7.2CAC系统的应用流程(2)数据的详略程度不匹配地图资料采用的比例尺和它们要反映的专题内容的不同,使得地图目标表达的信息详细程度存在差异,这种差异可能表现在空间信息上,也可能表现在属性信息,如分类分级上。众所周知,大比例尺地形图和中小比例尺地形图相比,目标在几何形态上具有更复杂、更详细的细节信息。同样,为了突出专题内容,专题地图中专题要素的类型或等级划分相对于普通地图而言也总是更加详尽。这必然造成空间数据和属性数据在信息详细程度上的差异,最终影响到地图数据的融合。7.2CAC系统的应用流程 要解决这个问题,一方面是根据地图制图的比例尺设计要求选用具有合适比例尽的地图资料,一般选择具有较大比例尺的地图资料,因为它可以提供更加丰富的细节信息。另一方面主要是结合CAC系统提供的制图综合功能模块进行地图概括处理,将不同详细程度的地图数据分别转变为具有相同比例尺的数据形式。7.2CAC系统的应用流程(3)目标之间的空间和属性关系矛盾正因为各类地图资料的数学基础可能存在差别,加上大多数地图资料都是独立进行制图综合处理的,各类地图数据尽管经过一系列处理后在数学基础和综合程度上趋于协调一致，但在更具体的地图目标之间，空间和属性上的联系会存在