計(jì)算機(jī)地圖制圖原理與方法第2章地圖與數(shù)字地圖基礎(chǔ)

1、l2.1 地圖的概念地圖的概念l2.2 數(shù)字地圖與計(jì)算機(jī)地圖制圖數(shù)字地圖與計(jì)算機(jī)地圖制圖l2.3 地圖數(shù)據(jù)采集與輸入地圖數(shù)據(jù)采集與輸入l2.4 計(jì)算機(jī)地圖制圖數(shù)據(jù)預(yù)處理計(jì)算機(jī)地圖制圖數(shù)據(jù)預(yù)處理l2.1 地圖的概念地圖的概念l2.2 數(shù)字地圖與計(jì)算機(jī)地圖制圖數(shù)字地圖與計(jì)算機(jī)地圖制圖l2.3 地圖數(shù)據(jù)采集與輸入地圖數(shù)據(jù)采集與輸入l2.4 計(jì)算機(jī)地圖制圖數(shù)據(jù)預(yù)處理計(jì)算機(jī)地圖制圖數(shù)據(jù)預(yù)處理l定義：按照一定的數(shù)學(xué)法則，將地球定義：按照一定的數(shù)學(xué)法則，將地球（或其他星球）上的自然和社會(huì)現(xiàn)象，（或其他星球）上的自然和社會(huì)現(xiàn)象，通過(guò)制圖綜合所形成的信息，運(yùn)用符號(hào)通過(guò)制圖綜合所形成的信息，運(yùn)用符號(hào)系統(tǒng)縮繪到平面

2、上的圖形，以傳遞它們系統(tǒng)縮繪到平面上的圖形，以傳遞它們的數(shù)量和質(zhì)量，在時(shí)間和空間上的分布的數(shù)量和質(zhì)量，在時(shí)間和空間上的分布和發(fā)展變化。和發(fā)展變化。模擬地圖模擬地圖l內(nèi)容：圖形內(nèi)容：圖形+文字注記文字注記l分類：分類：l按地圖內(nèi)容分：按地圖內(nèi)容分：l按比例尺分：按比例尺分：l按制圖區(qū)分：按制圖區(qū)分： l按用途分：按用途分：l按承載介質(zhì)分：按承載介質(zhì)分：l其他分類：其他分類：普通地圖普通地圖專題地圖專題地圖大比例尺地圖大比例尺地圖中比例尺地圖中比例尺地圖小比例尺地圖小比例尺地圖宇宙空間：地球圖、月球宇宙空間：地球圖、月球圖、火星圖；圖、火星圖；自然區(qū)：世界圖、半球圖、自然區(qū)：世界圖、半球圖、大洲圖

3、、大洋圖；大洲圖、大洋圖；行政區(qū)：國(guó)家圖、省圖、行政區(qū)：國(guó)家圖、省圖、鄉(xiāng)鎮(zhèn)圖。鄉(xiāng)鎮(zhèn)圖。通用地圖通用地圖專用地圖專用地圖紙質(zhì)圖紙質(zhì)圖磁介質(zhì)圖磁介質(zhì)圖紡織物圖紡織物圖聚酯薄膜圖。聚酯薄膜圖。按顏色分：黑白、彩色按顏色分：黑白、彩色按使用方式：桌面用圖、按使用方式：桌面用圖、掛圖、手持地圖、車載地掛圖、手持地圖、車載地圖。圖。按顯示形態(tài)：平面、立按顯示形態(tài)：平面、立體。體。l2.1 地圖的概念地圖的概念l2.2 數(shù)字地圖與計(jì)算機(jī)地圖制圖數(shù)字地圖與計(jì)算機(jī)地圖制圖l2.3 地圖數(shù)據(jù)采集與輸入地圖數(shù)據(jù)采集與輸入l2.4 計(jì)算機(jī)地圖制圖數(shù)據(jù)預(yù)處理計(jì)算機(jī)地圖制圖數(shù)據(jù)預(yù)處理l含義：含義：l數(shù)字地圖是以數(shù)字地圖是

4、以數(shù)字?jǐn)?shù)字形式記錄和存儲(chǔ)的地圖，形式記錄和存儲(chǔ)的地圖，是在一定的坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)具有確定的位置、屬性及是在一定的坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)具有確定的位置、屬性及關(guān)系標(biāo)志和名稱的地面要素和現(xiàn)象的關(guān)系標(biāo)志和名稱的地面要素和現(xiàn)象的離散離散數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)，是在計(jì)算機(jī)可識(shí)別的存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)的概括的有是在計(jì)算機(jī)可識(shí)別的存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)的概括的有序序集合集合。l它用它用數(shù)字?jǐn)?shù)字形式表示地圖信息，獨(dú)立于固定的符號(hào)形式表示地圖信息，獨(dú)立于固定的符號(hào)系統(tǒng)，以系統(tǒng)，以數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)和和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為信息傳遞語(yǔ)言。不強(qiáng)為信息傳遞語(yǔ)言。不強(qiáng)調(diào)信息的符號(hào)化，注重計(jì)算機(jī)對(duì)信息的識(shí)別和理調(diào)信息的符號(hào)化，注重計(jì)算機(jī)對(duì)信息的識(shí)別和理解，主要在計(jì)算機(jī)環(huán)境中使用

5、。解，主要在計(jì)算機(jī)環(huán)境中使用。 l含義：含義：l電子地圖：是以電子地圖：是以地圖數(shù)據(jù)庫(kù)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)為基為基礎(chǔ)，通過(guò)一定的硬件和軟件在電子屏幕礎(chǔ)，通過(guò)一定的硬件和軟件在電子屏幕上上顯示顯示的可視化的地圖，是數(shù)字地圖在的可視化的地圖，是數(shù)字地圖在屏幕屏幕上符號(hào)化的表示；上符號(hào)化的表示；l關(guān)系：關(guān)系：數(shù)字地圖是電子地圖的基礎(chǔ)，是數(shù)字地圖是電子地圖的基礎(chǔ)，是存儲(chǔ)存儲(chǔ)方式方式；電子地圖是地圖數(shù)據(jù)的可視化電子地圖是地圖數(shù)據(jù)的可視化產(chǎn)品產(chǎn)品，是數(shù)字地圖的可視化是數(shù)字地圖的可視化，是，是表示方式表示方式；l從制圖數(shù)據(jù)來(lái)看，用于計(jì)算機(jī)地圖制圖的數(shù)從制圖數(shù)據(jù)來(lái)看，用于計(jì)算機(jī)地圖制圖的數(shù)據(jù)有別于其他領(lǐng)域的數(shù)據(jù)，它是具

6、有據(jù)有別于其他領(lǐng)域的數(shù)據(jù)，它是具有地理地理和和制圖制圖特性的空間定位數(shù)據(jù)。特性的空間定位數(shù)據(jù)。l所有制圖的資料都必須變?yōu)橛?jì)算機(jī)可以接受所有制圖的資料都必須變?yōu)橛?jì)算機(jī)可以接受的數(shù)字形式，并對(duì)以各種方法收集和準(zhǔn)備的的數(shù)字形式，并對(duì)以各種方法收集和準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯處理、管理和維護(hù)，在這點(diǎn)上數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯處理、管理和維護(hù)，在這點(diǎn)上可以說(shuō)，計(jì)算機(jī)地圖制圖可以說(shuō)，計(jì)算機(jī)地圖制圖也可也可稱為數(shù)字地圖稱為數(shù)字地圖制圖技術(shù)。制圖技術(shù)。l數(shù)字地圖具有：數(shù)字地圖具有： 靈活性、靈活性、選擇性選擇性 、現(xiàn)勢(shì)性現(xiàn)勢(shì)性 、動(dòng)態(tài)性動(dòng)態(tài)性 、擴(kuò)展性擴(kuò)展性比較內(nèi)容比較內(nèi)容數(shù)字地圖數(shù)字地圖模擬地圖模擬地圖語(yǔ)言語(yǔ)言數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖

7、解符號(hào)信息的識(shí)別和傳信息的識(shí)別和傳輸輸依賴計(jì)算機(jī)基于人的視覺(jué)生理特征和文化素質(zhì)信息的加工綜合信息的加工綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)特點(diǎn)基于人的視覺(jué)感受特點(diǎn)l數(shù)字地圖按其幾何數(shù)據(jù)表示的形式，可分為：矢數(shù)字地圖按其幾何數(shù)據(jù)表示的形式，可分為：矢量和柵格兩類。量和柵格兩類。矢量地圖柵格地圖矢量式數(shù)字地圖是目前數(shù)字地圖矢量式數(shù)字地圖是目前數(shù)字地圖的一種主要形式，其特點(diǎn)是點(diǎn)的的一種主要形式，其特點(diǎn)是點(diǎn)的位置由位置由平面坐標(biāo)平面坐標(biāo)決定，任何圖形決定，任何圖形都由點(diǎn)的連線來(lái)確定因此便于都由點(diǎn)的連線來(lái)確定因此便于進(jìn)行地理要素和物體的計(jì)算和分進(jìn)行地理要素和物體的計(jì)算和分析，便于數(shù)據(jù)的提取、修改和制析，便于數(shù)據(jù)的提取、修改和

8、制作線劃圖。作線劃圖。柵格式數(shù)字地圖是由掃描獲得的柵格式數(shù)字地圖是由掃描獲得的像素矩陣像素矩陣組成的組成的,像素的尺寸就像素的尺寸就決定了地圖的分辨率。包括掃描決定了地圖的分辨率。包括掃描輸入計(jì)算機(jī)的像素地圖和數(shù)字化輸入計(jì)算機(jī)的像素地圖和數(shù)字化攝像輸入、處理的數(shù)字影像和數(shù)攝像輸入、處理的數(shù)字影像和數(shù)字地面模型字地面模型(dem)。主要討論l2.1 地圖的概念地圖的概念l2.2 數(shù)字地圖與計(jì)算機(jī)地圖制圖數(shù)字地圖與計(jì)算機(jī)地圖制圖l2.3 地圖數(shù)據(jù)采集與輸入地圖數(shù)據(jù)采集與輸入l2.4 計(jì)算機(jī)地圖制圖數(shù)據(jù)預(yù)處理計(jì)算機(jī)地圖制圖數(shù)據(jù)預(yù)處理l矢量地圖數(shù)據(jù)矢量地圖數(shù)據(jù) 分為：點(diǎn)、線、面三種基本分為：點(diǎn)、線、面

9、三種基本圖形元素圖形元素l地圖數(shù)據(jù)地圖數(shù)據(jù) 特點(diǎn)：量大；有定位、定性和時(shí)特點(diǎn)：量大；有定位、定性和時(shí)間的特性間的特性 ；多源、多時(shí)相；多源、多時(shí)相l(xiāng)矢量圖形數(shù)據(jù)的獲?。菏噶繄D形數(shù)據(jù)的獲?。和鈽I(yè)測(cè)量、空間數(shù)外業(yè)測(cè)量、空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、現(xiàn)有地圖數(shù)字化據(jù)轉(zhuǎn)換、現(xiàn)有地圖數(shù)字化包括：包括：地圖、地圖、遙感圖像、遙感圖像、文本資料、文本資料、統(tǒng)計(jì)資料、統(tǒng)計(jì)資料、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)、已有數(shù)據(jù)已有數(shù)據(jù)l全站儀全站儀lgpsl三維激光掃描三維激光掃描l干涉雷達(dá)干涉雷達(dá)l全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量柵格數(shù)據(jù)處理柵格數(shù)據(jù)處理圖形數(shù)據(jù)采集圖形數(shù)據(jù)采集屬性數(shù)據(jù)采集屬性數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查

10、前期的收集、掃描，影前期的收集、掃描，影像數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，配準(zhǔn)、像數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，配準(zhǔn)、裁減等處理裁減等處理構(gòu)建相應(yīng)類型的矢量構(gòu)建相應(yīng)類型的矢量數(shù)據(jù)，通過(guò)鼠標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)，通過(guò)鼠標(biāo)進(jìn)行屏幕矢量化，采集數(shù)屏幕矢量化，采集數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)據(jù)并存儲(chǔ)建立屬性數(shù)據(jù)表，為每建立屬性數(shù)據(jù)表，為每一個(gè)圖形對(duì)象錄入屬性一個(gè)圖形對(duì)象錄入屬性信息信息圖形數(shù)據(jù)的精確編輯，圖形數(shù)據(jù)的精確編輯，屬性數(shù)據(jù)的校對(duì)、入庫(kù)屬性數(shù)據(jù)的校對(duì)、入庫(kù)等等配置數(shù)字化儀配置數(shù)字化儀配置制圖軟件配置制圖軟件屬性數(shù)據(jù)采集屬性數(shù)據(jù)采集標(biāo)定數(shù)字化儀菜單標(biāo)定數(shù)字化儀菜單數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查開(kāi)始數(shù)字化錄圖開(kāi)始數(shù)字化錄圖定屏幕顯示區(qū)定屏幕顯示區(qū)圖紙定向圖紙定向l對(duì)對(duì)復(fù)

11、雜地圖復(fù)雜地圖的處理能力較弱，對(duì)的處理能力較弱，對(duì)不規(guī)則曲線不規(guī)則曲線如等高如等高線只能采用取點(diǎn)模擬的方式，耗時(shí)多且處于半自動(dòng)線只能采用取點(diǎn)模擬的方式，耗時(shí)多且處于半自動(dòng)狀態(tài)，效率不高。狀態(tài)，效率不高。l適用適用于時(shí)間要求不緊迫，地圖所包含信息不太復(fù)雜于時(shí)間要求不緊迫，地圖所包含信息不太復(fù)雜的情況。的情況。l精度精度取決于工作底圖上地圖要素的寬度、復(fù)雜程度、取決于工作底圖上地圖要素的寬度、復(fù)雜程度、數(shù)字化儀器的性能（主要是分辨率）、作業(yè)人員的數(shù)字化儀器的性能（主要是分辨率）、作業(yè)人員的工作熟練程度等多種因素。工作熟練程度等多種因素。l掃描數(shù)字化法是目前比較先進(jìn)的地圖數(shù)字處掃描數(shù)字化法是目前比較

12、先進(jìn)的地圖數(shù)字處理方法，作業(yè)速度快，精度高。理方法，作業(yè)速度快，精度高。l掃描數(shù)字化地圖的最終精度即所獲得的矢量掃描數(shù)字化地圖的最終精度即所獲得的矢量化數(shù)據(jù)的精度取決于地圖底圖上描述地圖要化數(shù)據(jù)的精度取決于地圖底圖上描述地圖要素的寬度、復(fù)雜程度、掃描儀的掃描分辨率、素的寬度、復(fù)雜程度、掃描儀的掃描分辨率、地圖工作底圖的變形誤差、作業(yè)員的熟練程地圖工作底圖的變形誤差、作業(yè)員的熟練程度等。度等。l數(shù)據(jù)采集時(shí)應(yīng)保證數(shù)據(jù)采集時(shí)應(yīng)保證最小的數(shù)據(jù)冗余最小的數(shù)據(jù)冗余，只采集和，只采集和存儲(chǔ)底圖上的存儲(chǔ)底圖上的基本數(shù)據(jù)基本數(shù)據(jù)，能派生數(shù)據(jù)不采集；，能派生數(shù)據(jù)不采集；l對(duì)于對(duì)于點(diǎn)狀類符號(hào)點(diǎn)狀類符號(hào)（如獨(dú)立地物符

13、號(hào)），僅需采（如獨(dú)立地物符號(hào)），僅需采集符號(hào)的集符號(hào)的定位點(diǎn)數(shù)據(jù)定位點(diǎn)數(shù)據(jù)；l對(duì)對(duì)折線類型的線狀符號(hào)折線類型的線狀符號(hào)只需采集各只需采集各轉(zhuǎn)折點(diǎn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)；l曲線類型的線狀符號(hào)曲線類型的線狀符號(hào)，只對(duì)其，只對(duì)其特征點(diǎn)特征點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；行采集；l對(duì)面狀類符號(hào)對(duì)面狀類符號(hào)，則只需采集在其，則只需采集在其輪廓線上的拐輪廓線上的拐點(diǎn)或特征點(diǎn)點(diǎn)或特征點(diǎn)，并且要求，并且要求閉合閉合。l對(duì)于對(duì)于有方向性的線狀類符號(hào)有方向性的線狀類符號(hào)，數(shù)據(jù)采集只在，數(shù)據(jù)采集只在定位線定位線上上進(jìn)行，采集數(shù)據(jù)的進(jìn)行，采集數(shù)據(jù)的前進(jìn)方向前進(jìn)方向的選擇要按軟件圖式符號(hào)的選擇要按軟件圖式符號(hào)庫(kù)的規(guī)定進(jìn)行庫(kù)的規(guī)定進(jìn)

14、行l(wèi)正確反映要素之間的正確反映要素之間的相互關(guān)系相互關(guān)系，不同要素層的，不同要素層的重疊要重疊要素素，其幾何位置必須嚴(yán)格匹配。，其幾何位置必須嚴(yán)格匹配。l有向點(diǎn)狀符號(hào)有向點(diǎn)狀符號(hào)數(shù)字化時(shí)采集符號(hào)的數(shù)字化時(shí)采集符號(hào)的定位點(diǎn)定位點(diǎn)和和方向方向。 l對(duì)稱型線狀符號(hào)對(duì)稱型線狀符號(hào)數(shù)字化符號(hào)的數(shù)字化符號(hào)的中心線中心線。 l側(cè)向型線狀符號(hào)側(cè)向型線狀符號(hào)數(shù)字化符號(hào)的基線，并考慮數(shù)字化符號(hào)的基線，并考慮系統(tǒng)符號(hào)化的左推或右推規(guī)則系統(tǒng)符號(hào)化的左推或右推規(guī)則l帶狀符號(hào)帶狀符號(hào)，首先數(shù)字化定位線并考慮系統(tǒng)符，首先數(shù)字化定位線并考慮系統(tǒng)符號(hào)化的左推或右推規(guī)則，然后再數(shù)字化符號(hào)號(hào)化的左推或右推規(guī)則，然后再數(shù)字化符號(hào)范圍

15、線范圍線 l對(duì)于對(duì)于注記注記不進(jìn)行數(shù)字化，只在圖形編輯時(shí)另不進(jìn)行數(shù)字化，只在圖形編輯時(shí)另行加入即可行加入即可 l數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分層采集分層采集。l點(diǎn)狀要素點(diǎn)狀要素l線狀要素l面狀要素l注記程序繪制符號(hào)示例：半加固的自然斜坡l通過(guò)通過(guò)圖形圖形實(shí)體與其實(shí)體與其屬性的聯(lián)合顯示屬性的聯(lián)合顯示，發(fā)現(xiàn)數(shù)字化，發(fā)現(xiàn)數(shù)字化中的遺漏、重復(fù)、不匹配等錯(cuò)誤；中的遺漏、重復(fù)、不匹配等錯(cuò)誤；l在屏幕上用地圖要素對(duì)應(yīng)的符號(hào)顯示數(shù)字化的結(jié)在屏幕上用地圖要素對(duì)應(yīng)的符號(hào)顯示數(shù)字化的結(jié)果，對(duì)照原圖檢查錯(cuò)誤；果，對(duì)照原圖檢查錯(cuò)誤；l把數(shù)字化的結(jié)果繪圖輸出在透明材料上，然后與把數(shù)字化的結(jié)果繪圖輸出在透明材料上，然后與原圖疊加以發(fā)現(xiàn)錯(cuò)漏；原

16、圖疊加以發(fā)現(xiàn)錯(cuò)漏；l對(duì)等高線，通過(guò)確定最低和最高等高線的高程及對(duì)等高線，通過(guò)確定最低和最高等高線的高程及等高距，編制軟件來(lái)檢查高程的賦值是否正確；等高距，編制軟件來(lái)檢查高程的賦值是否正確；l對(duì)于面狀要素，可在建立拓?fù)潢P(guān)系時(shí)，根據(jù)多邊對(duì)于面狀要素，可在建立拓?fù)潢P(guān)系時(shí)，根據(jù)多邊形形是否閉合是否閉合來(lái)檢查，或根據(jù)多邊形與多邊形內(nèi)點(diǎn)來(lái)檢查，或根據(jù)多邊形與多邊形內(nèi)點(diǎn)的匹配來(lái)檢查等；的匹配來(lái)檢查等；l對(duì)于屬性數(shù)據(jù)，通常是在屏幕上對(duì)于屬性數(shù)據(jù)，通常是在屏幕上逐表、逐行檢查逐表、逐行檢查，也可打印出來(lái)檢查；也可打印出來(lái)檢查；l對(duì)于屬性數(shù)據(jù)還可對(duì)于屬性數(shù)據(jù)還可編寫(xiě)檢核程序編寫(xiě)檢核程序，如有無(wú)字符代，如有無(wú)字符代

17、替了數(shù)字，數(shù)字是否超出了范圍，等等；替了數(shù)字，數(shù)字是否超出了范圍，等等；l對(duì)于圖紙變形引起的誤差，應(yīng)使用幾何糾正來(lái)進(jìn)對(duì)于圖紙變形引起的誤差，應(yīng)使用幾何糾正來(lái)進(jìn)行處理。行處理。l數(shù)字地圖中一般采用計(jì)算機(jī)能識(shí)別的字符代數(shù)字地圖中一般采用計(jì)算機(jī)能識(shí)別的字符代碼表示屬性數(shù)據(jù)。碼表示屬性數(shù)據(jù)。l地圖要素編碼地圖要素編碼：是用來(lái)描述要素類別、級(jí)別：是用來(lái)描述要素類別、級(jí)別等分類特征和其它質(zhì)量特征的數(shù)字編碼。等分類特征和其它質(zhì)量特征的數(shù)字編碼。l反映地圖要素的分類分級(jí)、便于編輯處理；反映地圖要素的分類分級(jí)、便于編輯處理；適應(yīng)地圖內(nèi)容和設(shè)計(jì)要求適應(yīng)地圖內(nèi)容和設(shè)計(jì)要求 。特征碼特征碼l設(shè)計(jì)原則：設(shè)計(jì)原則： 科學(xué)

18、性科學(xué)性 系統(tǒng)性系統(tǒng)性 唯一性唯一性 相對(duì)穩(wěn)定性相對(duì)穩(wěn)定性 完整性和可擴(kuò)充性完整性和可擴(kuò)充性 不受地圖比例尺的限制不受地圖比例尺的限制 符合國(guó)家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)符合國(guó)家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn) 實(shí)用性實(shí)用性 高效性高效性l代碼的表示形式一般有數(shù)字型、字母型、代碼的表示形式一般有數(shù)字型、字母型、數(shù)字和字母混合型數(shù)字和字母混合型l系列順序碼、字母順序碼、層次碼和特征系列順序碼、字母順序碼、層次碼和特征組合碼組合碼lgjb一一148041：500、1：1000、1：2000地形圖要素分類與編碼地形圖要素分類與編碼大類碼小類碼一級(jí)代碼二級(jí)代碼識(shí)別碼連接連接idl要素編碼錄入方法：要素編碼錄入方法：1、事先設(shè)置好清單，采集

19、幾何數(shù)據(jù)時(shí)，選擇、事先設(shè)置好清單，采集幾何數(shù)據(jù)時(shí)，選擇特征碼；特征碼；2、在、在gis中，選擇對(duì)象，的彈出一個(gè)屬性數(shù)中，選擇對(duì)象，的彈出一個(gè)屬性數(shù)據(jù)，用鍵盤(pán)輸入對(duì)象的特征碼等屬性數(shù)據(jù)。據(jù)，用鍵盤(pán)輸入對(duì)象的特征碼等屬性數(shù)據(jù)。l2.1 地圖的概念地圖的概念l2.2 數(shù)字地圖與計(jì)算機(jī)地圖制圖數(shù)字地圖與計(jì)算機(jī)地圖制圖l2.3 地圖數(shù)據(jù)采集與輸入地圖數(shù)據(jù)采集與輸入l2.4 計(jì)算機(jī)地圖制圖數(shù)據(jù)預(yù)處理計(jì)算機(jī)地圖制圖數(shù)據(jù)預(yù)處理幾何糾正幾何糾正圖幅定向圖幅定向數(shù)據(jù)裁減與拼接數(shù)據(jù)裁減與拼接投影變換投影變換地圖比例尺變換地圖比例尺變換數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù)光滑數(shù)據(jù)光滑數(shù)據(jù)規(guī)范化數(shù)據(jù)規(guī)范化數(shù)據(jù)匹配等數(shù)據(jù)匹配等。消除圖底

20、及掃描產(chǎn)生的幾消除圖底及掃描產(chǎn)生的幾何畸變何畸變圖幅糾正圖幅糾正 將柵格圖幅由掃描儀坐標(biāo)變將柵格圖幅由掃描儀坐標(biāo)變換為高斯投影平面直角坐標(biāo)換為高斯投影平面直角坐標(biāo) 幾何糾正幾何糾正圖幅定向圖幅定向數(shù)據(jù)裁減與拼接數(shù)據(jù)裁減與拼接投影變換投影變換地圖比例尺變換地圖比例尺變換數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù)光滑數(shù)據(jù)光滑數(shù)據(jù)規(guī)范化數(shù)據(jù)規(guī)范化數(shù)據(jù)匹配等數(shù)據(jù)匹配等。等比例變比例旋轉(zhuǎn)l仿射變換仿射變換 bybxybxbybxbyxfyayaxyaxayaxayxfx2221221121222212211211,321321321321cycxcbybxbycycxcayaxax321321bybxbyayaxaxl同素變

21、換同素變換l二次變換二次變換 l其他變換其他變換 一次變換一次變換l數(shù)字化儀數(shù)字化的幾何糾正（圖紙定向）數(shù)字化儀數(shù)字化的幾何糾正（圖紙定向）與掃描矢量化的幾何糾正（圖象配準(zhǔn)）有與掃描矢量化的幾何糾正（圖象配準(zhǔn)）有何異同？何異同？l在掃描矢量化中，一般先糾正圖象后矢量在掃描矢量化中，一般先糾正圖象后矢量化，可否先矢量化后進(jìn)行圖形幾何糾正？化，可否先矢量化后進(jìn)行圖形幾何糾正？l幾何糾正的誤差來(lái)源？能否用單一數(shù)學(xué)表幾何糾正的誤差來(lái)源？能否用單一數(shù)學(xué)表達(dá)描述？有何解決辦法？達(dá)描述？有何解決辦法？幾何糾正幾何糾正圖幅定向圖幅定向數(shù)據(jù)裁減與拼接數(shù)據(jù)裁減與拼接投影變換投影變換地圖比例尺變換地圖比例尺變換數(shù)據(jù)

22、壓縮數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù)光滑數(shù)據(jù)光滑數(shù)據(jù)規(guī)范化數(shù)據(jù)規(guī)范化數(shù)據(jù)匹配等數(shù)據(jù)匹配等。 數(shù)字地圖的數(shù)據(jù)壓縮分兩種，一種是數(shù)字地圖的數(shù)據(jù)壓縮分兩種，一種是信息量信息量的壓縮，的壓縮，另一種是另一種是存儲(chǔ)空間存儲(chǔ)空間的壓縮。的壓縮。 信息量的壓縮又稱信息量的壓縮又稱數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化或或數(shù)數(shù)據(jù)綜合據(jù)綜合，矢量數(shù)據(jù)壓縮是從數(shù)據(jù)集，矢量數(shù)據(jù)壓縮是從數(shù)據(jù)集中抽出一個(gè)子集中抽出一個(gè)子集 ，在一定的，在一定的精度范圍內(nèi)精度范圍內(nèi) ，要求這個(gè)子集所含，要求這個(gè)子集所含的數(shù)據(jù)量盡可能少的數(shù)據(jù)量盡可能少 ，并盡可能近，并盡可能近似地反映的原貌。似地反映的原貌。 提煉、精簡(jiǎn)數(shù)據(jù)，概括綜合，剔提煉、精簡(jiǎn)數(shù)據(jù)，概括綜合，剔除冗余數(shù)據(jù)，減

23、少數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量，除冗余數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量，節(jié)省存儲(chǔ)空間，加快后繼處理速度。節(jié)省存儲(chǔ)空間，加快后繼處理速度。 存儲(chǔ)空間存儲(chǔ)空間的壓縮是在的壓縮是在信息量不變信息量不變的情況下壓的情況下壓縮存儲(chǔ)空間。縮存儲(chǔ)空間。l間隔取點(diǎn)法間隔取點(diǎn)法 l垂距法垂距法l偏角法偏角法 l道格拉斯道格拉斯-普克法普克法 l光欄法光欄法由上到下隔一點(diǎn)取一點(diǎn)由下到上依次按距離臨界值選取臨界值0(3)20(1)d210(4)d340(2)d2324343401234(1)0(2)2340(3)20(4)23434l1、 連接連接p1和和p2點(diǎn)，過(guò)點(diǎn)，過(guò)p2點(diǎn)作一條垂直于點(diǎn)作一條垂直于p1p2的直線，在該垂線的直線，在該垂

24、線上取兩點(diǎn)上取兩點(diǎn)a1和和a2，使使a1p2a2p2d2，此時(shí)此時(shí)a1和和a2為為“光欄光欄”邊界點(diǎn)，邊界點(diǎn)，p1與與a1、p1與與a2的連線為以的連線為以p1為頂點(diǎn)的扇形的兩條邊，為頂點(diǎn)的扇形的兩條邊，這就定義了一個(gè)扇形這就定義了一個(gè)扇形(這個(gè)扇形的口朝向曲線的前進(jìn)方向，邊這個(gè)扇形的口朝向曲線的前進(jìn)方向，邊長(zhǎng)是任意的長(zhǎng)是任意的)。通過(guò)。通過(guò)p1并在扇形內(nèi)的所有直線都具有這種性質(zhì)，并在扇形內(nèi)的所有直線都具有這種性質(zhì)，即即p1p2上各點(diǎn)到這些直線的垂距都不大于上各點(diǎn)到這些直線的垂距都不大于d/2。l2、若、若p3點(diǎn)在扇形內(nèi)，則舍去點(diǎn)在扇形內(nèi)，則舍去p2點(diǎn)。然后連接點(diǎn)。然后連接p1和和p3，過(guò)過(guò)p

25、3作作p1p3的垂線，該垂線與前面定義的扇形邊交于的垂線，該垂線與前面定義的扇形邊交于c1和和c2。在垂線在垂線上找到上找到b1和和b2點(diǎn)，使點(diǎn)，使p3b1p3b2d2，若若b1或或b2點(diǎn)落在原扇形點(diǎn)落在原扇形外面，則用外面，則用c1或或c2取代取代。l3、檢查下一節(jié)點(diǎn)，若該點(diǎn)在新扇形內(nèi)，則重復(fù)第、檢查下一節(jié)點(diǎn)，若該點(diǎn)在新扇形內(nèi)，則重復(fù)第(2)步；直到步；直到發(fā)現(xiàn)有一個(gè)節(jié)點(diǎn)在最新定義的扇形外為止。發(fā)現(xiàn)有一個(gè)節(jié)點(diǎn)在最新定義的扇形外為止。l4、當(dāng)發(fā)現(xiàn)在扇形外的節(jié)點(diǎn)，如圖中的、當(dāng)發(fā)現(xiàn)在扇形外的節(jié)點(diǎn)，如圖中的p4，此時(shí)保留此時(shí)保留p3點(diǎn)，以點(diǎn)，以p3作為新起點(diǎn)，重復(fù)作為新起點(diǎn)，重復(fù)13。如此繼續(xù)下去，

26、直到整個(gè)點(diǎn)列檢。如此繼續(xù)下去，直到整個(gè)點(diǎn)列檢測(cè)完為止。所有被保留的節(jié)點(diǎn)測(cè)完為止。所有被保留的節(jié)點(diǎn)(含首、末點(diǎn)含首、末點(diǎn))，順序地構(gòu)成了簡(jiǎn)，順序地構(gòu)成了簡(jiǎn)化后的新點(diǎn)列?；蟮男曼c(diǎn)列。l 判別標(biāo)準(zhǔn)：簡(jiǎn)化后曲線的判別標(biāo)準(zhǔn)：簡(jiǎn)化后曲線的總長(zhǎng)度總長(zhǎng)度、總面積總面積、坐坐標(biāo)平均值等標(biāo)平均值等與原始曲線的相應(yīng)數(shù)據(jù)的對(duì)比。與原始曲線的相應(yīng)數(shù)據(jù)的對(duì)比。l 大多數(shù)情況下道格拉斯大多數(shù)情況下道格拉斯普克法的壓縮算法較好，普克法的壓縮算法較好，但必須在對(duì)但必須在對(duì)整條曲線數(shù)字化完成后整條曲線數(shù)字化完成后才能進(jìn)行，且才能進(jìn)行，且計(jì)算量較大計(jì)算量較大；光欄法的壓縮算法也很好，并且可；光欄法的壓縮算法也很好，并且可在數(shù)字化

27、時(shí)在數(shù)字化時(shí)實(shí)時(shí)處理實(shí)時(shí)處理，每次判斷下一個(gè)數(shù)字化的，每次判斷下一個(gè)數(shù)字化的點(diǎn)，且計(jì)算量較小；垂距法、偏角法算法簡(jiǎn)單，點(diǎn)，且計(jì)算量較?。淮咕喾?、偏角法算法簡(jiǎn)單，速度快，但有時(shí)會(huì)將曲線的彎曲極值點(diǎn)去掉而失速度快，但有時(shí)會(huì)將曲線的彎曲極值點(diǎn)去掉而失真。真。l討論：壓縮時(shí)如何保留特征點(diǎn)？討論：壓縮時(shí)如何保留特征點(diǎn)？幾何糾正幾何糾正圖幅定向圖幅定向數(shù)據(jù)裁減與拼接數(shù)據(jù)裁減與拼接投影變換投影變換地圖比例尺變換地圖比例尺變換數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù)光滑數(shù)據(jù)光滑數(shù)據(jù)規(guī)范化數(shù)據(jù)規(guī)范化數(shù)據(jù)匹配等數(shù)據(jù)匹配等。l原因：原因： 數(shù)據(jù)獲取時(shí)用點(diǎn)方式記錄了線狀要素的數(shù)據(jù)獲取時(shí)用點(diǎn)方式記錄了線狀要素的特征點(diǎn)；特征點(diǎn)； 為了節(jié)省存

28、儲(chǔ)空間進(jìn)行了必要的壓縮；為了節(jié)省存儲(chǔ)空間進(jìn)行了必要的壓縮； 圖形縮放時(shí)，為了逼真顯示圖形；模擬圖形縮放時(shí)，為了逼真顯示圖形；模擬地形等。地形等。 為了在圖形輸出時(shí)恢復(fù)要素的本來(lái)面目為了在圖形輸出時(shí)恢復(fù)要素的本來(lái)面目需要對(duì)線狀要素進(jìn)行必要的光滑處理。需要對(duì)線狀要素進(jìn)行必要的光滑處理。l基本要求：基本要求： 曲線中軸線通過(guò)已知序列特征點(diǎn)，且線曲線中軸線通過(guò)已知序列特征點(diǎn)，且線上各點(diǎn)是有連續(xù)的一階導(dǎo)數(shù)。上各點(diǎn)是有連續(xù)的一階導(dǎo)數(shù)。l基本方法：基本方法： 根據(jù)給定點(diǎn)列用根據(jù)給定點(diǎn)列用插值插值或或擬合擬合法建立符合法建立符合實(shí)際要求的連續(xù)光滑曲線的函數(shù)，使給定點(diǎn)滿足實(shí)際要求的連續(xù)光滑曲線的函數(shù)，使給定點(diǎn)滿

29、足函數(shù)關(guān)系，并由函數(shù)關(guān)系加密點(diǎn)列來(lái)完成光滑連函數(shù)關(guān)系，并由函數(shù)關(guān)系加密點(diǎn)列來(lái)完成光滑連接的過(guò)程。接的過(guò)程。 最簡(jiǎn)單的插值函數(shù)是代數(shù)多項(xiàng)式最簡(jiǎn)單的插值函數(shù)是代數(shù)多項(xiàng)式 pn(x)= a0 +a1x+anxn, . (1)這時(shí)插值問(wèn)題變?yōu)檫@時(shí)插值問(wèn)題變?yōu)?求求n次多項(xiàng)式次多項(xiàng)式pn(x),使?jié)M足插值條件使?jié)M足插值條件 pn(xi)=yi, i= 0,1,2,，n, (2) 只要求出只要求出pn(x)的系數(shù)的系數(shù)a0 ,a1, an即可即可, ,為此由插值條件為此由插值條件(2)(2)知知p pn n(x(x) )的系數(shù)滿足下列的系數(shù)滿足下列n+1n+1個(gè)代數(shù)方程構(gòu)成的線性方程組個(gè)代數(shù)方程構(gòu)成的線性

30、方程組 a0+a1x0+anx0n=y0 a0+a1x1+anx1n=y1 .a0+a1xn+anxnn=yn (3)llagrange插值多項(xiàng)式插值多項(xiàng)式lnewton插值多項(xiàng)式插值多項(xiàng)式l分段插值多項(xiàng)式分段插值多項(xiàng)式lhermite插值多項(xiàng)式插值多項(xiàng)式l樣條插值樣條插值 njnjiijijinjjnjjjjjjjnjjnnjjjnjyxxxyxxxxxxxxxxxxxxxpylplxxxxxxxxxx000111011100)().()().()().()().()()()()()(中得代入將若給定數(shù)據(jù)點(diǎn)若給定數(shù)據(jù)點(diǎn)p pi i及其切矢，可構(gòu)造一條及其切矢，可構(gòu)造一條c c1 1分段三次多

31、項(xiàng)式曲線分段三次多項(xiàng)式曲線p(u):p(u):s(x)=aix3+bix2+cix+di i=1,2,n s(xi-1)=yi-1 s(xi)=yi s(xi-1)=ti-1 s(xi)=ti 在區(qū)間在區(qū)間a,b上給定一個(gè)分割上給定一個(gè)分割：a=x1x2xn=b,則稱在區(qū)間則稱在區(qū)間a,b上滿足下列條件的上滿足下列條件的函數(shù)函數(shù)s(x)為三次樣條函數(shù)：為三次樣條函數(shù)：（1）在每個(gè)子區(qū)間）在每個(gè)子區(qū)間xi-1,xi（i=1,2, ,n）上為三次多項(xiàng)式上為三次多項(xiàng)式;（2）在整個(gè)區(qū)間）在整個(gè)區(qū)間a,b上具有直到上具有直到二階連續(xù)的導(dǎo)數(shù)二階連續(xù)的導(dǎo)數(shù)，即在內(nèi)節(jié)點(diǎn)，即在內(nèi)節(jié)點(diǎn)xi處，處， i=2,3,

32、 ,n-1, k=0,1,2（3）給定一組型值點(diǎn)（給定一組型值點(diǎn)（xi,yi)(i=1,2, ,n）, s(x)滿足滿足s( xi ) yi， 則稱則稱s(x)為插值三次樣條函數(shù)；為插值三次樣條函數(shù)；)x(s)x(si)k(i)k( p0p0p2p1p1p2p3p3p1p0p3p2bezierbezier曲線曲線bezierbezier曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式 bezier曲線是由多項(xiàng)式混合函數(shù)推導(dǎo)出來(lái)的，通常 n+1 個(gè)頂點(diǎn)定義一個(gè) n次多項(xiàng)式。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： (0 t 1)式中：i：為各頂點(diǎn)的位置向量i,n(t)：為伯恩斯坦基函數(shù)niniitbptp0,)()(伯恩斯坦基函數(shù)的表

33、達(dá)式為：假如規(guī)定：，！，則t=0:i=0 ,bi,n(t)=1 i0 ,bi,n(t)=0p(0)=p0000)01 (0!1!)0(ppnnpnininittinintb)1()!(!)(,t=1:i=n ,bi,n(t)=1 in ,bi,n(t)=0p(1)=pn 所以說(shuō)，“只有第一個(gè)頂點(diǎn)和最后一個(gè) 頂點(diǎn)在曲線上”。即bezier曲線只通過(guò) 多邊折線的起點(diǎn)和終點(diǎn)。nnnppnnp0) 11 (11!) 1 (下面我們通過(guò)對(duì)基函數(shù)求導(dǎo)，來(lái)分析兩端切矢的情況。得： )()()(1,1, 1,tbtbntbninini101,1,1)()()(nininiitbtbpntp討論：t=0:i=0

34、: bi-1,n-1(t)=0；bi,n-1(t)=1。 i=1: bi-1,n-1(t)=1；bi,n-1(t)=0。 i2: bi-1,n-1(t)=0；bi,n-1(t)=0。ininiininittinintbttinintb11,111,1)1()!1(!)!1()()1()!()!1()!1()( t=0同理可得，當(dāng) t=1 時(shí)這兩個(gè)式子說(shuō)明：bezier曲線在兩端點(diǎn)處的切矢方向與特征多邊形的第一條邊和最后一條邊相一致。 )()0()0(01ppntpp)()1(1nnppnp二次和三次二次和三次bezierbezier曲線曲線(1) 三個(gè)頂點(diǎn)：p0,p1,p2 可定義一條二次(n

35、=2) bezier曲線：其相應(yīng)的混合函數(shù)為： 22222,21212,120202,0)1(!0!2!2)()1(2)1(! 1! 1!2)()1()1(!2!0!2)(ttttbtttttbttttb所以，根據(jù)式：二次 bezier 曲線的表達(dá)形式為：p(t)=(1-t)2p0+2t(1-t)p1+t 2 p2（t 1)niniitbptp0,)()( p(t)=(1-t)2p0+2t(1-t)p1+t2p2 p(t)=2(t-1)p0+2(1-2t)p1+2tp2p(1/2)=1/2p1+1/2(p0+p2)p(0)=2(p1-p0)p(1)=2(p2-p1)p(1/2)=p2-p0p0

36、pmp2p(1/2)p(1/2)p1四個(gè)頂點(diǎn) p0、p1、p2、p3 可定義一條三次 bezier 曲線：3210233322120300010033036313311)1 (3)1 (3)1 ()(pppptttptpttpttpttpb0,3(t)b1,3(t)b3,3(t)b2,3(t)33 , 323 , 223 , 133 , 0)()1 (3)()1 (3)()1 ()(ttbtttbtttbttb1、曲線通過(guò)多邊形折線的、曲線通過(guò)多邊形折線的起點(diǎn)起點(diǎn)和和終點(diǎn)終點(diǎn)t=0時(shí)，時(shí)，p(0)=p0 t=1時(shí)，時(shí)，p(1)=pn2、曲線在起點(diǎn)和終點(diǎn)處的、曲線在起點(diǎn)和終點(diǎn)處的切線方向切線方向與多邊形的與多邊形的始邊和終邊的方始邊和終邊的方向向一致一致 t=0時(shí)，時(shí)，p (0)=n(p1-p0) t=1時(shí)，時(shí)，p (1)=n(pn-pn-1) 3、曲線在、曲線在始點(diǎn)處二階導(dǎo)數(shù)始點(diǎn)處二階導(dǎo)數(shù)僅與僅與相鄰的兩點(diǎn)位置相鄰的兩點(diǎn)位置有關(guān)有關(guān)t=0時(shí)，時(shí)，p(0)=n(n-1)(p2-2p1+p0) t=1時(shí)，時(shí)，p(1)=n(n-1)(pn-2pn-1+