第五章計(jì)算機(jī)繪圖原理

1、數(shù)字化測圖技術(shù)5.1 5.1 地圖符號的自動(dòng)繪制地圖符號的自動(dòng)繪制w 符號化是數(shù)字化成圖系統(tǒng)最重要功能，直接影響成圖效率與質(zhì)量w 地圖符號種類繁多，是一個(gè)極為復(fù)雜的體系，要實(shí)現(xiàn)地圖符號的自動(dòng)繪制，要建立一個(gè)結(jié)構(gòu)完整、功能完備、開放式的地圖符號庫數(shù)字化測圖技術(shù)地圖符號地圖符號w 地圖地物符號按圖形特征可以分為三類：數(shù)字化測圖技術(shù)自動(dòng)繪制基本方法自動(dòng)繪制基本方法w 符號庫按生成符號數(shù)據(jù)的方法分為兩類：1、程序法由繪圖程序按符號圖形參數(shù)計(jì)算繪圖向量并繪制地圖符號2、符號庫法通過程序處理已存在符號庫中的信息塊數(shù)字化測圖技術(shù)程序法程序法數(shù)字化測圖技術(shù)w 即一段程序描述一個(gè)地物定位點(diǎn)dc.Ellipse(

2、x-3,y-3,x+3,y+3);dc.Ellipse(x-8,y-15,x-2,y-9);dc.Ellipse(x+8,y-15,x+2,y-9);dc.MoveTo(x-5,y-15);dc.LineTo(x-5,y-18);dc.LineTo(x+5,y-18);dc.LineTo(x+5,y-15);dc.MoveTo(x,y-3);dc.LineTo(x,y-18); 適于編寫易于描述的地圖符號增加符號時(shí)較為繁瑣，用戶自主權(quán)小，應(yīng)用較少符號庫法符號庫法w 地圖符號庫實(shí)質(zhì)上就是將具有同類特征的地圖符號按一定得規(guī)則（編碼）組織存放，在繪圖時(shí)，利用編碼查找相應(yīng)的圖示符號，實(shí)現(xiàn)符號自動(dòng)繪制數(shù)

3、字化測圖技術(shù)點(diǎn)狀地物自動(dòng)繪制點(diǎn)狀地物自動(dòng)繪制w 大多數(shù)點(diǎn)狀符號是基本圖元的集合，包括：點(diǎn)、線段、圓（?。⒍噙呅螖?shù)字化測圖技術(shù) p L c gk=0：圓（弧線）k=1：涂黑區(qū)域k=2：圓形洞k=1：涂黑區(qū)域k=2：多邊形洞數(shù)字化測圖技術(shù)線狀符號分類線狀符號分類w 單實(shí)線符號：如水涯線w 周期單線符號：如小路、籬笆w 雙實(shí)線符號：公路w 周期雙線符號：如標(biāo)準(zhǔn)鐵路、依比例尺圍墻等數(shù)字化測圖技術(shù)面狀符號自動(dòng)繪制面狀符號自動(dòng)繪制w 面狀符號通常由：邊界輪廓線和填充模式組成。通常是在一定輪廓區(qū)域內(nèi)用填繪暈線或一系列某種密度的點(diǎn)狀符號來表示。在輪廓區(qū)域內(nèi)填繪點(diǎn)狀符號，最終也可歸結(jié)到首先用暈線的方法計(jì)算出點(diǎn)

4、狀符號的中心位置，然后再繪制點(diǎn)狀符號 。數(shù)字化測圖技術(shù)多邊形輪廓線內(nèi)繪制暈線數(shù)字化測圖技術(shù)YXO(O)YXaa90-a繪圖步驟繪圖步驟1w 對輪廓點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換。為了處理簡單起見，要求暈線最好和y軸方向一致，因此，一般先對輪廓點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換，可將輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)系xoy順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度90-a，使得新坐標(biāo)系的軸和暈線平行，其中a為暈線和x軸的夾角，變換公式如下： 數(shù)字化測圖技術(shù))cos()sin()cos()sin(iiiiiixyyyxx繪圖步驟繪圖步驟2w 求暈線條數(shù)。在新坐標(biāo)系中找出輪廓點(diǎn)x方向的最大坐標(biāo)xmax和最小坐標(biāo)xmin，則可求得暈線條數(shù)M為： 把整個(gè)輪廓區(qū)域內(nèi)的暈線

5、按從左到右的次序從小到大順序進(jìn)行編號，第一條暈線編號為1，最后一條暈線編號為暈線條數(shù)M。 數(shù)字化測圖技術(shù)/ )(minmaxDxxM繪圖步驟繪圖步驟3w 求暈線和輪廓邊的交點(diǎn)。在變換后的新坐標(biāo)系中，對編號為j的暈線 式中，j=1,2,M。對于第j條暈線是否通過輪廓線的第i條邊，可以簡單地用該條邊兩端點(diǎn)的坐標(biāo)來判別，即當(dāng)w成立，就說明第j條暈線與第i條輪廓邊有交點(diǎn) 數(shù)字化測圖技術(shù)jDxxjmin0)()(1jijixxxx多邊形輪廓線內(nèi)繪制暈線多邊形輪廓線內(nèi)繪制暈線 暈線和輪廓邊的交點(diǎn)可按下式計(jì)算： 式中， 和 為第j條暈線和第i條輪廓邊的交點(diǎn)坐標(biāo)， 和 為第i條輪廓邊的端點(diǎn)坐標(biāo)。 ) /()

6、() /() (1), (1111), (min), (iijiJiiiiiiiijiJjiJxxxyyxxxyxyyjDxx),(jiJx),(jiJy),(iiyx),(11iiyx繪圖步驟繪圖步驟4w 交點(diǎn)排序和配對輸出。在逐邊計(jì)算出暈線和輪廓邊的交點(diǎn)后，需對同一條暈線上的交點(diǎn)按值從小到大排序，排序后兩兩配對。w 這里需要注意的是，在輸出暈線之前，需要把暈線交點(diǎn)坐標(biāo)先變換到原坐標(biāo)系中，其變換公式為： 數(shù)字化測圖技術(shù))cos()sin()cos()sin(,(),(),(),(),(),(jiJjiJjiJjiJjiJjiJxyyyxx面狀符號的繪制OXY a5.2 5.2 等高線的自動(dòng)生

7、成等高線的自動(dòng)生成w 野外測定的地貌特征點(diǎn)一般是離散的數(shù)據(jù)點(diǎn)，由離散點(diǎn)繪制等高線的方法是：首先構(gòu)建數(shù)字地面模型（DTM），然后在DTM上跟蹤等高線通過點(diǎn)，再利用適當(dāng)?shù)墓饣瘮?shù)對等高線通過點(diǎn)進(jìn)行光滑處理，從而形成光滑的等高線。數(shù)字化測圖技術(shù)DTM的概念的概念數(shù)字化測圖技術(shù)w DTM（Digital Terrain Model）”DTM是描述地面諸特性空間分布的有序數(shù)字陣列，在最通常的情況下，所描述的地面特性是地面點(diǎn)的高程Z，它們的空間分布由X，Y水平坐標(biāo)系來描述，也可以用經(jīng)緯度來描述”F.T.Doylew DTM表示地面起伏形態(tài)和地表景觀的一系列離散點(diǎn)或規(guī)則點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)值集合的總稱DEM的概念的概

8、念w 數(shù)字高程模型DEM(Digital Elevation Model)以數(shù)字的形式按一定結(jié)構(gòu)組織在一起，表示實(shí)際地形特征空間分布的模型，是定義在x,y域離散點(diǎn)（規(guī)則或不規(guī)則）上以高程表示地面起伏形態(tài)的數(shù)字集合。w DEM的核心是地形表面特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)和對地表提供連續(xù)描述的算法。最基本的DEM由一系列地面點(diǎn)x,y位置及其相聯(lián)系的高程Z組成。數(shù)字化測圖技術(shù)規(guī)則格網(wǎng)規(guī)則格網(wǎng)w 一般采用規(guī)則矩形格網(wǎng)，用矩形格網(wǎng)點(diǎn)三維坐標(biāo)來描述地面特性的空間分布。其數(shù)據(jù)的獲取可以是直接采樣（例如：從航測立體模型上規(guī)則采樣），也可以是根據(jù)不規(guī)則采樣點(diǎn)進(jìn)行內(nèi)插。數(shù)字化測圖技術(shù)不規(guī)則三角網(wǎng)DTMw 一般采用不規(guī)則三

9、角網(wǎng)（）不規(guī)則三角網(wǎng)（），直接利用測區(qū)內(nèi)野外實(shí)測的所有地形特征點(diǎn)（離散數(shù)據(jù)點(diǎn)），構(gòu)造出鄰接三角形組成的格網(wǎng)型結(jié)構(gòu)，用三角形頂點(diǎn)的三維坐標(biāo)來描述地面特性的空間分布。它的每個(gè)基本單元的核心是組成不規(guī)則三角形的三個(gè)頂點(diǎn)的三維坐標(biāo)，這些坐標(biāo)數(shù)據(jù)完全來自原始測量成果。數(shù)字化測圖技術(shù)數(shù)字化測圖技術(shù)w在數(shù)字測圖的建模中，都是采用三角形格網(wǎng)法，因?yàn)樗苊饬艘騼?nèi)插方格網(wǎng)而犧牲原始測點(diǎn)的精度，從而保證了整個(gè)數(shù)模的精度。數(shù)字化測圖技術(shù)不規(guī)則三角網(wǎng)構(gòu)建方法不規(guī)則三角網(wǎng)構(gòu)建方法w 建立TIN的基本過程是將最鄰近的三個(gè)離散點(diǎn)連接成初始三角形，再以這個(gè)三角形的每條邊為基礎(chǔ)連接鄰近離散點(diǎn)，組成新的三角形。新三角形的邊又成為連接其它離散點(diǎn)的基礎(chǔ)，繼續(xù)下去，直到所有的三角形的邊都無法再擴(kuò)展成新的三角形，所有的離散點(diǎn)都包含在三角網(wǎng)中。數(shù)字化測圖技術(shù)泰森多邊形法構(gòu)造不規(guī)則三角網(wǎng)原理泰森多邊形法構(gòu)造不規(guī)則三角網(wǎng)原理w 1、最近距離法w 2、最小邊長法w 3、泰森多邊形算法（常用）數(shù)字化測圖技術(shù)數(shù)字化測圖技術(shù)等高線自動(dòng)生成等高線自動(dòng)生成w等高線的生成要在生成DTM之后