數(shù)字制圖學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1數(shù)字?jǐn)?shù)字(shz)制圖制圖第一頁，共73頁。2第2頁/共73頁第二頁，共73頁。3 研究應(yīng)用研究應(yīng)用(yngyng)計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形，計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形，并在專用顯示設(shè)備上顯示的原理、方法和技術(shù)的學(xué)并在專用顯示設(shè)備上顯示的原理、方法和技術(shù)的學(xué)科。科。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)主要研究內(nèi)容：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)主要研究內(nèi)容： 基本圖形元素生成，幾何基本圖形元素生成，幾何(j h)變換；圖形顯示；變換；圖形顯示；交互輸入；幾何交互輸入；幾何(j h)模型建立；三維動(dòng)畫方法等。模型建立；三維動(dòng)畫方法等。第3頁/共73頁第三頁，共73頁。4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫和和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理

2、系統(tǒng)的合稱。的合稱。在地圖在地圖(dt)中的應(yīng)用表現(xiàn)為對空間和非空間中的應(yīng)用表現(xiàn)為對空間和非空間數(shù)據(jù)的管理數(shù)據(jù)的管理常用常用(chn yn)的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有矢量結(jié)構(gòu)和柵的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有矢量結(jié)構(gòu)和柵格結(jié)構(gòu)。格結(jié)構(gòu)。第4頁/共73頁第四頁，共73頁。5 將地理系統(tǒng)中復(fù)雜的地理現(xiàn)象進(jìn)行抽象得到的地理對將地理系統(tǒng)中復(fù)雜的地理現(xiàn)象進(jìn)行抽象得到的地理對象象(duxing)稱為地理實(shí)體或空間實(shí)體，簡稱實(shí)體稱為地理實(shí)體或空間實(shí)體，簡稱實(shí)體(Entity)。對實(shí)體的描述信息輸入計(jì)算機(jī)，即構(gòu)成數(shù)字地圖。對實(shí)體的描述信息輸入計(jì)算機(jī)，即構(gòu)成數(shù)字地圖。第5頁/共73頁第五頁，共73頁。6第6頁/共73頁第六頁，共73頁

3、。7EEERHRRRRRRRRRPRPPPPPEEEHEE56100065550005810006575000HouseRiverPine ForestEucalyptsEPEHHReal WorldRaster RepresentationVector Representation第7頁/共73頁第七頁，共73頁。8第8頁/共73頁第八頁，共73頁。9第9頁/共73頁第九頁，共73頁。10第10頁/共73頁第十頁，共73頁。11 圖形要素圖形要素(yo s)只出現(xiàn)在三維空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，只出現(xiàn)在三維空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，表達(dá)地圖要素表達(dá)地圖要素(yo s)的圖形都可看作是點(diǎn)的集合。的圖形都可看作是點(diǎn)

4、的集合。特征碼特征碼坐標(biāo)位置坐標(biāo)位置點(diǎn)點(diǎn)10X,Y線線12X1,Y1,X2,Y2,X3,Y3,X4,Y4,X5,Y5, X6,Y6面面35X1,Y1,X2,Y2,X3,Y3,X4,Y4,X5,Y5,X6,Y6, X11,Y11,X1,Y1第11頁/共73頁第十一頁，共73頁。12 “topology( “topology(拓?fù)渫負(fù)?” )” 一詞來自希臘文，意為一詞來自希臘文，意為“形狀形狀(xngzhun)(xngzhun)的研究的研究”，是研究圖形在保持連，是研究圖形在保持連續(xù)狀態(tài)下變形時(shí)，那些不變的性質(zhì)。續(xù)狀態(tài)下變形時(shí)，那些不變的性質(zhì)。 圖形數(shù)據(jù)的另一重要結(jié)構(gòu)是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即點(diǎn)、線、圖形數(shù)

5、據(jù)的另一重要結(jié)構(gòu)是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即點(diǎn)、線、面、體之間具有鄰接、關(guān)聯(lián)和包含面、體之間具有鄰接、關(guān)聯(lián)和包含(bohn)的拓?fù)潢P(guān)系的拓?fù)潢P(guān)系。第12頁/共73頁第十二頁，共73頁。13 圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)是像元陣列，像元由圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)是像元陣列，像元由行列號(hào)確定其位置，且具有表示實(shí)體屬性行列號(hào)確定其位置，且具有表示實(shí)體屬性(shxng)(shxng)的編碼值。的編碼值。 柵格像元大小決定信息表達(dá)的分辨率和信息量柵格像元大小決定信息表達(dá)的分辨率和信息量。每個(gè)像元只能有一個(gè)屬性。每個(gè)像元只能有一個(gè)屬性(shxng)(shxng)特征值。特征值。 不同類型地理實(shí)體（屬性不同類型地理實(shí)體（屬性(s

6、hxng)(shxng)）以不同）以不同的平面空間表達(dá)，形成的平面空間表達(dá)，形成 “ “層層”。第13頁/共73頁第十三頁，共73頁。14X X (column) (column)Y Y (row) (row)第14頁/共73頁第十四頁，共73頁。15非空間數(shù)據(jù)包括(boku)： 專題屬性數(shù)據(jù)，質(zhì)量屬性數(shù)據(jù)，時(shí)間屬性數(shù)據(jù)地圖(dt)數(shù)據(jù)庫的非空間數(shù)據(jù)組織模式：簡單表格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單表格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層次數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層次數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第15頁/共73頁第十五頁，共73頁。16第16頁/共73頁第十六頁，共73頁。17 多媒體技術(shù)是以計(jì)算機(jī)為核心對文本、圖形、圖多媒體

7、技術(shù)是以計(jì)算機(jī)為核心對文本、圖形、圖像、動(dòng)畫、音頻、視頻等多種媒體實(shí)施綜合、交互處像、動(dòng)畫、音頻、視頻等多種媒體實(shí)施綜合、交互處理的一門理的一門(y mn)(y mn)綜合信息處理技術(shù)。綜合信息處理技術(shù)。第17頁/共73頁第十七頁，共73頁。18第18頁/共73頁第十八頁，共73頁。19控制器控制器運(yùn)算器運(yùn)算器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器核心部件核心部件CPU主機(jī)主機(jī)(zhj)第19頁/共73頁第十九頁，共73頁。20鍵盤鍵盤數(shù)字、文字?jǐn)?shù)字、文字 鼠標(biāo)鼠標(biāo)圖形數(shù)據(jù)的輸入圖形數(shù)據(jù)的輸入 存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)設(shè)備接收從其他設(shè)備或儀器接收從其他設(shè)備或儀器(yq)接受數(shù)據(jù)接受數(shù)據(jù) 數(shù)字化儀：跟蹤式和掃描式數(shù)字化儀：跟蹤式和掃

8、描式第20頁/共73頁第二十頁，共73頁。21跟蹤(gnzng)式數(shù)字化儀第21頁/共73頁第二十一頁，共73頁。22 數(shù)字地圖輸出分為數(shù)字地圖輸出分為(fn wi)顯示器顯示輸出和硬拷貝顯示器顯示輸出和硬拷貝輸出兩類。輸出兩類。第22頁/共73頁第二十二頁，共73頁。23初期階段：初期階段：2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代年代 牛津自動(dòng)制圖系統(tǒng)牛津自動(dòng)制圖系統(tǒng) 哈佛哈佛SYMAPSYMAP制圖系統(tǒng)制圖系統(tǒng)發(fā)展階段：發(fā)展階段：2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代后期年代后期8080年代中期年代中期 計(jì)算機(jī)及外部設(shè)備大發(fā)展計(jì)算機(jī)及外部設(shè)備大發(fā)展 主要主要(zhyo)(zhyo)側(cè)重?cái)?shù)字地圖應(yīng)用側(cè)重?cái)?shù)字地圖應(yīng)

9、用飛躍階段：飛躍階段：2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代中期至今年代中期至今 硬、軟件進(jìn)一步完善，軟件形成兩分支硬、軟件進(jìn)一步完善，軟件形成兩分支 向大型網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)倉庫、空間和屬性統(tǒng)一向大型網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)倉庫、空間和屬性統(tǒng)一發(fā)展發(fā)展地理信息系統(tǒng)地圖出版(chbn)系統(tǒng)（二）數(shù)字制圖常用的（二）數(shù)字制圖常用的軟件軟件 第23頁/共73頁第二十三頁，共73頁。24 數(shù)字地圖制圖系統(tǒng)，應(yīng)具有完整的地理信息輸入、處理數(shù)字地圖制圖系統(tǒng)，應(yīng)具有完整的地理信息輸入、處理、分析、制圖等功能、分析、制圖等功能(gngnng)，軟件是其核心。，軟件是其核心。第24頁/共73頁第二十四頁，共73頁。25MapGIS 6.6（

10、武漢中地信息工程有限公司）（武漢中地信息工程有限公司）SuperMapGIS（北京超圖地理（北京超圖地理(dl)信息技術(shù)有限公司）信息技術(shù)有限公司）GeoStar（武漢吉奧信息工程技術(shù)有限公司）（武漢吉奧信息工程技術(shù)有限公司）方正智繪（北大方正技術(shù)研究所）方正智繪（北大方正技術(shù)研究所）國產(chǎn)軟件國產(chǎn)軟件第25頁/共73頁第二十五頁，共73頁。26Intergraph Arc/InfoMapInfo AutoCAD Map第26頁/共73頁第二十六頁，共73頁。27國外軟件國外軟件第27頁/共73頁第二十七頁，共73頁。28第28頁/共73頁第二十八頁，共73頁。29第29頁/共73頁第二十九頁，

11、共73頁。30第30頁/共73頁第三十頁，共73頁。31第31頁/共73頁第三十一頁，共73頁。32第32頁/共73頁第三十二頁，共73頁。33第33頁/共73頁第三十三頁，共73頁。34數(shù)字地圖數(shù)字地圖P296，也稱為電子地圖，是一種以數(shù)字形式儲(chǔ)存，也稱為電子地圖，是一種以數(shù)字形式儲(chǔ)存(chcn)在磁帶、磁盤、光盤等電子介質(zhì)上的地圖，是一在磁帶、磁盤、光盤等電子介質(zhì)上的地圖，是一種數(shù)字化了的地圖。種數(shù)字化了的地圖。三、數(shù)字制圖三、數(shù)字制圖(zh t)產(chǎn)品產(chǎn)品數(shù)字地?cái)?shù)字地圖圖第34頁/共73頁第三十四頁，共73頁。35第35頁/共73頁第三十五頁，共73頁。36第36頁/共73頁第三十六頁，共

12、73頁。37 矢量圖來源：矢量繪圖(hu t)軟件制作，利用數(shù)字化軟件數(shù)字化。 autoCAD MAPCAD MAPGIS Maplnfo Adobe Illustrator CorelDRAW第37頁/共73頁第三十七頁，共73頁。38第38頁/共73頁第三十八頁，共73頁。39矢量圖與柵格圖主要矢量圖與柵格圖主要(zhyo)優(yōu)缺點(diǎn)比較優(yōu)缺點(diǎn)比較第39頁/共73頁第三十九頁，共73頁。40可以可以(ky)用用photoshop轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化RGB色彩色彩(sci)模式模式CMYK色彩色彩(sci)模式模式HSB色彩色彩(sci)模式模式Lab色彩色彩(sci)模式模式Indexed Color（索

13、引）色彩（索引）色彩(sci)模式模式第40頁/共73頁第四十頁，共73頁。41第41頁/共73頁第四十一頁，共73頁。42第42頁/共73頁第四十二頁，共73頁。43 c、圖像色彩、圖像色彩(sci)的位深度的位深度 （1）色彩）色彩(sci)的位深度的概念的位深度的概念 “位位”( bit )是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器里的最小單元，它用是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器里的最小單元，它用來記錄每一個(gè)像素顏色的值。圖像的色彩來記錄每一個(gè)像素顏色的值。圖像的色彩(sci)越豐越豐富，富，“位位”的值就會(huì)越大。每一個(gè)像素在計(jì)算機(jī)中所的值就會(huì)越大。每一個(gè)像素在計(jì)算機(jī)中所使用的這種位數(shù)稱為位深度，又叫色彩使用的這種位數(shù)稱為位深度，

14、又叫色彩(sci)位數(shù)或位數(shù)或色彩色彩(sci)深度。深度。第43頁/共73頁第四十三頁，共73頁。441bit(位位) 21=2色色 單色單色4bit(位位) 24=16色色 簡單色簡單色8bit(位位) 28=256色色 基本基本(jbn)色色16bit(位位) 216=65536色色 增強(qiáng)色增強(qiáng)色24bit(位位) 224=16777216色色 真彩色真彩色48bit(位位) 248=281474976710656色色 專業(yè)掃描儀專業(yè)掃描儀 當(dāng)圖像的彩色深度24bit時(shí)，圖像的色彩和表現(xiàn)力非常強(qiáng)，基本上還原了自然(zrn)影像，習(xí)慣上把這個(gè)圖像叫做“真彩色圖像” 第44頁/共73頁第四十

15、四頁，共73頁。45 （2）文件格式與位深度 柵格圖像文件的格式多種多樣，分別用在不同的場合。 國際互聯(lián)網(wǎng)GIF格式 數(shù)碼相機(jī)JPG壓縮(y su)格式 WindowsBMP格式 印刷TIF格式第45頁/共73頁第四十五頁，共73頁。46d、文件格式與數(shù)據(jù)量、文件格式與數(shù)據(jù)量 圖像文件的數(shù)據(jù)量與圖像所表現(xiàn)的內(nèi)容圖像文件的數(shù)據(jù)量與圖像所表現(xiàn)的內(nèi)容(nirng)無關(guān)，與以下因素有關(guān)：無關(guān)，與以下因素有關(guān)： 畫面尺寸畫面尺寸 分辨率分辨率 色彩數(shù)量色彩數(shù)量 文件格式文件格式圖像文件格式保存圖像文件格式保存數(shù)據(jù)量、色彩數(shù)量和表現(xiàn)力數(shù)據(jù)量、色彩數(shù)量和表現(xiàn)力 第46頁/共73頁第四十六頁，共73頁。47b

16、mp格式格式(g shi)圖圖2.46MB，jpg格式格式(g shi)圖圖172KB，約，約15倍。倍。第47頁/共73頁第四十七頁，共73頁。48第48頁/共73頁第四十八頁，共73頁。49第49頁/共73頁第四十九頁，共73頁。50國家國家(guji)基礎(chǔ)地理信息中心基礎(chǔ)地理信息中心第50頁/共73頁第五十頁，共73頁。51第51頁/共73頁第五十一頁，共73頁。52一、數(shù)字地圖制圖的一般一、數(shù)字地圖制圖的一般(ybn)過程過程第52頁/共73頁第五十二頁，共73頁。531）收集、分析評價(jià)）收集、分析評價(jià)(pngji)、確定編圖資料；、確定編圖資料；2）選定底圖、地圖投影、比例尺、地圖內(nèi)

17、容、表示）選定底圖、地圖投影、比例尺、地圖內(nèi)容、表示方法；確定數(shù)字化方法、確定制圖軟件等。方法；確定數(shù)字化方法、確定制圖軟件等。關(guān)鍵內(nèi)容：選定底圖關(guān)鍵內(nèi)容：選定底圖 更新資料更新資料(zlio) 軟件選軟件選擇擇第53頁/共73頁第五十三頁，共73頁。54第54頁/共73頁第五十四頁，共73頁。55第55頁/共73頁第五十五頁，共73頁。56數(shù)字化方法分為(fn wi)兩類：跟蹤式和掃描式。相應(yīng)的數(shù)字記錄結(jié)構(gòu)：矢量格式和柵格格式。第56頁/共73頁第五十六頁，共73頁。57跟蹤跟蹤(gnzng)數(shù)字化儀數(shù)字化儀第57頁/共73頁第五十七頁，共73頁。58掃描式是將原圖掃描式是將原圖(yun t

18、)分解為柵格像元，記錄每個(gè)像元點(diǎn)灰階值，將圖形數(shù)字化分解為柵格像元，記錄每個(gè)像元點(diǎn)灰階值，將圖形數(shù)字化第58頁/共73頁第五十八頁，共73頁。59第59頁/共73頁第五十九頁，共73頁。60第60頁/共73頁第六十頁，共73頁。61第61頁/共73頁第六十一頁，共73頁。62第62頁/共73頁第六十二頁，共73頁。63數(shù)字化信息數(shù)字化信息(xnx)規(guī)范化處理：規(guī)范化處理： 檢查、糾正、重新生成，轉(zhuǎn)換特征碼，統(tǒng)一坐標(biāo)原檢查、糾正、重新生成，轉(zhuǎn)換特征碼，統(tǒng)一坐標(biāo)原點(diǎn)，比例尺變換，數(shù)據(jù)合并歸類等。點(diǎn)，比例尺變換，數(shù)據(jù)合并歸類等。實(shí)施地圖編制的數(shù)據(jù)處理：實(shí)施地圖編制的數(shù)據(jù)處理： 數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)(shxu)(

19、shxu)基礎(chǔ)建立，投影變換，數(shù)據(jù)選取概基礎(chǔ)建立，投影變換，數(shù)據(jù)選取概括，符號(hào)、圖形、注記的繪制。括，符號(hào)、圖形、注記的繪制。第63頁/共73頁第六十三頁，共73頁。64 地圖投影的選取決定于地圖的用途及其地圖投影的選取決定于地圖的用途及其比例尺，在數(shù)字制圖軟件中，都可以通過比例尺，在數(shù)字制圖軟件中，都可以通過(tnggu)相應(yīng)參數(shù)的設(shè)定作出選擇。相應(yīng)參數(shù)的設(shè)定作出選擇。 如如 MapInfo等等GIS 軟件以菜單形式提供軟件以菜單形式提供(tgng)了了300多個(gè)預(yù)定義坐標(biāo)系。多個(gè)預(yù)定義坐標(biāo)系。1）地圖投影與坐標(biāo)系選擇）地圖投影與坐標(biāo)系選擇第64頁/共73頁第六十四頁，共73頁。65 坐標(biāo)系

20、可以明確地圖對象的空間定位坐標(biāo)，它坐標(biāo)系可以明確地圖對象的空間定位坐標(biāo)，它包括：坐標(biāo)系名稱包括：坐標(biāo)系名稱(mngchng)(mngchng)、投影類型、基準(zhǔn)、投影類型、基準(zhǔn)面、坐標(biāo)單位、原點(diǎn)坐標(biāo)、方位角、比例系數(shù)等。面、坐標(biāo)單位、原點(diǎn)坐標(biāo)、方位角、比例系數(shù)等。 第65頁/共73頁第六十五頁，共73頁。66 在地圖數(shù)據(jù)的組織在地圖數(shù)據(jù)的組織(zzh)(zzh)管理中，圖形空間管理中，圖形空間結(jié)構(gòu)相同的圖形數(shù)據(jù)往往形成獨(dú)立的組織結(jié)構(gòu)相同的圖形數(shù)據(jù)往往形成獨(dú)立的組織(zzh)(zzh)單元單元層。層。 常表達(dá)為：常表達(dá)為：layer, coverage, theme layer, coverage, theme 等。等。它們可以被獨(dú)立的操作它們可以被獨(dú)