計算機地圖制圖原理概述

計算機地圖制圖原理概述演示文稿目前一頁\總數(shù)四十頁\編于十一點計算機地圖制圖原理概述目前二頁\總數(shù)四十頁\編于十一點計算機地圖制圖是什么？計算機地圖制圖又稱為機助地圖制圖或數(shù)字地圖制圖，它以傳統(tǒng)的地圖制圖原理為基礎(chǔ)，以計算機及其外圍設(shè)備為工具，采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)和圖形數(shù)據(jù)處理方法，實現(xiàn)地圖信息的采集、存儲、處理、顯示和繪圖的應(yīng)用科學(xué)。

從這兒我們可以看出，計算機地圖制圖和地理信息系統(tǒng)很類似。目前三頁\總數(shù)四十頁\編于十一點計算機地圖制圖和GIS的區(qū)別在哪兒？計算機地圖制圖系統(tǒng)側(cè)重于可見實體的顯示和處理，具有強大的地圖制圖功能，而地理信息系統(tǒng)可以包含計算機地圖制圖的基本功能，還具有豐富的空間分析能力。目前四頁\總數(shù)四十頁\編于十一點在現(xiàn)實中有哪些屬于計算機地圖制圖的范疇？我們用過的計算機地圖制圖系統(tǒng)：AutoCAD,Cass,MapGIS等我們做過的計算機地圖制圖工作：數(shù)字測圖目前五頁\總數(shù)四十頁\編于十一點學(xué)習(xí)計算機地圖制圖什么？我們用過了一系列的空間數(shù)據(jù)以及計算機地圖制圖軟件，了解了一些計算機地圖制圖的過程，可是我們不了解計算機地圖制圖的原理，不了解圖形顯示的理論，不了解一些計算機地圖數(shù)據(jù)處理的算法，也不了解空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。目前六頁\總數(shù)四十頁\編于十一點計算機地圖制圖主要講授內(nèi)容計算機地圖制圖原理與過程、構(gòu)成等圖形顯示理論以及算法地圖數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)地圖數(shù)據(jù)的采集和地圖數(shù)據(jù)庫地圖的數(shù)據(jù)處理以及算法地理信息可視化的內(nèi)容目前七頁\總數(shù)四十頁\編于十一點第一章緒論計算機地圖制圖概述計算機地圖制圖的發(fā)展計算機地圖制圖系統(tǒng)的構(gòu)成計算機地圖制圖與相關(guān)科學(xué)技術(shù)目前八頁\總數(shù)四十頁\編于十一點計算機地圖制圖概述計算機地圖制圖的概念計算機地圖制圖的原理計算機地圖制圖的基本過程計算機地圖制圖的優(yōu)越性目前九頁\總數(shù)四十頁\編于十一點計算機地圖制圖原理地圖圖形的分類點狀圖形平面上的一個點來表示線狀圖形以中心定位軸線（有序點串）表示線狀圖形的位置和走向面狀圖形以外圍輪廓（閉合的有序點串）表示面狀要素的位置和分布范圍結(jié)論：地圖上的一切要素可以看作點或點的集合目前十頁\總數(shù)四十頁\編于十一點特征值坐標(biāo)位置1x1,y1;x2,y2;x3,y3;x4,y4;x5,y5;x6,y6;x7,y7;x8,y8;x9,y9;x10,y10;x1,y12x28,y28;x29,y29;x30,y30;x31,y31;x32,y32;x33,y33;x28,y283x1,y1;x11,y11;x12,y12;x13,y13;x14,y14;x15,y15;x16,y16;x17,y17;x18,y18;x19,y19;x9,y9x10,y10;x1,y14x18,y18;x19,y19;x9,y9;x8,y8;x7,y7;

x20,y20;x21,y21;x22,y22;x23,y23;x24,y24;x18,y185x16,y16;x17,y17;x18,y18;x24,y24;x23,y23;x27,y27;x26,y26;x25,y25;x16,y16目前十一頁\總數(shù)四十頁\編于十一點計算機地圖制圖的基本原理圖形的離散化用點可以表示地圖上所有的圖形，而平面上的任意一點可以用x,y,M來表示，X,Y表示點的平面位置，M表示其類別、特征等屬性，由這兩類信息即可將地圖上連續(xù)的圖形轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信息。這種把連續(xù)的圖形離散化的過程，在計算機地圖制圖中叫做模-數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D轉(zhuǎn)換)，或稱為數(shù)字化。目前十二頁\總數(shù)四十頁\編于十一點計算機地圖制圖的基本原理圖形的集合：數(shù)-模轉(zhuǎn)換按一定的模式處理后的數(shù)據(jù)，通過數(shù)模-轉(zhuǎn)換設(shè)備（繪圖機），變換成人可以閱讀的圖形，這就是圖解顯示。這種由圖形到數(shù)字，再由數(shù)字變?yōu)閳D形的變換過程就是計算機地圖制圖的實質(zhì)。結(jié)論：計算機地圖制圖的核心問題就是：實現(xiàn)這兩種變換的可能性以及怎樣實現(xiàn)的問題。目前十三頁\總數(shù)四十頁\編于十一點計算機地圖制圖的基本過程計算機地圖制圖的過程中，由于任務(wù)、要求、地圖信息的資料來源和種類的不同，使數(shù)據(jù)獲取的方式、數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容、地圖數(shù)據(jù)的存貯管理方式、成果輸出形式以及所使用的設(shè)備和軟件均有一些差異，但都會經(jīng)過以下三個階段：數(shù)據(jù)采集階段數(shù)據(jù)處理階段數(shù)據(jù)輸出階段目前十四頁\總數(shù)四十頁\編于十一點目前十五頁\總數(shù)四十頁\編于十一點數(shù)據(jù)采集階段按照任務(wù)的要求采集輸入各種所需的地圖信息，將地圖的圖形信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息，以使計算機存儲、識別和處理。數(shù)據(jù)來源：1地圖2航空、航天遙感像片4野外測量數(shù)據(jù)5地圖數(shù)據(jù)或影像數(shù)據(jù)6統(tǒng)計資料6地理調(diào)查資料目前十六頁\總數(shù)四十頁\編于十一點數(shù)據(jù)獲取階段模-數(shù)轉(zhuǎn)換方式1紙質(zhì)地圖：手扶跟蹤或半自動跟蹤數(shù)字化儀，按統(tǒng)一的編碼系統(tǒng)將圖形離散成地圖數(shù)據(jù)（矢量數(shù)據(jù)）2航空、航天遙感相片：掃描數(shù)字化儀離散成柵格數(shù)據(jù)3地圖數(shù)據(jù)或影像數(shù)據(jù)、統(tǒng)計資料：通過鍵盤或掃描后進行模-數(shù)轉(zhuǎn)換目前十七頁\總數(shù)四十頁\編于十一點數(shù)據(jù)處理階段數(shù)據(jù)獲取以后、圖形輸出之前對地圖數(shù)據(jù)的各種處理地圖數(shù)據(jù)的預(yù)處理制圖綜合處理圖形處理：圖形編輯、地圖符號的圖形生成等目前十八頁\總數(shù)四十頁\編于十一點數(shù)據(jù)處理階段地圖數(shù)據(jù)的預(yù)處理：直接數(shù)字化獲取的數(shù)據(jù)，是一種毛坯數(shù)據(jù)，其中含有錯誤、誤差、非標(biāo)準(zhǔn)化格式等許多問題，不能作為實際存儲的數(shù)據(jù)，因此，在進行各種地圖數(shù)據(jù)處理之前，首先要進行預(yù)處理。預(yù)處理的內(nèi)容：誤差糾正、坐標(biāo)系變換、投影變換、結(jié)點匹配、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)壓縮等目前十九頁\總數(shù)四十頁\編于十一點數(shù)據(jù)處理階段制圖綜合地圖是空間信息的重要傳播手段之一，空間信息不僅數(shù)量龐大，類型復(fù)雜，并且還在與日俱增。因此，在有限的圖畫上要反映這些龐大而復(fù)雜的空間信息，就不得不進行去粗取精，反映主要的，本質(zhì)的方面，舍棄決要的、非本質(zhì)性的方面，以確保地圖的易讀性，這個過程就是制圖綜合。目前二十頁\總數(shù)四十頁\編于十一點制圖綜合制圖綜合表現(xiàn)在5個方面：①制圖對象輪廓（形狀）的概括；②制圖對象數(shù)量特征的概括；③制圖對象質(zhì)量特征的概括;④制圖對象的取舍;⑤以各個制圖對象（概念）的集合符號（種的甚至是類的概念）代替各單個地物（概念）。

目前二十一頁\總數(shù)四十頁\編于十一點圖形輸出階段設(shè)備圖形輸出方式精度特點矢量繪圖機矢量線劃高適合繪制一般的線劃地圖，還可以進行刻圖等特殊方式的繪圖噴墨打印機柵格點陣高可制作彩色地圖與影像地圖等各類精致地圖制品。高分辨彩顯屏幕像元點陣一般實時顯示GIS的各類圖形、圖像產(chǎn)品。行式打印機字符點陣差以不同復(fù)雜度的打印字符輸出各類地圖，精度差，變形大。膠片拷貝機光柵較高可將屏幕圖形復(fù)制至膠片上，用于制作幻燈片或正膠片。目前二十二頁\總數(shù)四十頁\編于十一點圖形輸出階段地圖圖像統(tǒng)計表三維多媒體虛擬現(xiàn)實目前二十三頁\總數(shù)四十頁\編于十一點計算機地圖制圖的優(yōu)越性與傳統(tǒng)的地圖相比：1易于編輯和更新2提高繪圖速度和精度3容量大且易于存儲4豐富地圖品種5便于信息共享目前二十四頁\總數(shù)四十頁\編于十一點計算機地圖制圖的發(fā)展國際發(fā)展?fàn)顩r1計算機地圖制圖的探索期20世紀(jì)50年代末至60年代初，牛津大學(xué)自動制圖系統(tǒng)投入運行2計算機地圖制圖的發(fā)展期20世紀(jì)70年代，由于計算機、存儲設(shè)備、圖形顯示理論的發(fā)展等，計算機地圖制圖朝實用化方向發(fā)展3計算機地圖制圖的成熟期20世紀(jì)80年代，微機的出現(xiàn)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的發(fā)展，計算機地圖制圖得到了廣泛的發(fā)展，1982年，美國地質(zhì)調(diào)查局建成了1：200萬美國國家地圖數(shù)據(jù)庫。4計算機地圖制圖的普及應(yīng)用期20世紀(jì)90年代，逐步取代了傳統(tǒng)地圖制圖的生產(chǎn)模式目前二十五頁\總數(shù)四十頁\編于十一點計算機地圖制圖的發(fā)展國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r1硬件方面2軟件開發(fā)及系統(tǒng)建立方面目前二十六頁\總數(shù)四十頁\編于十一點計算機地圖制圖系統(tǒng)的構(gòu)成硬件軟件地圖數(shù)據(jù)制圖人員目前二十七頁\總數(shù)四十頁\編于十一點硬件輸入設(shè)備處理設(shè)備輸出設(shè)備目前二十八頁\總數(shù)四十頁\編于十一點輸入設(shè)備鍵盤鼠標(biāo)光筆、觸摸屏數(shù)字化儀掃描儀全站儀、GPS接收機等目前二十九頁\總數(shù)四十頁\編于十一點目前三十頁\總數(shù)四十頁\編于十一點手扶跟蹤數(shù)字化儀手扶跟蹤數(shù)字化儀,根據(jù)其采集數(shù)據(jù)的方式分為機械式、超聲波式和全電子式三種,其中全電子式數(shù)字化儀精度最高，應(yīng)用最廣。按照其數(shù)字化版面的大小可分為A0、A1、A2、A3、A4等。數(shù)字化儀由電磁感應(yīng)板、游標(biāo)和相應(yīng)的電子電路組成。這種設(shè)備利用電磁感應(yīng)原理：在電磁感應(yīng)板的x，y方向上有許多平行的印刷線，每隔200μm一條。游標(biāo)中裝有一個線圈。當(dāng)使用者在電磁感應(yīng)板上移動游標(biāo)到圖件的指定位置，并將十字叉絲的交點對準(zhǔn)數(shù)字化的點位，按動相應(yīng)的按鈕時，線圈中就會產(chǎn)生交流信號，十字叉絲的中心也便產(chǎn)生了一個電磁場，當(dāng)游標(biāo)在電磁感應(yīng)板上運動時，板下的印制線上就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。印制板周圍的多路開關(guān)等線路可以檢測出最大信號的位置，即十字叉線中心所在的位置，從而得到該點的坐標(biāo)值。目前三十一頁\總數(shù)四十頁\編于十一點手扶跟蹤數(shù)字化儀工作流程：把待數(shù)字化的圖件固定在圖形輸入板上，首先用鼠標(biāo)器輸入圖幅范圍和至少四個控制點的坐標(biāo)，隨后即可輸入圖幅內(nèi)各點、曲線的坐標(biāo)。通過數(shù)字化儀采集數(shù)據(jù)量小，數(shù)據(jù)處理的軟件也比較完備，但由于數(shù)字化的速度比較慢，工作量大，自動化程度低，數(shù)字化的精度與作業(yè)員的操作有很大關(guān)系，所以，目前很多單位在大批量數(shù)字化時，已不再采用它。目前三十二頁\總數(shù)四十頁\編于十一點掃描儀通過掃描獲得的是柵格數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量比較大。如一張地形圖采用300dpi灰度掃描其數(shù)據(jù)量就有20兆左右。一般對獲得的柵格數(shù)據(jù)還要進行一些后續(xù)處理如圖象糾正、矢量化等掃描輸入因其輸入速度快、不受人為因素的影響、操作簡單而越來越受到大家的歡迎，再加之計算機運算速度、存儲容量的提高和矢量化軟件的踴躍出現(xiàn)，使得掃描輸入已成為圖形數(shù)據(jù)輸入的主要方法。目前三十三頁\總數(shù)四十頁\編于十一點處理設(shè)備計算機計算機是計算機地圖制圖系統(tǒng)的主要設(shè)備，是硬件部分的核心，主要用于整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)計算、處理和管理。目前三十四頁\總數(shù)四十頁\編于十一點輸出設(shè)備圖形顯示終端繪圖儀打印機目前三十五頁\總數(shù)四十頁\編于十一點軟件1計算機地圖制圖專業(yè)軟件2數(shù)據(jù)庫軟件存儲空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)等3系統(tǒng)管理軟件操作系統(tǒng)目前三十六頁\總數(shù)四十頁\編于十一點計算機地圖專業(yè)軟件核心模塊1數(shù)據(jù)輸入和編輯模塊支持?jǐn)?shù)字化、圖形掃描及矢量化、對圖形和屬性數(shù)據(jù)提供修改和更新等編輯操作2空間數(shù)據(jù)管理模塊該模塊對用戶數(shù)據(jù)庫進行有效的存儲、檢索和管理3數(shù)據(jù)處理模塊完成地圖投影轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換各種標(biāo)準(zhǔn)的矢量格式和柵格格式的數(shù)據(jù)等4數(shù)據(jù)輸出模塊5用戶界面目前三十七頁\總數(shù)四十頁\編于十一點地圖數(shù)據(jù)地圖數(shù)據(jù)通常分為空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩種，空間數(shù)據(jù)可有矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)兩種表達形式，空間數(shù)據(jù)可抽象為三類元素：點、線、面。地圖數(shù)據(jù)庫由地圖數(shù)據(jù)庫實體和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)兩部分組成，數(shù)據(jù)庫實體中存儲數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，包括查詢、檢索、增刪、修改和維護等