计算机地图制图复习资料分解.docx
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1、1 计算机地图制图的概念计算机地图制图又称机助地图制图或数字地图制图,它是以传统的地图制图原理为根底,以计算机及其外围设备为工具,采纳数据库技术和图形数据处理方法,实现地图信息的采集, 存储, 处理, 显示和绘图的应用科学。2.支撑技术支撑计算机地图制图的技术方法主要有:计算机图形图像处理技术, 数据库技术, 制图综合技术, 多媒体技术, 虚拟现实技术等;指导计算机地图制图的根本理论主要有:地图信息论, 地图信息传输论, 地图感受论, 地图符号论, 地图模型论, 地图认知理论, 制图综合理论等。3.应用范围: 一般地图制图;专题地图制图;数字高程模型;地理信息系统4.计算机地图制图的优势:l
2、1, 易于编辑和更新l 2, 提高绘图速度和精度l 3, 容量大且易于存储l 4, 丰富地图品种l 5, 便于信息共享5计算机地图制图的根本过程数据采集阶段数据处理阶段数据输出阶段数字化数字测图遥感数据转换预处理投影变换图形处理制图综合符号化一般地图专题地图统计图表.6.及计算机地图制图相关的科学技术 计算机科学 地图学 遥感技术 全球卫星定位系统 电子地图 计算机地图制图的核心问题是:如何运用计算机处理地图信息以满意用户的须要,即解决地图信息如何以数字的形式表示, 获得, 存储, 处理和输出,其实质是从图形连续转换为数字离散,经过肯定的处理,然后再由数字转换为图形的过程。l 计算机技术之所以
3、能够应用于地图制图,是因为地图本身是依据肯定的数学法那么,经过科学概括,应用特有的符号系统将地球外表上的景物显示在平面上的一种“图形数学模型。l 面对地图,无论其内容多么千变万化,表示方法多么千差万变,图形构造多么困难多样,总是可以依据几何特征将地图图形划分为三种根本类型图形元素,即“点状图形,“线状图形和“面状图形 。 1.计算机地图制图及地理信息系统 计算机地图制图系统具有强大的地图制图功能; 而完善的地理信息系统可以包含计算机地图制图的根本功能,此外还应当具有空间分析实力;特殊是对图形数据和属性数据进展深层次的空间分析实力。l 计算机地图制图是的重要组成局部。计算机地图制图侧重于地物的显
4、示和处理,探讨地形, 地物和各种专题要素在地图上的表示,并且以数字形式对它们进展存贮, 管理,最终通过图形输出设备输出地图。l 既注意实体的空间分布又强调它们的可视化效果,既注意实体的空间特征又强调它们的非空间属性特征及其操作,具备强大的空间分析和决策支持实力。现代都具有计算机地图制图的成分,具备良好的地图制图功能,但并非全部计算机地图制图系统都含有的全部功能。l 数据库管理系统是一般事务管理系统的根底软件,同时也是计算机地图制图系统中属性数据管理的根底软件。l 计算机地图制图系统除了须要强大的空间数据管理功能之外,还须要具有图形数据的采集, 空间数据的处理和可视化等功能。l 遥感图像处理是特
5、地针对遥感图像进展分析处理的软件,图像分析处理功能强大。l 而一般计算机地图制图的图像分析处理功能较弱。l 计算机协助制图主要用来代替或协助工程师进展各种设计。u 共同点:l 都有坐标参考系统,都能描述和处理图形数据及其空间关系,也都能处理非图形属性数据。u 区分:l 计算机协助制图多为规那么的几何图形及其组合,图形功能极强,属性功能相对较弱;l 计算机地图制图处理的图形及其关系更为困难,空间数据及属性数据的相互操作频繁,空间数据的处理和符号化功能较强。12.地图对地理空间的描述方法: 地理空间模型 地理坐标系 平面直角坐标系 高程系 地图投影 坐标网 空间实体 地图是一个平面,而地球椭球面是
6、不行展曲面,将地球椭球面上点映射到平面上的方法称为地图投影。地图投影实质上就是就是建立地图平面上点的坐标及地球椭球面上对应点的坐标之间的函数关系有三种常见的投影变形:长度变形, 角度变形和面积变形依据地图投影中可能引入的变形的性质,可以将地图投影分为等角投影, 等面积投影和随意投影。 在地图上通常都绘有一种或两种坐标网,即经纬线网, 方里网。 在地图学中,把地理空间的实体分为点, 线, 面三种要素,分别用点状, 线状, 面状符号来表示。l 空间特征: 空间位置 ;空间关系l 属性特征l 时间特征l 关系数据是描述空间数据之间的空间关系的数据。l 地理实体的空间拓扑关系不随地图投影而变更,比一般
7、几何关系具有更大的稳定性,能本质地反映实体之间的逻辑构造关系。n 属性数据是描述空间实体属性特征的数据,也称非几何数据,即描述地理现象或地理实体的定性或定量指标,包括语义及统计数据,如类型, 等级, 名称, 状态等。n 属性数据中的定性或定量指标通常要经编码转换才能被计算机承受。 空间数据是描述地图要素中空间特征局部的数据,也称为几何数据,即描述地理现象或地理实体的空间位置, 形态, 大小等的数据。 空间数据包括:点类型,线类型,面类型n 地图的数据构造主要是指地图数据中空间数据的构造,即指空间数据适合于计算机存储, 管理及处理的几何数据的逻辑构造。n 地图的数据构造主要分为矢量数据构造和栅格
8、数据构造。 优缺点压缩方法优点缺点链码有较强的压缩实力,有运算功能,适合于存储图形数据叠置运算难实施,对局部的改动会影响整体构造,而且相邻区域的边界重复存储。游程长度编码压缩效率高,易于检索,叠加, 合并等运算操作简洁,编码和解码速度快。只顾及单行单列,没有考虑四周其他方向的代码值是否一样,压缩受到肯定限制。块状编码对大块成片分布的地物有较高的编码效率。不适合过于破裂的图形编码。四叉树编码压缩效率高,压缩解压便利;阵列各局部的辨别率可变,易于进展大局部图形操作和运算。具有图形编码的不定性,一样形态和大小的多边形可得出完全不同的四叉树构造,不利于形态分析和模式识别。1地球的自然外表2大地水准面3
9、地球椭球体模型 建立地理坐标系主要的目的是确定地面点的位置,也就是求出地面点及大地水准面的关系,它包括地面点在大地水准面上的平面位置和地面点到大地水准面的高度。由于地理坐标系是一种球面坐标,难以进展距离, 方向, 面积等参数的计算,故运用地图投影的方法,建立地球外表和平面上点的函数关系,使得地球外表上随意一个由地理坐标确定的点,在平面上必有一个及其对应的点。高程即由高程基准面起算的地面点的高度。高程基准面是依据多年观测的平均海水面确定的。高程是指地面点至平均海水面的垂直高度。地面点之间的高程差,称为相对高程,简称高差。 地图是一个平面,而地球椭球面是不行展曲面,将地球椭球面上点映射到平面上的方
10、法称为地图投影。地图投影实质上就是就是建立地图平面上点的坐标及地球椭球面上对应点的坐标之间的函数关系。有三种常见的投影变形:长度变形, 角度变形和面积变形依据地图投影中可能引入的变形的性质,可以将地图投影分为等角投影, 等面积投影和随意投影。26地图数据源及数据分类编码l 数据源的种类 地图 遥感影像数据 实测数据 文字及统计资料 已有数字数据地图数据采集的任务就是将地理实体的几何数据和属性数据输入到地图数据库中去。 由于地图数据源的多样性,在几何数据采集中,可以运用不同的方法。对于由外业测量仪器获得的几何数据,只需把测量仪器的数据传输进入数据库即可。假如是已有的数字数据(包括栅格形式的数据等
11、),可经过转换后输入数据库。而从遥感影像上提取专题信息,必需运用几何订正, 图像变换, 影像分类和信息提取等技术,这些主要属于遥感图像处理的内容。l 手扶跟踪数字化是在数字化软件的支持下应用手扶跟踪数字化仪来完成的。它通过记录数字化仪面板上点的平面坐标来获得矢量数据,是目前广泛采纳的一种地图数据采集方式。l 手扶跟踪数字化的根本过程是:先将所需数字化的地图(图件, 航片等)固定在数字化板上;然后设定数字化范围,设置代码清单,输入有关参数及选择数字化方式;最终按地图要素的类别分别实施图形数字化即可。 1)扫描跟踪数字化的根本思想l 扫描跟踪数字化的根本思想是:首先通过扫描将地图(图件等)转换为栅
12、格数据,并进展适当处理;然后采纳模式识别技术识别出点和注记;最终运用栅格数据矢量化的技术追踪出线和面,并依据地图内容和地图符号的关系,自动给矢量数据赋属性值。l 扫描跟踪数字化及手扶跟踪数字化相比,具有速度快, 精度高, 自动化程度高等优点,是目前较为先进的地图数字化方式,也是今后的开展方向,正在逐步成为计算机地图制图中最主要的地图数字化方式。 1属性数据的采集方法属性数据的采集较为简洁,主要运用键盘输入的方式。分两种状况:当属性数据的数据量较小时,可以在输入几何数据的同时,依据数字化软件的提示用键盘输入。当属性数据的数据量较大时,可及几何数据分开输入,经检查修改后再转入到数据库中。l 在计算
13、机地图制图系统中,应供应便利敏捷的手段以对属性数据进展增加, 删除, 修改等操作。l 当地图要素的属性数据及几何数据分开输入时,把属性数据及几何数据联系起来的方法是在属性数据及几何数据之间建立一个惟一的公共标记码。该标记码可以在输入几何数据或属性数据时手工输入,也可以由系统自动生成。l 当几何数据或属性数据没有公共标记码时,必需通过人机交互的方法,如选取一个地图要素,再指定其对应的属性数据来确定两者之间的关系,并生成公共标记码。l 在数据库中,只有当地图要素的几何数据及属性数据有一共同的数据项时,才能将几何数据及属性数据自动地连接起来。在地图要素的几何数据及属性数据连接起来以后,就可以进展各种
14、诸如定性, 定位等查询操作及运算了。 数据编辑l 在数据采集的过程中,无论是地图的几何数据数字化还是属性数据数字化,都不行能完全正确,常见的错误主要有:地图要素的遗漏,地图要素的重复或多余,几何数据的位置不正确或不完整,属性数据的遗漏, 重复,几何数据及属性数据的连接错误等。因此,必需对所采集的数据进展编辑修改。为此,首先要显示数据,然后才能进展编辑修改。l 数据显示是指在屏幕上或通过绘图机把有关信息显示出来,以便及原图进展比拟,找出数字化过程中的过失,加以编辑修改。l 为了能对采集到的数据进展较为完整的显示,计算机地图制图系统应供应如下根本功能: 图形显示功能。 符号设置及符号库功能。 图形
15、输出功能。 数据质量的概念(1)地图数据质量的根本含义l 地图数据具有定位, 定性和时间性三大特征。地图数据的质量是指用该数据来表达其三大特征时所能到达的精确性, 一样性和完整性,以及它们之间统一性的程度。 精确性。精确性主要指地图数据的几何位置精度和属性精度, 一样性。这里,一样性主要是指数据的逻辑一样性, 完整性。完整性包括诸如地图要素类型的完整性, 数据分类的完整性, 属性数据的完整性以及注记的完整性等。 现势性。现势性可以由数据的采集时间, 数据的更新时间等来表达。 统一性。统一性主要是指各类数据之间的统一协调等。 计算机地图制图是地理信息处理的过程。在地理信息的采集, 存储, 检索,
16、 分析处理及图形输出等过程中,都须要地图数据库的支持。地图数据库及一般的数据库相比,不仅数据量特殊大,而且既要管理属性数据又要管理空间数据。地图数据库是计算机地图制图系统的重要组成局部。38.面对对象的地图数据模型具有如下优点:l 面对对象的数据模型是一种基于抽象的模型,允许设计者在根本功能上选择最为适用的技术,可充分汲取和利用传统数据模型的优点。l 可以较为有效地模拟和操纵困难对象。l 具有良好的可扩大性。l 可视化是指运用计算机图形学和图像处理技术,将计算过程中产生的数据及计算结果转换为图形和图像显示出来,并进展交互处理的理论, 方法和技术。l 它的主要功能是从困难 的数据中产生图形图像,
17、并可以分析和理解存入计算机的图形图像数据。 并非只是美丽的图形,而是反映困难的数据 重组数据使其更有效率,转化成图形形式,便于理解和分析 三要素:数据科学领域, 渲染计算机图形, 人感知及理解 及计算机图形学和几何建模的区分l 科学可视化:来源及测量和计算的科学数据可视化 l 数据可视化:一般数据的可视化,如事务数据, 股票数据等 l 信息可视化:语义关系, 超文本的可视化 实现人及机之间的图像通信,而不是目前的文字或数字通信,从而使人们视察到传统方法难以视察到的现象和规律。使科学家不再是被动地得到计算结果,而是知道在计算过程中发生了什么现象,并可变更参数,视察其影响,对计算过程实现引导和限制
18、。可供应在计算机协助下的可视化技术手段,从而为在分布环境下的计算机协助协同设计打下根底。42地理信息可视化l 地理信息可视化是指运用计算机地图制图技术以及计算机图形学和图像处理技术,将地理信息输入, 存储, 处理, 查询以及输出的数据结果采纳图形符号, 图形, 图像,结合图表, 文字, 表格等可视化形式显示并进展交互处理的理论, 方法和技术。43. 可视化的形式地图 多媒体 虚拟现实 (1)数据及软件的集成性l 在产品形式上,纸质地图表现为单一的地图数据输出,而电子地图是地图数据及软件系统的集成,缺一不行。电子地图的软件系统又可称为电子地图阅读系统,它是地图由数据形式到模拟表达形式的翻译器和转
19、换器,负责将地图数据库中的内容显示在屏幕上,并支持一系列对地图的操作功能。l (2)交互性l 纸质地图一旦印刷完成就成为定型产品,幅面, 内容, 形式都不会再发生变更。电子地图保存在计算机的存储设备中,电子地图系统的阅读软件允许用户对表达的地图内容进展选择,并通过缩放, 漫游对地图表达区域进展调整,经过用户的交互操作在屏幕上形成不同的地图。(3)表达的多样性(4)多尺度数据的结合l 一幅纸质地图通常只能表达某一个固定比例尺的地图内容。而电子地图可以同时载负多个比例尺数据,并通过设定的显示条件动态地调整地图表达的内容,如随着地图的逐步放大,更大比例尺的地图被显示出来。 (5)快速, 高精度的信息
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