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1、新编地图学教程 电子教案 第第 8 8 章章 数字地图制图数字地图制图 第8章 数字地图制图 1 数字地图制图的技术基础 2 数字地图的数据结构及其数据库 3 数字地图的编辑与制印 4 电子地图 新编地图学教程 第8章 数字地图制图 1 数字地图制图的技术基础 1.1 信息科学与技术基础 1.计算机图形学 2.数据库技术 3.数字图像处理 4.多媒体技术 新编地图学教程 第8章 数字地图制图 1.计算机图形学 (Computer Graphics) 1 1 数字地图制图的技术基础数字地图制图的技术基础 研究应用计算机生成、处理和显示图形的学科 。它是以解析几何原理为基础，将显示器看作平面 直角
2、坐标系，使屏幕光栅点阵与图面直角坐标系形 成对应。 计算机图形基本分为两大类： (1)以线条为主的图形，应用领域为计算机辅助设计 (2)实体的两维三维造型，如3D MAX；CorelDraw等 计算机图形学主要研究内容： 基本图形元素生成，几何变换；图形显示；交互输入；几 何模型建立；三维动画方法等。 新编地图学教程 第8章 数字地图制图 2.数据库技术 数据特点：量大；需长期保存；反复使用；多用户共用； 集中并以一定组织方式存于存储器中，从而能以最佳方式 、最少的重复，为多种应用服务数据库。 对数据库中数据的各种操作统一由一个软件执行，即数据 库管理系统（DBMS） 数据库和数据库管理系统合
3、称为数据库系统。 在地图学中的应用表现为对空间和非空间数据的管理 1 1 数字地图制图的技术基础数字地图制图的技术基础 新编地图学教程 第8章 数字地图制图 3.数字图像处理 数字图像是以栅格阵列的像元数值来 记录图像的，像元数值表现为0-255灰阶。 数字图像处理技术：图像增强与恢复 ，图像分割，图像匹配与识别，图像信息 压缩与编码等。 航空与航天遥感图像是地图的重要数 据源。 1 1 数字地图制图的技术基础数字地图制图的技术基础 新编地图学教程 第8章 数字地图制图 4.多媒体技术 多媒体技术是以计算机为核心对文本、图形、图 像、动画、音频、视频等多种媒体实施综合、交互处 理的一门综合信息
4、处理技术。 多媒体地图信息系统将成为数字地图制图发展的主流方向。 多样性：在5个感觉空间内，多媒体技术已实现视、听 和触觉三方面的数字信息处理和传输。 集成性：多媒体信息的集成和多媒体设备的集成。 交互性：计算机的人机“交互性”。 1 1 数字地图制图的技术基础数字地图制图的技术基础 多媒体的关键特性 新编地图学教程 第8章 数字地图制图 1.2 数字地图制图的硬件配 置 1.计算机硬件 2.数字地图输入设备 3.地图输出设备 1 1 数字地图制图的技术基础数字地图制图的技术基础 新编地图学教程 第8章 数字地图制图 1.计算机硬件 任务： 数学计算；信息处理；设备控制 1 1 数字地图制图的
5、技术基础数字地图制图的技术基础 新编地图学教程 第8章 数字地图制图 2.数字地图输入设备 包括键盘、鼠标、存储设备和数字化仪等，后者是将地图图 形转换成数字的重要设备，分为两类：跟踪式和扫描式。 A0幅面跟踪式数字化仪 跟踪式跟踪式是以跟踪线划要 素，记录特征点坐标形 式将图形数字化。 操作方式：点 方 式 时间方式 距离方式 1 1 数字地图制图的技术基础数字地图制图的技术基础 新编地图学教程 第8章 数字地图制图 平台式和滚筒式扫描仪平台式和滚筒式扫描仪 扫描式是将原图分解为栅格像元，记 录每个像元点灰阶值，将图形数字化 主要指标：主要指标： 扫描精度 扫描速度 图像质量 新编地图学教程
6、 第8章 数字地图制图 扫描图形的自动跟踪矢 量化 新编地图学教程 第8章 数字地图制图 3.地图输出设备 数字地图输出分为显示器显示输出和硬拷 贝输出两类。 1 1 数字地图制图的技术基础数字地图制图的技术基础 新编地图学教程 第8章 数字地图制图 输出设备的特点 设 备图形输出方式精度特 点 矢量绘图 机矢量线划高绘制线划图；进行刻图等 喷墨打印机网格点阵高彩色地图和影像地图 高分辨率彩显屏幕像元点阵一般 实时显 示GIS的各种图形、 图像产品 行式打印机字符点阵差以打印字符输出各类地图。 胶片拷贝机光栅较高 将屏幕图形复制至胶片，用 于制作幻灯片和正胶片。 新编地图学教程 第8章 数字地
7、图制图 1.3 数字地图制图技术 1.数字地图制图技术的发展 2.数字地图制图软件系统 3.数字地图主要软件产品介 绍 1 1 数字地图制图的技术基础数字地图制图的技术基础 新编地图学教程 第8章 数字地图制图 1.数字地图制图技术的发展 初期阶段：20世纪60年代 牛津自动制图系统 哈佛SYMAP制图系统 发展阶段：20世纪60年代后期至 80年代中期 计算机及外部设备大发展 主要侧重数字地图应用 飞跃阶段： 20世纪80年代中期至今 硬、软件进一步完善，软件形成两分支 向大型网络、数据仓库、空间和属性统一发展 地理信息系统 地图出版系统 1 1 数字地图制图的技术基础数字地图制图的技术基础
8、 新编地图学教程 第8章 数字地图制图 2. 数字地图制图软件系统 数字地图制图系统，应具有完整的地理信 息输入、处理、分析、制图等功能，软件是其 核心。 地理信息输入软件 地理信息分析软件 图形输出软件 1 1 数字地图制图的技术基础数字地图制图的技术基础 新编地图学教程 第8章 数字地图制图 3.数字地图主要软件产品介绍 MapGIS 6.6 （武汉中地信息工程有限公司） SuperMapGIS （北京超图地理信息技术有限公司） GeoStar （武汉吉奥信息工程技术有限公司） 方正智绘（北大方正技术研究所） 1 1 数字地图制图的技术基础数字地图制图的技术基础 新编地图学教程 第8章 数
9、字地图制图 3.数字地图主要软件产品介绍 Intergraph Arc/Info MapInfo AutoCAD Map 1 1 数字地图制图的技术基础数字地图制图的技术基础 新编地图学教程 第8章 数字地图制图 2 数字地图的数据结构及其数据库 地图数据分为 空间数据：定位信息（量度信息 ） 非空间数据：语义信息和时间信 息 将地理系统中复杂的地理现象进行抽象得 到的地理对象称为地理实体或空间实体，简称 实体(Entity)。对实体的描述信息输入计算机， 即构成数字地图。 新编地图学教程 第8章 数字地图制图 2.1 空间数据结构 空间数据对应于地图基本要素即实体，称 几何数据，其表现形式有
10、两种：矢量（图形） 数据和栅格（图像）数据。 矢量（矢量（VectorVector）：在计算机图形中指一个有向线 段，每个有向线段由有序的特征点来表示，其集 合构成了图形。 栅栅格（格（RasterRaster）：将图像或地图分成若干行和列 的栅格，记录全图每个栅格点数据，得到每个点 的属性特征值，其空间特征已隐含其中。 新编地图学教程 第8章 数字地图制图 表达真实的世界 E E E R H R R R R R R R R R P R P P P P P E E E H E E 561000 6555000 581000 6575000 House River Pine Forest Euc
11、alypts E P E H H Real World Raster RepresentationVector Representation 新编地图学教程 第8章 数字地图制图 1.图形数据的基本要素为点、线、面和体 2.1 2.1 空间数据结构空间数据结构 图形要素只出现在三维空间数据结构中，表 达地图要素的图形都可看作是点的集合。 特征码坐标位置 点10X,Y 线12X1,Y1,X2,Y2,X3,Y3, X4,Y4,X5,Y5, X6,Y6 面35 X1,Y1,X2,Y2,X3,Y3, X4,Y4,X5,Y5,X6,Y6, X11,Y11,X1,Y1 新编地图学教程 第8章 数字地图制图
12、 拓扑数据结构基本拓扑要素定义为： 线段（arc）又称弧段，联结两结点，与其他线段无相关 ； 结点（node）线段的两个端点； 多边形（ploygon）由数条线段有序地连接而成； 层（layer）具有相同属性的拓扑要素的组合。 “topology(topology(拓扑) )” 一词来自希腊文，意为“形状的研究”，是研究 图形在保持连续状态下变形时，那些不变的性质。 拓扑要素之间的关系可以描述为： 邻邻 接接 contiguity 关关 联联 connectivity 包包 含含 inclusion 图形数据的另一重要结构是拓扑结构，即点、线、面、 体之间具有邻接、关联和包含的拓扑关系。 新编
13、地图学教程 第8章 数字地图制图 2.图像数据的最小单元为像元(pixel) 图像数据的数据结构实质是像元阵列，像元由行 列号确定其位置，且具有表示实体属性的编码值。 图像栅格数据是连续两维平面信息的离散化，栅 格像元大小决定信息表达的分辨率和信息量。 栅格数据以平面笛卡儿空间描述地理实体，每个 平面空间表达一种属性，每个像元只能有一个属性特 征值。 不同类型地理实体（属性）以不同的平面空间表 达，形成 “层”。 2.1 2.1 空间数据结构空间数据结构 新编地图学教程 第8章 数字地图制图 栅格数据像元 阵列 X (column) Y (row) 2.1 2.1 空间数据结构空间数据结构 新
14、编地图学教程 第8章 数字地图制图 栅格数据属性编码及分层 layer 1 layer 2 layer n 2.1 2.1 空间数据结构空间数据结构 新编地图学教程 第8章 数字地图制图 3.图形数据的组织形式 （1）面向栅格单元的组织方式 （2）面向地理实体的组织方式 （3）以“层”的方式存取 记录号行号列号属性值1属性值 2 属性值n 在同一层中，记录多边形属性值和像元坐标 layer 1 （记录1，行号，列号，属性，记录2，记录n， ） layer 2 （记录1，行号，列号，属性，记录2，记录n， ） 2.1 2.1 空间数据结构空间数据结构 新编地图学教程 第8章 数字地图制图 2.2
15、 非空间数据结 构 非空间数据包括： 专题属性数据，质量属性数据，时间属性数据 地图数据库的非空间数据组织模式： 简单表格数据结构 层次数据结构 网络数据结构 关系数据结构 新编地图学教程 第8章 数字地图制图 优点：存取方便且速度快；结构清晰；数据修改和 数据库扩展都比较容易；检索关键属性十分方便 。 缺点：结构呆板，缺乏灵活性；要保留大量索引文 件。 层次数据结构 2.1 2.1 空间数据结构空间数据结构 新编地图学教程 第8章 数字地图制图 优点：能够明确而方便的表示数据间的复杂关系，数 据冗余小； 缺点：数据间联系通过指针表示（使数据量加大）； 修改数据库时指针也要变化。 网络数据结构
16、 2.1 2.1 空间数据结构空间数据结构 新编地图学教程 第8章 数字地图制图 关系数据 结构 MIII a12 b23 c34 d14 e35 f54 g46 1X1Y1 2X2Y2 3X3Y3 4X4Y4 5X5Y5 6X6Y6 Iabcd IIcefg 2.1 2.1 空间数据结构空间数据结构 新编地图学教程 第8章 数字地图制图 2.3 地图数据库数据组织 1.非空间数据作为空间数据的悬 挂体 2.非空间数据和空间数据自成体 系 空间数据非空间数据（任意长） 非空间数据空间数据非空间数据 新编地图学教程 第8章 数字地图制图 1.非空间数据作为空间数据的悬挂体 2.3 2.3 地图数据库数据组织地图数据库数据组织 非空间数据 是作为空间数据 记录的一部分进 行存储的。 当数据量不 大时此种方式效 果较好。 新编地图学教程 第8章
