安徽省勘查技术院--MAPGIS教材

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1、安徽省勘查技术院第一届 MAPGIS 平台制图培训班第一章第一章 MAPGISMAPGIS 基础知识基础知识1 11 1、MAPGISMAPGIS 基本概念。基本概念。用户坐标系：是用户处理自己的图形所采用的坐标系。设备坐标系：是图形设备的坐标系。数字化仪的原点一般在中心，笔绘图仪以步距为单位， 以中心或某一角为原点。地图：是按一定的数学法则和特有的符号系统及制图综合原则将地球表面的各种自然和社会 经济现象缩小表示在平面上的图形，它反映制图现象的空间分布、组合、联系及在时空方面的变 化和发展。窗口：是用户坐标系中的一个矩形区域。用户可以改变这个矩形的大小、或移动位置来选择 所要观察的图形。窗口

2、就象照相机的取景框，当我们瞄准不同的地方，就选取了不同的景物。离 景物越远框内包括的景物越多而成像就小；当我们靠近它，所包括的景物越少，成像越大。利用 窗口技术，我们可以有选择的考察图形的某一部分，观察图形的细致部分或全局。视区：是设备坐标系中的矩形区域，它是图形在设备上的显示区。可视区是在一定高程和一 个或多个视点内，通过计算所得到的一个或多个视点的可见区域。图层：是用户按照一定的需要或标准把某些相关的物体组合在一起，我们称之为图层。如地 理图中水系构成一个图层，铁路构成一个图层等。我们可以把一个图层理解为一张透明薄膜，每 一层上的物体在同一张薄膜上。一张图就是由若干层薄膜叠置而成的，图形分

3、层有利于提高检索 和显示速度。靶区：是屏幕上用来捕获被编辑物体(图形)的矩形区域,它由用户在屏幕上形成。控制点：控制点是指已知平面位置和地表高程的点，它在图形处理中能够控制图形形状，反 映图形位置。点元：点元是点图元的简称，有时也简称点，所谓点元是指由一个控制点决定其位置的有确 定形状的图形单元。它包括字、字符串、子图、圆、弧、直线段等几种类型。它与“线上加点” 中的点概念不同。弧段：弧段是一系列有规则的，顺序的点的集合,用它们可以构成区域的轮廓线。它与曲线是 两个不同的概念，前者属于面元，后者属于线元。区/区域：区/区域是由同一方向或首尾相连的弧段组成的封闭图形。拓扑：拓扑亦即位相关系，是指

4、将点、线、及区域等图元的空间关系加以结构化的一种数学 方法。主要包括：区域的定义、区域的相邻性及弧段的接序性。区域是由构成其轮廓的弧段所组 成，所有的弧段都加以编码，再将区域看作由弧段代码组成；区域的相邻性是区域与区域间是否 相邻，可由它们是否具有共同的边界弧段决定；弧段的接序性是指对于具有方向性的弧段，可定 义它们的起始结点和终止结点，便于在网络图层中查讯路径或回路。拓扑性质是变形后保持不变 的属性。透明输出：与透明输出相对的为覆盖输出。用举例来解释这个名词，如果区与区、线与区或 点图元与区等等叠加，用透明输出时，最上面的图元颜色发生了改变，在最终的输出时最上面图 元颜色为它们的混合色。最终

5、的输出如印刷品等。数字化：数字化是指把图形、文字等模拟信息转换成为计算机能够识别、处理、贮存的数字 信息的过程。矢量：是具有一定方向和长度的量。一个矢量在二维空间里可表示为(Dx,Dy),其中 Dx 表示沿 x 方向移动的距离，Dy 表示沿 y 方向移动的距离。矢量化：矢量化是指把栅格数据转换成矢量数据的过程。细化：细化是指将栅格数据中，具有一定宽度的图元，抽取其中心骨架的过程。安徽省勘查技术院第一届 MAPGIS 平台制图培训班网格化(构网)：网格化是指将不规则的观测点按照一定的网格结构及某种算法转换成有规则 排列的网格的过程。网格化分为规则网格化和不规则网格化，其中规则网格化是指在制图区域

6、上 构成有小长方形或正方形网眼排成矩阵式的网格的过程；不规则网格化是指直接由离散点连成的 四边形或三角形网的过程。网格化主要用于绘制等值线。光栅化：光栅化是指把矢量数据转换成栅格数据的过程。曲线光滑：就是根据给定点列用插值法或曲线拟合法建立某一符合实际要求的连续光滑曲线 的函数，使给定点满足这个函数关系，并按该函数关系用计算加密点列来完成光滑连接的过程。结点：结点是某弧段的端点，或者是数条弧段间的交叉点。结点平差(顶点匹配)：本来是同一个结点，由于数字化误差，几条弧段在交叉处，即结点处 没有闭合或吻合，留有空隙，为此将它们在交叉处的端点按照一定的匹配半径捏合起来，成为一 个真正结点的过程，称为

7、结点平差。BUF 检索：本来是靠近某一条弧段上的几条弧段，由于数字化误差，这几条弧段在与弧 段交叉或连接处的结点没有落在弧段上，为此将弧段按照一定的检索深度检索其周围几条弧 段的结点，若落在该深度范围内，就将这些结点落到弧段上，从而使这些弧段靠近于弧段， 我们称这个过程为 BUF 检索。缓冲区(Buffer)：是绕点、线、面而建立的区域，可视为地物在一定空间范围内的延伸，任何 目标所产生的缓冲区总是一些多边形，如建立以湖泊和河道 500 米宽的砍伐区。缓冲分析的应用 包括道路的噪声缓冲区、危险设施的安全区等。裁剪：裁剪是指将图形中的某一部分或全部按照给定多边形所圈定的边界范围提取出来进行 单独

8、处理的过程。这个给定的多边形通常称作裁剪框。在裁剪实用处理程序中，裁剪方式有内裁 剪和外裁剪，其中内裁剪是指裁剪后保留裁剪框内的部分，外裁剪是指裁剪后保留裁剪框外面的 部分。属性：就是一个实体的特征，属性数据是描述真实实体特征的数据集。显示地物属性的表通 常称为属性表，属性表常用来组织属性数据。重采样：就是根据一类象元的信息内插另一类象元信息的过程。遥感：广义上讲，遥感就是不直接接触所测量的地物或现象，远距离取得测量地物或现象的 信息的技术方法。狭义而言，主要指从远距离、高空以至外层空间的平台上，利用可见光、红外、 微波等探测仪器，通过摄影和扫描、信息传感、传输和处理，从而识别地面物质的性质和

9、运动状 态的现代化技术系统。监督分类：根据样本区特征建立反射与分类值的关系，然后再推广到影像的其它位置。它以 统计识别函数为理论基础。而非监督分类以集群理论为基础，自动建立规则。网络(Network)：由节点和边组成的有规则的线的集合，如道路网络、管道网络。节点是线的 交叉点或线的端点，边是数据库模型中的链(即定义复杂的线或边界的坐标串)，节点度是节点处 边的数目。网络分析多种多样，如交通规划、航线安排等。TINTIN：是由一组不规则的具有 X、Y 坐标和 Z 值的空间点建立起来的不相交的相邻三角形， 包括节点、线和三角形面，用来描述表面的小面区。TIN 的数据结构包括了点和它们最相邻点的 拓

10、扑关系，所以 TIN 不仅能高效率地产生各种各样的表面模型，而且也是十分有效的地形表示方 法。TIN 的模型化能力包括计算坡度、坡向、体积、表面长，决定河网和山脊线，生成泰森多边 形等。数字高程模型(DEM)：即 Digital Elevation Model，是数字形式的地形定量模型。数字地形模型(DTM)：即 Digital Terrain Model，是数字形式表示的地表面，即区域地形的数 字表示，它是由一系列地面点的 X，Y 位置及其相联系的高程 Z 所组成。这种数字形式的地形模 型是为适应计算机处理而产生的，又为各种地形特征及专题属性的定量分析和不同类型专题图的安徽省勘查技术院第一届

11、 MAPGIS 平台制图培训班自动绘制提供了基本数据。在专题地图上，第三维 Z 不一定代表高程，而可代表专题地图的量测 值，如地震烈度、气压值等。直方图(HistoGram)：统计学中的一种图表。将测定值的范围分成若干个分区，以区间为底， 各区间内的测定次数为高，构成若干个长方形，由这些长方形所构成的图叫直方图。地图投影(Map Projection)：按照一定的数学法则，将地球椭球面经纬网相应投影到平面上 的方法。 坡度和坡向：如果输入高程，通过计算相邻象元值的差异可求得坡度；斜坡倾斜的水平方向 称为坡向。1 13 3、MAPGISMAPGIS 功能简介功能简介本节主要介绍与本系统有关的各部

12、分的功能，其主要的操作见 MAPGIS 操作手册。 1 13 31 1、数据输入、数据输入在建立数据库时，我们需要有转换各种类型的空间数据为数字数据的工具，数据输入是GIS 的关键之一，它的费用常占整个项目投资的80或更多。MAPGIS提供的数据输入有数字化仪输 入、扫描矢量化输入、GPS输入和其它数据源的直接转换。1、数字化输入、数字化输入数字化输入也就是实现数字化过程，即实现空间信息从模拟式到数字式的转换，一般数字化 输入常用的仪器为数字化仪。MAPGIS的图形输入子系统的主要功能有： 1)设备安装及初始化功能-对输入设备(主要是数字化仪)进行联机测试、安装，并对图形的坐 标原点、坐标轴、

13、角度校正等进行初始化，实现数字化仪与主机间的连接通讯。对不同类型 的数字化仪，可根据用户设置的类型，自动生成或更新数字化仪驱动程序。 2)底图数字化输入功能-对原始底图可进行手动数字化，采集点、线图元间的关系数据和属性 数据，对三维立体图还可进行空间高程数据采集。输入方式有点方式和流线方式，输入类型 有圆线、弧线、多边形线、任意线及字符串、子图等。 3)输入图元的平差校正功能-对输入的点、线、面坐标数据自动进行平差处理，以校正人工输 入造成的误差。 4)输入数据的显示功能-通过设定显示窗口，比例因子，可显示当前输入的图形数据及图元关 系数据，并可进行分层管理。 5)属性联接功能-将指定图的图形

14、数据和属性数据通过关键字联接起来。 6)属性数据的编辑功能-可动态的定义属性数据结构，输入、浏览、修改属性数据。2、扫描矢量化输入、扫描矢量化输入扫描矢量化子系统，通过扫描仪输入扫描图象，然后通过矢量追踪，确定实体的空间位置。 对于高质量的原资料，扫描是一种省时、高效的数据输入方式。MAPGIS 扫描矢量化的主要功能 有： 1) 图象格式转换功能-系统可接受扫描仪输入的 TIFF 栅格数据格式，并将其转换为 MAPGIS 系统的标准 RBM 格式。 2) 矢量跟踪导向功能-可对整个图形进行全方位游览，任意缩放，自动调整矢量化时的窗口 位置，以保证矢量化的导向光标始终处在屏幕中央。在多灰度级图象

15、上跟踪线划时，保证 跟踪中心线。安徽省勘查技术院第一届 MAPGIS 平台制图培训班3) 多种矢量化处理功能-系统提供了交互式手动、半自动、细化全自动和非细化全自动矢量 化方式，同时提供了全图矢量化和窗口内矢量化功能，供用户选择。 4) 自动识别功能-系统应用人工智能及模式识别的技术，在我国率先成功地实现灰度扫描地 图矢量化和彩色扫描地图矢量化，克服了二值扫描地图矢量化的致命弱点，使之彩色地图 可达全要素一次性矢量化。 5) 编辑校正功能-系统提供了对矢量化后的图元（包括点图元和线图元） ，进行编辑、修改 等功能，可随时进行任意大小比例的显示，便于校对；对汉字、图符等特殊图元，可直接 调用系统

16、库，根据给定的参数，自动输入生成。3、GPS 输入输入GPS 是确定地球表面精确位置的新工具，它根据一系列卫星的接收信号，快速地计算地球表 面特征的位置。由于 GPS 测定的三维空间位置以数字坐标表示，因此不需作任何转换，可直接输 入数据库。1 13 32 2、数据处理、数据处理输入计算机后的数据及分析、统计等生成的数据在入库、输出的过程中常常要进行数据校正、 编辑、图形的整饰、误差的消除、坐标的变换等工作。MAPGIS 通过拓扑结构编辑子系统、图形 编辑子系统及投影变换、数据校正等系统来完成，下面分别介绍之。1、图形编辑子系统、图形编辑子系统该系统用来编辑修改矢量结构的点、线、区域的空间位置及其图形属性、增加或删除点、线、 区域边界，并适时自动校正拓扑关系。图形编辑子系统是对图形数据库中的图形进行编辑、修改、 检索、造区等，从而使输入的图形更准确、更丰富、更漂亮。它的主要功能有：(1)先进的可视化定位检索功能-提供了多种图形窗口的操作功能，包括开窗口，移动窗口， 无级任意放大缩小