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1、第一章第一章：地图地图是按照一定的数学法则，将地球（或星体）表面上的空间信息，经概括综合是按照一定的数学法则，将地球（或星体）表面上的空间信息，经概括综合 后以可视化、数字化或可触摸的符号形式，缩小表达在一定载体上的图形模型，用以传输、后以可视化、数字化或可触摸的符号形式，缩小表达在一定载体上的图形模型，用以传输、 模拟和认知客观世界的时空信息。模拟和认知客观世界的时空信息。计算机地图制图计算机地图制图，是指以计算机硬件设备为基础，在相，是指以计算机硬件设备为基础，在相 应软件系统支持下，以数字格式对地图制图要素进行采集、处理与管理，按照地图制作的应软件系统支持下，以数字格式对地图制图要素进行
2、采集、处理与管理，按照地图制作的 规范进行符号化、图版制作与输出、并提供地图自动分析的全过程。或者说，计算机地图规范进行符号化、图版制作与输出、并提供地图自动分析的全过程。或者说，计算机地图 制图是以传统的地图制图原理为基础，以计算机及其外围设备为工具，采用数据库技术和制图是以传统的地图制图原理为基础，以计算机及其外围设备为工具，采用数据库技术和 图形数字处理方法，实现地图信息的获取、变换、传输、识别、存储、处理、显示和绘图图形数字处理方法，实现地图信息的获取、变换、传输、识别、存储、处理、显示和绘图 的应用技术。的应用技术。计算机地图制图的特点：计算机地图制图的特点：与传统地图制图比较：计算
3、机地图制图信息容量大，与传统地图制图比较：计算机地图制图信息容量大， 易于校正、编辑和更新；无级缩放、无缝漫游；易于校正、编辑和更新；无级缩放、无缝漫游； 良好的交互性，地图制图自动化程度较高，良好的交互性，地图制图自动化程度较高， 制图效率高；制图效率高； 成图精度高，更新速度快；成图精度高，更新速度快； 便于信息共享与交流，易于派生新信息；易于便于信息共享与交流，易于派生新信息；易于 与其他系统结合；与其他系统结合；计算机图形学计算机图形学是研究怎样用计算机生成、处理和显示图形的一门学科。是研究怎样用计算机生成、处理和显示图形的一门学科。 计算机图形学的研究内容：图形输入技术，计算机图形学
4、的研究内容：图形输入技术， 图形建模技术，图形建模技术， 图形操作算法图形处理与输图形操作算法图形处理与输 出技术，出技术， 图形标准图形标准 ，计算机制图软件与系统开发，计算机制图软件与系统开发 ，真实感图形、科学计算机可视化与多，真实感图形、科学计算机可视化与多 媒体制图图形应用技术。媒体制图图形应用技术。计算机地图制图系统计算机地图制图系统由五个部分组成，硬件、软件、制图数据、由五个部分组成，硬件、软件、制图数据、 地图模型与方法以及操作管理与应用人员。地图模型与方法以及操作管理与应用人员。计算机硬件系统计算机硬件系统：控制器、运算器、存储器、：控制器、运算器、存储器、 输入、输出设备，
5、控制器与运算器称为输入、输出设备，控制器与运算器称为 CPU，CPU 与存储器称为主机。与存储器称为主机。 第二章第二章：地图的概念地图的概念：按照一定的数学法则，将地球（或其他星球）上的自然和社会现象，：按照一定的数学法则，将地球（或其他星球）上的自然和社会现象， 通过制图综合所形成的信息，运用符号系统缩绘到平面上的图形，以传递它们的数量和质通过制图综合所形成的信息，运用符号系统缩绘到平面上的图形，以传递它们的数量和质 量，在时间和空间上的分布和发展变化。量，在时间和空间上的分布和发展变化。地图的分类地图的分类：按地图的内容（普通地图和专题地：按地图的内容（普通地图和专题地 图）图） ，按地
6、图比例尺（大比例尺地图大于等于，按地图比例尺（大比例尺地图大于等于 1：10 万，中比例尺地图大于万，中比例尺地图大于 1：100 万小于万小于 1：10 万，小比例尺地图小于等于万，小比例尺地图小于等于 1：100 万）万） ，按制图区分，按用途分，按承载介质分，按制图区分，按用途分，按承载介质分， 其他分类。其他分类。数字地图数字地图是以数字形式记录和存储的地图，是在一定的坐标系统内具有确定的是以数字形式记录和存储的地图，是在一定的坐标系统内具有确定的 位置、属性及关系标志和名称的地面要素和现象的离散数据，是在计算机可识别的存储介位置、属性及关系标志和名称的地面要素和现象的离散数据，是在计
7、算机可识别的存储介 质上存储的概括的有序集合。质上存储的概括的有序集合。电子地图电子地图：是以地图数据库为基础，通过一定的硬件和软件：是以地图数据库为基础，通过一定的硬件和软件 在电子屏幕上显示的可视化的地图，是数字地图在屏幕上符号化的表示。数字地图是电子在电子屏幕上显示的可视化的地图，是数字地图在屏幕上符号化的表示。数字地图是电子 地图的基础，是存储方式；电子地图是地图数据的可视化产品，是数字地图的可视化，是地图的基础，是存储方式；电子地图是地图数据的可视化产品，是数字地图的可视化，是 表示方式；数字地图按其几何数据表示的形式，可分为：矢量和栅格两类。表示方式；数字地图按其几何数据表示的形式
8、，可分为：矢量和栅格两类。矢量式数字地矢量式数字地 图图是目前数字地图的一种主要形式，其特点是点的位置由平面坐标决定，任何图形都由点是目前数字地图的一种主要形式，其特点是点的位置由平面坐标决定，任何图形都由点 的连线来确定因此便于进行地理要素和物体的计算和分析，便于数据的提取、修改和制的连线来确定因此便于进行地理要素和物体的计算和分析，便于数据的提取、修改和制 作线划图。作线划图。栅格式数字地图栅格式数字地图是由扫描获得的像素矩阵组成的是由扫描获得的像素矩阵组成的,像素的尺寸就决定了地图的分像素的尺寸就决定了地图的分 辨率。包括扫描输入计算机的像素地图和数字化摄像输入、处理的数字影像和数字地面
9、模辨率。包括扫描输入计算机的像素地图和数字化摄像输入、处理的数字影像和数字地面模 型型(DEM)。屏幕数字化的优缺点：屏幕数字化的优缺点：扫描数字化法（屏幕数字化）是目前比较先进的地图数扫描数字化法（屏幕数字化）是目前比较先进的地图数 字处理方法，作业速度快，精度高。扫描数字化地图的最终精度即所获得的矢量化数据的字处理方法，作业速度快，精度高。扫描数字化地图的最终精度即所获得的矢量化数据的 精度取决于地图底图上描述地图要素的宽度、复杂程度、扫描仪的扫描分辨率、地图工作精度取决于地图底图上描述地图要素的宽度、复杂程度、扫描仪的扫描分辨率、地图工作 底图的变形误差、作业员的熟练程度等。底图的变形误
10、差、作业员的熟练程度等。地图制图数据的预处理：地图制图数据的预处理：几何纠正，图幅定向，几何纠正，图幅定向， 数据裁减与拼接，投影变换，地图比例尺变换，数据压缩，数据光滑，数据规范化，数据数据裁减与拼接，投影变换，地图比例尺变换，数据压缩，数据光滑，数据规范化，数据 匹配等。匹配等。数字地图的数据压缩数字地图的数据压缩分两种，一种是信息量的压缩，另一种是存储空间的压缩。分两种，一种是信息量的压缩，另一种是存储空间的压缩。 地图数据的压缩方法地图数据的压缩方法：间隔取点法：间隔取点法 ，垂距法，偏角法，垂距法，偏角法 ，道格拉斯，道格拉斯-普克法普克法 ，光栏法。大，光栏法。大 多数情况下道格拉
11、斯多数情况下道格拉斯普克法的压缩算法较好，但必须在对整条曲线数字化完成后才能进普克法的压缩算法较好，但必须在对整条曲线数字化完成后才能进 行，且计算量较大；光栏法的压缩算法也很好，并且可在数字化时实时处理，每次判断下行，且计算量较大；光栏法的压缩算法也很好，并且可在数字化时实时处理，每次判断下 一个数字化的点，且计算量较小；间隔取点法、垂距法、偏角法算法简单，速度快，但有一个数字化的点，且计算量较小；间隔取点法、垂距法、偏角法算法简单，速度快，但有 时会将曲线的弯曲极值点去掉而失真。时会将曲线的弯曲极值点去掉而失真。数据匹配数据匹配是实现误差纠正的又一种方法，是数据处是实现误差纠正的又一种方法
12、，是数据处 理的一个重要方面。理的一个重要方面。 第三章：第三章：图形有两种表示方法：图形有两种表示方法：点阵表示（图像）矢量表示（图形）点阵表示（图像）矢量表示（图形）图形的扫描转换图形的扫描转换：在：在图形输出时，从图形对象的几何和拓扑信息出发，如何确定最佳逼近图形的像素集合，并图形输出时，从图形对象的几何和拓扑信息出发，如何确定最佳逼近图形的像素集合，并 用指定的颜色和灰度设置像素的过程称为扫描转换或光栅化。步骤：用指定的颜色和灰度设置像素的过程称为扫描转换或光栅化。步骤： 1、确定有关像素、确定有关像素 2、用图形的颜色或其他属性对像素进行写操作。、用图形的颜色或其他属性对像素进行写操
13、作。直线绘制算法遵循的原则：直线绘制算法遵循的原则：（1）尽可能）尽可能 的直，尽力那个避免阶梯效应；（的直，尽力那个避免阶梯效应；（2）具有精确的起点与终点，具有连续性；（）具有精确的起点与终点，具有连续性；（3）显示的）显示的 亮度或颜色应在直线长度范围内均匀变化，且与直线的长度和方向无关；（亮度或颜色应在直线长度范围内均匀变化，且与直线的长度和方向无关；（4）生成速度要）生成速度要 快；（快；（5）尽量适合硬件实现。）尽量适合硬件实现。多边形有两种重要的表示方法多边形有两种重要的表示方法：顶点表示和点阵表示。多边：顶点表示和点阵表示。多边 形分为三种：凸多边形、凹多边形、含内环的多边形。
14、形分为三种：凸多边形、凹多边形、含内环的多边形。多边形的扫描转换过程多边形的扫描转换过程：求交，排：求交，排 序，配对，着色。序，配对，着色。简单的边填充算法简单的边填充算法：基本思想：对于每条扫描线和每条多边形边的交点，：基本思想：对于每条扫描线和每条多边形边的交点， 将该扫描线上交点右方的所有象素取补。特点：方法简单，每一个像素被访问多次，输入将该扫描线上交点右方的所有象素取补。特点：方法简单，每一个像素被访问多次，输入 输出工作量大。输出工作量大。栅栏边填充算法：栅栏边填充算法：栅栏：与扫描线垂直的直线，通常过多边形顶点，且栅栏：与扫描线垂直的直线，通常过多边形顶点，且 将多边形分成两半
15、，尽量使两部分边数相等。方法：对每个扫描线与多边形的交点，将交将多边形分成两半，尽量使两部分边数相等。方法：对每个扫描线与多边形的交点，将交 点与栅栏间的像素取点与栅栏间的像素取 “补补” 。特点：方法简单，减少了被重复访问的像素，特别是有多特点：方法简单，减少了被重复访问的像素，特别是有多 个填充对象时，效果显著。像素作为四连通区域，其边界像素只要是八连通即可；像素作个填充对象时，效果显著。像素作为四连通区域，其边界像素只要是八连通即可；像素作 为八连通区域，其边界像素必须是四连通区域。一般规定：四连通区域采用八连通边界，为八连通区域，其边界像素必须是四连通区域。一般规定：四连通区域采用八连
16、通边界， 八连通区域采用四连通边界。八连通区域采用四连通边界。简单种子填充算法：简单种子填充算法：基本思想基本思想: 首先，确定区域内的点首先，确定区域内的点(x,y) 是否是老像素值，若是，将其改变成新像素值是否是老像素值，若是，将其改变成新像素值; 然后，按四连通或八连通方法检测该点相然后，按四连通或八连通方法检测该点相 邻的像素值，递归调用该算法。邻的像素值，递归调用该算法。 扫描线种子填充算法过程扫描线种子填充算法过程：当给定种子点时，首先填充种：当给定种子点时，首先填充种 子点所在扫描线上的位于给定区域的一个区段，然后确定与这一区段相联通的上下两条扫子点所在扫描线上的位于给定区域的一个区段，然后确定与这一区段相联通的上下两条扫 描线上位于给定区域内的区段，并依次保存下来，反复这个过程，直到填充结束。描线上位于给定区域内的区段，并依次保存下来，反复这个过程，直到填充结束。图案填图案填 充基本原理：充基本原理：用一个图案模式来填充一个给定的区域。第一步：定义图案。第二步：填充用一个图案模式来填充一个给定的区域。第一步：定义图案。第二步：填充
