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1、第八章 现代地图制图技术第一节 概述一一 发展阶段发展阶段：试验探索、发展、应用试验探索、发展、应用二二 制图原理制图原理：n为了使计算机能识别，处理，储存和制作地图，为了使计算机能识别，处理，储存和制作地图，关键要把地图图形转换为数字。关键要把地图图形转换为数字。n图面上所有的要素都可以看作是点的集合。所图面上所有的要素都可以看作是点的集合。所以可把所有要素都转换成点的坐标，这就实现以可把所有要素都转换成点的坐标，这就实现了地图内容的数字化。了地图内容的数字化。n计算机地图制图的原理就是通过图形到数据的计算机地图制图的原理就是通过图形到数据的转换，基于计算机进行数据的输入，处理和最转换，基于
2、计算机进行数据的输入，处理和最终的图形输出。终的图形输出。第一节 概述三 数字地图制图的技术基础数字地图制图的技术基础 1计算机图形学计算机图形学2数据库技术数据库技术2数字图像处理数字图像处理3多媒体技术多媒体技术第一节 概述四四基本过程基本过程o编辑准备编辑准备o数据获取数据获取o数据处理和编辑数据处理和编辑o图形输出图形输出第一节 概述五 机助制图的特点与发展趋势n特点：特点：o易于校正、编辑、改编、更新和复制易于校正、编辑、改编、更新和复制o提高了地图的使用精度提高了地图的使用精度o容量大容量大o品种多，拓宽了服务的范围品种多，拓宽了服务的范围o减轻作业人员劳动强度，进一步标准化，规范
3、化减轻作业人员劳动强度，进一步标准化，规范化o速度快，周期短，改进了制图工艺速度快，周期短，改进了制图工艺o能远程传输能远程传输第一节 概述五 机助制图的特点与发展趋势o趋势：趋势：n多元数据采集手段一体化多元数据采集手段一体化n数据标准化数据标准化n数据库集成化数据库集成化n地图产品多元化地图产品多元化第二节第二节 机助制图的硬件设备机助制图的硬件设备1 计算机硬件设备计算机硬件设备2 地图数字化输入设备地图数字化输入设备3 地图输出设备地图输出设备第三节第三节 机助制图的软设备和数据库机助制图的软设备和数据库一 制图软件o图形处理功能软件图形处理功能软件o图形处理应用软件图形处理应用软件o
4、绘图控制程序绘图控制程序o常用软件：常用软件：Mapcad,Mapgis,Geostar,Supermap,Citystar,oMGE,arc/info,Arcview,Mapinfo第三节第三节 机助制图的软设备和数据库机助制图的软设备和数据库o二 地图数据结构n1 空间数据及结构第三节第三节 机助制图的软设备和数据库机助制图的软设备和数据库第三节第三节 机助制图的软设备和数据库机助制图的软设备和数据库2 非空间数据及结构o包括专题属性数据，质量描述数据，时间因素等。包括专题属性数据，质量描述数据，时间因素等。o表结构表结构o层次结构层次结构o网络结构网络结构o关系结构关系结构第三节第三节
5、机助制图的软设备和数据库机助制图的软设备和数据库 三 地图数据库1 地图数据库的概念地图数据库的概念o一个理解：地图数据库管理系统一个理解：地图数据库管理系统o另一理解：地图信息的载体另一理解：地图信息的载体-数字地图数字地图2 地图数据库的组织地图数据库的组织1 1）专题属性数据作为图形数据的悬挂体）专题属性数据作为图形数据的悬挂体2 2）用单向针指向属性数据）用单向针指向属性数据3 3）属性数据与图形数据具有相同的结构）属性数据与图形数据具有相同的结构4 4）图形数据与属性数据自成体系）图形数据与属性数据自成体系第三节第三节 机助制图的软设备和数据库机助制图的软设备和数据库3 地图数据库的
6、管理与设计地图数据库的管理与设计n管理系统：管理系统：o1）不同的应用目的，建立不同的管理系统）不同的应用目的，建立不同的管理系统o2）对通用的）对通用的DBMS进行功能附加。进行功能附加。o3）建立空间数据管理子系统和属性数据管理子系）建立空间数据管理子系统和属性数据管理子系统，共同受控于总的统，共同受控于总的DBMS。o4）建立真正的）建立真正的DBMS，直接对空间数据和属性数，直接对空间数据和属性数据库进行管理。据库进行管理。第三节第三节 机助制图的软设备和数据库机助制图的软设备和数据库4 地图数据库系统中的坐标体系地图数据库系统中的坐标体系o用户坐标体系用户坐标体系 设备物理坐标体系设
7、备物理坐标体系 数据库标准坐标体系数据库标准坐标体系第三节第三节 机助制图的软设备和数据库机助制图的软设备和数据库标准坐标体系标准坐标体系5 地图数据库的功能设计地图数据库的功能设计n空间数据和非空间数据的互相检索空间数据和非空间数据的互相检索n空间数据的自动概括空间数据的自动概括n专题地图的自动生成专题地图的自动生成第三节第三节 机助制图的软设备和数据库机助制图的软设备和数据库 第五节 遥感制图常规制图常规制图：根据地图资料和传统的地图编绘方法编制地图。遥感制图遥感制图：利用遥感资料编制地图。侧重资料的来源。计算机制图计算机制图：以计算机为主工工具编制地图。侧重于技术方法。o遥感：遥感：从远
8、处探测、感知物体或事物的技从远处探测、感知物体或事物的技术。即不直接接触物体本身，从远处通过术。即不直接接触物体本身，从远处通过各种传感器探测和接收来自目标物体的电各种传感器探测和接收来自目标物体的电磁波信息，经过信息的传输及处理分析，磁波信息，经过信息的传输及处理分析，识别物体的属性及其空间分布、动态变化识别物体的属性及其空间分布、动态变化等特征的技术。等特征的技术。 (Remote Sensing) 遥感技术系统遥感技术系统卫星传感器信息接收、处理用户制图实况调查分析判断物体基本知识o对遥感技术提供的图像数据，通过处理和分析（包对遥感技术提供的图像数据，通过处理和分析（包括辐射校正、几何校
9、正、图像增强、图像分类以及括辐射校正、几何校正、图像增强、图像分类以及对地图要素的识别、提取和补充等手段），用于制对地图要素的识别、提取和补充等手段），用于制作或更新地图和专题图的技术。作或更新地图和专题图的技术。o20世纪世纪70年代航空遥感和航天遥感的发展，为地图年代航空遥感和航天遥感的发展，为地图内容的丰富和改进提供了更有利的条件。由于遥感内容的丰富和改进提供了更有利的条件。由于遥感资料的获取受政治、地理、自然条件等方面的限制资料的获取受政治、地理、自然条件等方面的限制较少，并可在较短时间内重复摄影，所以使制图资较少，并可在较短时间内重复摄影，所以使制图资料具有相当强的现势性，其作业范围
10、可以扩大到本料具有相当强的现势性，其作业范围可以扩大到本土以外，地表以下，大气层乃至宇宙空间。土以外，地表以下，大气层乃至宇宙空间。基础知识o目前，遥感图像（这里指美国陆地卫里多光谱扫描仪的目前，遥感图像（这里指美国陆地卫里多光谱扫描仪的图像）只能用于比例尺为图像）只能用于比例尺为1 250000至至1 1000000的的平面图及专题图的测制和修编。其成果可以是影像地图、平面图及专题图的测制和修编。其成果可以是影像地图、假彩色影像地图以及各种线划地图。新研制的遥感图像假彩色影像地图以及各种线划地图。新研制的遥感图像系统将大幅度地提高地面分辨力，可用于较大比例尺地系统将大幅度地提高地面分辨力，可
11、用于较大比例尺地图和专题图的测制和修编。图和专题图的测制和修编。o影像地图是以遥感影像为基础，辅以线划表示，并按规影像地图是以遥感影像为基础，辅以线划表示，并按规定图式符号绘成的地图。假彩色是指在像片上表现物体定图式符号绘成的地图。假彩色是指在像片上表现物体的颜色并不是它的自然色。多光谱影像经过彩色合成为的颜色并不是它的自然色。多光谱影像经过彩色合成为假彩色的图像能获得较高的分辨能力，便于目视判读。假彩色的图像能获得较高的分辨能力，便于目视判读。基础知识o线划地图是全部要素都用线划符号表示而不保留影像的线划地图是全部要素都用线划符号表示而不保留影像的地图。编制线划地图的依据是影像。目视判读技术
12、还不地图。编制线划地图的依据是影像。目视判读技术还不能使影像上的全部要素都表示出来，例如地貌要素只能能使影像上的全部要素都表示出来，例如地貌要素只能到读大的地貌结构、山脉走向等；等高线和其他不易判到读大的地貌结构、山脉走向等；等高线和其他不易判读的地物要素则必须用其他方法加以补充。读的地物要素则必须用其他方法加以补充。o由于卫星获取信息速度快，易于重复观测，把遥感图像由于卫星获取信息速度快，易于重复观测，把遥感图像同现有地图比较，便可以修测、补充现有同现有地图比较，便可以修测、补充现有1 500001 100000比例尺地形图中的某些地物。比例尺地形图中的某些地物。修测和补充的一种简单方法是局
13、部纠正，即把需修测的修测和补充的一种简单方法是局部纠正，即把需修测的地图置于判读转绘仪或纠正仪的承影面上，相应的卫星地图置于判读转绘仪或纠正仪的承影面上，相应的卫星像片放入承片框，按修测部分周围的影像与地图上同名像片放入承片框，按修测部分周围的影像与地图上同名要素准确重合后，根据影像转绘需要修改和补充的要素。要素准确重合后，根据影像转绘需要修改和补充的要素。基础知识o遥感图像制图所需要的控制点，可以是实测的，也遥感图像制图所需要的控制点，可以是实测的，也可以是从原有地图上量取的。这些控制点的坐标都可以是从原有地图上量取的。这些控制点的坐标都应是所选定地图投影平面上的坐标，否则须经过地应是所选定
14、地图投影平面上的坐标，否则须经过地图投影变换，转换成所选定的地图投影平面上的坐图投影变换，转换成所选定的地图投影平面上的坐标。标。o制作影像地图的方法可以用切割镶嵌法。在镶嵌的制作影像地图的方法可以用切割镶嵌法。在镶嵌的过程中用像片的伸缩进行近似的纠正，当具备有足过程中用像片的伸缩进行近似的纠正，当具备有足够的控制点时进行分块纠正，能使误差配赋更为合够的控制点时进行分块纠正，能使误差配赋更为合理。比较严格的方法是采用微分纠正，由计算机控理。比较严格的方法是采用微分纠正，由计算机控制，对每个像点进行纠正，并直接晒印出影像地图。制，对每个像点进行纠正，并直接晒印出影像地图。基础知识o从从70年代起
15、，用侧视雷达影像测制的比例尺为年代起，用侧视雷达影像测制的比例尺为1 100000和更小一些比例尺的勘测地图逐渐增和更小一些比例尺的勘测地图逐渐增加。其平面精度可达加。其平面精度可达100米的等级。米的等级。o在摄影测量中所使用的处理单像、单个立体像对和在摄影测量中所使用的处理单像、单个立体像对和区域网等方法，在雷达影像处理中都可应用，但目区域网等方法，在雷达影像处理中都可应用，但目前绝大多数仍是停留在单像处理的领域中。遥感图前绝大多数仍是停留在单像处理的领域中。遥感图像制图的常规制图方法正逐渐被解析测图仪或计算像制图的常规制图方法正逐渐被解析测图仪或计算机辅助地图制图方法所取代。机辅助地图制
16、图方法所取代。 基础知识o线划地图是全部要素都用线划符号表示而不保留影像的线划地图是全部要素都用线划符号表示而不保留影像的地图。编制线划地图的依据是影像。目视判读技术还不地图。编制线划地图的依据是影像。目视判读技术还不能使影像上的全部要素都表示出来，例如地貌要素只能能使影像上的全部要素都表示出来，例如地貌要素只能到读大的地貌结构、山脉走向等；等高线和其他不易判到读大的地貌结构、山脉走向等；等高线和其他不易判读的地物要素则必须用其他方法加以补充。读的地物要素则必须用其他方法加以补充。o由于卫星获取信息速度快，易于重复观测，把遥感图像由于卫星获取信息速度快，易于重复观测，把遥感图像同现有地图比较，
17、便可以修测、补充现有同现有地图比较，便可以修测、补充现有1 50000 1 100000比例尺地形图中的某些地物。修测和补充比例尺地形图中的某些地物。修测和补充的一种简单方法是局部纠正，即把需修测的地图置于判的一种简单方法是局部纠正，即把需修测的地图置于判读转绘仪或纠正仪的承影面上，相应的卫星像片放入承读转绘仪或纠正仪的承影面上，相应的卫星像片放入承片框，按修测部分周围的影像与地图上同名要素准确重片框，按修测部分周围的影像与地图上同名要素准确重合后，根据影像转绘需要修改和补充的要素。合后，根据影像转绘需要修改和补充的要素。宏观性与综合性：覆盖范围大、信息宏观性与综合性：覆盖范围大、信息丰富。丰
18、富。多波段性：波段的延长使对地球的观多波段性：波段的延长使对地球的观测走向了全天候。测走向了全天候。多时相性：重复探测，有利于进行动多时相性：重复探测，有利于进行动态分析。态分析。1 1、遥感技术的特点、遥感技术的特点2 2、遥感技术的应用、遥感技术的应用气象观测与预报气象观测与预报作物估产：精细农业作物估产：精细农业灾害监测与预报：洪水灾害监测与预报：洪水军事侦察军事侦察资源调查资源调查地理制图地理制图3 3、遥感的制图意义、遥感的制图意义卫星遥感可以覆盖全球的每一个角落，不再有资料卫星遥感可以覆盖全球的每一个角落，不再有资料的空白区的空白区重复探测，为动态制图和利用地图进行动态分析提重复探
19、测，为动态制图和利用地图进行动态分析提供了信息保障供了信息保障可以缩短成图周期，降低制图成本可以缩短成图周期，降低制图成本数字卫星遥感信息可直接进入计算机进行处理，省数字卫星遥感信息可直接进入计算机进行处理，省去了图像扫描数字化的过程去了图像扫描数字化的过程改变了传统的从大比例尺逐级缩编小比例尺地图的改变了传统的从大比例尺逐级缩编小比例尺地图的逻辑程序逻辑程序图像的选择图像处理底图的编制图像解译地图输出专题内容转绘1、图像的选择（1）空间分辨率的选择）空间分辨率的选择(表表7-2)（2）波谱分辨率与波段的选择）波谱分辨率与波段的选择（3）时间分辨率与时相的选择）时间分辨率与时相的选择（1）空间
20、分辨率的选择）空间分辨率的选择空间分辨率：一个像元对应的地面范围的大小。不同规模的制图对象的识别，对空间分辨率的要求不同。空间分辨率与成图比例尺的关系（表）（2）波谱分辨率的选择）波谱分辨率的选择波谱分辨率：由传感器使用的波段数目即通道数以及波段的波长和宽度决定。（3）时间分辨率的选择）时间分辨率的选择时间分辨率：指对同一地区遥感影像重复覆盖的频率。2 遥感图像的处理方法o(1) 纠正处理：包括粗处理与精处理o粗处理：为消除传感器本身及外部因素的影响所此起的各种系统误差而进行的处理。o精处理：为进一步提高卫星遥感图像的几何精度而进行的几何校正和辐射校正。o(2) 增强处理： 包括光学图像增强处理o 和数字图像增强处理o光学图像增强处理：为了加大不同地物影像的密度差。o数字图像增强处理：主要是借助计算机来加大图像的密度差。3 遥感图像的专题信息提取o目视判读目视判读：用肉眼或借助简单判读仪器，运用各种判读标志，观察遥感图像的各种影像特征和差异，经过综合分析，最终提取出判读结论。o计算机自动识别与分类：计算机自动识别与分类：利用遥感数字图像信息，由计算机进行自动识别与分类，从而提取专题信息的方法。o4 基础底图的编制基础底图的编制o5 专题解译图与地理底图的复合专题解译图与地理底图的复合o遥感影像地图遥感影像地图n定义定义n制作步骤制作步骤
