数字制图原理

数字制图原理

一．数字制图的优势

他改变了地图的生产方式，提高了地图的生产效率降低生产成本，提高地图质量，精度，图形数字化易于修改更新，图形变化简单易行，易于地图的标准化，规范化，地图表现形式更加丰富多样，生动形象。

二．数字地图制图基本流程

1.编辑准备阶段

它包括收集、分析、评价和确定编图资料，根据编图需要选定地图投影，比例尺，地图内容，表示方法等，并按自动化制图的要求做些编辑准备工作。

2.数字化阶段

将地图图形和具有实际意义的属性转化为计算机可接受的数字，称为数字化，数字化的方法有手扶跟踪、扫描数字化两种，相应的数字记录结构，适量格式和栅格格式。

3.数字处理和编辑阶段

这是数字制图的核心工作，数字化信息输入计算机后需要进行两方面处理，一方面是对数字化本身做规范化处理，主要有数字的检查，纠正，更新生成数字化文件，转换特征码，统一坐标原点，进行比例尺的变换，不同资料的数据合并归类等，另一方面是为实时地图编辑而进行的数据处理，包括地图数学基础的建立，不同的的投影变换，对数据进行选取和概括，各种符号，图形和注记的绘制处理。

4.图形输出阶段

图形输出是将经计算机处理后的数据转换为图形，可以在显示器的屏幕上显示，可以存储在磁盘上，也可以通过绘图仪，打印机和纸质输出。

三．数字地图的应用

数字地图，是以地图数据库为基础，以数字形式储存在计算机储存器上，可以在电子屏幕上显示的地图。

通常我们所看到的地图是以纸张，布或其他可见真实大小的物体为载体的，地图内容是以绘制或印制在这些载体上，二数字地图是储存在计算机的硬盘，软盘或磁盘等介质上的，地图内容是通过数字来表示的，需要通过专业的计算机软件对这些数字进行显示，读取，检索分析数字地图上可以表示的信息远大于普通地图。

数字地图可以非常方便的对普通地图的内容进行任意形式的要素组合，拼接，形成新的地图，可以对数字地图进行任意比例尺，任意范围的绘图输出，它易于修改，可极大地缩短成图时间，可以很方便的把地图卫星影像，航空图片等信息源统绘，生成新的图种，可以利用数字地图记录的信息派生新的数据。如地图的等高线和高程点可以生成数字高程模型，将地表起伏以数字的形式表现出来，可以直观立体的表现地貌形态，这是普通地图不可能达到的表现效果。具体可以应用到国民经济建设，科研，国防等。

（1）在地图量算和分析中的应用，在地图上量算坐标、角度、长度、体积、高度、密度、梯度等。

（2）在规划管理中的应用，可以作为专题信息的地图。

（3）在军事指挥中的应用，研究战场和下达命令与卫星联系。

（4）在其他领域的应用，天气预报，国家防汛等等。

四．介绍几种常见的制图软件

一般来讲，制图工作由两部分组成，一是数据的采集和处理，二是形成地图，也就是地图的类比过程，不类型的地图生产过程也不尽相同，随着电子地图的普及，越来越多的人开始关注制图的过程。

一．纯数据收集，处理软件

AutoCAD现已成为国际上主流的绘图工具，其生成的dwg文件格式为二维绘图标准模式。它具有完美的图形绘图功能图形编辑功能，可以进行多种图形格式的转换。具有较强的数据交换功能，支持多种硬件设备和多种操作平台，具有通用性易用性。

使用CAD得到的图形多为数据点，数据线和面包含精确的空间信息，除了缺少属性信息，CAD图像也不能用来做地图，因为太简单信息量少，不够美观。

二．数据处理和制图软件

随着地理信息系统（GIS）的发展，一些GIS软件业渐渐普及，这些GIS软件拥有非常强大的空间分析功能，当然也可以用来制图，相比较CAD,GIS软件制图效果好很多，丰富多彩的符号颜色表达方式的多样性，都为制图提供了方便。对于电子地图来讲，直接使用GIS软件成图的结果就可以了，对于纸质地图，这些软件的制图效果可能达不

到要求，通常还要借助其其它的软件。

五．遥感制图的优点

遥感制图是指通过对遥感图像目视判断或利用图像处理系统对各种遥感信息进行增强与几何纠正并加以识别，分类和制图的过程，遥感图像有航空遥感图像和卫星遥感图像，制图方式有计算机制图和常规制图，目前最多及着重研究的是利用Landsat的MSS图像制图，由于多波段的卫星具有信息量丰富，现势性强，利用它编图周期短等优点，得到了广泛的应用。

传统制图过程中，主要通过调绘，权威部门发布的地理信息，从现有出版物中转绘，GPS跟踪等方法获取地理信息。可以看出他周期长，无论从外业调绘或GPS跟踪，周期都很长，其次资金花费较大且时间滞后。

相比较制图，遥感制图具有以下特点：

1.由于它以丰富的影像细节去表现区域的地理地貌，比单纯使用线划，符号的线划地图信息量丰富，而且生动形象富有表现力。

2.由于它是以简单的线划符号和标志表示形象，无法表示或计量的地物。弥补了单纯用形象表现地图的不足。

3.遥感地图减少了传统制图的工作量，缩短了地理制图的周期财政性强。

4.遥感图像能快速获取大范围地理信息，成图范围大。

六．简述数字制图的硬件配置和软件系统的组成

硬件系统：计算机硬件系统、地图数字化输入设备、地图输出设备

软件系统：地理资料输入设备、地理信息分析软件、图形输出软件

七．简述地图投影的选择依据

（1）制图区域的范围（2）形状和地理位置（3）制图比例尺（4）地图的内容（5）出版方式

八．简述数字制图包括哪些工作内容

1.编辑准备阶段

2.数字化阶段

3.图形输出阶段

4.数据处理和编辑阶段

九．简述图形数据组织形式

（1）面向栅格单元的组织形式（2）面向地理实体的组织形式（3）以“层”的方式存取

章节重点

一．拓扑与非拓扑的比较和分析

在数字制图的数据处理和空间分析中的作用：拓扑数据模型可以高效的存储数据，他提供了高级地理分析的框架。拓扑数据模型用围绕多边形的弧度来建立多边形，对于公共弧段系统只存储一段弧段坐标。两个相邻的多边形共享公共弧段。由于拓扑数据模型的建立具有以下优点;(1) 描述点、线、面、空间关系不完全依赖与具体的坐标位置，不需要坐标值来查找，判断，给空间查询、分析带来了方便，有没有计算精度上的麻烦。（2）便于做多变性和多边形的叠合，面目标之间的拓扑关系模型可以方便的进行叠置分析，土地资源管理与评估等。（3）结点与弧段网络拓扑关系的建立，可用于道路交通，市政管线，通信线路，军事等网络分析。（4）多边形的边界数据一线段或弧度的结构化网络有效存储，而不是像通常用于多边型数据库的那种封闭式的多边形，这种弧度结点的结构几乎把制图数据存储量压缩了一半。（5）便于检查数据输入过程中的错误。

二．栅格数据域矢量数据的比较

矢量数据：优点：（1）表示地理数据的精度较高（2）结构紧凑，数据量小（3）用网络连接法能完整地描述拓扑关系（4）图形数据和属性数据的恢复、更新、综合都能实现

缺点：（1）数据结构复杂（2）矢量多边形地图或多边形网很难叠置方法与栅格图进行组合（3）数字模型比较困难（4）求交运算复杂，多边形内的空间分析不容易发现

栅格数据结构：优点：（1）数据结构简单（2）空间数据的叠置和组合十分容易方便（3）各类空间分析都很易于进行（4）数学模拟方便

缺点：（1）图形数据量大（2）用大像元减少数据量时，可识别的现象结构将损失大量信息（3）难以建立网络连接关系。

三．地图制图自动综合的目的及其相关任务

（1）数据绘制和显示的需要（2）数据分析和计算效率的需要（3）数据压缩的需要（4）数据库派生的需要（5）数据库更新的需要（6）数据一致性的需要（7）增加信息可视化的需要