第一讲-电子地图基本概念

4 电子地图的关键技术
4.1数据模型
电子地图在伴随计算机信息技术及信号处理技术的发展 过程中，出现了多种数据结构和数据模型，数据库组织方 式也相应的发生了变化。例如数据模型发展中，从关系型 数据模型、面向对象数据模型，到现在最新的时空数据模 型、超媒体数据模型等。在数据库存储管理上，从已经成 熟的文件管理系统、传统数据库管理系统，到现在正在发 展完善中的面向对象数据库管理系统、多媒体数据库管理 系统等等。在电子地图领域，针对电子地图技术本身发展 设计的数据结构是分层思想，如图层分层结构、要素—图 层—地图结构等。
4.2图层分层结构
在实际应用系统中，每一类 特征数据都可以单独组成一 个图层如图所示，也可以将 若干类特征数据合并成一个 新的图层。而多个空间图层 的组合，构成能满足一定应 用需求的图层的集合称为图 层集。图层集包含有以下图 层信息：图层空间索引(大小 、标号、表名)、组成图层集 的图层引用(图层标号、层表 名)、图层坐标范围(坐标最 大、最小值)、图层是否显示 等信息。
2.1 国外研究现状
2004年，美国国会通过了SAF-ETEA-LU法案，内容涉及交 通管理、公交管理、公路营运、货运管理、道路气象管理 、出行者信息、费用征收、事件管理等系统的改善和远程 传感器系统等领域，其重点放在了使用多样的智能交通系 统及增强多式联运。 1988年，由欧洲多国投资50多亿美元，联合推进一项完 善道路设施，提高服务质量为目的DRIVE计划。这是欧洲 用于车辆安全的专用道路基础设施方案，这一计划己于 1994年完成第1阶段。目前欧洲各国正着手TELEMATICS的 全面应用研究工作，计划在全欧洲内建立专门用于交通数 据共享使用的无线通信网，使ITS系统中的交通管理、车 辆行驶和电子收费等都围绕这个无线通信网络展开。
电子地图的特点
⑤动态变化。电子地图具有实时、动态表现空间信息能力。 ⑥交互探索性。纸质地图由于静态性的特点，其信息传输基 本上是单向的，即沿着制图人员向用户方向传递。电子地图 表达的所有地图信息都以数字化数据的形式存储在计算机中 ，并利用计算机图形学方法将这些数据以可视化的形式展现 在显示设备上。
4.3图层—地图—图集层次结构
在实际电子地图的应用中，图层—地图结构确实 是一种有效的地理数据组织管理方法，但它仍然 有一个不足，那就是它缺乏大数据量的地图集应 对策略。在电子地图应用系统中，一般将地图做 成电子地图集的数据组织管理，即在电子地图制 作系统中，采用图层—地图思想的数据组织管理 体系，而在电子地图系统中采用树或其他思想进 行图集的组织管理。这样一个电子地图的数据组 织管理雏形就产生了。
4.3图层—地图—图集层次结构
地图层次结构思想对电子地图的应用开发影响非常大， 因为它在电子地图的应用系统中很常用。这种地图层次结 构多数由要素—图层—地图三层逻辑体系组成见图所示。 这种体系可以根据现实世界的分层组成分别对应建立相应 的地图图层，这样对现实世界的描绘可以更清晰，且可扩 展性非常好，可以很方便地加入需要的图层。
4.2图层分层结构
目前国内外一些著名的GIS软件都以图层方式组织数据， 并设计了图层的操作功能。分层管理思想是GIS空间数据 组织管理的重要内容，在诸多地图数据管理概念中，以层 的管理形式效率最高。 在地理信息系统应用程序中，图层是地图数据组织的基 本储存单位，用来区分空间实体的类别。层是在一定空间 范围内属性一致、特征相同、具有一定拓扑关系的地理实 体或地理因子在空间分布上的集合，即具有某些相同或相 似特性的同种类型多个几何空间元素组成的集合。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.2 国内研究现状
其它一些比较重要的理论还包括，高俊教授于 2000年提出了基于可视化的知识发现和数据挖掘 功能，主要讨论了通过色彩、符号、图形等要素 表现地物在地理空间中的相互关系并进行分析， 从而获得知识、发现规律。他强调“视觉—心象 —形象思维—创新”的认知过程，即从已知发现 未知的过程，指出可视化的主要作用就是引发大 脑中的这个思维过程。
5 存在问题及建议
5.1存在的问题
由于计算机技术、可视化技术、互联网技术等等的发展，使 得电子地图的制作越来越方便、越来越生动，也越来越具有 表现力。但是我们也应该看到，电子地图的设计原理和方法 还远远没有解决，对于它的表示内容、信息载负量、用户界 面、数据结构、数据组织、多媒体表达方式等方面，还没有 统一的格式、标准和规范，呈现杂乱无章的局面，这是地图 工作者在新时期应该深入研究和探讨的问题。 我国存在的问题:人才问题、缺乏统一的标准、中国地图产 业化问题。
机电工程学院 任星
2016.12
电子地图技术相关内容
1电子地图的概述 2国内外研究现状 3电子地图的使用方法及用途 4电子地图的关键技术 5存在问题及建议
1 电子地图概述
电子地图又称数字地图，是数字化的地图。 是以数字形式记录、存贮的地图。属于现代 测绘学与地理学的一门交叉学科。 近年来地理信息系统、遥感、测绘学、计算 机等学科的蓬勃发展，为传统地图制图学的 发展注入了新的活力。特别是20世纪90年代 以来，电子地图在中国得到了快速的发展。
5.2今后的研究方向及建议
面对出现的若干问题，及实践中出现的新的要求，未来 地图学及电子地图学研究应着重在以下方面开展研究。 开展现代地图学理论研究：当前要结合地图制图实践中 提出的课题，大力加强地图空间认知理论和地图可视化理 论的研究等。 开展网络电子地图研究 电子地图的数据模型和设计研究 自动地图综合：地图综合是地图三个基本特性之一。 地理信息的多维可视化和虚拟现实
4.4电子地图表现形式
地图作为空间信息的展示，是空间信息数据经过全面抽 象化后的符号模型。电子地图的本意是为了对现实世界进 行展现，为了达到直观、美化、对使用者友好的用电子地 图刻画现实地理的目的，有必要对电子地图的表现手法进 行介绍。现在国内很多研究主要对地图视觉理论、增强地 图表现力、地图符号系统及符号库等方面进行了阐述。 地图的制作过程是通过抽象模型进行图数转换，即将现 实世界的地图实体转换为可以在计算机中表示的数字符号 ，这样就可以用地图数据表示现实世界了，最后将抽象化 的地图数据存储在空间数据库中。 电子地图中采用的图形元素符号可以认为是电子地图的 语言，它对描述现实世界地理实体特征与拓扑关系有着重 要作用，是表达地理环境的基本元素。
1 电子地图概述
电子地图定义
对于电子地图，至今尚无一个统一和严格的定义。目 前的共识是，电子地图是地图与计算机技术相结合的 产物。具体来说，电子地图是利用计算机技术，将存 储于计算机设备(如磁盘、光盘等)上的数据在屏幕上 进行可视化表现的地图产品。 在地图学的发展历程中，GIS（地理信息系统）的出现 是一个重要的里程碑，它在技术上体现了地图与计算 机技术的完美结合，同时在应用上又适应了人们对地 图使用更高层次、更加多元化的要求，大大延伸了地 图在表达信息和提供决策方面的能力。
3 电子地图的使用方法及 用途
3.1电子地图的使用环境
纸质地图受图幅面积的限制，存在图面载负量的极大值，因 此在有限的图面上表达尽可能多的信息以最大限度满足用户 的需要，成为纸质地图整个设计制作过程的决定因素。用户 在读图时，其视觉的主要承载媒介是纸张。电子地图由于其 在信息存储和表达方面的巨大优势，理论上具有无限大的载 负量；同时它在信息显示方面又受到计算机屏幕尺寸和分辨 率的限制。用户在读图时，其视觉的承载媒介是屏幕。因此 电子地图的使用环境主要依赖于计算机硬件设备，电子地图 上图形的视觉感受效果必然受到计算机屏幕尺寸和分辨率的 影响。
电子地图优点
便于存贮、传输和更新，可以转换成纸质地图，或在屏幕上 显示。
2 国内外研究现状
2.1 国外研究现状
20世纪60年代末期，美国ITS的雏形开始出现。在当时开始 研发的系统名称叫做电子路径导向系统(ERGS)，后来因为某 种原因中间暂停了10多年。到了80年代中期，由加利福尼亚 交通部门研发的PATHFINDER系统成功应用。在此之后，国外 开始了一系列关于智能交通技术的研究。
2.1 国外研究现状
国外研究现状
1990年，美国运输部成立智能化车辆道路系统(IVHS)组织， 1991年国会制定了ISTEA(综合地面运输效率方案)，这个方 案重点是安排IVHS的研发和试验，目的是能利用通信和信息 技术对交通承载量进行合理的分配，从而提高整个路网的运 输效率。 1994年，IVHS更名为ITS，同时提出了ITS的7个服务领域(7 个系统)：即交通管理系统、公共交通运营系统、商用车辆 运营系统、出行信息服务系统、电子收费系统、应急管理系 统和车辆控制系统。
3.2电子地图的使用方式
电子地图与计算机图形学的 有效结合，将地图从信息传 输工具扩展为一种信息查询 与分析工具。因此使用方式 也必然从以地图信息传输为 主向地图可视化分析为主转 变。 MacEachren把面向地图传输 的地图使用方式与面向地图 可视化的地图使用方式两者 之间的关系，用一个三维立 体进行了写实性的说明，如 图所示
1 电子地图概述
电子地图的特点
①信息容量大，表现手段丰富。纸质地图由于存储介质单一 ，限制了其信息容量和表现手段。 ②共享性。在数字技术的支持下，电子地图能够方便快捷地 大批量无损复制。 ③多维性。纸质地图只能以二维平面方式表达现实世界的信 息。电子地图利用计算机图形图像技术，能够提供对真实世 界的仿真与模拟。 ④无级缩放。电子地图利用“漫游”和“平移”等功能，可 以实现地图无级缩放，即小可“细察局部”，大可“统揽全 局”。
3.2电子地图的使用方式
从图中可以看出，两者在相互转化方面具有以下特点: ①从面向地图传输的公共地图使用到面向可视化的个人地图 使用转变。前者强调地图用户的广泛性，后者则强调个性化 的地图使用。 ②从面向地图传输的表示已知的地图使用到面向可视化的表 示未知的地图使用转变。前者强调用户被动接受地图上存在 的信息，后者则更多的把注意力放在如何帮助用户从自己的 特定需求出发去发现地图中感兴趣的信息。 ③从面向地图传输的低级交互性地图使用到面向可视化的高 级交互性地图使用转变。通过前者，地图上的信息总是沿着 地图向用户的方向流动；通过后者，用户可以利用工具自己 操纵地图。
2.2 国内研究现状
2004年10月福州举行的“全国地图学与GIS学术会议”上 ，涌现了大批讨论电子地图的论文，这些论文讨论了电子 地图从理论研究到具体设计实现技术的一系列专题，对电 子地图发展具有重要的推动意义。 ①刘岳全面分析了我国当前电子地图研究的现状，并提 出利用面向对象模型设计与制作电子地图，为电子地图的 设计技术提供了新的手段。 ②凌云和陈毓芬从具体的实例分析入手，详细讨论了从 底层开发多媒体电子地图集的思路与方法。 ③齐清文等详细讨论了数字地图的理论和方法体系，并 介绍了计算机地图编辑与制版一体化、电子地图、网络地 图及手机地图等一系列研究成果，为数字地图在各个领域 的应用提供了有益的参考。
1 电子地图概述
计算机制图技术的发展在许多方面改变 了地图学，包括数据的获取、存储及地图产 品的生产方式，这直接促进了电子地图的发 展。同时，电子地图扩展了地图作为一种信 息传输和分析工具的作用，因此它又引起地 图使用方式的重大变化。 电子地图为用户提供的通常是一个可视 化的读图环境，用户在这样的环境中进行地 图信息的分析加工并最终在大脑中形成认知。