计算机地图制图的数据基础
第9章 计算机地图制图
1.2 数字地图制图的硬件配置
1.计算机硬件
2.数字地图输入设备 3.地图输出设备
1.计算机硬件
任务： 数学计算；信息处理；设备控制
2.数字地图输入设备
包括键盘、鼠标、存储设备和数字化仪等，后者是将地图图 形转换成数字的重要设备，分为两类：跟踪式和扫描式。 跟踪式是以跟踪线划要 素，记录特征点坐标形 式将图形数字化。
地图数据分为 空间数据：定位信息（量度信息） 非空间数据：语义信息和时间信息
2.1 空间数据结构
空间数据对应于地图基本要素即实体，称几 何数据，其表现形式有两种：矢量（图形）数据 和栅格（图像）数据。 矢量（Vector）：在计算机图形中指一个有向线 段，每个有向线段由有序的特征点来表示，其集 合构成了图形。
栅格（Raster）：将图像或地图分成若干行和列 的栅格，记录全图每个栅格点数据，得到每个点 的属性特征值，其空间特征已隐含其中。
表达真实的世界
Real World
R E E E R R R R R R R 6555000 561000 H House H H R R R P P P P P P E E E E E E 6575000 H E P
硬拷贝输出的基本设备： 栅格输出：激光打印，喷墨打印，胶片拷贝。 矢量绘图：通过矢量绘图仪的坐标方式绘制矢量地图。
3.2 地图投影与坐标系选择
1.地图投影选择 2.坐标系选择
1.地图投影选择
地图投影的选取决定于地图的应用及其 比例尺，在数字制图软件中，都可以通过相 应参数的设定作出选择。
如 MapInfo 软件以两级下拉菜单形式提供了300 多个预定义坐标系。
第9章 数字地图制图
从20世纪50年代开始，电子计算机技术引入地图学 领域，经过理论探讨、应用试验、设备研制和软件发展， 已形成地图学中一门新的制作地图的应用技术分支学科， 即计算机地图制图学。计算机地图制图是根据地图原理， 以电子计算机的硬、软件为工具，应用数学逻辑方法， 研究地图空间信息的获取、变换、存贮、处理、识别、 分析和图形输出的理论方法和技术工艺，模拟传统的制 图方法，进行地图的设计和编绘。计算机地图制图系统 有三个组成部分：硬件、软件、数据。从一定意义上讲， 计算机地图制图技术也可称为数字制图技术。
2计算机地图制图的数据基础
图形数据
数据类型
矢量数据 栅格数据
属性数据
4.空间数据在制图中的作用
(1)控制地图数学基础 地图投影和坐标系——决定于数据采用的 投影和坐标系 地图比例尺——决定于数据精度
4.空间数据在制图中的作用要素位置 反映要素形状、类型(点、线、面状) 为地图概括提供素材
第二章 计算机地图制图的数据基础
王祖正
复习
第一章的主要内容
• 什么是计算机制图 • 什么是地图数据 • 计算机地图制图的一般过程
本章主要内容
第一节 空间数据 空间数据的概念、结构、类型 第二节 空间数据采集与处理 空间数据的采集、处理、管理
地图规划——数据准备——地图编制——地图输出
第一节 空间数据
(2)空间数据的主要特征
——空间特征和属性特征
空间图形数据
空间特征——用于确定地图要素的分布
属性特征——用于对地图要素的渲染
属性数据
2.空间数据结构
(1)空间图形数据 ——描述空间位置和拓扑关系的数据，与地 图要素的几何特征有关，称为空间图形 (特征)数据
(2)属性数据 ——描述地理要素和地理现象属性的数据 为属性数据。
（2）栅格数据
在制图区域内规则铺设像元，通过 像元的属性差异(反映成颜色差异)，来表 示地物在空间中的存在形式。
以栅格线为例
每个方格 放大 放大 为纯色 放大
栅格数据特点
——直观 ——渲染容易，有过渡 ——数据结构简单，易维护 ——数据冗余大 ——地物边缘齿化，影响精度
空间数据结构与类型的关系
便于地图统计
4.空间数据在制图中的作用
(3)提供地图要素属性
服务地图渲染和整饰。
第2章：地图与数字地图基础
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计算机地图制图原理与方法
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矢量式数字地图
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矢量数据和栅格数据可互相转换。
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计算机地图制图原理与方法
五、地图数据采集与输入
◆数字地图是一类特殊的图形，实质上是空间点集 在二维平面上的投影。无论地图图形多么复杂，都 可将其分解为点、线、面三种基本图形元素。
地图数据的两个主要特征：
地图数据量大，例如一幅典型的比例尺为 l:25000的地图，大约需要l～3百万对坐标，才能 使获得的数字地图的几何精度达到一定的要求。
计算机地图制图原理与方法
（1）地图表示手段
地图表示手段由地图图形（地图符号）、地图色彩、 地图文字三部分组成。
（2）地图表示方法
地图表示方法是指地图上制图对象图形表达的基本 方法。
（3）地图图形的数据表示形式
表示地图图形的数据形式有矢量形式的数据和栅格 形式的数据，简称矢量数据和栅格数据。
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地图与数 字地图基础
2.1 地图概念 2.2 数字地图与计算机地
图制图 2.3 地图数据采集与输入 2.4 计算机地图制图数据
预处理
计算机地图制图原理与方法
2、地图与数字地图基础
本章应掌握的重点内容为： 1、地图的定义及分类： 2、数字地图的概念、分类、性质及特点： 3、计算机地图制图概念与地图的表达方式： 4、地图数据采集与输入的方法种类： 5、数据预处理的主要内容：
计算机地图制图
第一章1、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，采用数据库技术和图形数据处理方法，实现地图信息的采集、存储、处理、显示和绘图的应用科学。
2、计算机地图制图的优越性：1）易于编辑和更新，数字地图是在人机交互过程中动态产生出来的，可以方便的根据地图用户的要求改编地图，以增加地图的适应性。
2）提高绘图速度和精度3）容量大且易于储存，数字地图不存在传统地图中常见的纸张变形等问题，保证了存储中的信息不变形，提高了地图的使用精度。
4）丰富地图种类5）便于信息共享，数字地图具有信息复制和传播的优势，容易实现共享。
3、计算机地图制图的基本过程：数据采集阶段；数据处理阶段；数据输出阶段4、数字化概念：地图的图形以及图像资料必须通过某种图-数转换装置转换成数字，以便计算机识别和处理，该过程又叫数字化。
5、数据处理阶段是指在计算机地图制图过程中，在数据采集后、图形输出前对地图数据进行各种处理的阶段。
6、数据输出的形式有两类：图形方式，又可以分为屏幕显示方式和绘图机绘制；数据文件本身。
7、完整的计算机地图制图系统包括硬件、软件、地图数据和制图人员。
8、硬件是计算机地图制图系统中用于采集、存储、处理和输出地图数据的各种仪器和设备。
9、计算机地图制图系统的输入主要分为两类：图形的输入和数据的输入。
10、计算机地图制图系统软件按其功能分为计算机地图制图专业软件、数据库软件和系统管理软件。
11、计算机地图制图系统软件的核心模块：数据输入和编辑模块；空间数据管理模块；数据处理模块；数据输出模块；用户界面。
12、地图数据描述了地理实体的空间特征、属性特征、时间特征和地理实体之间的相互关系。
根据地图上地理实体的空间图形表示形式，可将地图空间数据抽象为点、线、面三类元素，它们的数据表达可以采用矢量和栅格两种组织形式。
13、地图数据库：在计算机地图制图系统中，地图数据是以结构化的形式存储在计算机中的，称为地图数据库，由数据库实体和数据库管理系统组成。
计算机地图制图知识总结
计算机地图制图知识总结计算机地图制图知识总结《计算机地图制图》期中知识总结一、基本理论知识部分1、名词：（1）计算机地图制图计算机地图制图（Computer-AidedCartography，简称CAC）又称数字化制图、计算机辅助制图等，简称为机助制图。
简单的讲计算机地图制图是以地图学基本原理为基础，应用计算机和图形输入输出设备，从事地图制作和使用的一门学科。
具体讲，改技术通过数据库技术和图形的数字处理方法，实现最佳的解决地学信息的获取、变换、传输、识别、存储、处理以至最后实现地图的自动制作及其分析的一门学科。
实质上。
计算机地图制图就是数字化地图或者称为制作电子地图，其过程是从图形（连续）转换为数字（离散），经过一定的处理，再由数字转换为图形。
（2）数字地图与电子地图数字地图是以数字形式记录和存储的地图；电子地图是数字地图转化为模拟地图的软拷贝形式。
（3）无极比例尺指以一个大比例尺空间数据库为基础数据源，在一定区域内空间对象的信息量随比例尺变化自动增减，从而使得空间地理信息的压缩和复现与比例尺自适应的一种信息处理技术。
2、回答（1）比较电子地图与数字地图的概念与联系。
数字地图是以数字形式记录和存储的地图；电子地图是数字地图转化为模拟地图的软拷贝形式。
（2）机助制图与地理信息系统计算机地图制图的发展孕育了地理信息系统的诞生，而地理信息系统的发展又推动着计算机地图制图的迅速提高和进一步发展，所有的GIS都具有计算机地图制图的成分，但不是所有计算机地图制图都含有GIS的全部功能，两者相互联系，相互促进。
区别在于机助制图注重可见实体的显示和处理，对可能存在的非图形属性不太重视，而GIS则两者并重。
（3）分析计算机地图制图、电子地图和GIS三者间的关系。
三者具有密切的联系，同时也有一定的区别。
计算机地图制图是最先发展起来的一门地图处理技术，是实现其他两者的基础技术。
电子地图是利用计算机地图制图技术而形成的一种新的地图形式。
数字地图与基础GIS数据制作技巧
数字地图与基础GIS数据制作技巧随着科技的不断进步，数字地图已经成为现代社会中不可或缺的一部分。
数字地图通过利用地理信息系统（GIS）提供的工具和技术，能够更加准确、高效地展示和分析地理空间数据。
本文将重点介绍数字地图制作过程中的基础GIS数据制作技巧。
一、数据采集与处理数字地图的制作首先需要采集地理信息数据。
数据采集有多种方式，包括现场测量、卫星遥感和航空摄影等。
其中，卫星遥感是当前最常用的方式之一，通过高分辨率卫星图像能够获取大面积的地理信息数据。
然而，在进行数据采集之前，我们需要计划和设计采集的目标和范围。
这意味着需要考虑要采集哪些数据、在什么时间范围内采集以及如何对数据进行处理等。
通过合理的规划，可以提高数据的质量和准确性。
二、数据处理和分析在采集到原始数据之后，我们需要对数据进行处理和分析，以便制作数字地图。
数据处理包括数据的清洗、筛选、整理和转换等。
清洗数据是为了去除异常、错误或无用的数据，确保数据的准确性。
筛选数据是根据制作数字地图的目的和需求，选择合适的数据进行分析和展示。
有时，我们需要对数据进行整合和转换，以便于在GIS软件中进行进一步的操作。
数据处理之后，我们可以运用GIS工具进行空间分析。
通过这些工具，我们可以对地理空间数据进行可视化呈现、空间关系分析、热力图绘制等，使数据更加直观和可理解。
三、地图制作和展示在完成数据处理和分析之后，就可以开始数字地图的制作和展示。
数字地图制作有很多方式，最常见的方式是利用GIS软件进行绘制。
GIS软件提供了丰富的地图制作工具，可以进行图层叠加、符号化、标注和地图样式设置等操作。
在绘制数字地图时，我们需要考虑地图的比例尺、颜色搭配、图例设计等因素，以使地图更加易读和美观。
此外，地图的标题和说明也需要清晰明了，以便读者能够准确理解地图所代表的信息。
四、地图更新和维护制作数字地图不仅仅是一次性的工作，还需要定期更新和维护。
地理信息数据会不断变化，如新建筑物、道路改建、自然灾害等。
计算机地图制图课件【3】地图数据处理资料
点S(x,y)到直线段(x1,y1),(x2,y2)的距离d的计算公式为：
——计算机地图制图基本过程
数据采集建库
形式设计
表达输出 数据加工处理
第四讲 地图数据处理
对采集的各种数据，按照不同的方式方法对数踞进行编辑运算， 清除数据沉余，弥补数据缺失，形成符合用户要求的数据文件格式。
主要内容： —— 数据格式转换 —— 坐标变换 —— 图形属性编辑 —— 数据裁切与接边 —— 拓扑及逻辑一致性关系改正 —— 数据压缩与光滑
<4> 三种改正策略
（1）移动河流
（2）移动等高线
（3）同时移动
例2：房屋与道路冲突探测与调整
道路更新后与周边邻近房屋产生冲突（小板房压盖），通过探测，对有 冲突关系的小板房进行旋转、位移处理自动改正该冲突关系。
例3：基于“空间场模型”的群目标冲突 波及范围探测与一致性改正
将地图综合种的移位方法应 用到空间冲突改正中，提出一种 基于场论分析的移位方法，具有 传递性与衰减性特征。 借助于物理学场论中的“等势线 ”模型来表达这一移位现象，在 Delaunay三角网支持下建立多级 邻近关系曲线，探测内部冲突与 外部冲突。
4.1 地图数据格式转换
数据格式：地图数据在文件或记录中的编排格式 。 导致地图数据格式不同的原因包括：
（1）采用不同的数据结构 矢量数据格式 栅格数据格式
（2）不同行业、软件系统出于各种原因定义不同的数据格式
计算机地图制图名词解释
1计算机地图制图：计算机地图制图又称机助地图制图或数字地图制图，它是以传统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据处理方法，实现地图信息的采集，存储，处理，显示和绘图的应用学科。
2地图数据：计算机地图制图系统的操作对象是地图数据，它描述了地理实体的空间特征，属性特征，时间特征和地理实体之间的相互联系。
3地图：地图是现实世界的模型，它按照一定的比例和投影原则，有选择的将复杂的三维地理空间的某些内容投影到二维平面介质上，并用符号将这些内容要素表现出来。
4地图投影：地图是一个平面，而地球椭球面是不可展曲面，将地球椭球面上的点映射到平面上的方法称地图投影。
5空间数据：空间数据是描述地图要素中空间特征部分的数据，也称几何数据，及描述地理现象或地理实体的空间位置、形状、大小等的数据。
6关系数据：关系数据是描述空间数据之间的空间爱你关系的数据。
7属性数据：属性数据是描述实体属性特征的数据，也称为非几何数据，及描述地理现象或地理实体的定性或定量指标，包括语义与统计数据，如类型、等级、名称，状态等。
8地图数据结构：主要是指地图数据中空间数据的结构，即指空间数据适合于计算机存储管理及处理的几何数据的逻辑结构。
9矢量数据结构：是表达地图空间数据的一种常见的数据结构，它通过记录坐标值的方式尽可能精确地表示呈点、线或面状分布的地理实体。
10栅格数据结构：可将地图区域的二维平面表象按行和列作规则划分，形成一个栅格阵列，其中各栅格阵列元素又称为像元，各个像元可用不同灰度值来表示相应的属性值。
11数据编码：是指确定属性数据代码的过程。
12数据质量：用该数据来表达数据三大特征时所能达到的准确性、一致性和完整性，以及它们之间统一性的程度。
13数据模型：是对现实世界部分现象的抽象，它描述了数据的基本结构及其相互之间的关系以及在数据上的各种操作。
14层次模型：层次模型是把数据按自然的层次关系组织起来，以反映数据之间的隶属关系，它是一种树结构模型。
计算机地图制图原理与算法基础.ppt
（3）计算机地图制图与GIS
计算机地图制图是GIS的重要组成部分。计算机 地图制图侧重于地物的显示和处理，讨论地形、地 物和各种专题要素在地图上的表示，并且以数字形 式对它们进行存贮、管理，最后通过图形输出设备 输出地图。
GIS既注重实体的空间分布又强调它们的可视 化效果，既注重实体的空间特征又强调它们的非空 间（属性）特征及其操作，具备强大的空间分析和 决策支持能力。现代GIS都具有计算机地图制图的 成分，具备良好的地图制图功能，但并非所有计算 机地图制图系统都含有GIS的全部功能。
操作平台
接口
有效区域
标示器
支架
图1-5 手扶跟踪数字化仪
图1-6 标示器
Y行写线
Y脉冲Y脉冲发发生生器 器
X冲发X冲生发生器器
时钟脉冲
时钟脉冲 计数计器数器
图1-7 数字化仪工作原理
X坐标 Y坐标
图1-8 线性CCD外观
谢谢!
1.2 计算机地图制图的一般过程
数据获取
数据处理
数据输出
地图数字化 影像数字化 数字测图 数据转贮 键盘录入 ……
图1成 自动综合 曲线光滑 分析处理 注记配置 符号化处理
图形显示 绘图输出 胶片输出 光盘输出
……
……
计算机地图制图的一般过程
1.3 计算机地图制图的设备
不同之处： CAD一般采用几何坐标系，处理的多为规则
几何图形及其组合，图形功能尤其是三维图形功 能极强，属性数据处理功能相对较弱。
计算机地图制图一般采用大地坐标系，处理 的多为地理空间的自然目标和人工目标，图形关 系更为复杂，因而图形处理的难度更大，且制图 数据来源广、输入方式多样化。特别是专题地图 的自动绘制，需要丰富的地图符号库和属性数据 库支持。
计算机地图制图
计算机地图制图计算机地图制图（Computer-Aided Cartography，简称CAC）又称数字化制图、计算机辅助制图等，简称为机助制图。
简单的讲计算机地图制图是以地图学基本原理为基础，应用计算机和图形输入输出设备，从事地图制作和使用的一门学科。
数字地图数字地图是以数字形式记录和存储的地图。
电子地图电子地图是数字地图转化为模拟地图的软拷贝形式。
无极比例尺指以一个大比例尺空间数据库为基础数据源，在一定区域内空间对象的信息量随比例尺变化自动增减，从而使得空间地理信息的压缩和复现与比例尺自适应的一种信息处理技术。
光栅化在图形输出时，从图形对象的几何和拓扑信息出发，确定最佳逼近图形的象素集合，并用指定的颜色和灰度设置象素的过程称为图形的扫描转换或光栅化。
矢量数据的压缩又称为数据化简，是指从所取得的数据集合中抽出一个子集，这个子集作为一个新的信息源，能够用尽可能少的数据量，在规定的精度范围内，最好的逼近原集合。
矢量数据的压缩主要是对线的压缩。
垂距法在给定的曲线上每次顺序取三个点，计算中间点与其它两点连线的垂距d，并与限差L比较。
光栏法定义一个扇形区域，通过判断曲线上的点在扇形外还是在扇形内，确定保留还是舍去。
道格拉斯-普克法对给定曲线的首末点虚连一条直线，求中间所有点与直线间的距离，并找出最大距离dmax，用dmax与限差 L比较。
拓扑关系是一种对空间结构关系进行明确定义的数学方法，是指图形在保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质。
点(结点)、线(链、弧段、边)、面(多边形)是表示空间拓扑关系最基本的拓扑元素。
操作尺度对空间实体、现象的数据进行处理操作时应采用最佳尺度，不同操作尺度影响处理结果的可靠程度或准确度地理网格是指按一定的数学规则对地球表面进行划分而形成的网格。
数据模型对现实世界进行认知、简化和抽象表达，并将抽象结果组织成有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。
对象模型将研究的整个地理空间看成一个空域，地理现象和空间实体作为独立的对象分布在该空域中。
第04章 计算机地图绘图基础01
二,基本概念-2 基本概念3.屏幕域 3.屏幕域 设备输出图形的最大区域, 设备输出图形的最大区域,是有限的整 数域. 数域. 4.视图区 4.视图区 任何小于或等于屏幕域的区域. 任何小于或等于屏幕域的区域.
三,坐标变换
1.坐标系的概念 1.坐标系的概念 大比例尺数字测图中的坐标系一般采用 高斯-克吕格坐标系或独立坐标系, 高斯-克吕格坐标系或独立坐标系,它们都 是一种平面直角坐标系统. 是一种平面直角坐标系统.
Xs Xg (maxXg, maxYg) (minXs, minYs) Yp (maxXp, maxYp)
P(Xg, Yg) (minXg, minYg) Ys Yg
P(Xs, Ys)
P(Xp, Yp) (minXp, minYp) Xp
(maxXs, maxYs)
大地坐标系
屏幕坐标系
绘图坐标系
2.测量坐标系, 2.测量坐标系,笛卡尔坐标系和屏幕坐标系 测量坐标系 (1)测量坐标系 采用高斯 采用高斯-克吕格平面直角坐标系或独 立坐标系, 轴为纵轴表示南北方向, 立坐标系,以X轴为纵轴表示南北方向,以Y 轴为纵轴表示南北方向 轴为横轴表示东西方向, 轴表示高程. 轴为横轴表示东西方向,以Z轴表示高程. 轴表示高程 测图成果一般是在平面地形图上加注高 程和绘制等高线. 程和绘制等高线.测量坐标系一般以米为单 取值范围是可以是整个实数域, 位,取值范围是可以是整个实数域,在实际 工作中它的取值往往和地理区域有关. 工作中它的取值往往和地理区域有关.
测量坐标系
p p g
绘图坐标系
g
X = min X + M (Y min Y ) Y = min Y + M ( X min X ) M = (max X min X ) (max Y min Y )
2第二章 计算机地图制图的数据基础
3.空间数据标准化管理
(3)分类与编码标准 ——要素类别 ——类别编码
d.投影带概念与投影带划分
设置投影带的目的：
保证投影带带内的投影误差小于测量误
差控制要求。
高斯-克吕格通常按经度间隔6°或3°分带。
高斯投影带划分
我国规定 除1:100万以外国家基本地形图均采 用高斯—克吕格投影, 1:2.5万～1:50万采用经 差60分带, 1: 1万采用经差30分带
60 分带 从00子午线起，自西向东每隔经差60 为一投影 带，全球60带各带带号为1，2，3···60表示，我国 位于东经720～1360之间，13～23带。
30 分带 从东经1030’经线开始，自西向东每隔 经差30 为一投影带，全球120带。
60 分带和30 分带
e.高斯平面直角坐标系
以中央经线为x轴，赤 道为y轴，两轴交点 为坐标原地O。 我国位于北半球，x>0, y 坐标中央经线以西 为负值,不方便，将 各带纵轴西移500公 里。
通用坐标
yA=245km y’A=745km 纵轴西移500km yB=-168km y’B=332km
大地经纬度坐标
平面直角坐标
影响因素 考察某地的大地坐标，须对应采用的 椭球体及其轴向
2）常用大地坐标系统
(1)54北京坐标系——克拉索夫斯基椭球体 (2)80西安坐标系 1975年第16届国际大地测量及地球物理联合会上通 对国际大地测量协会第一号决议中公布的地球椭球 体。称为GRS(1975)，中国自1980年开始采用 GRS(1975)新参考椭球体系。 (3)推行2000坐标系， 椭球体与WGS84所用相似 (4)WGS84(全球大地测量系统1984) 国际时间局根据卫星大地测量数据确定的地球椭球体。
计算机地图制图
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，采用数据库技术和图形数字处理方法，实现地图信息的获取、变换、传输、识别、存贮、处理、显示和绘图的应用技术。
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，在计算机可识别的存储介质上存储的概括的有序集合。
数据压缩：是把大量的原始数据或由存贮器取出来的数据转换为有用的、有条理的、精炼而简单的信息的过程，又称数据简化或数据综合。
目的是删除冗余数据，减少数据的存贮量，节省存贮空间，加快后继处理速度。
拓扑关系是一种对空间结构关系进行明确定义的数学方法，是指图形在连接状态下变形，但图形关系保持不变的性质。
图形属性是描述图形外貌和细节的因素集合。
图形属性主要是图形的几何属性，包括点样式、线样式、填充样式、颜色或灰度等。
空间数据引擎：提供存储、查询、检索空间数据，以及对空间数据进行空间关系运算和空间分析的程序功能集合图形的裁剪：确定图形中哪些部分落在显示区之内，哪些落在显示区之外，以便只显示落在显示区内的那部分图形。
这个选择过程称为裁剪地图信息可视化：运用计算机地图制图技术以及计算机图形学和图像处理技术，将地理信息输入、存储、处理、查询以及输出的数据结果采用图形符号、图形、图像，结合图表、文字、表格等可视化形式显示并进行交互处理的理论、方法和技术。
符号化过程：利用地图数据库得到有关地图要素的分类分级编码及相应符号要素实体抽象后得到的定位坐标数据，以形成地图空间内的图形符号模型的过程。
地图符号：表示地表各种事物现象的线化图形、色彩、数学语言和注记的总和，也称地图符号系统。
地图图层：处在同一个表达层面上的地图目标集合，这些目标一般具有空间或属性上的联系性，在存储、分析、显示等诸多操作中紧密结合。
每个图层都拥有特定的对象集、属性和显示性质。
按层内目标集得基本类型分基础图层、专题图层、注记图层、栅格图层。
计算机地图制图原理
计算机地图(dìtú)制图原理第1章计算机地图制图是指以计算机硬件设备为基础，在相应软件软件系统的支持下，以数字格式对地图制图要素与现象数据进行采集、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(shūchū)，并提供地图自动分析的过程。
地图是按照一定的数学法则，将地球（或星体）表面的空间信息，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(biǎodá)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。
计算机地图制图(zhì tú)系统的数据转换：多源数据---计算机地图制图系统---数字地图。
计算机地图(dìtú)制图一般过程：地面数据获取---地面数据处理---地图输出。
计算机图形学是研究怎样用计算机生成、处理和现实图形的一门学科。
计算机图形系统由图形硬件系统和图形软件系统组成，图形硬件系统是支持图形的设备，图形软件系统是实现图形设备管理和图形功能的程序和数据，计算机图形系统特点是数据量大、数据结构复杂、数据操作计算机量大和处理方法复杂。
计算机图形系统基本功能：1.图形输入输出功能2.图形定义和维护功能3.图形数据存储和管理功能4.图形变换、图形处理和数据计算功能。
地图数据主要包括：1.地理要素空间数据2.地理要素属性数据3.地理要素空间关系数据4.地图符号库5.地图注记数据6.地图元数据。
计算机地图制图的当前发展特点：1.多元数据采集手段一体化2.数据标准化3.数据库集成化4.地图产品多元化5.地图分析的深入6.地图表达方式多样化7.地图及相关应用商业化。
计算机地图制图的主要研究内容：1.计算机地图制图硬件设备研制与开发2.制图数据采集与预处理3.地图要素表达与数据结构4.地图符号设计5.地形表达6.地图数据存储与组织7.地图操作8.地图空间分析与地图关系9.输入输出10.三维可视化、虚拟现实地图与虚拟地理环境11.地图制图新技术应用12.计算机地图制图软件系统与应用系统开发。
计算机地图制图原理概述
计算机地图制图的基本原理
• 图形的离散化 • 用点可以表示地图上所有的图形，而平面上的任意一点可以用x,y,M来表示，X,Y表示点的平面位置，
• 国内发展状况 • 1 硬件方面 • 2 软件开发及系统建立方面
• 硬件 • 软件 • 地图数据 • 制图人员
计算机地图制图原理概述
• 输入设备 • 处理设备 • 输出设备
计算机地图制图原理概述
• 键盘鼠标 • 光笔、触摸屏 • 数字化仪 • 扫描仪 • 全站仪、GPS接收机等
输入设备
手扶跟踪数字化仪
喷墨打印机
栅格点阵
高 适合绘制一般的线划地图，还可以进行刻图等特殊方式 的绘图
高
可制作彩色地图与影像地图等各类精致地图制品。
高分辨彩显
屏幕像元点阵
一般
实时显示GIS的各类图形、图像产品。
行式打印机 胶片拷贝机
字符点阵 光栅
差 以不同复杂度的打印字符输出各类地图，精度差，变形 大。
较高 可将屏幕图形复制至胶片上，用于制作幻灯片或正胶片。
• 手扶跟踪数字化仪,根据其采集数据的方式分为机械式、超声波式和全电子式三种, 其中全电子式数 字化仪精度最高，应用最广。按照其数字化版面的大小可分为A0、A1、A2、A3、A4 等。
• 数字化仪由电磁感应板、游标和相应的电子电路组成。这种设备利用电磁感应原理：在电磁感应 板的x，y方向上有许多平行的印刷线，每隔200μm一条。游标中装有一个线圈。当使用者在电磁 感应板上移动游标到图件的指定位置，并将十字叉丝的交点对准数字化的点位，按动相应的按钮时， 线圈中就会产生交流信号，十字叉丝的中心也便产生了一个电磁场，当游标在电磁感应板上运动时， 板下的印制线上就会产生感应电流。印制板周围的多路开关等线路可以检测出最大信号的位置，即 十字叉线中心所在的位置，从而得到该点的坐标值。
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(4)WGS84(全球大地测量系统1984)
国际时间局根据卫星大地测量数据确定的地球椭球体。
(2) 投影
在球面和平面之间建立点与点对应的函数关系。
不同阶段的投影
球面位置
数据
数据投影
视图 视图投影
数据采集阶段
地图设计阶段
视图投影
定义：在球面和视图平面之间建立 点与点对应的函数关系。
墨卡托投影
墨卡托投影
3）高斯—克吕格投影参数设置
①高斯—克吕格投影 a.构成 b.经纬网 c.变形规律 d.投影带概念与投影带划分 e.高斯平面直角坐标系
高斯—克吕格投影
• 高斯—克吕格投影简称高斯投影，亦称等角横切椭圆柱投影。由 德国数学家、天文学家高斯（C.F. Gauss）拟定，德国大地测量学 家克吕格（J.Krger）补充而成。即假想用一个椭圆柱横切于椭球 面上投影带的中央子午线，按规定投影条件，将中央子午线两侧 一定经差范围内的经纬线交点投影到椭圆柱上，并将此圆柱面展 为平面，即得本投影。
• 此投影具有投影公式简单，各带投影相同等优点，广泛作为地形 图的数学基础。中国于1953年开始用作地形图的基本投影，有高 斯—克吕格坐标表可查。
a.构成
横轴等角切椭圆柱投影：
以椭圆面作为投影面，并与椭球面相切于一 条经线上，按等角条件将该经线东西一定范围内 的区域投影到椭圆柱表面上，再展成平面，构成 横轴等角切椭圆柱投影。
其它纬线均投影为以赤道为 对称轴的向两极弯曲的曲线
经纬线成直角相交。
c.变形规律
具有等角性质。 中央经线长度比等于1，其余经线
长度比均大于1，长度变形为正。 距中央经线愈远变形愈大。在同
4.空间数据在制图中的作用
• (2)布置地图要素 提供要素内容 确定要素位置 反映要素形状、类型(点、线、面状) 为地图概括提供素材 便于地图统计
4.空间数据在制图中的作用
(3)提供地图要素属性
服务地图渲染和整饰。
第二节 空间数据采集与处理
1.地图投影与坐标系选择
(1) 坐标系
1) 常用坐标
特点：
视图投影
反映在地图数据的显示结果上
不影响数据实际采用的投影和坐标系
球面位置
数据
数据投影
视图 视图投影
（3） 坐标系统和投影选择
1）主要因素 地图用途 制图区域地理范围 制图精度要求
2） 坐标系统和投影设置
坐标系统和投影设置的一般方法 借助地理信息系统的工具模块进行：
——选择椭球体 ——选择投影类型 ——设置投影参数 ——设置坐标单位
横轴等角切椭圆柱投影
4个构成特点： ——横轴 ——与一个经圈相切，与之相切的经线称之为
中央经线 ——投影面是一个椭圆柱面 ——等角性质
高斯-克吕格投影名称的 由来：
高斯设计 克吕格对投影公式完善
b.经纬网
中央经线与赤道为互相垂直 的直线
其它经线均投影为与中央经 线相对称、并交汇于两极的 曲线；
地图投影
大地经纬度坐标
平面直角坐标
影响因素
考察某地的大地坐标，须对应采用的 椭球体及其轴向
2）常用大地坐标系统
(1)54北京坐标系——克拉索夫斯基椭球体 (2)80西安坐标系
1975年第16届国际大地测量及地球物理联合会上通 对国际大地测量协会第一号决议中公布的地球椭球 体。称为GRS(1975)，中国自1980年开始采用 GRS(1975)新参考椭球体系。 (3)推行2000坐标系， 椭球体与WGS84所用相似
第二章 计算机地图制图的数据 基础
Hale Waihona Puke 要内容第一节 空间数据 第二节 空间数据采集与处理
与地理信息系统课程的内容异同： 相同——含义一致 差异——不求完整性，但求针对性
第一节 空间数据
1.空间数据概念
(1)空间数据定义 在地理系统中，描述地理要素和地理现 象的数据称为空间数据，主要包括空间 位置、拓扑关系和属性三个方面的内容。
3. 空间数据类型
(1)矢量数据 (2)栅格数据
（1）矢量数据
矢量数据特点
通过记录点状地物坐标 线状地物的拐点坐标 或面状地物的包络线的拐点坐标
反映地物在空间中的存在形式
——简单有效 ——结构紧凑，数据冗余少 ——对地物位置、走向和范围描述较精确
——数据结构复杂 ——渲染较复杂，缺少过渡
（2）栅格数据
数据更新需要——丰富的数据来源
第一节 空间数据
(2)空间数据的主要特征 ——空间特征和属性特征
空间特征——用于确定地图要素的分布 属性特征——用于对地图要素的渲染
2.空间数据结构
(1)空间图形数据 ——描述空间位置和拓扑关系的数据，与
地图要素的几何特征有关，称为空间图 形(特征)数据
(2)属性数据 ——描述地理要素和地理现象属性的数据 为属性数据。
第一节 空间数据
空间数据成为计算机地图制图数据基础之理由： 1.计算机地图制图是GIS的技术基础（技术渊源）
2.计算机地图制图要求地图数据体现要 素的空间位置、拓扑关系和属性
3.GIS数据库管理技术功能强大，满足制图需要
4.计算机地图制图的应用需要
成果编制需要——反映分析成果 交流需要——通用格式
• 投影条件为：①投影带中央子午线和赤道投影后为互相垂直的直 线，且为投影对称轴；②投影具有等角性质；③中央经线投影后 保持长度不变。该投影中央子午线没有任何变形，除此线上长度 比为1外、其它任何点长度比＞1，离中央经线愈远，变形愈大， 故必须采用分带投影加以限制。长度比等变形线平行于中央轴子 午线。
栅格数据特点
在制图区域内规则铺设像元，通过像元的 属性差异(反映成颜色差异)，来表示地物 在空间中的存在形式。
——直观 ——渲染容易，有过渡 ——数据结构简单，易维护
——数据冗余大
——地物边缘齿化，影响精度
4.空间数据在制图中的作用
• (1)控制地图数学基础 地图投影和坐标系——决定于数据 采用的投影和坐标系 地图比例尺——决定于数据精度