1.计算机地图制图概述

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฀ 俄罗斯学者也把GIS定义为“一种解决各种复杂的地理相关问题 、以及具有内部联系的工具集合”。 ฀ 美国联邦数字地图协调委员会关于GIS的定义“GIS是由计算机硬 件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计支持空间数据的采集 、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题 ”。 ฀ 龚健雅在他的书中提到“GIS是一种特定而又十分重要的空间信 息系统，它是以采集、存储、管理、分析和描述整个或者部分地球表 面与空间和地理分布有关的数据的空间信息系统”。 ฀ 汤国安在他的书中提到“它是一种特定而又十分重要的空间信息 系统。它是在计算机硬件、软件系统支持下，对整个或者部分地球表 面与空间中的有关地理的数据进行采集、存储、管理、运算、分析、 显示和描述的技术系统”。
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฀ 数字高程模型Digital Elevation Model Model，缩写DEM Digital DEM ฀ 是在某一投影平面（如高斯投影平面）上规则格网点的平面坐标（X，Y） 及高程（Z）的数据集。DEM的格网间隔应与其高程精度相适配，并形成有规 则的格网系列。为完整反映地表形态，还可增加离散高程点数据。 ฀ 数字正射影像图Digital OrthophotoMap Digital OrthophotoMap，缩写DOM DOM ฀ 是利用数字高程模型（DEM）对经扫描处理的数字化航空像片，经逐像 元进行投影差改正、镶嵌，按国家基本比例尺地形图图幅范围剪裁生成的数 字正射影像数据集。它同时具有地图几何精度和影像特征的图像，具有精度 高、信息丰富、直观真实等优点。 ฀ 数字线划地图Digital Line Graphic Graphic，缩写DLG Digital DLG ฀ 是现有地形图要素的矢量数据集，保存各要素间的空间关系和相关的属 性信息，全面地描述地表目标。数字栅格地图（Digital Raster Graphic， 缩写DRG）是现有纸质地形图经计算机处理后得到的栅格数据文件。每一幅 地形图在扫描数字化后，经几何纠正，并进行内容更新和数据压缩处理，彩 色地形图还应经过色彩校正，使每幅图像的色彩基本一致。数字栅格地图在 内容上、几何精度和色彩上与国家基本比例尺地形图保持一致。
DMS ฀ 空间查询与空间分析 ฀ 空间数据的查询（Spatial Query） ฀ 空间数据的统计分析、叠置分析、缓冲区分析、网络 分析 ฀ 空间距离的量算等（Measurement of Distance） ฀ 空间信息的可视化 ฀ 地图语言与符号库 ฀ 空间数据的可视化 ฀ 电子地图、动态地图等 ฀ GIS的应用 ฀ GIS与遥感（RS）的结合 ฀ GIS与全球定位系统（GPS）的结合 ฀ GIS与人工智能（AI）的结合 ฀ WebGIS等 ฀ GIS的开发与评价 ฀ 开发方法、开发过程、评价指标、应用发展等
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本章主要内容： 数字地图制图概述 数字地图制图的发展与应用 数字地图制图与相关学科的联系 地图图形与数据表示 数字地图制图的一般过程 数据获取阶段 数据处理阶段 图形输出阶段 数字地图研究意义
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฀ 本章涉及的基本概念 ฀ 地图：map map ฀ 按一定的数学法则，使用符号系统、文字注记， 以图解的、数字的或触觉的形式表示自然地理、人 文地理各种要索的载体。 ฀ 地图符号map symbols map ฀ 地图上各种图形、记号和文字的总称。地图符 号由形状、尺寸、色彩、定位点、文字等因素构成。 ฀ 地图符号库map symbol base map ฀ 利用计算机存储表示地图的各种符号的数据信 息、编码及相关软件的集合。 ฀ 数字地图：digital map digital ฀ 以数字形式存贮在磁盘、磁带、光盘等介质上 的地图
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฀ 研究意义 ฀ 对传统地图学理论的完善 ฀ 传统地图的一些理论，如分层理论、符号理论， 在数字环境下，更加方便制图 ฀ 地图应用领域的拓宽 ฀ 电子地图 ฀ 网络地图 ฀ 导航地图 ฀ 对GIS发展起到了至关重要的作用 ฀ 凡是与地理位置相关的信息服务时，都引入了 计算机地图制图为参照的信息表达方式，从一个比 较直观的侧面给了使用者足够的信息；比较传统的 语言、文字，具有不可替代的优势
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฀ 1.2计算机地图制图发展及应用 ฀ 50年代初期（酝酿时期） ฀ 50年，MIT开发可显示简单图形的显示器 ฀ 58年，CalComp公司开发了滚筒绘图机， Gerber公司开发了平台式绘图机 ฀ 60年代中期（发展初期） ฀ 64年，首次采用绘图机会出了地图 ฀ 65－70年，英国采用绘图机开始绘制地图作品 ฀ 70年代（蓬勃发展时期） ฀ 数字地图制图理论的发展，在此基础上出现了 交互式CAC系统 ฀ 74年，加拿大地理信息系统，日本国土信息系 统等
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฀ 计算机地图制图：Computer Aided/Assisted Cartography Computer ฀ 根据地图制图学原理和地图编辑计划的要求，以计算机及其外围 设备作为主要的制图工具，应用数据库技术和图形的数字处理方法， 实现地图信息的获取、转换、传输、识别、存储、处理和显示，最后 输出地图图形的过程和方法。同义词：自动制图；数字地图制图；计 算机地图制图。 ฀ 可视化Visualization Visualization ฀ 在计算机动态、交互的图形技术与地图学方法相结合的基础上， 为适应视觉感受与思维而进行的空间数据处理、分析及显示的过程。 ฀ 电子地图：Electronic Map Electronic ฀ 以光盘或者硬盘等媒质为载体，实现纸质地图基本表达与查询功 能，并与数据库相关联，实现数据表达显示与简单分析的地图产品。 ฀ 网络地图：Web Mapping Web ฀ 指以网络为传输介质，通过网络协议实现地图数据共享的地图发 布系统。
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฀ 1.1计算机地图制图概述 ฀ 地图制图学是研究地图编制及其应用的一门学科 ฀ 计算机地图制图（数字地图制图）是利用计算机及其相关 的外部设备（图形输入、输出、处理设备等），结合地图制图 学理论与计算机技术，研究计算机环境下地图制图的数据获取、 数据存储、数据表达问题的新的地图制图研究方向。 ฀ 目前，相关学科与技术的发展（计算机技术、数据库技术、 传输技术与GIS），带动了数字地图制图的快速发展 ฀ Computer－Aided Cartography ฀ Computer－Assisted Cartography ฀ Digital Cartography
DMS ฀ 地图图形及其数据表示฀ 地图的操作对象是地理数据、它具体描述地理实体的空间特 征、属性特征和时间特征฀ 地图是根据特定的数学法则，将地球上（或其它星球上）的自 然和社会经济现象，通过制图综合，并以符号和注记缩绘在平 面上的图象
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地图图形元素 点、线、面、注记
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主要软件产品 Arc/Info（ERSI Inc.） MapInfo（MapInfo Inc.）
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计算机辅助设计(Computer Aided Design,
CAD) ฀ 在设计过程中，利用计算机作为工具，帮助工 程师进行设计的一切实用技术的总和称为计算机辅 助设计（CAD） ฀ 计算机辅助设计包括的内容很多，如：概念设 计、优化设计、有限元分析、计算机仿真、计算机 辅助绘图、计算机辅助设计过程管理等 ฀ 在工程设计中，一般包括两种内容：带有创造 性的设计（方案的构思、工作原理的拟定等）和非 创造性的工作，如绘图、设计计算等 ฀ 主要软件：CAD（Autodesk 公司）
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฀ GIS主要研究内容 ฀ GIS的空间数据结构和数据库 ฀ 空间数据结构（矢量、栅格、三维数据结构等） ฀ 几种不同的数据模型及其数据库的设计 ฀ 空间数据的采集和质量控制 ฀ 空间数据的采集（几何数据、属性数据） ฀ GIS的数据质量、数据标准（交换格式、 MetaData等） ฀ 空间数据的处理 ฀ 矢量数据拓扑关系的自动建立 ฀ 矢量数据的图形编辑 ฀ 矢量数据的坐标变换、压缩处理、结构转换等 ฀ 图像数据的处理方法 ฀ 空间数据的更新处理
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80年代（普及时期） ฀ 82年，美国地质调查局建成1:200万地图数据库， 用于生产1：200万－1：1000万的各种地图，到83 年，开始建立1：10万地图数据库。 ฀ 同时，英国也建立了相应的大比例尺国家地形 图数据库系统，供1：1万，1：5万，1：25万地图 生产 ฀ 90年代－至今（大规模应用阶段） ฀ 各种地理信息系统软件出现 ฀ 各种数据标准逐渐形成 ฀ 基于图形可视化研究蓬勃发展
地图数据表示 ฀ 矢量格式 ฀ 栅格格式
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฀ 计算机地图制图的一般过程 ฀ 数据获取 ฀ 野外测量数据及属性数据-键盘、电子数据记录簿；地图数据 -跟踪数字化仪、扫描数字化仪；像片资料-摄像机；图像数字信 息-磁带机； ฀ 编辑、接边、分层、图形与属性的连接等； ฀ 数据入库 ฀ 数据处理 ฀ 数据变换：投影变换、辐射纠正、比例尺缩放，误差改正及 处理等；一种数学状态-另一种数学状态； ฀ 数据重构：数据拼接、数据截取、数据压缩等；一种几何形 态-另一种几何形态； ฀ 数据抽取：全集-〉子集 ฀ 图形输出 ฀ 输出供专业规划或决策人员使用的各种地图、图像、图表和 文字说明等
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ห้องสมุดไป่ตู้
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฀ 邬伦在他的书中提到“地理信息系统的定义是由两个部分组 成的。一方面，地理信息系统是一门学科，是描述、存储、分析 和输出空间信息的理论和方法的一门新兴的交叉学科；另一方面 ，地理信息系统一个技术系统，是以地理空间数据库为基础，采 用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息， 为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统”。 ฀ 陈述彭在他的书中提到“地理信息系统可简单定义为用于采 集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机信息 系统”。 ฀ 类型 ฀ 按研究范围分：全球性的、区域性的和局部性的； ฀ 按研究内容分：综合性的和专题性的； ฀ 按空间数据的时空性质分：2维的、2.5维的、3维和4维的。
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计算机地图制图概述
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一 计算机地图制图概述
本章主要内容： ฀ 计算机地图制图概述 ฀ 计算机地图制图的发展与应用 ฀ 计算机地图制图与相关学科的联系 ฀ 地图图形与数据表示 ฀ 计算机地图制图的一般过程 ฀ 数据获取阶段 ฀ 数据处理阶段 ฀ 图形输出阶段 ฀ 数字地图研究意义
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数字地图(Digital Map) ฀ 1.定义 ฀ 在一定的坐标系内，具有确定的定位和属 性标志的地面要素和现象的离散数据在计算机 可识别的存贮介质上概括的、有序的集合成为 数字地图
DMS ฀ 2.数字地图数据的特点 ฀ 是按一定的数学规律与地面一一对应，即有特定 的 数学基础 ฀ 对要素进行过制图综合 ฀ 具有确定的分类分级的属性数据 ฀ 3.数字地图的优点 ฀ 提高了地图的制作速度 ฀ 可方便地进行数据实时更新 ฀ 提高了信息的分析处理能力 ฀ 能为多用户共享 ฀ 4.数字地图的性质 ฀ 是数字地图是可识别的 ฀ 是可以分析与量算的，分析的深度取决于数据结 构 ฀ 与模拟地图可以互相转化 ฀ 可借助现代通讯设备进行传输
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数字地图的特点 ฀ 便于存储，并保证数据的不变形，从而提高 了地图的使用精度 ฀ 能更快更方便地生产现有地图； ฀ 能生产特殊用户需要的地图； ฀ 能在缺少技术人员的情况下生产地图； ฀ 允许同样的数据进行不同图形表示的实验； ฀ 易于进行统计分析； ฀ 能生产手工方法难以生产的地图，如三绝地 图、立体地等； ฀ 能生产那些已确定地图内容取舍原则而连续 生产的地图； ฀ 自动化的引入导致整个地图生产过程的工艺 革新、工时节省和技术改进； ฀ 容量大，信息量丰富。对传统地图学理论的完 善
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80年代（普及时期） ฀ 82年，美国地质调查局建成1:200万地图数据库， 用于生产1：200万－1：1000万的各种地图，到83 年，开始建立1：10万地图数据库。 ฀ 同时，英国也建立了相应的大比例尺国家地形 图数据库系统，供1：1万，1：5万，1：25万地图 生产 ฀ 90年代－至今（大规模应用阶段） ฀ 各种地理信息系统软件出现 ฀ 各种数据标准逐渐形成 ฀ 基于图形可视化研究蓬勃发展