地图学第八章 数字地图制图[精]
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1.计算机硬件
硬件组成： 控制器、运算器、存储器和输入、输出设备。
2.数字地图输入设备
包括键盘、鼠标、磁盘和数字化仪等，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。
跟踪式数字化仪包括手扶、半自动、全自动三种。
操作方式：点方式、时间方式、距离方式。
扫描式：是将原图分解为栅 格像元，记录每个像元点灰 阶值，将图形数字化。扫描 仪包括平台式和滚筒式。
发展阶段：20世纪60年代后期至 80年代中期 计算机及外部设备大发展 主要侧重数字地图应用
飞跃阶段： 20世纪80年代中期至今 硬、软件进一步完善，软件形成两分支（地图 绘图系统、地理信息系统） 向大型网络、数据仓库、空间和属性统一发展
2. 数字地图制图软件系统
数字地图制图系统，应具有完整的地理信息输 入、处理、分析、制图等功能，软件是是系统的灵 魂。
§1 数字地图制图的技术基础
1.1 信息科学与技术基础
1.计算机图形学 (Computer Graphics)
定义:研究应用计算机生成、处理和显示图形的学科。它是以解 析几何原理为基础，将显示器看作平面直角坐标系，使屏幕光栅点阵与 图面直角坐标系形成对应。 计算机图形基本分为两大类：
(1)以线条为主的图形，如AutoCad、MicroStation等 (2)自然和人工实体的两维、三维造型，如3D MAX；CorelDraw等
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
EH
R
E
RPP
E
RPP
RPP
R
网格点阵 屏幕像元点阵
字符点阵
高
彩色地图和影像地图
一般
实时显示GIS的各种图形、图像 产品
差
以打印字符输出各类地图。
胶片拷贝机
光栅
较高
将屏幕图形复制至胶片，用于制 作幻灯片和正胶片。
1.3 数字地图制图技术
1.数字地图制图技术的发展
初期阶段：20世纪60年代 牛津自动制图系统 哈佛SYMAP制图系统
集中并以一定组织方式存于存储器中，从而能以最佳 方式、最少的重复，为多种应用服务——数据库。
对数据库中数据的各种操作统一由一个软件执行，即 数据库管理系统（DBMS），数据库和数据库管理系统合称 为数据库系统。
在地图学中的应用表现为对空间和非空间数据的管理。
1.2 数字地图制图的硬件配置
数字地图制图的硬件配置包括：计算机硬件系统、地图 数字化输入设备、地图输出设备。
特征码
点 10 线 12
面 35
坐标位置
X,Y
X1,Y1,X2,Y2,X3,Y3, X4,Y4,X5,Y5, X6,Y6 X1,Y1,X2,Y2,X3,Y3, X4,Y4,X5,Y5,X6,Y6,…, X11,Y11,X1,Y1
邻接
定义：指存在于空间图形的同类元素之间的拓扑关系。
表现：弧段和左右多边形的拓扑关系（Left-right topology），即一个具 有方向性的弧段，沿弧段方向有左边和右边之分。根据左边和右边的关系来 判断位于该弧段两边多边形的邻接性。
新编地图学教程
电子教案
第 8 章 数字地图制图
第8章 数字地图制图
§1 数字地图制图的技术基础 §2 数字地图的数据结构及其数据库 §3 数字地图的编辑与制wenku.baidu.com §4 电子地图
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。
MapInfo AutoCAD Map
§2 数字地图的数据结构及其数据库
将地理系统中复杂的地理现象进行抽象得到的地 理对象称为地理实体或空间实体，简称实体(Entity)。 对实体的描述信息输入计算机，即构成数字地图。
地图数据分为空间数据和非空间数据两种。 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。
R
R
R
RR
EE EE E
H
Raster Representation
6575000 H
E
E
P Eucalypts
Pine Forest
H
House
6555000
561000
581000
Vector Representation
1.图形数据的基本要素为点、线、面和体
图形要素只出现在三维空间数据结构中，表 达地图要素的图形都可看作是点的集合。
数字地图制图软件系统组成部分：
地理资料输入软件 地理信息分析软件 图形输出软件
3.数字地图主要软件产品介绍
MapGIS 6.6
（武汉中地信息工程有限公司）
SuperMapGIS
（北京超图地理信息技术有限公司）
GeoStar
（武汉吉奥信息工程技术有限公司）
方正智绘（北大方正技术研究所）
Intergraph Arc/Info
扫描仪主要指标：
扫描精度 扫描速度 图像质量
A0幅平面台跟滚式踪筒扫式式描扫数仪描字仪化仪
扫描图形的自动跟踪矢量化
3.地图输出设备 数字地图输出分为电子数据显示输出和纸质输出两类。
输出设备的特点
设备
图形输出方式 精度
特
点
矢量绘图机
矢量线划
高
绘制线划图；进行刻图等
喷墨打印机 高分辨率彩显
行式打印机
弧
左多边形 右多边形
1
A
B
2
A
C
3
A
D
4
C
D
5
D
B
6
B
C
7
F
E
8
B
F
9
计算机图形学主要研究内容：基本图形元素的生成算法、图形几何变 换、图形显示、交互输入、几何模型建立、彩色真实感图形的生成、 三维动画方法等。
2.数据库技术
数据库中的数据，不仅包括反映事物数量的数值，还 包括各种非数值的信息：文字材料、图形图像、声音等。
数据特点：数据量大、需长期保存及反复使用、多用 户共用。
硬件组成： 控制器、运算器、存储器和输入、输出设备。
2.数字地图输入设备
包括键盘、鼠标、磁盘和数字化仪等，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。
跟踪式数字化仪包括手扶、半自动、全自动三种。
操作方式：点方式、时间方式、距离方式。
扫描式：是将原图分解为栅 格像元，记录每个像元点灰 阶值，将图形数字化。扫描 仪包括平台式和滚筒式。
发展阶段：20世纪60年代后期至 80年代中期 计算机及外部设备大发展 主要侧重数字地图应用
飞跃阶段： 20世纪80年代中期至今 硬、软件进一步完善，软件形成两分支（地图 绘图系统、地理信息系统） 向大型网络、数据仓库、空间和属性统一发展
2. 数字地图制图软件系统
数字地图制图系统，应具有完整的地理信息输 入、处理、分析、制图等功能，软件是是系统的灵 魂。
§1 数字地图制图的技术基础
1.1 信息科学与技术基础
1.计算机图形学 (Computer Graphics)
定义:研究应用计算机生成、处理和显示图形的学科。它是以解 析几何原理为基础，将显示器看作平面直角坐标系，使屏幕光栅点阵与 图面直角坐标系形成对应。 计算机图形基本分为两大类：
(1)以线条为主的图形，如AutoCad、MicroStation等 (2)自然和人工实体的两维、三维造型，如3D MAX；CorelDraw等
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
EH
R
E
RPP
E
RPP
RPP
R
网格点阵 屏幕像元点阵
字符点阵
高
彩色地图和影像地图
一般
实时显示GIS的各种图形、图像 产品
差
以打印字符输出各类地图。
胶片拷贝机
光栅
较高
将屏幕图形复制至胶片，用于制 作幻灯片和正胶片。
1.3 数字地图制图技术
1.数字地图制图技术的发展
初期阶段：20世纪60年代 牛津自动制图系统 哈佛SYMAP制图系统
集中并以一定组织方式存于存储器中，从而能以最佳 方式、最少的重复，为多种应用服务——数据库。
对数据库中数据的各种操作统一由一个软件执行，即 数据库管理系统（DBMS），数据库和数据库管理系统合称 为数据库系统。
在地图学中的应用表现为对空间和非空间数据的管理。
1.2 数字地图制图的硬件配置
数字地图制图的硬件配置包括：计算机硬件系统、地图 数字化输入设备、地图输出设备。
特征码
点 10 线 12
面 35
坐标位置
X,Y
X1,Y1,X2,Y2,X3,Y3, X4,Y4,X5,Y5, X6,Y6 X1,Y1,X2,Y2,X3,Y3, X4,Y4,X5,Y5,X6,Y6,…, X11,Y11,X1,Y1
邻接
定义：指存在于空间图形的同类元素之间的拓扑关系。
表现：弧段和左右多边形的拓扑关系（Left-right topology），即一个具 有方向性的弧段，沿弧段方向有左边和右边之分。根据左边和右边的关系来 判断位于该弧段两边多边形的邻接性。
新编地图学教程
电子教案
第 8 章 数字地图制图
第8章 数字地图制图
§1 数字地图制图的技术基础 §2 数字地图的数据结构及其数据库 §3 数字地图的编辑与制wenku.baidu.com §4 电子地图
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。
MapInfo AutoCAD Map
§2 数字地图的数据结构及其数据库
将地理系统中复杂的地理现象进行抽象得到的地 理对象称为地理实体或空间实体，简称实体(Entity)。 对实体的描述信息输入计算机，即构成数字地图。
地图数据分为空间数据和非空间数据两种。 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。
R
R
R
RR
EE EE E
H
Raster Representation
6575000 H
E
E
P Eucalypts
Pine Forest
H
House
6555000
561000
581000
Vector Representation
1.图形数据的基本要素为点、线、面和体
图形要素只出现在三维空间数据结构中，表 达地图要素的图形都可看作是点的集合。
数字地图制图软件系统组成部分：
地理资料输入软件 地理信息分析软件 图形输出软件
3.数字地图主要软件产品介绍
MapGIS 6.6
（武汉中地信息工程有限公司）
SuperMapGIS
（北京超图地理信息技术有限公司）
GeoStar
（武汉吉奥信息工程技术有限公司）
方正智绘（北大方正技术研究所）
Intergraph Arc/Info
扫描仪主要指标：
扫描精度 扫描速度 图像质量
A0幅平面台跟滚式踪筒扫式式描扫数仪描字仪化仪
扫描图形的自动跟踪矢量化
3.地图输出设备 数字地图输出分为电子数据显示输出和纸质输出两类。
输出设备的特点
设备
图形输出方式 精度
特
点
矢量绘图机
矢量线划
高
绘制线划图；进行刻图等
喷墨打印机 高分辨率彩显
行式打印机
弧
左多边形 右多边形
1
A
B
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A
C
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4
C
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B
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计算机图形学主要研究内容：基本图形元素的生成算法、图形几何变 换、图形显示、交互输入、几何模型建立、彩色真实感图形的生成、 三维动画方法等。
2.数据库技术
数据库中的数据，不仅包括反映事物数量的数值，还 包括各种非数值的信息：文字材料、图形图像、声音等。
数据特点：数据量大、需长期保存及反复使用、多用 户共用。