计算机地图制图复习资料

1 计算机地图制图的概念

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.支撑技术

支撑计算机地图制图的技术方法主要有:

计算机图形图像处理技术、数据库技术、制图综合技术、多媒体技术、虚拟现实技术等；

指导计算机地图制图的基本理论主要有:

地图信息论、地图信息传输论、地图感受论、地图符号论、地图模型论、地图认知理论、制图综合理论等。

3.应用范围：

普通地图制图；专题地图制图；数字高程模型；地理信息系统

4.计算机地图制图的优势：

 1、易于编辑和更新

 2、提高绘图速度和精度

 3、容量大且易于存储

 4、丰富地图品种

 5、便于信息共享

5．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

数字化

数字测图

遥感

数据转换 预处理

投影变换

图形处理

制图综合

符号化 普通地图

专题地图

统计图表

.

6.与计算机地图制图相关的科学技术

➢ 计算机科学

➢ 地图学

➢ 遥感技术

➢ 全球卫星定位系统

➢ 电子地图

7.计算机地图制图原理

计算机地图制图的核心问题是：如何使用计算机处理地图信息以满足用户的需要，即解决地图信息如何以数字的形式表示、获取、存储、处理和输出，其实质是从图形（连续）转换为数字（离散），经过一定的处理，然后再由数字转换为图形的过程。

 计算机技术之所以能够应用于地图制图，是因为地图本身是按照一定的数学法则，经过科学概括，应用特有的符号系统将地球表面上的景物显示在平面上的一种“图形—数学模型”。

 面对地图，无论其内容多么千变万化，表示方法多么千差万变，图形结构多么复杂多样，总是可以按照几何特征将地图图形划分为三种基本类型图形元素，即“点状图形”，“线状图形”和“面状图形” 。 8.计算机地图制图与相关科学技术的联系与区别

（1）.计算机地图制图与地理信息系统

➢ 计算机地图制图系统具有强大的地图制图功能；

➢ 而完善的地理信息系统可以包含计算机地图制图的基本功能，此外还应该具有空间分析能力；特别是对图形数据和属性数据进行深层次的空间分析能力。

 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。

9.计算机地图制图与数据库

 数据库管理系统是一般事务管理系统的基础软件，同时也是计算机地图制图系统中属性数据管理的基础软件。

 计算机地图制图系统除了需要强大的空间数据管理功能之外，还需要具有图形数据的采集、空间数据的处理和可视化等功能。

10.计算机地图制图与遥感图像处理

 遥感图像处理是专门针对遥感图像进行分析处理的软件，图像分析处理功能强大。

 而一般计算机地图制图的图像分析处理功能较弱。

11.计算机地图制图与计算机辅助制图

 计算机辅助制图（CAD）主要用来代替或辅助工程师进行各种设计。

 共同点：

 都有坐标参考系统，都能描述和处理图形数据及其空间关系，也都能处理非图形属性数据。

 区别：

 计算机辅助制图多为规则的几何图形及其组合，图形功能极强，属性功能相对较弱；

 计算机地图制图处理的图形及其关系更为复杂，空间数据与属性数据的相互操作频繁，空间数据的处理和符号化功能较强。

12.地图对地理空间的描述（方法）：

地理空间模型

地理坐标系

平面直角坐标系

高程系

地图投影

坐标网

空间实体

13.地图投影

地图是一个平面，而地球椭球面是不可展曲面，将地球椭球面上点映射到平面上的方法称为地图投影。

地图投影实质上就是就是建立地图平面上点的坐标与地球椭球面上对应点的坐标之间的函数关系

有三种常见的投影变形：长度变形、角度变形和面积变形 根据地图投影中可能引入的变形的性质，可以将地图投影分为等角投影、等面积投影和任意投影。

14.坐标网

在地图上通常都绘有一种或两种坐标网，即经纬线网、方里网。

15.空间实体

在地图学中，把地理空间的实体分为点、线、面三种要素，分别用点状、线状、面状符号来表示。

16.地图数据的基本特征

 空间特征： 空间位置 ；空间关系

 属性特征

 时间特征

17.关系数据

 关系数据是描述空间数据之间的空间关系的数据。

 地理实体的空间拓扑关系不随地图投影而变化，比一般几何关系具有更大的稳定性，能本质地反映实体之间的逻辑结构关系。

18.属性数据

 属性数据是描述空间实体属性特征的数据，也称非几何数据，即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。

 属性数据中的定性（或定量）指标通常要经编码转换才能被计算机接受。

19.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，也称为几何数据，即描述地理现象或地理实体的空间位置、形状、大小等的数据。

空间数据包括：点类型，线类型，面类型

20.地图的数据结构

 地图的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。

 地图的数据结构主要分为矢量数据结构和栅格数据结构。

优缺点

压缩方法 优点 缺点

链码 有较强的压缩能力，有运算功能，适合于存储图形数据 叠置运算难实施，对局部的改动会影响整体结构，而且相邻区域的边界重复存储。

游程长度编码 压缩效率高，易于检索，叠加、合并等运算操作简单，编码和解码速度快。 只顾及单行单列，没有考虑周围其他方向的代码值是否相同，压缩受到一定限制。

块状编码 对大块成片分布的地物有较高的编码效率。 不适合过于破碎的图形编码。 四叉树编码 压缩效率高，压缩解压方便；阵列各部分的分辨率可变，易于进行大部分图形操作和运算。 具有图形编码的不定性，相同形状和大小的多边形可得出完全不同的四叉树结构，不利于形状分析和模式识别。

21.地理空间模型

（1）地球的自然表面（2）大地水准面（3）地球椭球体模型

22.地理坐标系

建立地理坐标系主要的目的是确定地面点的位置，也就是求出地面点与大地水准面的关系，它包括地面点在大地水准面上的平面位置和地面点到大地水准面的高度。

23.平面直角坐标系

由于地理坐标系是一种球面坐标，难以进行距离、方向、面积等参数的计算，故运用地图投影的方法，建立地球表面和平面上点的函数关系，使得地球表面上任意一个由地理坐标确定的点，在平面上必有一个与其对应的点。

24.高程系

高程即由高程基准面起算的地面点的高度。高程基准面是根据多年观测的平均海水面确定的。高程是指地面点至平均海水面的垂直高度。地面点之间的高程差，称为相对高程，简称高差。

25.地图投影

地图是一个平面，而地球椭球面是不可展曲面，将地球椭球面上点映射到平面上的方法称为地图投影。

地图投影实质上就是就是建立地图平面上点的坐标与地球椭球面上对应点的坐标之间的函数关系。有三种常见的投影变形：长度变形、角度变形和面积变形

根据地图投影中可能引入的变形的性质，可以将地图投影分为等角投影、等面积投影和任意投影。

26．地图数据源及数据分类编码

 数据源的种类

➢ 地图

➢ 遥感影像数据

➢ 实测数据

➢ 文字与统计资料

➢ 已有数字数据

27.地图数据的采集

地图数据采集的任务就是将地理实体的几何数据和属性数据输入到地图数据库中去。

28.几何数据的采集

由于地图数据源的多样性，在几何数据采集中，可以使用不同的方法。对于由外业测量仪器获取的几何数据，只需把测量仪器的数据传输进入数据库即可。如果是已有的数字数据(包括栅格形式的数据等)，可经过转换后输入数据库。而从遥感影像上提取专题信息，必须使用几何纠正、图像变换、影像分类和信息提取等技术，这些主要属于遥感图像处理的内容。

29.手扶跟踪数字化

 手扶跟踪数字化是在数字化软件的支持下应用手扶跟踪数字化仪来完成的。它通过记录数字化仪面板上点的平面坐标来获取矢量数据，是目前广泛采用的一种地图数据采集方式。  手扶跟踪数字化的基本过程是：先将所需数字化的地图(图件、航片等)固定在数字化板上；然后设定数字化范围，设置代码清单，输入有关参数及选择数字化方式；最后按地图要素的类别分别实施图形数字化即可。

30.扫描跟踪数字化

1)扫描跟踪数字化的基本思想

 扫描跟踪数字化的基本思想是：首先通过扫描将地图(图件等)转换为栅格数据，并进行适当处理；然后采用模式识别技术识别出点和注记；最后使用栅格数据矢量化的技术追踪出线和面，并根据地图内容和地图符号的关系，自动给矢量数据赋属性值。

 扫描跟踪数字化与手扶跟踪数字化相比，具有速度快、精度高、自动化程度高等优点，是目前较为先进的地图数字化方式，也是今后的发展方向，正在逐步成为计算机地图制图中最主要的地图数字化方式。

31.属性数据的采集

1．属性数据的采集方法

属性数据的采集较为简单，主要使用键盘输入的方式。分两种情况：

①当属性数据的数据量较小时，可以在输入几何数据的同时，根据数字化软件的提示用键盘输入。

②当属性数据的数据量较大时，可与几何数据分开输入，经检查修改后再转入到数据库中。

 在计算机地图制图系统中，应提供方便灵活的手段以对属性数据进行增加、删除、修改等操作。

32.属性数据与几何数据的联系方法

 当地图要素的属性数据与几何数据分开输入时，把属性数据与几何数据联系起来的方法是在属性数据与几何数据之间建立一个惟一的公共标志码。该标志码可以在输入几何数据或属性数据时手工输入，也可以由系统自动生成。

 当几何数据或属性数据没有公共标志码时，必须通过人机交互的方法，如选取一个地图要素，再指定其对应的属性数据来确定两者之间的关系，并生成公共标志码。

 在数据库中，只有当地图要素的几何数据与属性数据有一共同的数据项时，才能将几何数据与属性数据自动地连接起来。在地图要素的几何数据与属性数据连接起来以后，就可以进行各种诸如定性、定位等查询操作与运算了。

33.地图数据的编辑和数据质量分析

数据编辑

 在数据采集的过程中，无论是地图的几何数据数字化还是属性数据数字化，都不可能完全正确，常见的错误主要有：地图要素的遗漏，地图要素的重复或多余，几何数据的位置不正确或不完整，属性数据的遗漏、重复，几何数据与属性数据的连接错误等。因此，必须对所采集的数据进行编辑修改。为此，首先要显示数据，然后才能进行编辑修改。

34.数据显示

 数据显示是指在屏幕上或通过绘图机把有关信息显示出来，以便与原图进行比较，找出数字化过程中的差错，加以编辑修改。