电子地图制作方法与技术研究
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电子地图制作方法与技术研究
【摘要】本文主要从电子地图的特点、应用前景、电子地图设计与制作、未来发展前景四个方面，总结前人对电子地图的制作方法和技术的研究，比较不同方式制图的优缺点。
【关键词】电子地图；地图设计
地图是对地球表面各种形体及其相关属性的一种描述，是存储空间信息的载体，并把信息存储起来重复利用。电子地图的出现和发展，扩大了地图的应用领域，促进了国民经济和国防建设的发展。
1.电子地图的特点
电子地图：顾名思义，即在屏幕上，数字记录被符号化了的数字地图。具有如下几个特征：
（1）动态特性：与静态的一成不变的模拟地图相比，电子地图首先具有随需而变的动态特性。
（2）无缝特性：电子地图的漫游和平移功能，使得地图范围可以做到“无边无际”，达到“横向”无缝。同时，通过地图投影的实时变换和空间尺度的无级缩放，可以使同一区域的不同比例尺、不同投影的不同电子地图实现无缝叠置，实现“纵向”无缝。
（3）多媒体特性：电子地图不仅能通过地图符号、文字、图片来传递地理信息，而且还可以配以适当的音频、视频，甚至配合外挂数据库来使用和查询，从而使得地图的信息更加丰富、更加全面。
（4）共享特性：数字化使数字地图比模拟地图更加容易保存、复制、传播和共享。
（5）多维特性：电子地图不仅可以拥有精美的点、线、面、体符号，而且可以用真3维模拟现实的地表情况，以及专题要素随时间的演过程。
2.电子地图的设计与制作
电子地图的设计是建立电子地图系统和制作电子地图之前的一项准备和指导性工作。针对不同的专题电子地图，需要采集不同的数据。
2.1 电子地图的数据采集与编辑
空间信息数据量大，因此必须采用多种方式来获取信息，根据不同的用途和
功能采集数据，才能保证信息的全面性、实时性和可靠性。
（1）栅格数据的采集
栅格数据是将空间分割成有规则的网格，在各个网格上给出相应的属性値来表示空间实体的一种数据组织形式。
①扫描获取：通过对纸质地图扫描，将地图扫描成图像存储，成为数字栅格（DRG）数据。扫描后得到的栅格数据文件格式比较多。常见的有TIF，PIX，GIF，JPG及BMP等。
②遥感图像解译：可以直接通过对遥感图像的分类解译，得到相应的分类栅格数据。
③数据结构转换：数据结构转换是指可以把矢量数据结构的空间数据直接转换成相应的栅格数据结构的数据。
（2）矢量数据的采集
矢量数据是用欧式空间的点、线、面等几何元素来表达空间实体的几何特征的数据。把经过分类和编码的地理要素的空间位置，转换为一系列坐标，然后将这些坐标按照确定的数据格式存入到计算机。
①手扶跟踪数字化：准备要数字化的地图，可将原图内容转绘到不易变形的聚酯薄膜上，检查原图内容的完整性，分别标识原图的图幅角点、内容的控制点等。将数字化的地图放置在数字化仪的电磁感应板上固定好。
②屏幕数字化：设置投影方式，选定坐标单位。在图像上选取3个以上的控制点，并输入地图理论坐标，建立图像坐标体系与地图理论坐标系的对应关系。
③数据格式转换：从现有纸质地图中获取矢量绘图数据，更有效的方法应是通过栅格数据矢量化法来获取矢量数据。具体地就是通过扫描仪快速获得高精度的栅格式地图绘图数据，然后将栅格数据转换成矢量数据。随着技术的进步，此法将是今后获取矢量绘图数据的最有效途径，会逐步取代手扶跟踪数字化法。
（3）文本数据
文本数据是指表示要素定性或定量特征的数据，如：地物名称、地貌类型、人口数量。可以在相关部门获得有关区域的交通、人口、经济等历年统计信息。
矢量数据和栅格数据是电子地图软件常用的两种数据。但是他们各有不同的优缺点，矢量数据对于每一个具体的实体都直接附有位置和属性信息，以及目标之间的拓扑关系说明，栅格数据是面向位置的结构，平面空间上的任意一点都直接联系到某一个或某一类实体。针对两者的不同特点，一般应用的原则是：数据
采集用矢量结构，有利于保证空间实体的集合精度和拓扑特性的描述；空间分析主要用栅格数据结构，有利于加快系统数据的运行速度和分析应用的进程。
2.2 电子地图的要素分层
电子地图是将现实世界抽象为相互联结不同特征的层面组合，地理实体采用分层组织的方式，具有相同或相近特征的实体往往放置在同一层中。分层太少不利于制作与分类，太多则过于繁杂。可以分为：政区层、道路层、水系层、建筑物层、装饰层等等。
2.3 地图符号制作
地图是地理要素符号化的抽象表达，因此电子地图的编制主要任务就是设计既符合科学又最具美感的各种地图符号。
（1）点状符号
点现象被认为是不具有空间尺度的、或者说它的空间尺寸可以被忽略，因此是0维。例如：测量控制点、气象观察测点、商业网点等等。点状现象在数学上可以用x，y坐标来表示。
（2）线状符号
线状符号是一种长度依比例尺表示地图要素的符号，只有长度没有宽度，或者宽度可以被忽略，被认为在空间上是1维。通常又分为单线符号、双线符号及装饰性线状符号等。
（3）面状符号
面状符号是指轮廓边线依比例表示地图上要素的符号，它们既有长度也有宽度，分布要素是2维的，具有一定轮廓边界和属性的封闭区域，由一系列首尾相同的x，y坐标来表示。在地图上表现为有一定范围轮廓以及颜色或底纹填充，通常又可分为填充型和非填充型两种。非填充型可按线状符号来处理；填充型则需按多边形填充法来处理，即需给出封闭区域的填充点坐标及填充图案式样，才能完成此类面状符号的绘制。
3.电子地图制作方式
电子地图按数据结构分为：矢量数字地图、栅格数字地图和矢栅混合数字地图。矢量数字地图是目前一种主要形式，它便于进行地理对象的计算和分析，便于数据的提取、修改和利用绘图机画出传统的地图。矢量地图的精度取决于原始数字化底图的比例尺。栅格数字地图是有扫描输入或输出的像元矩阵组成的，像元的尺寸就决定了地图的分辨率。像元越小精度就越高。
目前，比较普遍的电子地图的制作方式主要有两种。
（1）将纸质地图数字化，由作业员用光笔沿着旧图上的目标逐点采样，利用Arc/Info等软件加工成数字地图，进入基础地理信息数据库。
（2）将遥感图像经过剔除大气因素的影响、几何纠正、精纠正、图象增强处理、主成分变换、非监督分类、监督分类、空间过滤等一系列的预处理，运用PCI软件和Arc/Info等软件，在屏幕上通过人机交互的方式制成数字地图。
4.结论与讨论
矢量图形法符号设计工作比较复杂，数字化工作量大而繁琐，制作成本高。栅格图形法成本低、速度快、自动化程度高，可用于制作一些要求不太高的电子地图。由栅格数据到矢量数据的转换技术已日臻成熟，使制作矢量式电子地图的技术跃上一个新台阶。
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