武汉大学数字地图制图考试重点

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。数字制图的优越性：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。基本过程：数据采集、数据处理、数据输出。数字化：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。计算机地图制图系统：完整的计算机地图制图系统包括四个基本组成部分，即硬件、软件、地图数据和制图人员，其中硬件、软件是系统最主要的部分。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。计算机地图制图系统软件是系统的核心，用于执行计算机地图制图功能的各种操作，包括数据输入、处理，数据库管理和图形用户界面等。地图数据是计算机地图制图系统的操作对象，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关系。空间数据和属性数据的解决方法：1.紧凑式；2.混合式；3.扩展式。计算机地图制图与地理信息系统的联系与区别：计算机地图制图是地理信息系统的技术基础，它涉及地理信息系统中的空间数据采集、表示、处理、可视化甚至空间数据的管理。它们的主要区别在于空间分析方面：计算机地图制图系统具有强大的地图编辑功能；而完善的地理信息系统可以包含计算机地图制图系统的基本功能，此外还应该具有丰富的空间分析能力，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。地图数据：是地图诸要素的数字化表示，是以点、线、面等方式采用编码技术对地理空间物体进行特征描述及在物体间建立相互联系的数据集。大地水准面：是一个相对抽象的面，即假设当海水处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸到所有大陆下部，而与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面。空间实体：将研究的整个地理空间看成一个空域，地理实体和现象分布在该空域中。按照空间特征，地理实体可分为点、线、面三种基本对象。对象也可能是由其他的对象构成的复杂对象，并且与其他的对象保持着特定的关系。每个对象对应着一组相关的属性，以区分出各个不同的对象。将空间要素嵌入一个坐标空间之中，一般是欧式空间，在该空间中可以利用公式进行距离、方位和面积的测量。空间要素在欧式空间中主要形成点、线、面三类空间实体。点实体：是具有特定的位置、维数为0的实体。线实体：是维数为1的实体，由一系列坐标点表示，由实体长度、弯曲度、方向性等特征。面（多边形）实体：是维数为2的实体，由一个封闭的坐标点序列外加内点表示，具有周长、面积、独立或与其他地物的邻近性、内岛或齿状外形、重叠性与菲重叠性等特征。地图数据的基本特征：空间特征（空间位置和空间关系）、属性特征（定性特征和定量特征）及时间特征。拓扑关系：拓扑变化下的拓扑不变量，如邻接关系、关联关系和包含关系等。方位关系：实体在地理空间中的某种顺序，如左右、东南西北等。度量关系：用地理空间中的度量来描述的实体之间的关系，如实体之间的距离。地图数据的基本类型：空间数据、关系数据、属性数据。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，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。点类型：一个点的坐标（或栅格像元）。线类型：一线状坐标串（或栅格像元集合）。面类型：一封闭的面坐标串（或栅格像元集合）。关系数据：是描述空间数据之间的空间关系的数据。九交空间关系模型：设有两个空间实体A和B，用B（X）表示实体X的边界，I(X)表示实体X的内部，用E(X)表示实体X的外部。B(A)∩B(B)B(A)∩I(B)B(A)∩E(B)I(A)∩B(B)I(A)∩I(B)I(A)∩E(B)E(A)∩B(B)E(A)∩I(B)E(A)∩E(B)每个元素的取值可为“空”或“非空”，九个元素一共可以描述512种空间关系。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。数据源：是指建立在计算机地图制图系统的数据库所需的各种数据的来源，其种类多种多样，主要包括地图、遥感影像数据、实测数据、文字与统计资料、已有数字数据等。数据的分类分级与编码的联系与区别：建立要素的分类分级体系是认识地理要素的基本方法；编码则是为了获得科学的存储、管理和快速查询地图数据的效果。两者的联系体现在编码反映了分类分级体系的特征，而分类分级系统可以从编码中产生。分类的基本原则：科学性，完整性和系统性，实用性，可扩性。层次分类法：是将初始的分类对象按所选定的若干个属性或特征依次分成若干层目录，并编排成一个有层次的、逐级展开的分类体系。其中，同层次类目之间存在并列关系，不同层次类目之间存在隶属关系，同层次类目互不交叉、互不重复。优点：层次清晰，使用方便；缺点：分类体系确定后，不易改动，当分类层次较多时，代码位数较长。分级基本原则和方法：分级应符合数值估计精度的要求；分级应符合数据的分布特征；分级还应顾及可视化的效果；分级时主要使用数学方法，有时也可以定性的分级，另外如有统一规定的分级方法时，应采用规定的分级方法。编程的基础式分类分级，而编码的结果就是代码。分类码（特征码）：是指根据地理信息分类体系设计的专业信息的分类代码，表示不同类别的数据。在计算机定性查询信息时，可以根据它查出所需类别的全部数据。标志码（识别码）：是指在分类码的基础上，对每类数据设计出其全部（或主要）实体的识别代码，表示某一类数据中的某个实体，以实现个体查询。标志码是联系实体的几何信息和属性信息的关键字。代码的功能：体现在三个方面：代码表示对象的名称，是对象的唯一标识；代码也可作为区分分类对象类别的标志；代码还可作为区别对象排序的标志。编码的基本原则：科学性，唯一性，完整性和可扩充性；适用性和规范性。地图数据采集的任务：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。手扶跟踪数字化的基本过程：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。具体步骤为：确定数字化方案，设置代码（特征码）清单，设定有关参数，手扶跟踪操作。数字化方案的内容：选择分类编码系统，确定各类地图要素的跟踪输入方式。扫描跟踪数字化的基本思想：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，自动给矢量数据赋值。扫描跟踪数字化软件的主要功能：地图的扫描输入和分版功能，图形、图像编辑功能，符号及注记的自动识别功能，要素的矢量化功能，属性编码的设置与赋值功能，屏幕跟踪数字化功能。属性数据的采集：（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集中。矢量数据处理：可分为批量式处理和人机交互式处理两种方式，主要包括数据的预处理、图形编辑、数据变换、数据插值、矢量符号的生成和拓扑关系的建立等。数据预处理：是使数据便于存储、管理和进一步分析应用而进行的变换、加工等，主要包括坐标变换（几何改正、投影变换）、数据压缩等。仿射变换的特点：直线变换后仍为直线；平行线变换后仍为平行线，且长度比不变；不同方向上的长度比发生变化。垂距法的基本算法：道格拉斯-普克法的基本算法：光栏法基本思想：以当前点为顶点，在后续点的方向上定义一个光栏区域，通过判断曲线上的点在光栏外还是在光栏内，确定该点是保留还是舍去。判断数据压缩算法的优劣：依据压缩前后曲线的总长度、总面积、坐标平均值等。几种压缩方法对比：大多数情况下道格拉斯-普克法的压缩算法较好，但必须在对整条曲线同时进行计算，且计算量较大；光栏法的压缩算法也很好，并且可在数字化时实时处理，每次判断下一个数字化的点，且计算量较小；垂距法和偏角法简单，速度快，但有时会将曲线的特征点去掉而导致曲线形态失真。复合变换（计算题）：曲线光滑：就是根据已知离散点列用曲线插值或拟合的方法建立符合某种要求的连续光滑曲线函数，并按该函数计算加密点列来完成曲线的光滑连接。矢量符号数据：地图符号根据几何形状可分为点状、线状和面状三类，其中大多数符号比较容易用矢量形式的坐标来表示。符号空间平面内这些点的坐标及绘或不绘指令编码的有序集合称为矢量符号数据。点状符号算法：规则格网DTM：是数字地形模型中常用的形式，其数据的组织类似于栅格数据，只是每个栅格单元的值是高程值。基本思路：选择适当的数学函数模型，利用已知点上的信息求出函数的待定系数，然后求算规则格网点上的高程值。离散点构建规则格网DTM多采用的是各种内插方法，如距离加权平均法、多项式内插法等。优点：结构简单，应用方便，易于管理；缺点：高程点的内插会损失精度；网格过大时将难以表示局部地形特征（如山峰等）；地形简单地区存在大量冗余数据。不规则三角网DTM：直接利用原始采样点进行地形表面的重建，将地形表面剖分为连续的相互连接的三角面，三角面的形状和大小取决于不规则分布的数据点的密度和位置。优点：能较好的表示复杂地形；可根据不同地形，选取合适的采样点数；应用也很方便；缺点：数据结构复杂；不便于规范化管理；难以与矢量数据和栅格数据进行联合分析。Delaunay三角形产生的准则：（1）任何一个Delaunay的三角形的外接圆内不能包含任何其他离散点；（2）相邻两个Delaunay三角形构成凸四边形，在交换凸四边形的对角线之后，6个内角最小者不再增大。该性质即为最小角最大准则。等值线的绘制方法：大致可分为规则网格法和不规则网格法两类。主要过程为在上述构建网格的基础上，寻找各网格边上的等值点，跟踪等值点及光滑连接等值点即可。优点：直观形象，极易与其他地图符号配合使用。缺点：不便于坡度计算等地形分析工作，也不使用于制作晕渲图、立体图等。灰度级变换：用某种方法改变图像的灰度，以提高图像的质量，从而改善图像的效果，以更适应人眼的观察或计算机的处理。根据不同的传递函数，可得到不同的变换，较为常见的有线性灰度级变换（改善对比度）、非线性灰度级变换（进行不同程度的扩展）、切片变换（抽取某一灰度范围）及二值变换（阀值处理方法从图像中分离所需对象）等。栅格数据的算术组合：是指将不同的栅格图像相互叠置，对它们相应像元的灰度值进行各种算术运算，如相加、相减和相乘等。栅格数据的逻辑组合：是指将不同的栅格图像相互叠置，对它们相应像元的灰度值进行各种逻辑运算，如逻辑“或”、逻辑“与”、逻辑“非”等。栅格数据的扩张：是指将栅格数据中同一种属性的物体按事先指定的方向和给定的像元数目进行扩张。栅格数据的侵蚀：是指在栅格数据中同一种属性的物体在事先给定的像元数目和指定的方向上受到（背景像元）的侵蚀。也可看成是背景像元在相反方向上的扩张。栅格数据的加粗：是指将栅格数据中同一种属性的物体按事先给定的像元数目继续拧加粗运算。栅格数据的减细：是指将栅格数据中同一种属性的物体按事先给定的像元数目进行减细运算，也可看成是加粗的逆运算，即看成是背景像元在相应方向上的加粗。栅格数据的填充：是指在给定的区域范围内，使得一些单个的像元（称为“种子”或“填充胚”）通过某种算法而蔓延，直至充满整个区域范围。一般的修涂处理方法：去毛刺：去脏点：线画光滑与填孔：边缘特征提取：是用来对地图扫描数字化后的数据进行面状要素的提取。边缘特征提取的过程实际上是寻找像元灰度值急剧变化的位置的过程。算子原理：以一个3*3的像元矩阵模板与图像中3*3的区域相乘，得到的结果作为图像中这个区域中心位置的边缘强度。在计算出图像中每一个像元的边缘强度后，将边缘强度大于一定值的点提取出来，并赋予像元值“1”，其余赋予像元值“0”。地理信息可视化：是指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