电子教案9-数字地图制图

面向21世纪课程教材新编地图学教程（第三版）电子教案朱良第9章数字地图制图高等教育出版社高等教育电子音像出版社2第9章数字地图制图第1节数字地图制图及其相关技术第2节数字地图制图方法第3节地理信息系统中的数字地图制图面向21世纪课程教材新编地图学教程（第三版）电子教案朱良高等教育出版社高等教育电子音像出版社第9章数字地图制图第1节数字地图制图及其相关技术（一）数字地图制图与数字地图概念一、关于数字地图制图数字地图制图是利用计算机及相关设备和软件进行地图编制的过程。地图学中，数字地图制图常简称为数字制图。第1节数字地图制图及其相关技术第9章数字地图制图数字地图与电子地图是现代地图的两种存在形式：数字地图：本质是“数字”，是指计算机处理的数据，是储存在光盘等介质上的数据文件。电子地图：本质是电子显示，是所有通过电子设备显示出来的“非纸质”地图。5（二）数字地图的特点一、关于数字地图制图1.无缝组织2.随需呈现3.多维动态性4.多媒体表达5.便携与共享数字地图的比例尺通常所说的数字地图比例尺是指数字地图所采用数据源的比例尺，此时比例尺主要表明地图原始数据的精度。在数字地图的多尺度表达中不存在目标比例尺。但这并不是说数字地图不需要考虑比例尺，因为数字地图的精度、详细程度以及基于数字地图分析的结果可靠性等，都依赖于数据源的比例尺，同时数字地图输出时也要涉及到地图比例尺。第1节数字地图制图及其相关技术第9章数字地图制图6一、关于数字地图制图（三）数字地图的应用1.输出模拟地图工业用地适宜性开发评价图第1节数字地图制图及其相关技术第9章数字地图制图7一、关于数字地图制图（三）数字地图的应用2.代替模拟地图第1节数字地图制图及其相关技术第9章数字地图制图电子地图多媒体地图网络地图网络制图8一、关于数字地图制图（三）数字地图的应用3.融入数字地球数字地球就是数字化的地球、全球信息模型。数据是核心，其内容形式广泛，不仅包括各种尺度、内容的地图和多光谱、多时相、多分辨率遥感图像数据，还包括数字文本方式的人类社会活动与自然环境等各方面的信息数据。数字地图是数字地球最重要的组成部分。第1节数字地图制图及其相关技术第9章数字地图制图9（二）计算机图形学及相关技术第1节数字地图制图及其相关技术第9章数字地图制图二、数字地图制图的理论与技术基础（一）空间数据结构与数据管理（三）GIS技术（四）多媒体技术（五）网络技术10（一）空间数据结构与数据管理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。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，得到每个点属性特征值，其空间特征已隐含其中。第1节数字地图制图及其相关技术第9章数字地图制图二、数字地图制图的理论与技术基础——是指空间数据在计算机内组织和编码形式，是地理实体的空间排列和相互关系的抽象描述。11EEEHRRRRPPPPPPEEEHEE56100065550005810006575000HousePineForestEucalyptsEPEHH真实世界栅格表达矢量表达RRRRRR第1节数字地图制图及其相关技术第9章数字地图制图12数据库字段记录文件第1节数字制图理论与技术基础第8章数字制图（一）空间数据结构与数据管理2.数据管理数据组织和管理层次实体的一个属性数据一个实体的数据总和逻辑相关的记录集合众多文件的集合河流的径流量河流所有水文特征中国的河流中国地形数据库二、数字地图制图的理论与技术基础13（一）空间数据结构与数据管理2.数据管理数据库管理系统，简称DBMS。DBMS是数据库数据存取和各种管理控制的软件，是数据库系统的运行中枢。用户对数据库的全部操作均通过DBMS进行。通常所说的数据库系统软件平台就是指DBMS软件。数据库DBMS应用开发工具应用系统用户用户数据库应用系统计算机及其操作系统数据库管理员第1节数字地图制图及其相关技术第9章数字地图制图二、数字地图制图的理论与技术基础（databasemanagementsystem）14（二）计算机图形学及相关技术计算机图形学是研究利用计算机将数据转换为图形，并在专用显示设备上显示的原理、方法和技术的学科。计算机图形学在数字地图制图中的应用包括：地图投影变换、地图符号建模、地图编辑、按需显示、3维透视处理、动画效果，以及栅格数字地图、遥感图像处理等。第1节数字地图制图及其相关技术第9章数字地图制图二、数字地图制图的理论与技术基础15计算机图形学的研究内容：（1）2维图形中基本图元的生成算法，包括点、直线及各种曲线。（2）2维图形基本操作和图形处理的算法，如图形的平移、放大、缩小、旋转、错切、镜像等。（3）3维几何造型技术，包括基本体素的建立与生成，各种曲面的构造，以及3维形体之间的布尔运算等。（4）虚拟现实技术。（5）图形的输入与输出。第1节数字地图制图及其相关技术第9章数字地图制图二、数字地图制图的理论与技术基础（二）计算机图形学及相关技术16（三）GIS技术第1节数字地图制图及其相关技术第9章数字地图制图二、数字地图制图的理论与技术基础GIS（地理信息系统）是数字地图制图的延伸与扩展，GIS软件已经成为数字制图的主要工具。国外软件：ArcGIS的制图模块：ArcMap，ArcPress，IMSIntergraph软件系列：MGEMapFinisher，GeoMediaSmartSketch，GeoMediaWebMapAutoCAD的GIS模块：AutoCADMap3DMapInfoProfessional：软件本身以地图界面操作为其突出特色国产软件：SuperMAPGIS软件：SuperMAPiDesktopMAPGIS软件：图形处理17第1节数字地图制图及其相关技术第9章数字地图制图（四）多媒体技术所谓多媒体，就是采用多种信息载体的组合，使信息表现得更全面、更真实、更准确，最终得以高效率、全方位的传输。多媒体技术是以计算机为核心对文本、图形、图象、动画、音频、视频等多种媒体信息实施综合、交互处理的综合信息处理技术。二、数字地图制图的理论与技术基础多媒体特性多样性：在5个感觉空间内，多媒体技术已实现视、听和触觉三方面的数字信息处理和传输。集成性：多媒体信息的集成和多媒体设备的集成。交互性：计算机的人机“交互性”。时态性：静态媒体和动态媒体。多媒体地图信息系统将成为数字地图制图发展的主流方向。18网络是现代信息最便捷、高效的传输通道。它使数字地图从编制、复制到传播、应用发生了全面的变革，基本实现了全过程数字化非实物操作。第1节数字地图制图及其相关技术第9章数字地图制图二、数字地图制图的理论与技术基础（五）网络技术19（一）数字制图的必备硬件主机显卡显示器CPU内存决定计算机的数据处理能力、运算精度及速度。内存容量越大，主机能容纳和处理的信息量就越大。内存、缓存以外的储存器，如硬盘、U盘和光盘等。显示器是计算机信息的显示设备三、数字地图制图的硬、软件环境第1节数字地图制图及其相关技术第9章数字地图制图外存储器其他单元承担图形显示相关的数据处理任务。计算机如键盘、鼠标、网卡等20平台式和滚筒式扫描仪扫描仪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。电荷耦合器件：CCD——实现光电转换。主要指标：扫描精度扫描速度图像质量（一）数字制图的必备硬件三、数字地图制图的硬、软件环境第1节数字地图制图及其相关技术第9章数字地图制图21（一）数字制图的必备硬件打印机是数字地图转换为模拟地图的常用设备设备输出方式精度速度特点喷墨打印机逐点喷墨较高较高可打印超大尺寸，应用普遍。激光打印机一次成像高高打印尺寸有限（A3）。三、数字地图制图的硬、软件环境第1节数字地图制图及其相关技术第9章数字地图制图22（二）数字制图常见软件CAD软件以平面制图为目的，强调空间信息的可视化表达。常用软件：GIS软件以开发地理信息系统为目的，强调空间数据管理与分析。常用软件：美国Autodesk公司的AutoCAD加拿大Corel公司的CorelDRAW美国Adobe公司的Illustrator、Freehand美国环境系统研究所（ESRI）的ArcGIS美国MapInfo公司的MapInfo北京超图软件公司的SuperMapGIS中地数码集团的MAPGIS等三、数字地图制图的硬、软件环境第1节数字地图制图及其相关技术第9章数字地图制图23（二）数字制图常见软件两类软件比较地图编制效果：CAD软件优于GIS软件。制图功能：GIS软件更专业GIS软件通常提供专题地图常用模版，使制图者通过专题制图向导，快速制作专题图；GIS软件专题图层与属性数据库直接关联，数据变化可以直接反映在图上；利用GIS软件用户可以根据需要随时进行地图投影的设置、选择和变换。三、数字地图制图的硬、软件环境第1节数字地图制图及其相关技术第9章数字地图制图面向21世纪课程教材新编地图学教程（第三版）电子教案朱良高等教育出版社高等教育电子音像出版社第9章数字地图制图第2节数字地图制图方法25（一）数据输入第2节数字地图制图方法第9章数字地图制图一、数字地图制图的一般过程（二）数据编辑与符号化（三）输出数字地图数字地图制图的过程26（一）数据输入一、数字地图制图的一般过程数字地图的数据源包括：数字测图纸质地图以各种方式表达的地理要素的定性、定量特征数据。第2节数字地图制图方法第9章数字地图制图1.空间数据采集27（一）数据输入一、数字地图制图的一般过程（1）栅格化纸质地图纸质地图栅格数字化一般借助于扫描仪自动完成。用户需要设置扫描模式、扫描范围和扫描分辨率。扫描获得的栅格图像数据主要用于屏幕矢量化或经过图像处理生成数字栅格图（DRG）第2节数字地图制图方法第9章数字地图制图1.空间数据采集28（一）数据输入一、数字地图制图的一般过程（2）矢量化基本步骤栅格图像输入坐标配准屏幕跟踪第2节数字地图制图方法第9章数字地图制图1.空间数据采集29（一）数据输入（2）矢量化——坐标配准坐标配准是指通过采集一定数量（＞4）的控制点，建立物理坐标与用户坐标之间的转换关系，使数字化成果具有用户坐标系统。第2节数字地图制图方法第9章数字地图制图1.空间数据采集（2）矢量化——屏幕跟踪屏幕跟踪是利用软件的各种矢量绘图工具将栅格图像的内容要素描绘成矢量线划。30（一）数据输入一、数字地图制图的一般过程2.属性数据录入记录字段第2节数字地图制图方法第9章数字地图制图31（一）数据输入一、数字地图制图的一般过程2.属性数据录入表结构：字段的名称、字段的类型、字段的长度。数值型字符型逻辑型日期型长整型短整型浮点型适用于具有数量特征的类型适用于反映事物定性特征的类型适用于二选其一的类型适用于表示时间的类型第2节数字地图制图方法第9章数字地图制图32一、数字地图制图的一般过程（二）数据编辑与符号化1.数据编辑数据不完整、重复空间数据位置不正确空间数据比例尺不准确空间数据变形几何和属性连接有误属性数据不完整GIS空间数据编辑内容第2节数字地图制图方法第9章数字地图制图33一、数字地图制图的一般过程（二）数据编辑与符号化2.符号化在GIS中，地图符号只是地理要素某种属性特征的一种可视化形式，它所表达的内在含义与符号本身是分离的。CAD符号则包含数字地图的全部，甚至构成符号的点、线、面图元与欲表达的点、线、面地理要素有着同等的地位。在编辑过程中，通过系统的图层管理使地图要素分层合理至关重要，对图层的操作即可实现对图层中全部地图符号的统一变换。第2节数字地图制图方法第9章数字地图制图34一、数字地图制图的一般过程数字地图以数字形式存储在计算机内存或者其它载体上，屏幕显示是它最直接的输出形式，称为电子地图。（三）输出数字地图第2节数字地图制图方法第9章数字地图制图35一、数字地图制图的一般过程（三）输出数字地图