计算机制图原理与方法

1.计算机制图的基本概念以及和GIS的区别所谓计算机地图制图，是指以计算机硬件设备为基础，在相应软件系统的支持下，以数字格式对地图制图要素与现象数据进行采集、处理与管理，按照地图制作的规范进行符号化、图版制作与输出，并提供地图自动分析的全过程。或者说，计算机地图制图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字处理方法，实现地图信息的获取、变换、传输、识别、存储、处理、显示和绘图的应用技术。计算机地图制图与地理信息系统具有明显的差别，地图强调的是数据表达、符号化与显示，而地理信息系统则注重于信息管理与分析。从系统的组成和功能上，一个地理信息系统拥有计算机地图制图系统的所有功能，并且地理信息系统还具有空间与属性数据一体化管理、数据处理与空间分析的功能。2.计算机地图制图数据预处理数据预处理是计算机地图制图过程中的一个重要环节，包括对制图数据的存储、选取、分析、加工、输出等操作，以完成地图制作过程中的几何纠正、比例尺和投影变换、要素的制图综合、数据的符号化等。数据预处理的主要内容包括几何纠正、数据压缩、数据光滑、数据规范化和数据匹配。3.多边形的扫描转换多边形的扫描转换过程可以分为4个步骤：1.求交：计算扫描线与多边形各边的交点；2.排序：把所有交点按x值递增顺序排序；3.配对：第1个与第2个，第3个与第4个，……，每对交点代表一相交区间；4.着色：把相交区间内的像素置成多边形颜色，把相交区间外的像素置成背景色。注意问题：1.在扫描转换或其他图形算法中完成的计算常充分利用待显示场景的各种连贯性来减少运算量，为了提高效率，在处理一条扫描线时，仅对于它相交的多边形进行求交运算。2.使用增量法计算时，我们需要知道一条边何时不再与下一条扫描线相交，以便及时把它从活性边表中删除出去。3.在多边形填充时，还要注意边界像素取舍问题。4.矢量数据结构无拓扑关系的矢量结构——点位字典法为例克服Spaghetti模型的缺点，产生了点位字典发，点位字典包括地图上每一个边界点的坐标，然后建立点、线、多边形的边界表，它们由点位序号组成。（1）点位字典：点号，（X,Y）。（2）点对象：惟一标志码，要素编码，点号（3）线对象：惟一标志码，要素编码，点号1，点号2，............点号n。（4）面对象：惟一标志码，要素编码，点号1，点号2，............点号n，点号1.5.生成一副电子地图步骤1.对地形数据的采集，如野外数据采集，原图数字化数据采集，航空或卫星相片数据采集。2.数据的输入,如手扶跟踪数字化法，地图扫描数字化法，地图数字化方法。3.数据的预处理，包括对制图数据的存储，选取，分析，加工，输出等操作，已完成地图制作过程中的几何纠正，比例尺和投影的变换，要素的制图综合，数据的符号化等。4.通过成图图软进行成图，并将成果进行存储。6.地图符号绘制原理与方法矢量符号绘制方法计算机地图制图软件中地图符号绘制的实质是将符号坐标系中图形元素特征点的坐标(x,y)变换到地图坐标系中的坐标(x,y)并按给定的顺序连线的过程。目前，计算机制图中符号绘制（符号化）方法有2种，即编程法和信息法。线符号绘制线符号的绘制方法有2种：一是重复配置点符号图元方法，二的组合绘制方法。7地图符号设计系统功能设计为方便符号设计和制作，地图制图系统需要一个性能稳定、功能完备、操作方便的可视化的地图符号设计环境。对符号设计系统的要求如下：1.符号设计系统界面友好、性能稳定、操作方便灵活并符合通用习惯；2.设计时能实时观察所设计的符号；3.具有较多的组成符号的图元并能满足符号设计要求；4.符号设计应满足一定的精度要求，精度控制在0.1mm内，具有自动咬合功能；5.具有对符号库、符号、图元进行完备操作的功能；6.符号设计系统软件具有良好的封装性、可维护性和可适应性，以方便移植到地图实体可视化模块中。8.TIN的基本步骤TIN的生成算法主要有两种：边扩展算法和数据点动态插入算法。边扩展算法的基本步骤为：1.选取两数据点，连成初始基线；2.沿基线的固定一侧搜寻第三点，生成第一个Delaunay三角形；3.以三角形的两条新边作为新的基线；4.依次重复2、3直至所有基线处理完毕。数据点动态插入算法的步骤：1.定义一个超三角形，使该三角形能包含所有数据点，并把该三角形作为初始Delaunay三角形；2.从数据中取一点P加入到三角网中；3.搜寻包含点P的三角形，将P与此三角形三个顶点相连，形成三个三角形；4.应用LawsonLop从里到外更新所有生成的三角形；5.重复1、2、3直至所有点处理完毕；6.删除所包含一个或多个超三角形顶点的三角形。