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第一章MAPGIS基础知识1．1、MAPGIS基本概念。用户坐标系：是用户处理自己的图形所采用的坐标系。设备坐标系：是图形设备的坐标系。数字化仪的原点一般在中心，笔绘图仪以步距为单位，以中心或某一角为原点。地图：是按一定的数学法则和特有的符号系统及制图综合原则将地球表面的各种自然和社会经济现象缩小表示在平面上的图形，它反映制图现象的空间分布、组合、联系及在时空方面的变化和发展。窗口：是用户坐标系中的一个矩形区域。用户可以改变这个矩形的大小、或移动位置来选择所要观察的图形。窗口就象照相机的取景框，当我们瞄准不同的地方，就选取了不同的景物。离景物越远框内包括的景物越多而成像就小；当我们靠近它，所包括的景物越少，成像越大。利用窗口技术，我们可以有选择的考察图形的某一部分，观察图形的细致部分或全局。视区：是设备坐标系中的矩形区域，它是图形在设备上的显示区。可视区是在一定高程和一个或多个视点内，通过计算所得到的一个或多个视点的可见区域。图层：是用户按照一定的需要或标准把某些相关的物体组合在一起，我们称之为图层。如地理图中水系构成一个图层，铁路构成一个图层等。我们可以把一个图层理解为一张透明薄膜，每一层上的物体在同一张薄膜上。一张图就是由若干层薄膜叠置而成的，图形分层有利于提高检索和显示速度。靶区：是屏幕上用来捕获被编辑物体(图形)的矩形区域,它由用户在屏幕上形成。控制点：控制点是指已知平面位置和地表高程的点，它在图形处理中能够控制图形形状，反映图形位置。点元：点元是点图元的简称，有时也简称点，所谓点元是指由一个控制点决定其位置的有确定形状的图形单元。它包括字、字符串、子图、圆、弧、直线段等几种类型。它与“线上加点”中的点概念不同。弧段：弧段是一系列有规则的，顺序的点的集合,用它们可以构成区域的轮廓线。它与曲线是两个不同的概念，前者属于面元，后者属于线元。区/区域：区/区域是由同一方向或首尾相连的弧段组成的封闭图形。拓扑：拓扑亦即位相关系，是指将点、线、及区域等图元的空间关系加以结构化的一种数学方法。主要包括：区域的定义、区域的相邻性及弧段的接序性。区域是由构成其轮廓的弧段所组成，所有的弧段都加以编码，再将区域看作由弧段代码组成；区域的相邻性是区域与区域间是否相邻，可由它们是否具有共同的边界弧段决定；弧段的接序性是指对于具有方向性的弧段，可定义它们的起始结点和终止结点，便于在网络图层中查讯路径或回路。拓扑性质是变形后保持不变的属性。透明输出：与透明输出相对的为覆盖输出。用举例来解释这个名词，如果区与区、线与区或点图元与区等等叠加，用透明输出时，最上面的图元颜色发生了改变，在最终的输出时最上面图元颜色为它们的混合色。最终的输出如印刷品等。数字化：数字化是指把图形、文字等模拟信息转换成为计算机能够识别、处理、贮存的数字信息的过程。矢量：是具有一定方向和长度的量。一个矢量在二维空间里可表示为(Dx,Dy),其中Dx表示沿x方向移动的距离，Dy表示沿y方向移动的距离。矢量化：矢量化是指把栅格数据转换成矢量数据的过程。细化：细化是指将栅格数据中，具有一定宽度的图元，抽取其中心骨架的过程。网格化(构网)：网格化是指将不规则的观测点按照一定的网格结构及某种算法转换成有规则排列的网格的过程。网格化分为规则网格化和不规则网格化，其中规则网格化是指在制图区域上构成有小长方形或正方形网眼排成矩阵式的网格的过程；不规则网格化是指直接由离散点连成的四边形或三角形网的过程。网格化主要用于绘制等值线。光栅化：光栅化是指把矢量数据转换成栅格数据的过程。曲线光滑：就是根据给定点列用插值法或曲线拟合法建立某一符合实际要求的连续光滑曲线的函数，使给定点满足这个函数关系，并按该函数关系用计算加密点列来完成光滑连接的过程。结点：结点是某弧段的端点，或者是数条弧段间的交叉点。结点平差(顶点匹配)：本来是同一个结点，由于数字化误差，几条弧段在交叉处，即结点处没有闭合或吻合，留有空隙，为此将它们在交叉处的端点按照一定的匹配半径捏合起来，成为一个真正结点的过程，称为结点平差。BUF检索：本来是靠近某一条弧段Ｘ上的几条弧段，由于数字化误差，这几条弧段在与Ｘ弧段交叉或连接处的结点没有落在Ｘ弧段上，为此将Ｘ弧段按照一定的检索深度检索其周围几条弧段的结点，若落在该深度范围内，就将这些结点落到Ｘ弧段上，从而使这些弧段靠近于Ｘ弧段，我们称这个过程为BUF检索。缓冲区(Buffer)：是绕点、线、面而建立的区域，可视为地物在一定空间范围内的延伸，任何目标所产生的缓冲区总是一些多边形，如建立以湖泊和河道500米宽的砍伐区。缓冲分析的应用包括道路的噪声缓冲区、危险设施的安全区等。裁剪：裁剪是指将图形中的某一部分或全部按照给定多边形所圈定的边界范围提取出来进行单独处理的过程。这个给定的多边形通常称作裁剪框。在裁剪实用处理程序中，裁剪方式有内裁剪和外裁剪，其中内裁剪是指裁剪后保留裁剪框内的部分，外裁剪是指裁剪后保留裁剪框外面的部分。属性：就是一个实体的特征，属性数据是描述真实实体特征的数据集。显示地物属性的表通常称为属性表，属性表常用来组织属性数据。重采样：就是根据一类象元的信息内插另一类象元信息的过程。遥感：广义上讲，遥感就是不直接接触所测量的地物或现象，远距离取得测量地物或现象的信息的技术方法。狭义而言，主要指从远距离、高空以至外层空间的平台上，利用可见光、红外、微波等探测仪器，通过摄影和扫描、信息传感、传输和处理，从而识别地面物质的性质和运动状态的现代化技术系统。监督分类：根据样本区特征建立反射与分类值的关系，然后再推广到影像的其它位置。它以统计识别函数为理论基础。而非监督分类以集群理论为基础，自动建立规则。网络(Network)：由节点和边组成的有规则的线的集合，如道路网络、管道网络。节点是线的交叉点或线的端点，边是数据库模型中的链(即定义复杂的线或边界的坐标串)，节点度是节点处边的数目。网络分析多种多样，如交通规划、航线安排等。TIN：是由一组不规则的具有X、Y坐标和Z值的空间点建立起来的不相交的相邻三角形，包括节点、线和三角形面，用来描述表面的小面区。TIN的数据结构包括了点和它们最相邻点的拓扑关系，所以TIN不仅能高效率地产生各种各样的表面模型，而且也是十分有效的地形表示方法。TIN的模型化能力包括计算坡度、坡向、体积、表面长，决定河网和山脊线，生成泰森多边形等。数字高程模型(DEM)：即DigitalElevationModel，是数字形式的地形定量模型。数字地形模型(DTM)：即DigitalTerrainModel，是数字形式表示的地表面，即区域地形的数字表示，它是由一系列地面点的X，Y位置及其相联系的高程Z所组成。这种数字形式的地形模型是为适应计算机处理而产生的，又为各种地形特征及专题属性的定量分析和不同类型专题图的自动绘制提供了基本数据。在专题地图上，第三维Z不一定代表高程，而可代表专题地图的量测值，如地震烈度、气压值等。直方图(HistoGram)：统计学中的一种图表。将测定值的范围分成若干个分区，以区间为底，各区间内的测定次数为高，构成若干个长方形，由这些长方形所构成的图叫直方图。地图投影(MapProjection)：按照一定的数学法则，将地球椭球面经纬网相应投影到平面上的方法。坡度和坡向：如果输入高程，通过计算相邻象元值的差异可求得坡度；斜坡倾斜的水平方向称为坡向。1．2、县（市）级土地利用数据库管理系统中的专业术语土地利用现状数据库工程：它是一个逻辑概念，与MAPGIS平台的“工程”定义不同，它是指在指定区域范围内所有包含时间和空间特征的土地利用数据的逻辑集合。项目：项目是一个逻辑概念，与MAPGIS平台中定义的“工程”含义完全一致。数据(文件)层：是物理和逻辑概念的中和体，在逻辑上是项目和工程的子集，在物理上是独立存在的文件。图斑和地类界：指的是具有单一土地利用现状类型的闭合区域，与MAPGIS平台中的“区”相对应。行政辖区：就是指行政区。线状地物：指的是具有一定宽度但又不依比例尺表示的地理线状要素的统称。零星地物：指的实在土地利用现状调查中，按照成图比例尺因面积过小而不宜在图上依比例表示的土地利用现状图班。其几何特征为点。混合地类图班：派生名称，指的是其中含有大量的且规则分布的零星地物的土地利用现状图班，其表示方法为：主地类所占百分比，辅地类所占百分比。图幅索引和行政区索引：图幅索引是指行政辖区范围内的标准比例尺分幅的土地利用现状图的索引图；行政区索引是行政辖区范围内的所有下属行政区的索引图。这两个索引图都是在建立土地利用现状数据库工程时所必需的。飞地：权属为A村的图班，几何位置却处在权属为B村的行政辖区范围内，则该图班为飞地。权属和权属界：指的是土地利用现状图班的所有权归属。权属的边界就是权属界，它与行政区界有重合之处。争议地：是指权属有争议的土地利用现状图斑。基年图班和变更数据：基年图班是指当前所处理的土地利用现状数据，是一个相对概念。变更数据指的是在基年数据基础上的土地利用变更数据，与基年数据相对应。坐标偏移值：系统保存数据坐标文件有两种形式：浮点型和双精度型，浮点型数据文件大小是双精度型的一半且处理速度快，但其有效位短，处理大坐标数据时精度不够。因此需要将用大地坐标纪录的土地利用现状数据做一个统一平移，平移时的平移量就称为坐标偏移值。1．3、MAPGIS功能简介本节主要介绍与本系统有关的各部分的功能，其主要的操作见MAPGIS操作手册。1．3．1、数据输入在建立数据库时，我们需要有转换各种类型的空间数据为数字数据的工具，数据输入是GIS的关键之一，它的费用常占整个项目投资的80％或更多。MAPGIS提供的数据输入有数字化仪输入、扫描矢量化输入、GPS输入和其它数据源的直接转换。1、数字化输入数字化输入也就是实现数字化过程，即实现空间信息从模拟式到数字式的转换，一般数字化输入常用的仪器为数字化仪。MAPGIS的图形输入子系统的主要功能有：设备安装及初始化功能---对输入设备(主要是数字化仪)进行联机测试、安装，并对图形的坐标原点、坐标轴、角度校正等进行初始化，实现数字化仪与主机间的连接通讯。对不同类型的数字化仪，可根据用户设置的类型，自动生成或更新数字化仪驱动程序。底图数字化输入功能---对原始底图可进行手动数字化，采集点、线图元间的关系数据和属性数据，对三维立体图还可进行空间高程数据采集。输入方式有点方式和流线方式，输入类型有圆线、弧线、多边形线、任意线及字符串、子图等。输入图元的平差校正功能---对输入的点、线、面坐标数据自动进行平差处理，以校正人工输入造成的误差。输入数据的显示功能---通过设定显示窗口，比例因子，可显示当前输入的图形数据及图元关系数据，并可进行分层管理。属性联接功能---将指定图的图形数据和属性数据通过关键字联接起来。属性数据的编辑功能---可动态的定义属性数据结构，输入、浏览、修改属性数据。2、扫描矢量化输入扫描矢量化子系统，通过扫描仪输入扫描图象，然后通过矢量追踪，确定实体的空间位置。对于高质量的原资料，扫描是一种省时、高效的数据输入方式。MAPGIS扫描矢量化的主要功能有：1)图象格式转换功能---系统可接受扫描仪输入的TIFF栅格数据格式，并将其转换为MAPGIS系统的标准RBM格式。2)矢量跟踪导向功能---可对整个图形进行全方位游览，任意缩放，自动调整矢量化时的窗口位置，以保证矢量化的导向光标始终处在屏幕中央。在多灰度级图象上跟踪线划时，保证跟踪中心线。3)多种矢量化处理功能---系统提供了交互式手动、半自动、细化全自动和非细化全自动矢量化方式，同时提供了全图矢量化和窗口内矢量化功能，供用户选择。4)自动识别功能---系统应用人工智能及模式识别的技术，在我国率先成功地实现灰度扫描地图矢量化和彩色扫描地图矢量化，克服了二值扫描地图矢量化的致命弱点，使之彩色地图可达全要素一次性矢量化。5)编辑校正功能---系统提供了对矢量化后的图元（包括点图元和线图元），进行编辑、修改等功能，可随时进行任意大小比例的显示，便于校对；