现代地图制图技术

1第八章现代地图制图技术现代地图制图技术2手工制图计算机制图：替代传统地图制图遥感制图GIS制图电子地图3什么是计算机地图制图?以地图制图原理为基础，在计算机硬、软件的支持下，应用数学逻辑方法，研究地图空间信息的获取、变换、存储、处理、识别、分析和图形输出的理论方法和技术工艺手段，模拟传统的制图方法，进行地图的设计和编绘。第一节计算机地图制图4计算机地图制图核心：数据通过图形到数据的转换，基于计算机进行数据的输入，处理和最终的图形输出。5初期阶段：20世纪60年代牛津自动制图系统哈佛SYMAP制图系统发展阶段：20世纪60年代后期至80年代中期计算机及外部设备大发展主要侧重数字地图应用飞跃阶段：20世纪80年代中期至今硬、软件进一步完善，软件形成两分支向大型网络、数据仓库、空间属性统一发展一、产生和发展地理信息系统地图出版系统6二、硬设备计算机硬件计算机的实际装置；地图数字化输入设备：键盘、鼠标、磁盘、数字化仪（跟踪数字化仪、扫描数字化仪）；地图输出设备：电子数据显示输出：图像显示器配置相应的图形显示卡；纸质输出：打印机、绘图仪；7—计算机硬件组成：控制器、运算器、存储器和输入、输出设备任务：数学计算；信息处理；设备控制8—地图数字化输入设备A0幅面跟踪式数字化仪跟踪式是以跟踪线划要素，记录特征点坐标形式将图形数字化。操作方式：点方式时间方式距离方式键盘、鼠标、存储设备和数字化仪等。数字化仪：将地图图形转换成数字，分为：跟踪式和扫描式。9平台式和滚筒式扫描仪扫描式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。主要指标：扫描精度扫描速度图像质量10扫描图形的自动跟踪矢量化11—地图输出设备数字地图输出分为电子数据显示输出和硬拷贝输出两类。打印机、图形显示器、自动绘图仪12三、软件系统地图制图软件：地理信息输入软件地理信息分析软件图形输出软件13国内MapGIS6.6（武汉中地信息工程有限公司）SuperMapGIS（北京超图地理信息技术有限公司）GeoStar（武汉吉奥信息工程技术有限公司）方正智绘（北大方正技术研究所）14国外IntergraphArcGISMapInfoAutoCADMap15四、地图数据结构地理系统中复杂的地理现象进行抽象得到的地理对象称为实体(Entity)；对实体的描述信息称为属性。实体——图形属性——文本地图数据分为空间数据：定位信息（量度信息）非空间数据：语义信息和时间信息数字地图16空间数据：地图基本要素即实体，称几何数据，表现形式有：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，得到每个点的属性特征值，其空间特征已隐含其中。17EEERHRRRRRRRRRPRPPPPPEEEHEE56100065550005810006575000HousePineForestEucalyptsEPEHHRealWorldRasterRepresentationVectorRepresentation18非空间数据：属性数据质量描述数据时间因素通用数据库技术19五、地图数据库空间数据与属性数据的连接：1.非空间数据作为空间数据的悬挂体2.非空间数据和空间数据自成体系3.用单向指针指向属性数据4.属性数据与图形数据具有相同的结构空间数据非空间数据（任意长）非空间数据空间数据非空间数据2021—地图数据库的功能空间数据和非空间数据的相互检索空间数据的自动概括专题地图的自动生成22六、计算机制图的实现编辑准备数字化数据处理和编辑图形输出23—编辑准备收集、分析评价、确定编图资料；选定地图投影、比例尺、地图内容、表示方法；数字制图的特别要求；原始资料的数字化前编辑处理：确定数字化方法、设计数字编码系统、编制或确定制图软件。24—编辑准备1.地图投影选择地图投影的选取决定于地图的应用及其比例尺，在数字制图软件中，都可以通过相应参数的设定作出选择。2.坐标系选择坐标系可以明确地图对象的空间定位坐标，它包括坐标系名称、投影类型、基准面、坐标单位、原点坐标、方位角、比例系数等。25—地图数字化初始化控制点输入确定图形显示窗口跟踪数字化编辑保存地图数字化是将模拟形式转换为数字方式的主要途径扫描图形预处理扫描模式设置分辨率设置调整亮度及对比度设置扫描范围跟踪式扫描式26—图形编辑处理数字化信息规范化处理：检查、纠正、重新生成，转换特征码，统一坐标原点，比例尺变换，数据合并归类等。实施地图编制的数据处理：数学基础建立，投影变换，数据选取概括，符号、图形、注记的绘制。细碎重叠多边形不正确多边形线端点的未达结点和超过结点27—图形输出数字地图输出是将处理后的数据转换为图形，分为屏幕显示输出和硬拷贝输出，也可存储在存储设备里。硬拷贝输出的基本设备：栅格输出：激光打印，喷墨打印，胶片拷贝。矢量绘图：通过矢量绘图仪的坐标方式绘制矢量地图。28七、计算机地图制图的特点易于校正、编辑、改编、更新和复制地图要素。数字地图信息提高地图的使用精度。容量大，包含比一般模拟地图多得多的地理信息。增加了地图的品种，拓宽了服务的范围。减轻了作业人员的劳动强度，减少了制图过程中人的主观随意性，为地图制图的进一步标准化、规范化奠定了基础。加快成图速度，缩短成图周期，改进制图和制印的工艺流程。地图信息能够进行远程传输。29第二节遥感制图一、遥感二、遥感专题地图的制作三、遥感影像地图及其编制30一.遥感什么是遥感（RemoteSensing）？遥感：遥远感知，在非直接接触的情况下，对目标或自然现象远距离探测和感知的技术。航天遥感——航空遥感指利用航空或航天遥感图像资料制作或更新地图的技术。遥感影像地图遥感专题地图31二.遥感专题地图的制作在计算机制图环境下，利用遥感资料编制各类专题地图。如何利用遥感资料进行专题地图制作？32第一步：选择信息源主要信息源美国的陆地卫星（Landsat）、气象卫星(NOAA)、海洋卫星(Seasat),法国的SPOT卫星，日本的MOS卫星，JERS卫星、ADES卫星，欧空局的ERS卫星和印度的IRS卫星等美国Landsat—TM、NOAA—AVHRR和法国的SPOT—HRV卫星观测波段、空间分辨率、覆盖宽度33制图比例尺——空间分辨率空间分辨率：地面分辨率，遥感仪器所能分辨的最小目标的实地尺寸。选择空间分辨率时考虑的两点因素：解译目标的最小尺寸地图的成图比例尺信息源选择要考虑的问题：34波谱分辨率与波段波谱分辨率：由传感器使用的波段数目、波段的波长和宽度决定波段宽度应用于空间环境不同的信息信息源选择要考虑的问题：35时间分辨率与时相时间分辨率：对同一地区遥感影像重复覆盖的频率如Landsat1、2、3的图像最高时间分辨率为18天，Landsat4、5、7为16天，Spot1～5为26天，而静止卫星仅为0.5小时。反映动态变化：制图对象本身变化的时间间隔，选择与之对应的遥感信息源；如洪水淹没范围的动态变化；信息源选择要考虑的问题：36第二步：遥感图像处理遥感图像的纠正处理：由于人造卫星飞行姿态、飞行轨道、飞行高度的变化及传感器本身误差的影响，使卫星遥感图像发生几何畸变粗处理：消除传感器本身及外部因素的影响所引起的各种系统误差精处理：进一步提高卫星遥感图像的几何精度精性的几何纠正和辐射纠正37遥感图像的增强处理光学图像增强：加大不同地物影像的密度差；假彩色合成、等密度分割、图像相关掩膜数字图像增强：借助计算机加大图像的密度差；反差增强、边缘增强、空间滤波等38第三步：遥感图像解译对增强处理后的遥感图像，进行专题信息提取目视判断运用肉眼或简单判读仪器，运用各种判读标志，观察遥感图像的各种影像特征和差异，经过综合分析，最终提取出判读结论。常用方法：直接判定法：通过色调、形态和组合特征等直接判读标志，判定和标识地物；对比分析法：用不同波段、不同时相的遥感图像，各种地物的波谱测试数据，及其它资料对比分析，将不易区分的地物区别开；逻辑推理法：专业判读人员用专业知识、实践经验、地学规律进行相关分析，提取潜在专题信息；39计算机自动识别：利用遥感数字影像信息，由计算机进行自动识别与分类，从而提取专题信息的方法。是将经过精处理的遥感图像数据，根据计算机研究获得的图像特征进行的处理。常用方法：统计概率法：根据物体的光谱特征进行自动识别语言结构法：根据物体的图形进行识别模糊数学法：根据物体最明显的本质特征进行识别40计算机分类：计算机分类：监督分类：根据已知试验样本提出的特征参数建立判读函数，对各待分类点进行分类的方法。非监督分类：事先不知道待分类点的特征，仅根据各待分点特征参数的统计特征，建立决策规则并进行分类的一种方法。41第四步：编制基础底图地图投影的选择中小比例尺遥感专题制图：底图投影与影像投影一致大比例尺遥感专题制图：高斯—克吕格投影编图资料选择与地理基础更新选用相应地形图，并以遥感图像为据修改补充地形图上变化的内容要素编制程序选择制图范围内相应比例尺的地形图，展点、镶嵌、照相，得底图薄膜片；将膜片蒙在影像图上，更新地形图的地理要素；地图概括，地理底图（与专题影像图同比例尺）42第五步：专题解译图与地理底图的复合在计算机制图环境下，通过人机交互解译或计算机解译得到的专题解译图，必须与地理底图文件复合，复合后的图形文件，经过符号设计、色彩设计、图面配置等一系列编辑处理过程，最终形成专题地图文件。43遥感专题地图制作过程：信息源的选择遥感影像处理遥感影像解译编制地理底图专题解译图与地理底图的复合44三.遥感影像地图及其编制遥感影像地图是以经过纠正并叠加了按照一定的原则选用的符号和注记的航空或卫星遥感影像直接反映地表状况的地图。45遥感影像地图的特点：以丰富的影像细节去表现区域的地理外貌，比单纯使用线划的地图信息量丰富，真实直观、生动形象，富于表现力。用简单的线划符号和注记表示影像无法显示或需要计算的地物，弥补了单纯用影像表现地物的不足，因而减少了制图工作量，缩短了地图的成图周期。46遥感影像地图的种类：普通影像地图：综合了遥感影像和地形图的特点，在影像的基础上叠加了等高线、境界线、沟渠、道路、高程注记等内容，以需求的不同，可以制成黑白、彩色、单波段和多波段合成的影像地图。航空影像地图卫星影像地图47遥感影像地图的种类：专题影像地图：以影像地图作基础地图，通过解译并加绘有专题要素位置、轮廓界线和少量注记制成的一种影像地图。电子影像地图多媒体影像地图立体全息影像地图48遥感影像地图的制作过程：遥感影像信息的选择遥感影像的几何纠正与影像处理：遥感影像镶嵌符号注记层的生成影像地图的图面配置影像地图的制作与印刷49第三节地理信息系统制图地理信息系统（GeographicInformationSystem,简称GIS），是一种专业的信息系统，它的对象是那些具有空间属性特征的地理信息。一、地理信息系统及功能二、地理信息系统制图三、GIS与地图、地图学的关系四、常见的几种GIS软件50一.地理信息系统的组成计算机主机数据输入设备数据存储设备数据输出设备①数据输入子系统②数据的预处理子系统③数据的存贮与管理子系统④空间分析子系统⑤数据输出子系统空间特征属性特征时间特征系统开发人员GIS最终用户硬件软件数据人员51地理信息系统的功能数据采集、检验与编辑数据处理数据的存储与组织查询、检索空间分析显示输出52地理信息系统的功能数据的采集和输入野外测量数据和属性数据现有地图像片遥感图像数字信息键盘电子数据记录数字化仪扫描仪摄像机光驱软驱磁带机数据输入数据库53数据管理、分析和处理(1)空间数据管理(2)自动生成拓扑