搜索
任星机电工程学院2016.12电子地图技术相关内容1电子地图的概述2国内外研究现状3电子地图的使用方法及用途4电子地图的关键技术5存在问题及建议1电子地图的概述1.1地图学的历史和发展古代地图学的萌芽和发展古埃及绘在苇草上的金图矿最早的地图实物是古巴比伦地图中国最早的古地图－汉代古地图长沙国深平防区地形图亦称长沙国南部地形图（西汉文帝），成图于公元前168年以前。比例尺约为1：180000，相当于汉代一寸折十里，地图幅面为纵96cm、横96cm。原图上本无名，因地图内容包含山川、道路、城镇等要素，故取名“地形图”。1973年12月发掘湖南长沙市东郊马王堆三号汉墓时出土。绢底彩绘，现藏于湖南省博物馆。托勒密世界地图——在世界地图科学史上，古希腊的著名数学家、天文学家、地图学家托勒密（Ptolemy公元87－150年）占有重要的地位。托勒密世界地图所附27幅地图，是世界最早的地图集。他创造普通圆锥投影和球面投影两种世界地图的新投影方法，所绘的地图具有划时代的意义。地图上的一些概念，甚至在1538年墨卡托的第一幅世界地图上，也还有着相当的影响。探险时代最著名的地图学家荷兰的墨卡托（GerardusMercator1512－1594）于1538年绘制了第一张世界地图，这是从北极的角度俯视绘制而成。贴在他拥有的托勒密地图集内。墨卡托世界地图——17世纪，各国纷纷成立测绘机构。18世纪，实测地形图出现，将数字应用于制图，地图投影发展，逐渐形成了地图学的基础。19世纪，缩编地图、专题地图出现。20世纪，航空摄影测量技术和照相、彩色印刷技术的发展，使地图的生产工艺极大改变。制图综合理论、专题制图和综合制图逐步发展和完善，使地图学逐渐成为同测量学紧密联系并成为一门独立的学科。1.1地图学的历史和发展20世纪60年代计算机为主体的电子技术的全面应用，地图信息论、地图感受论、地图符号学、地图模式论及地图传输论等现代地图学理论的产生和不断引向深入，逐渐发展成为现代地图学。1.2电子地图的定义多名学者给出了多种定义Taylor（1991）：在电子介质上使用的地图；郭仁忠（1995）：基于电子技术，在屏幕上显示的地图的总称；祝国瑞（2004）：是数字地图经过可视化处理在屏幕上显示出来的地图；吴忠性（1993）、张文诗（1994）：以数字地图为基础，在屏幕上显示的地图形式。1.2电子地图的定义电子地图的基本性质电子地图是一种模拟地图产品。具有地图的三个基本特征；电子地图的数据来源是数字地图；电子地图的采集和设计都是在计算机平台环境下实施的；电子地图的表达载体是屏幕。1.2电子地图的定义综上所述，可从狭义和广义来定义电子地图狭义：以数字地图数据为数据基础，以计算机系统为处理平台，在屏幕上实时显示的地图。广义：屏幕地图和支持其显示的地图软件的总称。1.3电子地图的特点数据与软件的集成性地图数据和软件系统的集成。过程的交互性区别于纸质地图，可以让用户交互操作。信息表达的多样性地图载负量极大扩展。无级缩放和多尺度数据快速、高效的信息检索和地图分析多维和动态可视化共享性低成本性可存储于地图数据库中，方便复制更新编辑，容易再版。电子地图与地图、GIS的关系电子地图与传统模拟地图的联系电子地图也属于模拟地图形式，和纸质地图在很多方面（设计、表达）具有一致性；传统地图通常是数字地图的数据来源之一；电子地图可以通过打印输出为纸质地图；电子地图与传统模拟地图的区别在地图的三个基本特征上两者具有显著差异；电子地图增加了多媒体数据的应用；在表达上电子地图更容易描述动态过程和立体场景。GIS（地理信息系统）的出现是一个重要的里程碑，它在技术上体现了地图与计算机技术的完美结合。电子地图与数字地图数字地图是用数字形式描述地图要素的位置、属性和关系信息的数据集合，与具体表达的符号无关，是一种存储方式；电子地图是数字地图符号化处理后的数据集合，是数字地图的可视化，是一种表示方式。电子地图是以数字地图为基础的屏幕模拟表达，并以多种媒介显示地图数据的可视化产品。数字地图是电子地图的数据基础，电子地图是数字地图的表达结果；数字地图是虚地图，电子地图是实地图。电子地图与数字地图数字地图数字地图IO接口电子地图电子地图与GIS电子地图和GIS联系紧密，但是在数据、功能、应用目的、通用程度等方面有显著差别，彼此不能相互替代，主要表现在：地图数据的完整性要求不同GIS注重分析功能，强调地理实体的空间完整性。电子地图为了表达目的有可能损失完整性。核心功能的要求不同GIS着重空间分析。电子地图着重地图表达。地图表达的应用要求不同GIS制图要求相对简单。电子地图需要丰富的地图表现形式。产品的通用程度不同GIS常作为政府、行业的决策支持系统。电子地图的用户多是广大的普通用户。1.4电子地图的分类1.5电子地图的功能和应用表达功能可视化是电子地图的核心。包括地图无级缩放和漫游、分层分级显示、基于多媒体的表达等。分析功能是电子地图区别于传统地图的关键。包括查询、量算、距离分析、统计分析、智能规划和决策等。服务功能提供用户和地理空间信息相关的服务，具有大众化的特点。电子地图的应用特点电子地图具有范围广、种类多、技术和设备依赖性强的特点范围广•应用遍及自然科学、人文科学等多领域种类多•电子地图具有众多类型，如导航、旅游、军用、单机版、网络版、手机版、触摸屏等等技术和设备依赖性强•不同种类的电子地图依赖特定的技术和设备电子地图和电子地图学电子地图学产生的基础理论基础•以现代地图学理论为基础(地图传输论、符号论、认知理论、可视化理论等)技术基础•计算机技术、通信技术、计算机地图制图技术、地图数据库技术、人工智能技术等应用与实践基础•市场不同领域、不同技术的大量电子地图软件和产品电子地图和电子地图学地图学的定义地图学是研究地图的理论、编制技术和应用方法的科学，是一门研究以地图图形反映和揭示各种自然和社会现象空间分布、相互关系以及动态变化的科学、技术和艺术相结合的科学。电子地图学的定义电子地图学是以地理信息的屏幕可视化为核心，研究电子地图设计、技术和方法的综合性科学。电子地图学的研究对象从基本概念看电子地图学的研究对象是电子地图从数据层面看电子地图学的研究对象是数字地图数字地图纸质地图电子地图GIS计算机辅助地图制图屏幕地图显示空间分析电子地图的作用电子地图学的发展1.基础萌芽阶段20世纪80年代中期以前2.技术发展阶段20世纪80年代中期-90年代中期3.广泛应用阶段20世纪90年代中期至今2国内外研究现状2.1国外研究现状20世纪60年代末期，美国ITS的雏形开始出现。在当时开始研发的系统名称叫做电子路径导向系统(ERGS)，后来因为某种原因中间暂停了10多年。到了80年代中期，由加利福尼亚交通部门研发的PATHFINDER系统成功应用。在此之后，国外开始了一系列关于智能交通技术的研究。2.1国外研究现状1990年，美国运输部成立智能化车辆道路系统(IVHS)组织，1991年国会制定了ISTEA(综合地面运输效率方案)，这个方案重点是安排IVHS的研发和试验，目的是能利用通信和信息技术对交通承载量进行合理的分配，从而提高整个路网的运输效率。1994年，IVHS更名为ITS，同时提出了ITS的7个服务领域(7个系统)：即交通管理系统、公共交通运营系统、商用车辆运营系统、出行信息服务系统、电子收费系统、应急管理系统和车辆控制系统。2.1国外研究现状2004年，美国国会通过了SAF-ETEA-LU法案，内容涉及交通管理、公交管理、公路营运、货运管理、道路气象管理、出行者信息、费用征收、事件管理等系统的改善和远程传感器系统等领域，其重点放在了使用多样的智能交通系统及增强多式联运。1988年，由欧洲多国投资50多亿美元，联合推进一项完善道路设施，提高服务质量为目的DRIVE计划。这是欧洲用于车辆安全的专用道路基础设施方案，这一计划己于1994年完成第1阶段。目前欧洲各国正着手TELEMATICS的全面应用研究工作，计划在全欧洲内建立专门用于交通数据共享使用的无线通信网。2.2国内研究现状2004年10月福州举行的“全国地图学与GIS学术会议”上，涌现了大批讨论电子地图的论文，这些论文讨论了电子地图从理论研究到具体设计实现技术的一系列专题。①刘岳全面分析了我国当前电子地图研究的现状，并提出利用面向对象模型设计与制作电子地图，为电子地图的设计技术提供了新的手段。②凌云和陈毓芬从具体的实例分析入手，详细讨论了从底层开发多媒体电子地图集的思路与方法。③齐清文等详细讨论了数字地图的理论和方法体系，并介绍了计算机地图编辑与制版一体化、电子地图、网络地图及手机地图等一系列研究成果，为数字地图在各个领域的应用提供了有益的参考。2.2国内研究现状其它一些比较重要的理论还包括，高俊教授于2000年提出了基于可视化的知识发现和数据挖掘功能，主要讨论了通过色彩、符号、图形等要素表现地物在地理空间中的相互关系并进行分析，从而获得知识、发现规律。他强调“视觉—心象—形象思维—创新”的认知过程，即从已知发现未知的过程，指出可视化的主要作用就是引发大脑中的这个思维过程。3电子地图的使用方法及用途3.1电子地图的使用环境纸质地图受图幅面积的限制，存在图面载负量的极大值，因此在有限的图面上表达尽可能多的信息以最大限度满足用户的需要，成为纸质地图整个设计制作过程的决定因素。电子地图由于其在信息存储和表达方面的巨大优势，理论上具有无限大的载负量；同时它在信息显示方面又受到计算机屏幕尺寸和分辨率的限制。用户在读图时，其视觉的承载媒介是屏幕。因此电子地图的使用环境主要依赖于计算机硬件设备，电子地图上图形的视觉感受效果必然受到计算机屏幕尺寸和分辨率的影响。3.2电子地图的使用方式电子地图与计算机图形学的有效结合，将地图从信息传输工具扩展为一种信息查询与分析工具。因此使用方式也必然从以地图信息传输为主向地图可视化分析为主转变。MacEachren把面向地图传输的地图使用方式与面向地图可视化的地图使用方式两者之间的关系，用一个三维立体进行了写实性的说明，如图所示3.2电子地图的使用方式从图中可以看出，两者在相互转化方面具有以下特点:①从面向地图传输的公共地图使用到面向可视化的个人地图使用转变。前者强调地图用户的广泛性，后者则强调个性化的地图使用。②从面向地图传输的表示已知的地图使用到面向可视化的表示未知的地图使用转变。前者强调用户被动接受地图上存在的信息，后者则更多的把注意力放在如何帮助用户从自己的特定需求出发去发现地图中感兴趣的信息。③从面向地图传输的低级交互性地图使用到面向可视化的高级交互性地图使用转变。通过前者，地图上的信息总是沿着地图向用户的方向流动；通过后者，用户可以利用工具自己操纵地图。4电子地图关键技术电子地图系统的基本构成电子地图数据硬件系统软件系统人员4.1电子地图系统构成电子地图的数据类型空间数据与非空间数据空间数据表达地理实体的位置、大小和分布信息，也称为图形数据或者几何数据非空间数据主要包括专题属性数据和地理统计数据等基础地理数据和专题数据基础地理数据是只具有空间定位和基本属性信息的地图数据专题地理数据是电子地图要反映的主题数据电子地图的数据构成基础地理数据专题地理数据空间数据基础空间数据专题空间数据非空间数据基础非空间数据专题非空间数据分类分级信息专题属性信息专题统计信息其他地学信息多媒体信息电子地图软件的组成和功能电子地图软件的组成和功能1.设计系统负责电子地图数据采集、数据处理、图面配置符号设计和存储管理等功能2.浏览系统是用户操作电子地图的平台，又称为阅读系统3.地图数据库管理模块CDBMS（CartographicDatabaseManagementSystem）,承担电子地图数据库的组织和管理4.地图符号库管理系统是设计、组织和管理电子地图使用符号的应用系统5.商品化的辅助性软件电子地图中多媒体数据的设计加工辅助软件，如Photoshop、3DSMax等4.2数据模型电子地图在伴随计算机信息技术及信号处理技术的发展过程中，出现了