《计算机地图制图》实验指导书

1、实验项目一: 栅格图像的地理配准

1）目的

理解栅格地图的坐标配准的原理，掌握栅格地图的坐标配准和分析的方法。

2）内容安排与组织

（1）实验时间及安排

①实验学时数2学时。

②实验地点在机房，每人一机，实验软件AutoCAD，栅格图像。

（2）主要内容

在理解栅格地图的坐标配准的几何原理基础上，利用AutoCAD软件，使用image、move 、rotate、scale、line、units、list等命令，获得配准转换参数，实现栅格地图的坐标配准，后采用误差理论，计算配准精度，并对配准精度进行分析。

（3）基本原理

栅格图像可以通过扫描仪获取，它的误差来源两个方面：

①扫描图件的变形误差

地形图的材质主要是薄膜，但仍有一少部分是纸图，由于制图时间较长，有不少图件不同程度发生变形，这是误差的主要来源。

②扫描仪的误差

在扫描过程中，由于使用CCD扫描仪，会引入误差，主要有扫描仪的分辨率误差、光学误差、机械运动和速度不均所造成的直线、线阵方向与扫描方向不垂直引起的误差等。

所有以上这些误差引起的几何变形，可看成平移、旋转、缩放、放射，以及各种更高变形的综合结果。栅格图像要使用，就必须对误差进行纠正，在实际操作中，很难对所有的误差一一进行变形改正，只能综合考虑它们的影响，综合校正。若栅格图像的变形比较均匀，可以简单的对图像进行平移、旋转、缩放纠正。

（4）CAD中栅格图像地理配准的主要步骤

①使用Image命令将要地理配准的影像插入到CAD中；

图1 插入栅格图像

②运行units命令，设置角度和长度精度，小数点后4位；

图2 图形单位设置

③在图像已知坐标两点画line线；

④用list命令查看绘制line线的角度和长度,根据已知坐标两点的真实坐标计算角度和长度,求出旋转角度和放缩比例；

图3 获取实体信息

⑤对图像用move命令选定某已知点作为基点，移动图像到真实坐标处；

⑥用rotate命令以已知点为基点根据④计算的旋转角度进行旋转；

⑦用scale命令以已知点为基点根据④计算的放缩比例进行缩放。（5）实验报告的要求

①要写明自己实验的过程，以及实验过程中计算的具体数据

②填写误差统计表

图像纠正误差统计表

附：

( 4

2 2

∑=

i i

y x

中

2、实验项目二: 数据文件读写

1）目的

理解AutoLISP语言的语法规则和基本编程方法，掌握利用AutoLISP语言实现对文本文件的读写操作。

2）内容安排与组织

（1）实验时间及安排

①实验学时数2学时。

②实验地点在机房，每人一机，实验软件AutoCAD。

（2）主要内容

在理解AutoLISP语言的语法规则和基本编程方法的基础上，掌握文件打开与关闭函数、文件的读行和写行函数、常用的字符串处理函数、命令函数、常用的表处理函数、常用的实体访问类函数的使用方法，实现数据文件读写程序编写。

（3）读取文本文件展绘碎部点

根据实验提供的展点数据文件，编制读取文本文件展绘碎部点程序。

图1 展点数据文件

图2 展绘碎部点图

(defun C:zhsbd( / )

(setq pf (getfiled "path File" "" "txt" 2))

(if pf

(progn

(setq fp (open pf "r"))

(setq reco (read-line fp))

(while reco

(setq dh (substr reco 1 2))

(setq x (substr reco 6 7))

(setq y (substr reco 14 7))

(setq z (substr reco 22 6))

(setq pt (list (atof x) (atof y) ) )

(command "layer" "m" "yuan" "c" 67 "" "")

(command "circle" pt 0.5)

(command "layer" "m" "dh" "c" 90 "" "")

(command "text" "r" (polar pt pi 1) 2 0 dh)

(setq reco (read-line fp))

)

(princ)

(close fp)

(command "zoom" "e")

)

（4）提取高程点写入文本文件

根据实验提供的高程点数据文件，提取高程点坐标，写入文本文件。

图3 离散高程点图

图4 提取出的离散高程点数据文件(defun C:tqgcd( / )

(setq pf (getfiled "保存数据文件" "" "txt" 4))

(if pf

(progn

(setq fp (open pf "w"))

(setq ss (ssget "X" '((0 . "TEXT")(8 . "p831")) ))

(if ss

(progn

(setq n (sslength ss) i 0)

(while (< i n)

(setq data (entget (ssname ss i)))

(setq data1 (assoc 10 data))

(setq x (rtos (cadr data1) 2 4))

(setq y (rtos (caddr data1) 2 4))

(setq str (cdr (assoc 1 data)) )

(setq i (+ i 1))

(setq str (strcat (itoa i) " " y " " x " " str ) ) (write-line str fp)

) ) )

)

(close fp)

(prompt (strcat "\n共提取" (itoa i) "高程点"))

)

3、实验项目三: 符号制作

1）目的

理解CAD软件制作地形图符号的原理，掌握点状、线状和面状符号的制作方法。

2）内容安排与组织

（1）实验时间及安排

①实验学时数4学时。

②实验地点在机房，每人一机，实验软件AutoCAD。

（2）主要内容

在理解CAD软件制作地形图符号的原理的基础上，利用CAD软件，结合点状、线状和面状符号的制作方法，制作相应的地形图符号。

（3）点状符号的制作

利用图块建立下水井、路灯、纪念碑等独立符号。

图1 下水井(定位点：圆心)

图2 路灯(定位点：下方圆形的圆心)

图3 纪念碑(定位点：下方直线的中点)

（4）线状符号的制作

①定制线型法

每个线型文件可定义多个线型，每个线型有一个标题行和一个定义行。

a) 标题行的格式如下：

*ltype-name[,description]

其中，“*”是标记行的标记，它后面紧跟线型名，逗号之后是对这个线型的注释。

b) 定义行的格式如下：

A,dash-1,dash-2,…,dash-n

其中，“A”表示为两端对齐方式，dash-1,dash-2、…为短划线序列的每段长度。当dash-i>0，表示是实线段；dash-i<0，表示是空白线段；当dash-i=0，表示是一个点。

c）小路符号的建立如下：

* XIAOLU————

A, 4, -1

图4 小路符号

图5 点划线符号

*DASHDOT, _____ . _____ . _____

A, 0.5, -0.25,0, -0.25

②复合线型的开发

复合线型定义的具体格式如下：

*线型名[,线型描述]

Alignment,dash-1,dash-2,…[嵌入的文本字符串或形定义],dash-n,…

其中，嵌入文本字符串的定义语法为：

[“string”, style, R=n,A=n, S=n,X=n, Y=n]

嵌入形的定义语法为：

[Shapename, shape_file, R=n, A=n, S=n,X=n, Y=n]

string是双引号中的由一个或多个字符组成的文本字符串，shapename是shape_file文件的形名。Shape_file文件中必须有形，否则AutoCAD不允许用户用此线型。

Style是文本式样的名字，shape_file为AutoCAD的.SHX形文件。如果当前图形中没有style，AutoCAD则不允许使用此线型。如果shape_file文件没有位于库搜索路径中，AutoCAD会提示并要求用户选择另外一个.SHX文件。在shape_file文件中可包含路径。

其余5个字段R=、 A=、S=、X=和Y=为可选择的转换分类。每个转换分类后面的n表示所需数字。

R（Rotate）＝n表示文本或形相对于当前线段方向的转角。缺省时为零，表示AutoCAD文本或形的方向与所给线段方向一致。

A（Angle）＝n表示文本或形相对于世界坐标系的X轴的绝对的转角。当希望文本或形总是以水平形式出现而与线段的方向无关时，可采用A＝0。用户可以指定R和A，但两者不能同时指定值。如果两个都没有指定值，则AutoCAD 采用R＝0。R和A以度为单位。如果希望以弧度或梯度作为单位，那么数字后面必须加R和G。

S＝n确定文本或形的比例系数。

X＝n和Y=n为可选项，它们确定相对于线型分类中的当前点的偏移量。缺省时AutoCAD将文本字符串的左下角点或形的插入点放在此当前点。两个偏移量分别沿着当前线段方向（对于X）和沿着与当前线段方向垂直的方向（对于Y）度量，就像有一个局部坐标系，它的X轴从当前线段的第一个端点指向第二个端点。因此正的X偏移量会使文本或形朝着当前线段的第二个端点的方向移动，正的Y偏移量使文本或形沿着正X方向的90度方向（逆时针）移动。这两个偏移量将使文本或形的定位更精确。

例如：定义栅栏符号

图6 栅栏符号

例1：

定义形文件aaa.shp，编译compile。

*2,3,2

1,01C,0

*3,7,3

3,2,1,10,1,000,0

同时建立文件zhalan1.lin

*zhalan1,--|---@---|---@---|---@---|---@---|---@---|---@------ A,4.5,[2,c:\aaa.SHX,Y=1],4.5,-0.5,[3,c:\aaa.SHX,X=0.5],-0.5

例2：

定义形文件bbb.shp，编译compile.

*2,3,2

1,01C,0

*3,9,3

3,2,2,010,1,10,1,000,0

同时建立文件zhalan2.lin

*zhalan2,--|---@---|---@---|---@---|---@---|---@---|---@------ A,4.5,[2,c:\bbb.SHX,Y=1],4.5,-0.5,[3,c:\bbb.SHX],-0.5

③编程开发法

图7 栅栏符号

(defun C:zl( / p1 p2 p3 p4 s f s0 n i)

(setq p1 (getpoint "\n 请指定点1"))

(setq p2 (getpoint p1 "\n请指定点2"))

(setq s (distance p1 p2) f (angle p1 p2) )

(setq n (+ (fix (/ s 10.0)) 1))

(setq s0 (/ s n))

(setq i 0)

(while (< i n)

(command "circle" p1 0.5)

(command "line" (polar p1 f 0.5) (polar p1 f (- s0 0.5)) "")

(setq p3 (polar p1 f (/ s0 2)) p4 (polar p3 (+ f 1.57) 1) )

(command "line" p3 p4 "")

(setq p1 (polar p1 f s0))

(setq i (1+ i))

)

(command "circle" p1 0.5)

(princ)

)

（5）面状符号库的制作

①图案填充法

一个图案的文件可存放多个图案的定义。每个图案有一个标题行和若干个定义行。

标题行的格式如下：

*pattern-name[,description]

其中，“*”是标题行的标记，它后面紧跟图案名，图案名之后是关于这个图案的注释。

定义行的格式如下：

angle,x-origion,y-origion,delta-x,delta-y[,dash-1,dash-2,…,dash-n] 图案的定义行解释如下：

angle：该组平行线与水平方向的夹角。

x-origin、y-origin：该组平行线中必有一条经过此点。

delta-x：相邻两平行线沿线本身方向的偏移。

delta-y：相邻两平行线的距离。

[,dash-1,dash-2,…,dash-n]：该组平行线的线型。若为实线，无此部分。

a）草地图案定义

图8 草地符号 *H142,Caodi

90,0,0,0.01,0.01,0.0015, -0.0185

90,0.0008,0,0.01,0.01,0.0015, -0.0185 b）特种房屋图案定义

图9 特种房屋符号 *H251, Tezhong Fangwu

45,0,0,0,0.0015

135,0,0,0,0.0015

4、实验项目四: 格网DEM建立

1）目的

理解格网DEM的基本原理，掌握距离反比法插值算法原理，编程实现格网DEM的生成。

2）内容安排与组织

（1）实验时间及安排

①实验学时数4学时。

②实验地点在机房，每人一机，实验软件AutoCAD，离散高程点图。

（2）主要内容

在理解格网DEM的基本原理的基础上，利用距离反比法插值算法，编程实现格网DEM的建立。

（3）格网DEM建立

①根据离散高程点图，采用AutoLISP语言提取高程点信息，利用距离反比插值算法生成格网DEM。

图1 离散高程点图

图2 距离反比法插值算法

五、座谈与反馈

针对学生实验过程中存在的疑问、报告存在的问题以及对今后的课程学习与就业等相关问题，进行座谈。

六、评价方式

1．评价内容：实验成绩主要考核学生的实验软件操作熟练程度、实际操作表现、实验完成情况以及实验报告中对实验结果的分析与总结。

2．成绩构成：实验成绩满分100分，每个实验25分，共计100分。

七、注意事项

1、实验过程中，按要求时间到达指定场地。

2、服从指导教师的调度，班长、学委要辅助教师组织同学，保证实习顺利进行。

3、实验中保持良好的纪律，尊重作报告者的劳动。

4、听报告时要认真做好笔记，为编写实习报告准备资料。

5、实验报告要亲自编写，锻炼提高自己。虽然实验项目相同，但是每个人的语言特点、组织方式是不相同的，严谨互相抄袭，情节严重者本次实验成绩按不合格处理。

6、注意请假制度，没有参加实验的学时超过学校规定的学时，本次实验成

绩按不合格处理。

7、遵守实验的纪律，违反纪律严重者，指导教师有权终止该生的实验，成绩不合格，并要上报院里作行政处理。

撰写人：李兰勇

教研室主任：吉长东

测绘学院教学院长：王崇倡