第四章计算机地图制图过程
计算机地图制图
计算机地图制图概述1.计算机地图制图：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、存贮、处理、显示和绘图的应用科学。
2.计算机地图制图意义1)改变传统的地图生产方法，手工编绘地图→计算机智能制图;2)自动制图技术的应用，改进地图生产工艺，加快生产的速度;3)地图内容变得更加丰富而生动，表达手段多样化;4)机助制图是一门地图编制和生产的新技术，特别是地图信息的表达、传输和管理，完全建立在一种全新格局基础上，即地图的计算机信息化。
3.计算机地图制图的优越性(1)数字地图易于贮存，并保证了贮存中的不变形性，从而提高了地图的使用精度；(2)数字地图易于校正、编辑和更新，增加地图的适应性、实用性和用户的广泛性；(3)用绘图机绘图不仅减轻了制图人员的劳动强度，而且减少了制图人员的主观随意性而产生的偏差，为地图制图进一步标准化、规范化铺平了道路；(4)提高了成图速度，缩短了成图周期，改进了制图和制印工艺。
(5)增加了地图品种，拓宽了服务领域。
(6)数字地图的容量大，它只受计算机存贮器的限制，可以包含比一般模拟地图多得多的地理信息。
4.地图：地图图形和文字注记两部分组成5.地图图形：是指地图上用来表示自然或人文现象的各种地图符号；6.地图图形实际上是空间点集在一个二维平面上的投影，它们可以分解为点、线、面三种图形元素，其中点是最基本的图形元素。
7.地图图形数据表示：用来表示地图图形的数据形式有矢量形式的数据和栅格形式的数据，简称矢量数据和栅格数据。
地图图形是用矢量数据表示还是用栅格数据取决于使用的设备、制图目的、精度要求、处理方法；地图设计与与生产的工艺过程的复杂程度取决于地图资料、地图类型、地图比例尺、地图用途等诸多因素；8.计算机地图制图的过程与使用的设备和软件、数据源及图形输出的目的要求有关。
9.计算机制图的方法包括以下三个阶段：1)数据获取阶段：全站仪和GPS数据采集；扫描数字化；遥感图像处理；数字摄影测量；图板数字化图形处理；统计资料；地理调查资料；地图资料2)数据处理阶段概述：数据预处理；投影变换；制图综合；图形编辑；数字地图接边；地图数据的预处理，如坐标变换、结点匹配、比例尺的统一、数据格式的变换(“矢->栅”变换或"栅-> 矢”变换)等，地图投影变换，地图内容的增删与综合;图形处理，如图形编辑、地图符号的图形生成、注记的配置和图廓整饰3)图形输出阶段：地形图：专题地图；分析评价图；统计图表辑；其它地图10.五阶段分法：编辑准备；数据获取；存贮与组织；数控处理；图形输出计算机制图系统的组成1、输入设备:键盘和鼠标;;操纵杆和跟踪球;数字化仪( 机械式坐标数字化仪超声波式坐标数字化仪,全电子式坐标数字化,三维数字化仪 );扫描仪(三维激光扫描-CYRAX, 三维激光扫描ILRIS-3D )2.输出设备:显示器种类(显示器有随机扫描显示器、存储管式显示器、光栅扫描式显示器、液晶显示器、等离子显示器等 ); 点阵式和矢量式输出设备(点阵式输出设备：如常见的针式打印机,喷墨式绘图仪,静电式绘图仪.图形被分解成点阵输出。
计算机地图制图原理与方法基本图形生成算法PPT课件
a=y0-y1； b=x1-x0；d=2*a+b； d1=2*a；d2=2* (a+b)； x=x0；y=y0； while (x<=x1) { SetPixel (x， y， color); if (d<0) {x++；y++； d+=d2; } else {x++； d+=d1;} } /* while */ } /* midPointLine */
第13页/共34页
程序改进
void Bresenhamline (int x0,int y0,int x1, int y1,int color)
{ dx = x1-x0,；dy = y1- y0,；e=-dx;
x=x0； y=y0; for (i=0; i<=dx; i++)
从速度考虑，还 有那些可以改进？
第9页/共34页
3.2.3 生成直线的Bresenham算法
Yi+1 Yi
D
B A
C
xi
Xi+1
第10页/共34页
原理：
d
d
dd
假定直线斜率,0<k<1, 起点坐标为(x,y);
下一个点亮象素可能是：(x+1,y) 或 (x+1,y+1)。这可通过d值的大小来确定:
d = d+k, 当d>1 时 d=d-1 ;
d = F(xp + 2, yp - 0.5)
计算机地图制图课件【4】地图数据可视化共85页
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
1
0
、
倚
南
窗
以
Байду номын сангаас
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
85
第四章 制图综合
四、制图综合的方法步骤
• 1.分类
•
• •
2.简化
3.夸张 4.符号化
12
• 1.分类
—— 空间数据的排序、分级或分群 定性特征的概括：
依据地物属性、制图需要及 图解限度所进行的重新分类。
分级：
空间信息进行数量统计时， 数据划分为数学定义的级别。
中国土地资源图的分类系统
13
• 2.简化
显示空间信息的重要特征，删弃次要的细部 比例尺概括： 依据比例尺变化而设定取舍标准。 目的概括： 依据制图目的、区域特征的空间信息选取。
34
3、合并 就是合并同类地物的细小碎部。当图形 的细小弯曲或图形间距小到不能清晰显示 时就采用合并的方法来概括地图图形。 4、分割 当采用合并法有损制图对象的图形特征 时（如排列、方向、大小对比等），为保 持图形的主要特征，可采用分割方法将图 形重新组合。它是以牺牲局部图形的真实 性来换取主要特征的保持。
30
（2）定额法 定额法是以地图适宜的负载量为基础， 确定单位面积内地图内容的选取指标（总 量或密度）。目的是解决选多少要素的问 题。通常按照从重要到一般，从大到小的 顺序进行选取，不能超过规定数量指标。
31
2、地图内容选取的顺序
（1）从主要到次要 （2）从高级到低级 （3）从大到小 （4）从全局到局部
38
第三节
制图综合自动化
一、计算机制图综合的发展轨迹
计算机制图综合是伴随着机助制图的发展而发 展的。最早可追溯到Perkal（1966）和Tobler（1966 ）的工作。早期的工作多是基于单纯线状符号概括的 程序和算法设计，如线形简化（删减细节）算法设计 、线形平滑（柔缓尖硬折角）程序设计等。 20世纪70—80年代随着卫星遥感图像处理技术 和数字高程模型（DEM）处理技术的发展，大大丰富 了计算机制图综合的方法。象图像增强技术通过改变 图像的频谱、结构，或对已分类专题图像进行简化、 归并处理，或通过再取样和改变像元大小等来实现制 图综合。 39
计算机地图制图原理与算法基础.ppt
（3）计算机地图制图与GIS
计算机地图制图是GIS的重要组成部分。计算机 地图制图侧重于地物的显示和处理，讨论地形、地 物和各种专题要素在地图上的表示，并且以数字形 式对它们进行存贮、管理，最后通过图形输出设备 输出地图。
GIS既注重实体的空间分布又强调它们的可视 化效果，既注重实体的空间特征又强调它们的非空 间（属性）特征及其操作，具备强大的空间分析和 决策支持能力。现代GIS都具有计算机地图制图的 成分，具备良好的地图制图功能，但并非所有计算 机地图制图系统都含有GIS的全部功能。
操作平台
接口
有效区域
标示器
支架
图1-5 手扶跟踪数字化仪
图1-6 标示器
Y行写线
Y脉冲Y脉冲发发生生器 器
X冲发X冲生发生器器
时钟脉冲
时钟脉冲 计数计器数器
图1-7 数字化仪工作原理
X坐标 Y坐标
图1-8 线性CCD外观
谢谢!
1.2 计算机地图制图的一般过程
数据获取
数据处理
数据输出
地图数字化 影像数字化 数字测图 数据转贮 键盘录入 ……
图1成 自动综合 曲线光滑 分析处理 注记配置 符号化处理
图形显示 绘图输出 胶片输出 光盘输出
……
……
计算机地图制图的一般过程
1.3 计算机地图制图的设备
不同之处： CAD一般采用几何坐标系，处理的多为规则
几何图形及其组合，图形功能尤其是三维图形功 能极强，属性数据处理功能相对较弱。
计算机地图制图一般采用大地坐标系，处理 的多为地理空间的自然目标和人工目标，图形关 系更为复杂，因而图形处理的难度更大，且制图 数据来源广、输入方式多样化。特别是专题地图 的自动绘制，需要丰富的地图符号库和属性数据 库支持。
计算机地图制图
计算机地图制图计算机地图制图（Computer-Aided Cartography，简称CAC）又称数字化制图、计算机辅助制图等，简称为机助制图。
简单的讲计算机地图制图是以地图学基本原理为基础，应用计算机和图形输入输出设备，从事地图制作和使用的一门学科。
数字地图数字地图是以数字形式记录和存储的地图。
电子地图电子地图是数字地图转化为模拟地图的软拷贝形式。
无极比例尺指以一个大比例尺空间数据库为基础数据源，在一定区域内空间对象的信息量随比例尺变化自动增减，从而使得空间地理信息的压缩和复现与比例尺自适应的一种信息处理技术。
光栅化在图形输出时，从图形对象的几何和拓扑信息出发，确定最佳逼近图形的象素集合，并用指定的颜色和灰度设置象素的过程称为图形的扫描转换或光栅化。
矢量数据的压缩又称为数据化简，是指从所取得的数据集合中抽出一个子集，这个子集作为一个新的信息源，能够用尽可能少的数据量，在规定的精度范围内，最好的逼近原集合。
矢量数据的压缩主要是对线的压缩。
垂距法在给定的曲线上每次顺序取三个点，计算中间点与其它两点连线的垂距d，并与限差L比较。
光栏法定义一个扇形区域，通过判断曲线上的点在扇形外还是在扇形内，确定保留还是舍去。
道格拉斯-普克法对给定曲线的首末点虚连一条直线，求中间所有点与直线间的距离，并找出最大距离dmax，用dmax与限差 L比较。
拓扑关系是一种对空间结构关系进行明确定义的数学方法，是指图形在保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质。
点(结点)、线(链、弧段、边)、面(多边形)是表示空间拓扑关系最基本的拓扑元素。
操作尺度对空间实体、现象的数据进行处理操作时应采用最佳尺度，不同操作尺度影响处理结果的可靠程度或准确度地理网格是指按一定的数学规则对地球表面进行划分而形成的网格。
数据模型对现实世界进行认知、简化和抽象表达，并将抽象结果组织成有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。
对象模型将研究的整个地理空间看成一个空域，地理现象和空间实体作为独立的对象分布在该空域中。
1.计算机地图制图概述
DMS
俄罗斯学者也把GIS定义为“一种解决各种复杂的地理相关问题 、以及具有内部联系的工具集合”。 美国联邦数字地图协调委员会关于GIS的定义“GIS是由计算机硬 件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计支持空间数据的采集 、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题 ”。 龚健雅在他的书中提到“GIS是一种特定而又十分重要的空间信 息系统，它是以采集、存储、管理、分析和描述整个或者部分地球表 面与空间和地理分布有关的数据的空间信息系统”。 汤国安在他的书中提到“它是一种特定而又十分重要的空间信息 系统。它是在计算机硬件、软件系统支持下，对整个或者部分地球表 面与空间中的有关地理的数据进行采集、存储、管理、运算、分析、 显示和描述的技术系统”。
DMS
数字高程模型Digital Elevation Model Model，缩写DEM Digital DEM 是在某一投影平面（如高斯投影平面）上规则格网点的平面坐标（X，Y） 及高程（Z）的数据集。DEM的格网间隔应与其高程精度相适配，并形成有规 则的格网系列。为完整反映地表形态，还可增加离散高程点数据。 数字正射影像图Digital OrthophotoMap Digital OrthophotoMap，缩写DOM DOM 是利用数字高程模型（DEM）对经扫描处理的数字化航空像片，经逐像 元进行投影差改正、镶嵌，按国家基本比例尺地形图图幅范围剪裁生成的数 字正射影像数据集。它同时具有地图几何精度和影像特征的图像，具有精度 高、信息丰富、直观真实等优点。 数字线划地图Digital Line Graphic Graphic，缩写DLG Digital DLG 是现有地形图要素的矢量数据集，保存各要素间的空间关系和相关的属 性信息，全面地描述地表目标。数字栅格地图（Digital Raster Graphic， 缩写DRG）是现有纸质地形图经计算机处理后得到的栅格数据文件。每一幅 地形图在扫描数字化后，经几何纠正，并进行内容更新和数据压缩处理，彩 色地形图还应经过色彩校正，使每幅图像的色彩基本一致。数字栅格地图在 内容上、几何精度和色彩上与国家基本比例尺地形图保持一致。
算机地图制图原理概
面状符号
表示面状地物，如森林、湖泊 等。
文字和数字注记
表示地物的名称、数量、质量 等属性信息。
03
CATALOGUE
计算机地图制图技术原理
03
CATALOGUE
计算机地图制图技术原理
数字地图的制作流程
地图数据采集
通过实地调查、遥感技术、GPS定位等方式 获取地图数据。
地图符号化
将地理信息数据转化为可视化的地图符号， 以表达地理要素的特征和属性。
坐标系统
描述地理要素的空间位置，常见的坐 标系统有地理坐标、投影坐标等。
坐标转换
在地图制作过程中，可能需要将不同 坐标系统进行转换，以确保地图的准 确性和一致性。
地理信息系统的应用
GIS概述
GIS功能
地理信息系统是一种用于处理、分析和表 达地理数据的计算机系统。
包括数据输入、编辑、查询、分析、可视 化等，广泛应用于资源管理、城市规划等 领域。
环境监测等。
灾害应急响应
地图制图软件在灾害应急响应中用于 制作应急地图、进行灾害评估和资源
调度等。
自然资源管理
在土地资源管理、森林资源管理、水 资源管理等领域，地图制图软件发挥 着重要作用。
商业决策支持
地图制图软件可以为商业决策提供可 视化支持，如市场分析、物流规划等 。
软件应用案例分析
城市规划与管理
软件内置或支持插件形 式的空间分析工具，如 缓冲区分析、叠加分析 、网络分析等，用于解 决各种地理空间问题。
地图制图软件支持多种 形式的可视化表达，如 柱状图、饼图、热力图 等，同时可以将地图导 出为各种格式的文件， 如PDF、JPEG、PNG等 。
软件功能和使用方法
数据输入与处理
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- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
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制图 语言
制图 规则
定义地图投影、 坐标参考
根据想要得到的 地图结果，制定 的制图规定
地图
1、计算机地图制图基本过程
计算机地图制图基本流程
利用计算机及某些输入输出设备自动编制地图的方法。
地图设计
数据输入
确定投影
确定比例尺
选择地图内容和 表示方法
确定制图综合原 则和指标
编写地图编制计 划书
数字化 数字测图 遥感 数据... 转换
PCI Geomatics
makers of Geomatica.
4、计算机地图制图过程
GIS软件商(国内)
SuperMap
GeoStar
输出数据不带有原始属性信息 不适用一些自然特征要素：河流、复杂立交桥等。
2、用ArcGIS制作地图
Generalization Tools
曲线化简工具Simplify Line 建筑物化简工具Simplify Buildiing
2、用ArcGIS制作地图
Generalization Tools
AUTODESK GIS
4、计算机地图制图过程
GIS软件商(国外)
ESRI
Environmental Systems Research Institute Inc. makers of ArcINFO, ArcView, ArcGIS, etc.
地理坐标配准；
③栅格矢量化。手工对着扫描图像进行跟踪绘制矢 量图形；调用ArcScan工具进行自动化矢量图形 跟踪。
2、用ArcGIS制作地图
二、数据处理
处理的工作内容
地图投影变换 要素的几何图形 要素的拓扑关系 制图综合
数据处理工具
投影工具Project 数据检查Check Geometry、Repair Geometry 拓扑Topology 制图综合工具集Generalization Tools
2、用ArcGIS制作地图
Generalization Tools
多边形聚合工具Aggregate Polygons Tool
通过给定聚合距离、面积进行运算 输出的聚合矩形不带有属性信息 输出一个一对多的属性表
2、用ArcGIS制作地图
Generalization Tools
道路中心线提取工具 Collapse Dual Lines To Centerline
数据处理
投影变换 图形处理 制图综合 选色 配置符号 注记...
图形输出
图幅整饰 地图打印 地图... 输出
1、计算机地图制图基本过程
国内外用于计算机制图的主流软件
ARCGIS
MAPGIS
MAPINFO
国 GEOSTAR 国 GRASS
内
外
SUPERMAP
CorelDRAW
方正智绘
GEOMEDIA
2、用ArcGIS制作地图
三、制图符号化与注记
Symbology管理器
双击打开属性对话框
2、用ArcGIS制作地图
三、制图符号化与注记
点状符号编辑器
2、用ArcGIS制作地图
三、制图符号化与注记
Symbology三维符号
三维符号提升整体视觉效果 真实模拟地理环境 必须安装3D Analysis Extenstion
MapGIS
4、计算机地图制图过程
ArcGIS/ArcMap
MapInfo
GeoMedia
资源调查 城市规划
数字地形 三维可视化 海底建模
管线管理 虚拟现实
旅游指示
流域数字化
交通查询
应急系统
内容
1、计算机地图制图基本过程 2、用ArcGIS制作地图 3、地图制图技巧
五、地图输出
(2)打印设置
2、用ArcGIS制作地图
内容
1、计算机地图制图基本过程 2、ArcGIS地图制图 3、地图制图技巧
技巧一—数据组织
3、制图技巧
技巧二—图层的组织
在ArcGIS的图层设置中，同样也遵循层的理念。上层会对下层进行 遮盖，这是层的最基本表现。正是有层的存在，因此在制图的过程中必 须避免上下层之间的遮盖，这样才能更好的展示地图要素。但有时候我 们更需要这个遮盖的作用来实现一些高级的显示效果。如下图是一个面 状的数据，我们需要给道路面添加外边线，使其看起来更加美观。但由 于数据面状数据是独立的，在相交的位置没有融合，因此添加外边线的 效果相当难看。
第四章 计算机地图制图过程
内容
1、计算机地图制图基本过程 2、ArcGIS地图制图 3、地图制图技巧
内容
1、计算机地图制图基本过程 2、ArcGIS地图制图 3、地图制图技巧
地图的组成
现实世界的 抽象通过测 绘手段获取
数据
数学 法则
图形、文字、 符号、比例 尺、指北
针…
指北针
四、图幅整饰
2、用ArcGIS制作地图
比例尺
四、图幅整饰
2、用ArcGIS制作地图
图例
四、图幅整饰
2、用ArcGIS制作地图
图框
四、图幅整饰
2、用ArcGIS制作地图
四、图幅整饰
（5）布局地图（精调整）
2、用ArcGIS制作地图
五、地图输出
（1）地图导出
2、用ArcGIS制作地图
ArcGIS地图制图生产流程
数据采集 数据处理 地图符号化与注记 图幅整饰 成果输出与打印
2、用ArcGIS制作地图
一、数据采集
数据采集涉及工具
（1）数据格式转换Data Interoperability Tools、Convertion Tools
（2）地图数字化Georeferencing Tool、 ArcScan
2、用ArcGIS制作地图
三、制图符号化与注记
Labeling
与数据属性相关联 VBScript控制表达式显示内容
2、用ArcGIS制作地图
四、图幅整饰
Layout View 固定比例尺 设置幅面大小 布局地图（粗） 添加地图元素 布局地图（细） 保存
2、用ArcGIS制作地图
2、用ArcGIS制作地图
一、数据采集
（1）数据格式转换 Export Data
最简单的数据转换 转换格式有限
Convertion Tools
OGC规范数据格式 常用的数据格式
2、用ArcGIS制作地图
一、数据采集
（2）地图数字化 地图数字化方法:
①对纸质图件进行扫描； ②配准。调用Georeferencing工具对扫描图像进行
四、图幅整饰
（1）固定比例尺
2、用ArcGIS制作地图
四、、用ArcGIS制作地图
四、图幅整饰
(3)布局地图（粗调整）
2、用ArcGIS制作地图
四、图幅整饰
(4)添加地图元素
图名 指北针 比例尺 图例 图框 其他
2、用ArcGIS制作地图
3、制图技巧
1：125 000 1：100 000
1：125 000 1：25 000
技巧四—不规则数据框
3、制图技巧
技巧五—等高线注记
3、制图技巧
小结
地图制图是一个复杂繁琐的过程， 需要细心和耐心，需要多种软件相互配 合使用。
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
多边形化简工具Simplify Polygon
曲线平滑工具Smooth Line
2、用ArcGIS制作地图
三、制图符号化与注记
（1）制图符号化
制图符号化是用地图语言（地图符号）去展现数据的过 程
Symbology符号渲染，包含点、线、面三种类型符号 （三维符号）
存放在*.style文件中，可以通过Style Manager管理 支持TIF、Bmp、EMF… 提供对符号样式编辑、修改、创建的工具
3、制图技巧
技巧二—图层的组织
这时候，我们可以充分考虑层的遮盖特性，在面状图层上再添加一 层，数据源指向原来的面要素集，通过取消上层的轮廓线和增粗下层轮 廓线，可以轻松实现带边线的道路面显示。
3、制图技巧
技巧三—标注分组
标注分组显示可以在不同的比例尺下显示符合设置条件的标注，它一般 用作处理高密度要素的标注显示，通过设定要素属性的级别逐级比例尺 下显示同一层越来越多的标注，避免标注的大量扎堆。
2、用ArcGIS制作地图
三、制图符号化与注记
2、用ArcGIS制作地图
三、制图符号化与注记
(2)地图注记（地图说明语言）
在地图中标记位置、名称、数量、性质等信息的 说明文字
使地图内容更加丰富、提高地图的使用价值 文字标注位置的选择是否恰当，排列是否美观，
将直接影响到电子地图的清晰易读性和使用价值
MapInfo
Makers of MapInfo
Intergraph
makers of GeoMedia
GRASS
(Geographic Resources Analysis Support System) Open Source,