测量与地图学第章五制图综合.ppt

第五章 制图综合,第5章制图综合,制图综合的主要方法,影响制图综合的因素,地图综合基本规律,制图综合基本概念,地图自动综合,制图综合与地图精度的关系,制图综合，有着它的特殊含义和内容，它的产生、实质和作用是由地图的基本矛盾决定的。,1、地球曲面与地图平面的矛盾 地图投影2、缩小、简化了的地图模型与 实地复杂的现实之间的矛盾,制图综合,将地表景观表现为地图，需要解决两个基本矛盾：,为什么要制图综合,1 制图综合基本概念,1:100000,制图综合的基本概念：对不同制图区域的制图物体进行相应程度的选取和概括，反映出各种制图区域地理要素的组成、地理分布及其相互联系的主要特征，体现出区域间基本差异。这些编制地图时处理地图内容的原则和方法，称为制图综合。,从对制图物体的大小、重要程度、表达方式和读图效果出发，制图综合分为：比例综合：地图比例尺缩小而引起图形缩小产生的选取和概括 目的综合：由编图者对制图物体重要性的认识来确定是否选取。规格化和标准化制图学发展的趋势。感受综合：从读者的实际感受出发，由于视觉和记忆的因素产生的无意识的综合。记忆综合和消除综合。,1:25万,选取和概括,选取：是选择那些对制图目的有用的信息，把它们保留在地图上，不需要的信息则被舍掉。概括：是对制图物体的形状、数量和质量特征进行化简。,第5章制图综合,制图综合的主要方法,影响制图综合的因素,地图综合基本规律,制图综合基本概念,地图自动综合,制图综合与地图精度的关系,地图比例尺地图用途制图区域地理特征地图符号特点制图资料与制图者,2 影响制图综合的因素,一、地图比例尺的影响,是制图综合的最根本、最主要的影响因素。表现在：（一）影响图上表示地物多少的变化（二）影响图上对地物碎部特征的表达（三）影响地物重要性的变化,二、地图用途与主题的影响,鉴于每幅地图的面积是有限的，表示的内容只能满足某一方面或某几方面的需要，因此用途直接决定取舍的对象和综合的程度。地图用途决定地图内容和表示方法的选择,地势图,地理图,三、制图区域地理特征的影响,制图综合的根本目的在于力求客观地表达出制图区域地理环境的基本特征，因此实施制图综合必须顾及制图区域的地理特征。,水资源分布：南北差异水井和湖泊在西北干旱重要，在江南水乡可以忽略在水网中。居民地分布：南北差异村庄在人烟稀少区要大部分表示，人口稠密区无意义。,四、地图符号的影响,地图上各种地物均以符号加以表示，符号的形状、大小和颜色三要素直接影响地图的载负量。,1）符号的形状占用空间大小不一样2）符号的最小尺寸也决定了地物的选取,3）色彩制图较单色制图更有助于丰富地图内容，增加地图信息量,五、制图资料与制图者的影响,主要体现在资料内容的详略、精度高低和可靠程度大小等方面。,资料详细要舍弃多，综合程度大；资料舍弃少，综合程度小。,制图精度高可靠性大，没什么可舍弃的，综合程度小；大部分因精度低或不可靠被舍去，综合程度大。,制图者知识水平、创造能力、编图技能与对制图资料和制图区域分析研究的深度都在制图综合中体现。计算机制图同样存在制图综合问题，数字化过程中进行对象选取和对象轮廓线的化简和概括，分类分级的合并。,第5章制图综合,制图综合的主要方法,影响制图综合的因素,地图综合基本规律,制图综合基本概念,地图自动综合,制图综合与地图精度的关系,主要方法有：内容的取舍、形状和数量质量特征的概括、符号化等。一、地图内容的取舍二、制图对象的概括三、制图对象的归纳推理四、制图内容符号化五、地物的移位六、统一协调,3 制图综合的主要方法,一、地图内容的取舍,（一）取舍的概念地图内容的取舍，指根据地图的主题、内容、比例尺和用途等要求，按编图大纲规定的数量或质量指标，从大量制图对象中选取某些较大、较重要、有代表性的表示在地图上，舍弃某些较小、次要的或与地图主题无关的内容。选取的主要表现在：一是选取地理要素中的主要类型；二是选取主要类别中的主要要素。,（二）选取的顺序一般是按制图对象的主次关系、数量或质量指标的高低顺序进行的。1、从整体到局部2、从高级到低级3、从主要到次要4、从大到小,下列关于制图综合物体选取顺序的说法，错误的是（）。A.从主要到次要 B.从高等级到低等级 C.从大到小 D.从数量到质量,（三）选取的方法1、资格法：以一定的数量或质量指标作为选取的资格，凡达到资格标准的就选取表示，达不到的则予以舍去的一种方法。选取标志：数量标志：长度、面积、产值等资格（标准）质量标志：等级、品种、性质等优缺点优点：标准明确，简单易行；缺点：一个标志不能全面衡量出物体的重要程度；如：小湖泊，在不同的地区，其重要程度不同。同一资格无法预计选取后的地图容量。,（三）选取的方法2、定额法：按规定图上单位面积应选取表示地物的总数或密度，依选取的顺序进行选取，以不超出总量指标为限的一种选取方法。,例如：1：50万地形图规定稠密地区居民点的选取定额为130160个/100cm2；稀疏地区居民点的选取定额为70100个/100cm2，这种点的删除同样适用于湖泊群或岛屿群。,优点：预计地图容量；保证地图具有相当丰富的内容而又不失去易读性。缺点：无法保证在不同地区保留相同质量指标。,（三）选取的方法3、根式定律法：德国地图学家托普费尔在多年制图经验的基础上提出的。他认为：资料图上某一要素转到新编图上时，其数量变化与这两图比例尺分母的平方根有关，这个关系可用下列公式表示：,开方根定律适用于同一种符号尺寸（或稍缩小）同一类地图（如大比例尺地形图）。它只能确定选取的限额，而具体选取哪些事物，还要由制图人员根据事物的意义确定。,定额法和根式定律法都只能确定选取数量，在实际工作中，均要与资格法配合使用，才能在图上进行具体的选取。规定选取标准和选取程度都不能千篇一律。其决定因素：(1)首先要考虑地图的具体用途。(2)要考虑区域特点。(3)要考虑该地图上所表示内容和指标的重要性。,二、制图对象的概括,制图对象的概括：是指根据地图比例尺、用途和要求，确定地图内容各要素的分类分级原则，以及对地物的形状、数量和质量特征所进行的化简。（一）地物形状概括删除制图对象图形的不重要的碎部，保留和适当扩大其重要的特征，使制图对象构成更具有本质特性的明晰的轮廓。包括外部轮廓和内部结构。线状地物（如单线河、沟渠、岸线、道路、等高线等），主 要是减少弯曲；面状地物（如用平面图形表示的居民地），则既要化简其外部轮廓，又要化简其内部结构。方法：删除、合并、夸大和分割,方法：删除：制图物体图形中的某些碎部，在比例尺缩小后无法清晰表示时应予以删除。,例如：河流长度1cm、湖泊面积1mm2、岛屿面积0.5mm2应删除.,可以是单项指标，也可以是多项指标。,合并：随着地图比例尺的缩小，制图物体的图形极其间隔小到不能详细区分时，可以采用合并同类细部的方法，来反映制图物体的主要特征。,光滑处理突出特征,夸大：为了显示和强调制图物体的形状特征，需要夸大一些本来按比例应当删除的碎部。,实质：不按位置与比例进行示意性的表示。,分割：单用合并，有时会歪曲制图物体的特征，常常需要辅之以分割的方法。,（二）数量特征概括,数量特征是指物体的长度、面积、高度、深度、坡度、密度等可以用数量表达的标志的特征。减少制图对象的数量差别和按数量的分级数目，舍弃低于规定数量指标等级部分。,选取,形状概括,数量特征变化,例：,舍去的河流或小弯曲,河流总长减少,河网密度变化,（三）质量特征的概括,制图物体的质量特征是指决定物体性质的特征。减少制图对象的质量差别，以较少的分类代替详细的分类，用总体的概念代替局部概念。质量接近 同类 同样符号 分类特征 如：居民地、河流 质量特征 分级特征 如：行政意义分级,减少 比例尺缩小 方法：删除：整个删除某类标志；如：不表示河流的通航性质 合并：详细分级合并成概略分级；如：居民地12万和25万人口数合并 为15万 质量特征概括会引起分类分级缩减。,类别、级别,分级越多，地图概括的程度越小,三、制图对象的归纳推理,根据某种制图对象的采样点观测资料，按归纳推理方法建立该现象的分布模式，以此制成地图，反映其分布特点和变化规律的一种制图综合措施。,例如：根据气象台站观测的气温数据，用逻辑推理方法内插出若干数据点，绘成等值线图,例如：根据土壤和地层采样点资料，经过归纳推理确定分布界线，制成土壤类型图和土层分布图,2.1 地图符号的分类,四、制图内容符号化,是指经过对制图对象的抽象、概括、分类、分级的过程，赋予有形与无形的制图对象一定形式的符号表示在图面上的一种制图综合方法。,例如用点、线、面符号表示水系要素，蓝色表示水体。蓝色点：表示井泉蓝色线：表示河流蓝色面：表示湖泊,五、地物的移位,地物移位，是将地物在地图上的位置离开原处向附近作适当的移动，以使各要素都能得到清晰表示的一种制图综合方法。,（一）编图时解决争位矛盾的方法1、舍弃 当符号定位发生矛盾时，特别是当同类符号碰到一起时，一般舍弃其中较低一个。2、移位 双方移位：两者同等重要时，采用相对移位方法。单方移位：两者重要程度不同时，符号之间保持正确的拓扑关系的情况下，移动级别低的一方。3、压盖：点状符号或线状符号与面状符号定位发生矛盾时，有时需采用压盖方法处理。,（二）定位优先级1、点状符号 有坐标位置的点；如 平面控制点、界碑符号等 有固定位置的点；如 居民点、独立地物点等 只具相对位置的点；如 路标、水位点等 定位于区域范围的点；如说明符号等 阵列符号；如离散符号组成的图案,2、线状符号 有坐标位置的线；如国界线上的界标；具有固定位置的线；如铁路、公路、河流等 表达三维特征的线；如各种等值线 具有相对位置的线；如山脊线、河流的境界线 面状符号的边界线；如小湖泊的岸线,六、统一协调,统一协调，是指为突出地物间相互协调一致性的特征，反映和保持地物间内在联系客观规律而采取的一种制图综合措施。例如：对谷坡等高线形状概括时必须同时考虑水系支流的取舍，使得等高线形态与河谷发育协调。谷地删除处水系支流应该删除。例如：土壤和植被分界线基本吻合，所以土壤类型图与植被图的类型界线应该一致。,地图缩编时，多采用舍弃、移位和压盖等手段来处理要素间的争位性矛盾。下列关于处理争位性矛盾的说法，错误的是（）。A.街区中的有方位意义的河流可以采用压盖街区的办法完整的绘出河流符号 B.当人工物体与自然物体发生位置矛盾时，一般移动自然物体 C.连续表示的国界线无论在什么情况下，均不允许移位，周围地物相对关系要与子相适应 D.居民点与河流、交通线相切、相割、相离的关系，一般要保持与实地相适应,A,第5章制图综合,制图综合的主要方法,影响制图综合的因素,地图综合基本规律,制图综合基本概念,地图自动综合,制图综合与地图精度的关系,4 地图综合基本规律,一、图形最小尺寸,地图上的基本图形包括线划、几何图形、轮廓图形和弯曲等。基本图形影响地图内容的详细程度、精确性地图出版、印刷要考虑人眼的辨别能力、人（或机器）绘图和印刷能力。应当达到的最小尺寸。,单线划的粗细为 0.080.1mm；两条实线间的间隔为 0.150.2mm；实心矩形的边长为 0.30.4mm；复杂轮廓的突出部位为 0.3mm；空心矩形的空白部分边长为 0.40.5mm；相邻实心图形的间隔为 0.2mm；实线轮廓的半径为 0.40.5mm；点线轮廓的最小面积为 2.53.2mm2；弯曲图形的内径为 0.4mm时，宽度需达到 0.60.7mm。,二、地图载负量,（一）定义：通常是指地图图廓内符号和注记的数量，又称地图容量 符号确定，载负量越大，地图内容越多。（二）地图载负量的分类1、面积载负量：地图上所有符号和注记的面积与图幅总面积之比。例如23mm2/cm2：在1cm2面积内符号和注记所占的面积平均为 23mm2。2、数值载负量：单位面积内符号的个数。例如：对居民地，数值载负量通常指的是100cm2 面积内的居民地个数。例如：林化程度、沼化程度，则使用面积百分比来表示，0.63或63%3、极限载负量：地图可能达到的最高容量。4、适宜载负量：适合该地区的相应载负量。,（三）面积载负量的计算地图上不同要素的面积载负量的计算方式不同。居民地：符号和注记的面积；道 路：长度和粗度；水 系：单线河、渠道、附属建筑物、水域的 水涯线及注记的面积；境界线：长度和粗度；植 被：符号和注记 等高线：作为背景，不计算面积。,随着地图比例尺的缩小，极限载负量的数值会增加；极限载负量的数值有一个限度，当地图比例尺小于1100万时，其增加已经很缓慢，到1400万逐渐趋于一个常数(阈值）。面积载负量达到一个常数的条件下，通过改进符号设计、提高制图和印刷的技艺还可以增加所表达的地图内容。,三、制图物体选取基本规律,基本规律：1.制图物体的密度越大，其选取标准定得越低，但被舍弃目标的绝对数量越大；2.选取遵守从主要到次要、从大到小的顺序，在任何情况下舍去的都应是较小的、次要的目标，而把较大的、重要的目标保留在地图上，使地图能保持地区的基本面貌。,3.物体密度系数损失的绝对值和相对量都应从高密度区向低密度区逐渐减少)。4.在保持各密度区之间具有最小的辨认系数的前提下保持各地区间的密度对比关系。,四、制图物体形状概括的基本规律,1.舍去小于规定尺寸的弯曲，夸大特征弯曲，保持图形的基本特征；2.保持各线段上的曲折系数和单位长度上的弯曲个数的对比;3.保持弯曲图形的类型特征;4.保持制图对象的结构对比;5.保持面状物体的面积平衡.,第5章制图综合,制图综合的主要方法,影响制图综合的因素,地图综合基本规律,制图综合基本概念,地图自动综合,制图综合与地图精度的关系,5 地图自动综合,一、地图自动综合的概念与理论,原理：在数字环境下，根据地图用途、比例尺和制图区域地理特征的要求，用一定的地图综合模型，通过一定的计算方法和规则等进行模型编程以实现计算机系统的半自动或自动综合。它是对数字化了的地图要素与现象进行选取、概括和形状简化等操作的地图数据智能处理手段。,Arc/Info AutoCAD Map,MapInfo,MapGIS,ESRI基于弯曲分析开发了一个叫BENDSIMPLIFY的程序,二、地图自动综合的方法,地图综合或半自动综合的方法主要视系统智能化程度的高低可分为人机交互的方法和基于批量处理的方法两种。1、线状要素的自动综合方法。（层次/非层次）,例如：线状要素的自动综合算法之一(一)无约束点算法（独立点算法），它不考虑相邻点对之间的精确关系。间隔取点法：每隔n个点保留一个点随机取点法：随机的从原始点集中选取1/n个点无约束点算法显然不能满足地图学要求：保留特征点应包括它的端点，拐点和极值点。,二、地图自动综合的方法,1、线状要素的自动综合方法。（层次/非层次）,例如：线状要素的自动综合算法之一(二)局部处理算法：它利用直接相邻点的特征来确定取舍。局部处理算法的主要思想是利用直接相邻点的特征来判断任一点的重要程度，它使用三个临近点去决定是否保留中间点。垂距法：即计算第二个点到连接三元组中第一和第三点的直线段的垂直距离。如果这个距离超过了预定的宽度，那么就保留中间点（考虑点与点之间的距离变化）偏角法：即计算连接第一点和第二点，与连接第一点和第三点的矢量间的夹角。如果这个角度超过了预定的角度限差，就保留中间点（考虑点与点之间的角度变化）,（三）全局处理算法，它考虑整条线或特定线段的特征，从而选取特征点。Dauglas-Peucker算法：从曲线整体出发的一种全局的处理方法，它通过递归的方法来选择曲线上点。该算法具有平移、旋转的不变性，给定曲线和限差后，化简结果一定 理论基础是认为曲线图形的信息主要集中在曲线的特征点上，而特征点多发生在弯曲强(转角大)的地方，也就是极值点。它有五个优点：选择的点是原始曲线上的点，从而保证了精度；综合后的曲线与原曲线相比，整体位移最小；选择的点与手工综合中选择的关键点基本一致；保持分维值；继承性，就是某一化简层次下选取的点在更低的层次下仍被选取，这在BLG树中有重要应用。,1、线状要素的自动综合方法。（层次/非层次）例如：线状要素的自动综合算法之一,实验表明Dauglas-Peucker算法是从全局角度选择了曲线上的关键点，它能有效地保持图形的分维数，综合后的总体位移矢量最小,二、地图自动综合的方法,2、面状要素自动综合方法。单个面状图形的综合离散式面状要素的综合布满整个区域的面状要素群的综合,Delaunay三角结构在图形合并中的应用,第5章制图综合,制图综合的主要方法,影响制图综合的因素,地图综合基本规律,制图综合基本概念,地图自动综合,制图综合与地图精度的关系,1、误差来源 资料图的误差：展绘地图数学基础的误差 转绘地图内容的误差 制图综合产生的误差 地图复制造成的误差,制图综合的主要方法是取舍和概括，这两者对地图内容的精度都有影响。地物形状的化简改变了原来的图形结构，在长度、方向、面积和轮廓形态上都产生变化。地图比例尺越小，对几何精度的影响越大。但是经过概括却能正确地反映出地物间的相互关系，保持了区域的地理特征，即突出了地理精度。,6 制图综合与地图精度的关系,2、制图综合引起误差,描绘误差 作业员在作业中产生的误差。如：数字化 移位误差 编图过程中对图形移位而产生的精度误差 如：当符号发生争位矛盾时的移位；为了强调某种特征而产生的移位,由形状概括产生的误差 长度变化 引起 形状概括 方向变化 轮廓图形改变,制图综合需要处理好几对矛盾和关系：(1)地理真实性(相似性)与几何精确性的关系。(2)制图对象分布的普通规律、典型特征与特殊规律、区域特点的关系。(3)地图负载量与地图易读性的关系。,