现代地图制图技术ppt课件.ppt
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1、第八章 现代地图制图技术,现代地图制图技术,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,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,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。,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
2、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,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;,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,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
3、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。,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,扫描图形的自动跟踪矢量化,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,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,国内,MapGIS 6.6(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),国外,In
4、tergraph ArcGISMapInfo AutoCAD Map,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,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
5、含其中。,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,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,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,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,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。,编辑准备,1.地图投影选
6、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。,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,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
7、,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,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。,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
8、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。,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,一.遥感,什么是遥感(Remote Sensing)?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,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?,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SPO
9、T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LandsatTM、NOAA AVHRR和法国的 SPOTHRV卫星观测波段、空间分辨率、覆盖宽度,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:,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:,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Landsat 1、2、3的图
10、像最高时间分辨率为18天,Landsat4、5、7为16天,Spot15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:,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,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:
11、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,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;,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
12、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,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。,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
13、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),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。,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,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
14、注记的航空或卫星遥感影像直接反映地表状况的地图。,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。,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,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
15、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,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,第三节 地理信息系统制图,地理信息系统(Geographic Information System,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,一.地理信息系统的组成,硬件软件数据人员,地理信息系统的功能,数据采集、检验与编辑数
16、据处理数据的存储与组织查询、检索 空间分析显示输出,地理信息系统的功能,数据的采集和输入,数据管理、分析和处理空间数据管理自动生成拓扑关系地图概括与地图信息提取图幅管理及空间数据处理缓冲区生成,图像与图形的叠合与分离数字地形分析格网分析与量测计算自动制图,数据输出,彩色激光打印机,彩色喷墨绘图仪,二.地理信息系统制图,地理信息系统都具有计算机制图成分。计算机制图相同侧重于可见实体的显示和处理,而对可见实体可能存在的非图形属性不太注重;而地理信息系统既注重空间实体的空间分布,又强调它们的显示方式和显示质量。计算机制图系统的目的是快速、精确地编制高质量的地图;地理信息系统的目的是为地理研究和地理决
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