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* * 第九章 数字地图制图 从20世纪50年代开始，电子计算机技术引入地图学领域，经过理论探讨、应用试验、设备研制和软件发展，已形成地图学中一门新的制作地图的应用技术分支学科，即计算机地图制图学。计算机地图制图是根据地图原理，以电子计算机的硬、软件为工具，应用数学逻辑方法，研究地图空间信息的获取、变换、存贮、处理、识别、分析和图形输出的理论方法和技术工艺，模拟传统的制图方法，进行地图的设计和编绘。计算机地图制图系统有三个组成部分：硬件、软件、数据。从一定意义上讲，计算机地图制图技术也可称为数字制图技术。 第一节 数字地图制图技术基础 一、技术基础 1.计算机图形学：是研究如何应用计算机生成、处理和显示图形的一门新兴学科。 2.数据库技术：数据库中的数据，不仅包括反映事物数量的数值，还包括各种非数值的信息：文字材料、图形图像、声音等。 在许多应用场合，使用的数据有以下几个特点：数据量大；数据需要长期保存，反复使用；许多数据要被多个不同的用户共用。为了适应这些特点，数据必须集中起来以一定的的组织方式存放在计算机的外存贮器中，从而能以最佳方式、最少的重复，为多种应用服务。这样组织起来的数据就是数据库。数据库和数据管理系统合起来，称为数据库系统。 3.数字图像处理：数字图像是以栅格阵列的像元数值来记录图像的。数字图像处理技术包括了对图像进行抽象、表示、变换等基础方法，图像处理的有效方法还有：图像增强与恢复、图像分割、图像匹配与识别、图像信息的压缩与编码、图像的二维与三维重建等。 4.多媒体技术：20世纪90年代以来随着信息技术的发展而形成的一个领域。狭义的多媒体指的是文本、图像、图形动画、声音等多种可供传递的形式载体。多媒体的出现，拓宽了计算机处理信息的范围，提高了计算机处理信息的深度。 二、数字地图制图的系统组成 数字地图制图的组成包括：计算机硬件系统、软件系统、地图数据、制图人员。 第二节 地图数据结构及数据库 一、空间数据结构 空间数据对应于地图基本要素即实体，所以又叫几何数据。 1.图形数据的基本要素为点、线、面和体 图形要素只出现在三位数据空间结构中，因此表达地图要素的图形都可以看作是点的集合。制作地图的过程，就是把构成地图要素的点、线、面用点的坐标（xyz）一一记录下来，形成有规律的数字集合，并对这些数字形式的图形信息进行处理，然后将经过加工的数字信息再现，使其成为地图图形输出的过程。 在地图代数中就认为，点、线、面等基础要素构成了一幅地图，简单的矢量结构：点用单一的坐标（x，y）来表示，是地图中最基本的要素；线用多个坐标对来表示，即用多个点来表示；面和线一样用多个坐标对来表示，最后一个坐标须与第一个坐标相对应。拓扑结构：基本要素点、线、面、体之间具有、邻接、关联和包含的拓扑关系。 2.图形数据的组织形式 （1）面向栅格单元的组织形式：以不同层中对应于同一像元位置上的个属性值表示为一个数组：记录号、行号、列号，属性值1、属性值2。 （2）面向地理实体的组织形式：以多边形为记录顺序，记录多边形的属性值和组成多边形的各像元坐标，这种记录方式适用于地图分析和自动化制图。 （3）以“层”的方式存取：以“层”为基础，每层中以像元为序，记录其坐标和属性值，这种方式结构简单。 二、非空间数据结构 非空间数据主要包括专题属性数据、质量描述数据、时间因素等有关属性的语义信息，因为这部分数据中专题属性数据占有相当比重，所以很多情况下直接称其为地图属性数据。数据库中的非空间数据有如下几种组织模式： （1）?简单表格数据结构 （2）?层次数据结构 （3）?网络数据结构 (4) 关系数据结构 三、地图数据库数据组织 目前地图数据的组织，空间数据和非空间数据之间连接方式主要有： 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。 第三节 数字地图制图的基本流程 一、数字地图制图的基本流程 数字地图制图的基本流程可分为四个阶段： 1.编辑准备阶段 这一阶段的工作与传统的制图过程基本相同，包括收集、分析评价和确定编图资料，根据编图要求选定地图投影、比例尺、地图内容、表示方法等,并按自动制图的要求做些编辑准备工作。 2数字化阶段 将具有模拟性质的图形和具有实际意义的属性转化为计算机可接受的数字，称为数字化。数字化的方法有手扶跟踪和扫描数字化两种。 3数据处理和编辑阶段 这是数字制图的核心工作，数字化信息输入计算机后要进行两方面处理：一是对数字化信息本身做规范化处理，主要有数据检查、纠正，重新生成数字化文件，转换特征码，统一坐标原点，进行比例尺的变换，不同资料的数据合并归类等；另一方面是为实施地图编制而进行的数据处理，包括