计算机辅助地图制图

运用电子计算机的处理分析功能制作地图

指运用电子计算机的处理分析功能制作地图。根据地图制图原理，利用电子计算机和图形输入、输出等设备，通过应用数据库技术和图形的数字处理方法，实现地图信息的量化、编辑、传输、处理，最后以自动或人机结合的方式输出地图。简称机助制图，亦称数字制图或自动化制图。

基本信息

计算机辅助地图制图是以计算机为主要手段辅助编制地图的过程和方法。从20世纪 60年代末开始发展，经过设备研制、软件开发、建立机助制图系统以及推广应用，逐步成为地图学主要发展方向和建立地理信息系统的重要技术手段。

方法

①实现地图数字化，即数字形式的转换输入和存储。地图数据有矢量方法和栅格方式两种结构。矢量数据通过跟踪数字化仪将图形转换为X，Y坐标信息，而栅格数据是使用扫描数字化仪将地图要素变换为矩阵形式排列的象元数据；

②建立地图数据库，实现地图数据的操作、检索、更新、维护等功能。地图数据库不仅是地图数据的集合，而且能有效地进行地图数据的组织管理和共享，是地图信息处理的前提；

③地图信息处理。包括地图投影变换、地图数据综合、地图数据的符号化表示等；

④将数字形式回复为图形。图形输出使用不同类型的绘图设备可获取彩色线划和着色的各种地图或复制于胶片上，用于地图制印。机助制图改变了传统的地图编制工艺技术，使地图以数字信息新形式出现，提高了地图应用价值，扩展了地图功能，加快了地图编制过程。所建立的地理空间信息系统，可广泛用于各种区域环境分析研究和管理。计算机制图设备（硬件）更加完善，出现了功能完善的各种制图软件系统，地图数据的组织管理已从文件系统向数据库系统过渡。因人工智能在计算机制图方面研究的进展，现已着手建立以知识库为基础地图专家系统。

组成部分

包括硬件系统和软件系统两大部分。

硬件系统为机助制图装置的总称，一般由电子计算机和各种输入、输出设备构成（见图）。

计算机辅助地图制图

电子计算机是系统的关键设备，用以控制整个制图过程，完成各种复杂的运算和数据处理；输入设备主要有图形数字化仪，其功能是将图形或图像转换为数字。较常用的是手扶跟踪数字化仪。输出设备主要有各类自动绘图机、图形显示设备和缩微胶片记录仪等。

软件系统为机助制图程序和数据文件的总称。由于地图内容和制作过程复杂，软件的类型和功能也多种多样，常按数据类型、设备类别、制图目的和应用功能进行分类，分为矢量制图软件和栅格制图软件；行式打印机制图软件、绘图机软件和屏幕显示软件，地形图制图软件、专题地图制图软件和晒图制图软件；以及基本软件、功能软件和应用软件等等。根据开发的机助制图软件，制图程序分为：①数据采集、编辑和管理；②基本绘图操作；③绘制地图的点、线和面状符号；④插值和绘制等值线；⑤三维图形表示；⑥建立地图数学基础和地图投影转换；⑦图表和统计地图的显示；⑧屏幕显示系统；⑨距离和面积的量算；⑩其他分析和处理程序。由于程序的功能主要取决于制图算法和数据结构的有效性，因此算法和数据结构的研究也是机助制图软件的重要组成部分。

历史发展

20世纪50年代，计算机控制的行式打印机开始输出地图图形。1964年，研制成英国牛津自动制图系统。1967年，美国H.T.费希尔领导的实验室研制出组合统计制图软件包。1970年，美国人口统计局设计出具有拓扑编辑功能的双重独立地图编辑技术(DIME)，奠定了机助制图数据结构的拓扑学基础。在中国，1972年，由中国科学院地理研究所主持开始制图自动化系统的研制，至80年代，各种类型的数据库和地理信息系统相继建立，在为普通地图的计算机辅助生产准备和积累数据的同时，专题地图的计算机制图得到了广泛的应用。

工艺过程

机助制图的基本工艺过程包括输入、处理和输出3个主要环节。

①数据输入。指图形的数量化和输入系统的全过程。用于编图的资料有地透、像片和统计数据等。对于图形和影像通过数字化，变为机器的可读数字。数字化方法有很多种，最普遍的是以联机方式的手扶跟踪数字化方法。这种方法的速度较慢，但实用、可靠、容易处理。扫描数字化方法，是将像片或地图图形分解为一系列由0和1组成的图形元素，或按不同灰度值构成的二维矩阵像元组，速度快，但所含数据量相当大，计算机处理也复杂得多，它是数字化技术的发展方向。

②信息处理。指在数据输入和图形输出这两个阶段之间，计算机对数据进行的各种加工。包括数据的编辑加工，数据检索和更新，以及图形的变换、简化和处理。如比例尺和投影的变换,数据压缩和内容分类,专门要素的符号化等，以获取符合编图要求的制图文件，并将制图文件进一步加工为绘图机可以识别的绘图文件。所有这些工作都是编图人员通过调用系统程序、制图库程序和用户应用程序来实现的。处理方式有联机、脱机或混合方式三种，一般使用图形联机编辑处理方式较为理想。

③图形输出。指计算机执行绘图文件，驱动绘图机输出图形。根据数据的不同来源、不同图形特点和对绘图质量的不同要求，可以采用矢量绘图机、光栅绘图机、阴极射线管显示或计算机输出缩微胶片等。由于地图常常需要复制，一般采用带有光学绘图头的平台式矢量绘图机。

展望

长期以来，地图靠手工方法制作，人工耗费多，生产周期长,资料更新慢,影响地图的使用价值。机助制图的诞生,引起地图生产方式和地图面貌的变化,也改变了地图使用的实质。通过建立以知识库为基础的地图专家系统，将推进地图设计和地图应用的发展。从人机结合到人工智能，从数据库设计到模型库技术，从产品开发到系统设计，从信息管理到决策分析，将代表机助制图今后发展的新领域。

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