计算机地图制图复习题.doc

辽宁工程技术大学遥感08-1班康永辉整理1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2. 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。3. 计算机地图制图涉及的主要理论：地图学：坐标系、投影、综合等 计算机图形学：坐标变换、图形生成、图形显示、图形裁剪等 数字图像处理：图像的采样、重采样、裁剪等 数据库技术：空间数据的存储、管理等4. 计算机地图制图的过程可分为哪几个阶段? 每个阶段的主要任务是什么？计算机制图的方法包括以下三个阶段：即数据获取、数据处理和图形输出。数据获取阶段的任务：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；地图资料；数据处理阶段：数据预处理；投影变换；制图综合；图形编辑；数字地图接边；图形输出阶段：地形图；专题地图；分析评价图；统计图表辑；其他地图；5. 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6. 计算机制图系统的组成1）输入设备2）中心系统硬件3）输出设备7. 举例说明计算机制图系统中常用的输入、输出设备有那些？输入设备：键盘和鼠标 ；操纵杆和跟踪；数字化仪；扫描仪；三维激光扫描-CYRAX；三维激光扫描ILRIS-3D输出设备：显示器种类；点阵式和矢量式输出设备8. 主要应用软件是ARC/INFO、Geostar、GeoMedia、GenaMap、 MapInfo、AutoDesk Map、ArcView、MapObjects等 9.在计算机科学中，数据压缩是指用资格筛选法，信息量法或其他统计方法，把大量的原始数据或由存贮器取出来的数据转换为有用的、有条理的，精炼而简单的信息的过程，又称数据简化或数据综合。 10.数据压缩的方法：间隔取点法 、垂距法和偏角法 、道格拉斯-普克(Douglas-Pcucker)法 、光栏法。垂距法算法思路：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：d L，保留中间点；dL舍去中间点光栏法算法思路：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。 以P1为起点，连接P1P2，过P2做P1P2的垂线a1a2，使得a1P2 = a2P2 = L/2，定义扇形区域a1P1a2 。 判断P3是否在扇形内。若在，舍去P2，连接P1P3，过P3作P1P3的垂线b1b2，使b1P3 = b2P3 = L/2。若b1或b2落在扇形a1P1a2外，则用b1b2与扇形的交点c1或c2代替。定义扇形b1P1c2 判断下一个节点是否在扇形内。是，则重复 ，直到下一节点在最新定义的扇形外。 当发现在扇形外的节点，如图P4，此时保留P3，并以P3为新的起点，重复13的步骤。直到整个点列处理完，保留的节点顺序构成新的点列。道格拉斯-普克法算法思路：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。dmax L保留对应点，以该点为界将曲线分为两段，对每一段重复使用该方法. dmaxL舍去所有中间点11.压缩比：表示曲线信息载负量减少的程度：a=m/n；其中m为原始点数，n为压缩后的点数12.数据压缩的主要对象：状要素中心轴线和面状要素边界数据(几何数据) 13.压缩方法的评价方法：为了说明哪种简化方法能提供最精确的表示和最大限度地淘汰不必要数据点，可按化简后的总长度，原线划及化简后线划的线性位移(矢高和面积)以及其他几何量测来评价总的结论： 淘汰的点数越多，它们的化简效果越趋于一致； 在一般情况下，所列四种方法中，道格拉斯普克和光栏方法化简效果占优势，其次是垂距法、间隔取点法和偏角法， 道格拉斯-普克方法需对整条曲线完 成数字化后方能进行化简，且计算工作量较大。光栏法则不仅算法严密，能按给定阈值保留曲线特征点，并能在数字化时实时处理，运算量小，占用内存少。 14.矢量数据的获取：1、几何数据的外业获取2.栅格形式的空间数据转换 自动矢量化3.地图数字化4.属性数据获取-特征码15.特征码：用来描述要素类别、级别等分类特征和其他质量特征的数字编码叫特征码 分类编码时应遵循以下原则 ：科学性和系统性相对稳定性不受地图比例尺的限制 完整性和可扩充性与国家已颁布的有关规范和标准一致适用性 以国土基础信息为例，其编码可分为9大类，并依次再分为小类、一级和二级。分类代码由6位数字组成，其结构如下：其中大类码、小类码、一级和二级代码分别用数字排列；识别码由用户自行定义，以便扩充，一般为0 16.地图符号的种类：按地理事物分布特征（3类）：1）点状符号：表示点状分布的简单图形；2）线状符号：表示带状、线状延伸分布的图形；3）面状符号：表示大面积分布的线型图形。按地图比例尺（3类）1.依比例尺符号（真形、轮廓图形）：面积大的街区、湖泊、草地等； 2.半依比例尺符号（形状符号）：道路、单线河流、城墙、栅栏等；3.不依比例尺符号：独立树、矿井等。按符号比率关系 1.绝对比率符号：其面积与所示事物数量成正比。 绝对连续比率符号（面积与事物数量正比）； 绝对分级比率符号（按事物数量分级）。 2. 条件比率符号：按条件而非绝对按面积与事物数量正比。 条件连续比率符号（在最大和最小值间取相应尺寸）； 条件分级比率符号（按平均值多少对应，非绝对正比）。 按符号结构 1.单一符号：表示单一地理事物，如点、形状符号； 2.结构符号：示几部分事物构成比率； 3.复合符号：表示平等事物间比较的扇形符号； 4.发展符号（增量符号）：表示不同时期事物的发展变化的符号。17.矢量符号产生的办法1 硬件方法；2 信息块方法；（1）编码方法：对点状符号可采用直接编码和间接编码两种方法：(2)存贮和调用；（3）典型方法 -方向编码式：每个形的定义包括个标题行和若干个描述行： *形编号，字节数，形名称字节1，字节2、，03. 编程方法 18.边形内填绘晕线 （1）用截距来表示多边形顶点(2)求多边形内第一条晕线的截矩(3)求晕线与多边形的交点(4)排队和配对输出 第一条晕线绘完之后，把ak加上 就产生第二条晕线的ak，重复（3）、（4）步，完成第二条晕线的绘制；依次重复下去，直到akamax时，说明该多边形已填绘完 19.数字地面模型：是利用任意一个坐标场中大量选择的已知X，Y，Z的坐标点对连续地面的一个简单的统计表示，即地形表面简单的数字表示。或者说，DTM就是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。地形表面形态的属性信息一般包括高程、坡度、坡向等。描述地球表面形态多种信息空间分布的有序数值阵列，从数学的角度，可以用下述二维函数系列取值的有序集合来概括地表示数字地面模型的丰富内容和多样形式:20. 数字高程模型的数据来源1）影像:航空摄影和航天遥感是目前获取DEM的主要数据源，利用该数据源可获取和更新大面积的DEM数据。2）地形图:地形图是DEM的一个主要数据源，可根据现有地形图中的高程数据建立DEM，其精度取决于等高线、高程点密度及地形图本身精度。（高程信息、现势性、精度）3）地面本身:通过GPS、全站仪、水准仪或经纬仪配合计算机在野外观测直接获取高程数据，经过计算机处理后建成DEM。以此建立的DEM一般用于小范围详细比例尺的数字地形图和土方量计算。4）其他数据源:用气压测高、地质勘探和重力测量等方法，可得到地面稀疏分布的高程数据，以此建立的DEM主要用于大范围且高程精度要求较低的科学领域。21.数字高程模型(Digital Elevation Model),简称DEM。它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地面模型(Digital Terrain Model，简称DTM)的一个分支。（自己把握）22. 数字高程模型的特点:与传统地形图比较，DEM作为地形表面的一种数字表达形式有如下特点：容易以多种形式显示地形信息;精度不会损失;容易实现自动化、实时化。（同上）23. 数据采集方法: 1）摄影测量数据采集方法沿等高线采样、规则格网采样、剖面法、渐进采样、选则性采样、混合采样2）从现有地形图获取数据a.手扶跟踪数字化仪采集b.扫描数字化仪采集（同上）24.采样的理论基础1）采样的理论基础只需量测表达相应的地表所需要的数据点以达到一定的地形表面精度和可信度即可。2）基于不同观点的采样以统计学的观点来看，DEM表面可以看作是点的特定集合(或称采样空间)，对集合的采样有随机和系统两种方法，对集合的研究，可转化为对采样数据的研究。从几何学观点来看，DEM表面可通过不同的几何结构来表示，这些结构按其自身性质可分为规则和不规则两种形式，而前者能再细分为一维结构和二维结构从基于特征的采样观点来看，DEM表面由有限数量的点组成，每一点所包含的信息可能因点在DEM表面上位置的不同而变化。分成两组，一组由特征点（线）组成，另一组由随机点组成3）采样数据的属性就DEM而言，采样是一个确定在何处需要量测点的过程，这个过程由两个参数决定：点的分布(包括位置、结构)和点的密度。一般地，可将此两参数称为采样数据的采样属性。25. 建立DEM表面的各种方法地形表面重建与内插的通用多项式函数 DEM表面可用以下的数学表达式进行描述：Z= f (X,Y)Z=a0 0次 常数+a1x +a2y 1次 平面+a3xy +a4x2+a5y2 2次 抛物面+a6x3+a7y3+a8xy2+a9x2y 3次 3次曲面 （1）基于点的表面建模（2）基于三角形的表面建模（3）基于格网的建模（4）混合表面的建模（5）表面建模方法的选择26. TIN的优点和缺点 优点：可变的分辨率、顾及地表特征、利用随机点数据，精度高 缺点：数据存储与操作复杂Grid 的优点和缺点 优点：结构十分简单、数据存储量很小、分析与计算非常方便有效 缺点：固定的分辨率，描述不精细、忽略了地形特征、如果是内插得到的格网，则精度降低27. Delaunay三角网的特性：有公共边的V-多边形称为相邻的V-多边形。连接所有相邻的V-多边形的生长中心所形成的三角网称为Delaunay三角网。Delaunay三角网具有的性质。(1)其Delaunay三角网是唯一的；(2)三角网的外边界构成了点集P的凸多边形“外壳”；(3)没有任何点在三角形的外接圆内部，反之，如果一个三角网满足此条件，那么它就是Delaunay三角网。(4)如果将三角网中的每个三角形的最小角进行升序排列，则Delaunay三角网的排列得到的数值最大，从这个意义上讲，Delaunay三角网是“最接近于规则化”的三角网。28. 不规则三角网要求: 对于TIN模型的基本要求： （1）TIN是惟一的； （2）力求最佳的三角形几何形状；（3）保证最邻近的点构成三角形，即三角形的边长之和最小。29. TIN三种生成算法（1）分割合并算法：分割合并算法的思想很简单，首先将数据点分割成易于进行三角化的子集，然后对每个子集进行三角剖分，并用LOP算法保证三角剖分为DT三角网。当每个子集剖分完成后，对每个子集的三角剖分进行合并，形成最终的整体三角网。（2）逐点插入算法：逐点插入算法的过程非常简单，基本步骤为：定义包含所有数据点的初始包容盒，并对该包容盒进行初始三角剖分；对所有数据点进行循环，作如下工作（设当前处理的数据点为P）： 在已存在的三角网中，查找包含P的三角形T；P与T的三个顶点相连，形成T的三个初始三角剖分；用LOP算法对初始三角剖分进行优化处理；处理外围三角形。（3）三角网的生成-生长法1)寻找最短边生成第一个三角形2) 三角形的扩展30. 正方形格网结构网结构DEM实际就是规则间间隔的正方形格网点或经纬网点阵列，每一个格网点与其他相邻格网点之间的拓扑关系都已经隐含在该阵列的行列号当中正方形格网DEM的存储量很小，结构简单，操作方便，因而非常适合于大规模的使用和管理缺点是对于复杂的地形地貌特征，难于确定合适的格网大小，在地形简单的地区容易产生大量冗余数据，而在地形起伏比较复杂的地区，又不能准确表示地形的各种微起伏特征31. 等高线生成等高线生成：1）等值线的追踪找起始和终止等值点追踪等值点并记数等值线注记和曲线光滑立三角形标志数组，其初始值为零，每一元素与一个三角形对应，凡处理过的三角形将标志置为1，以后不再处理，直至等高线高程改变。3）按顺序判断每一个三角形的三边中的两条边是否有等高线穿过。若三角形一边的两端点为P1（x1，y1，z1），P2（x2，y2，z2）则(z1-h)(z2-h)0表明该边无等高线点。直至搜索到等高线与网边的第一个交点，称该点为搜索起点，也是当前三角形的等高线进入边、线性内插该点的平面坐标（x，y）：4）搜索该等高线在该三角形的离去边，也就是相邻三角形的进人边，并内插其平面坐标。5）进入相邻三角形，重复第（4）步，直至离去边没有相邻三角形（此时等高线为开曲线）或相邻三角形即搜索起点所在的三角形（此时等高线为闭曲线）时为止。6）对于开曲线，将已搜索到的等高线点顺序倒过来，并回到搜索起点向另一方向搜索，直至到达边界（即离去边没有相邻三角形）。7）当一条等高线全部跟踪完后，将其光滑输出，方法与前面所述矩形格网等高线的绘制相同。然后继续三角形的搜索，直至全部三角形处理完，再改变等高线高程，重复以上过程，直到完成全部等高线的绘制为止32.等高线光滑（1）曲线必须严格通过已知数据点 （2）在两点之间插值的曲线保持一定的松紧度 （3）同一结点两侧两段曲线在该结点上保持一阶可导、二阶可导 （4）光滑曲线不能自身相交33.栅格数据：将制图区域的平面表像按一定的分解力作行和列的规则划分，就形成一个栅格阵列，其中每个栅格也称“像元”或“像索”。根据所表示的表像信息，各个像元可用不同的“灰度值”来表示，但每个像元被认为是内部一致的基本单元。由平面表像对应位置上像元灰度值所组成的矩阵形式的数据就是栅格数据 34.栅格数据的获取 ：1)由对现实世界遥感而来 2)由对图片扫描而来 3)由矢量数据转换而来 4)由平面上行距、列距固定的点内插或抽样而来 35.三种抽样编码法：(1)中心归属法 (2)长度占优法 (3)面积占优法 36.栅格技术与矢量技术相比弱点：1)栅格数据需要较多的存贮空间；2)栅格数据处理需要较长的计算时间；3)不可能对整个制图目标进行直接定义；4)栅格技术所需的硬件设备一般比矢量技术所需的昂贵。 37.矢量数据转换成栅格数据 1)点的栅格化 式中，DX、DY表示一个栅格的宽和高，当栅格通常为正方形时，DX=DY。 表示取整 2)线段的栅格化 ：八方向栅格化、全路径栅格化及恒密度栅烙化(1)八方向栅格化 (2)全路径栅格化 (3)恒密度栅格化 3)面域栅格化 38.栅格数据转换成矢量数据 对于任意一个栅格点A而言，将其行、列号I，J转换为其中心点的X，Y的公式如下： 对于面状栅格数据进行矢量化，只要通过逐行扫描，先找到一个要素集合的边缘点，然后沿面状要素的边缘跟踪，直到整个面域的边界(包括外沿及可能的各内沿)跟踪结束(即封闭)为止。在跟踪过程中，随时将被跟踪到的栅格位置Ik，Jk(k=1，2，n)按上式转换为矢量坐标Xk，Yk，并加以记录。对被矢量化了的面域作上标记，以便在寻找未被矢量化的其他面域时，将其排除。39线状栅格影像的细化 ：(1)用距离变换法搜寻中轴线 (2)最大数值计算法 (3)经典的细化算法 (4)边缘跟踪剥皮法 40.轴线栅格数据的矢量化矢量化处理通常采用追踪的方法。其方法步骤如下：(1)从第1列起从上到下逐列寻找起始中心栅格；(2)以所找到的栅格为中心，从上一“邻居”开始顺时针方向(逆时针方向也可)判别其八方向“邻居”的内容，把首先搜索到有“1”值的“邻居”作为前进方向上的下一个中心栅格；(3)把判别中心移至新找到的中心栅格，然后计算上一中心栅格的中心点坐标，记入数组，接着将该栅格值冲零；(4)重复执行第(2)，(3)步，当八“邻居”都无值或已到边界时，则整条曲线(无交叉)或部分曲线(有交叉)追踪完毕；(5)重复执行(1)(4)步，直到所有栅格都变成零，则栅格数据都变成了矢量数据。41.基本制图命令：LINE PLINE CIRCLE ARC TEXT STYLE COLOR ZOOM LIST ERASE TRIM EXTEND BREAK PEDIT ROTATE MOVE COPY SCALE INSERT WBLOCK BLOCk LAYER42.综合运用命令纠正图象1)IAMGE命令插入图象2)在图象已知坐标两点画line线3)用list命令查看绘制line线的角度和长度,根据真实坐标计算角度和长度,求出旋转角度和放缩比例;4）对图象用move命令选定某已知点作为基点，移动图象到真实坐标处;5)用rotate命令以已知点为基点根据3）计算的旋转角度进行旋转。6)用scale命令以已知点为基点根据3）计算的放缩比例进行缩放。43.点状符号制作:点状符号符号其特点是仅在一个定位点上画一个固定的、不依比例尺变化的的地物符号，这类符号形状和尺寸固定。它又可细分为垂直于南图廓的点状符号和按真实方向描绘的点状符号。wblock制作点状符号 注意(1)1:1000符号制作(2)0层绘制符号(3)颜色随层,黑白色(4)基准点在坐标0,0处(5)对于编码可放在隐含属性中或扩展数据中(6)点状带属性的符号可用带属性的块来制作形文件制作点状符号(1)记事本中创建形文件 ,后缀为.shp 每个形说明都有一个标题行（格式如下），以及一行或多行定义字节。这些定义字节之间用逗号分隔，最后以 0 结束。*shapenumber,defbytes,shapename specbyte1,specbyte2,specbyte3,.,0 下表描述了形说明的各个字段： shapenumber 数字，形编码；其他形可指定任意数字。defbytes形的数据字节 (specbytes) 的数目，包括末尾的零。shapename 形的名称。形名称必须大写specbyte 形定义字节。、(2)编译形文件compile(3)load 命令调入shx文件(4)shape命令使用形文件44.线状符号制作定义线型: 在 LIN 文件中，每个线型用两行来定义。第一行定义线型的名称并提供可选的说明。 *linetype-name , description A,patdesc-1,patdesc-2, . 复杂线型*线型名,线型描述Alignment,dash-1,dash-2,嵌入的文本字符串或形定义,dash-n,例如：定义栅栏符号例1：定义形文件aaa.shp，编译compile。*2,3,21,01C,0*3,7,33,2,1,10,1,000,0同时建立文件zhalan1.lin*zhalan1,-|-|-|-|-|-|-A,4.5,2,c:aaa.SHX,Y=1,4.5,-0.5,3,c:aaa.SHX,X=0.5,-0.545.AutoCAD中简单现形符号的制作原理与方法。1、定制线型法（1）每个线型文件可定义多个线型，每个线型有一个标题行和一个定义行。 标题行的格式如下：*ltype-name,description其中，“*”是标记行的标记，它后面紧跟线型名，逗号之后是对这个线型的注释。 定义行的格式如下：A,dash-1,dash-2,dash-n其中，“A”表示为两端对齐方式，dash-1,dash-2、为短划线序列的每段长度。当dash-i0，表示是实线段；dash-i0，表示是空白线段；当dash-i=0，表示是一个点。46.面状符号制作如下格式的标题行：*pattern-name , description还包括一行或多行如下形式的说明：angle, x-origin, y-origin, delta-x, delta-y , dash-1, dash-2, .47.叙述 Auto CAD中自定义图案填充格式，并制作面状符号库中旱田、草地等符号？1、图案填充法一个图案的文件可存放多个图案的定义。每个图案有一个标题行和若干个定义行 标题行的格式如下：*pattern-name,description 定义行的格式如下：angle,x-origion,y-origion,delta-x,delta-y,dash-1,dash-2,dash-n草地图案定义如下：*H142,Caodi90, 0, 0, 10, 10, 1.5, -18.5 90,0.8, 0, 10, 10, 1.5, -18.5 *H143,Hantian（旱田符号定义） 90, 0, 0, 10, 10, 1.5, -18.5 90,0.8, 0, 10, 10, 1.5, -18.50,-0.5, 0, 10, 10, 2, -1848. 试编程实现栅格图像的宏运算（1）开辟一个数组IA存放原始图像(每一位，每一字节或每一个整型量单元存放一个像元)；(2)为存放中间结果及最后结果，另外开辟一个数组IB；(3)将IA中的原图拷贝到IB中；(4)对于IA中的每一个灰度值为“1”的像元，在IB中相应位置右侧一列及两列处分别置“1”假定IA及IB均为M行、N列的整型数组。49 .CAD有几种开发方式：1 Lisp语言；2 ADS；3 VB(ActiveXAutomation)；4 VBA；5 ARX50. 在栅格数据处理中，有哪些基本运算和常用的宏运算？1)灰度值(也称辐射量测值)变换 2)栅格图像的平移 3)两个栅格图像的算术组合4)两个栅格图像的逻辑组合 常用宏运算1)扩张 2)侵蚀 3)加粗4)减细 5)填充 6)距离变换图和骨架图 7)褶积滤波 8)几何变换51.距离变换图和骨架图有什么联系和区别?骨架图就是从距离变换图中提取出具有相对最大灰度值的那些像元所组成的图像 。52.在利用栅格数据进行制图物体的综合时，何时该用低通滤波?何时该用高通滤波? 在制图学中，低通型滤波主要应用于制图综合中破碎地物的合并表示，而高通型滤波主要用于边缘的提取和区域范围、面积的确定。53.棚格数据的应用及其特点 1)可以利用扫描机高速、自动地从像片或地图上采集到栅格数据。在图形数据采集方面，这种方式被认为是提高自动化程度的根本出路；2)在自动绘图方面，栅格绘图机要比矢量绘图机的输出速度高得多，从最新的工艺水平来看，栅格绘图机绘出的地图，质量丝毫不亚于矢量绘图机的产品，前者甚至更高；3)用栅格形式便于进行面块的数据处理。如多幅图的叠置分析，制作分层设色图、晕渲图等；4)栅格数据处理的程序一般比较简短；5)栅格数据库的结构比矢量数据的结构简单。符号制作代码点类: 下水井*10,9,XSJ014,10,1,020,02C,014,018,020,0路灯*11,21,LD2,014,1,10,1,020,064,028,01C,10,1,020,2,040,1,10,1,020,014,028,0线类：栅栏 *ZL,-!-O-!A,4.5,-0.5,CIR,LBJ.SHX,S=0.5,-0.5,4.5,LIN, LBJ.SHX 小圆 *15,6,CIR2,014,10,1,020,0线*16,2,LIN014,0市界*SJ,- - - A,2,-1,2,-1,0,-1面类：草地 *CD,SHUOMING90,0,0,5,5,1,-990,0.8,0,5,5,1,-9 旱地 *HD,SHUOMING90,0,0,10,10,1,-1990,1,0,10,10,1,-190,-0.5,0,10,10,2,-18 10