制图综合ppt课件

制图综合是在地图用途 比例尺和制图区域地理特点等条件下 通过对地图内容的选取 概括和关系协调 建立能反映区域地理规律和特点的新的地图模型的一种制图方法 制图综合的基本概念 制图综合的主要内容和方法表现为制图内容的选取 地图图形的化简 数量和质量特征的概括 符号化等 第一节制图综合的基本概念第二节影响制图综合的因素第三节制图综合的主要内容和方法第四节制图综合基本规律 第五章制图综合 本章重点内容 一 什么是制图综合二 影响制图综合的因素三 制图综合的方法 制图综合在地图制图中占有重要地位 地图学研究的核心问题是 制图综合 可视化 事实上 不管是内业制图还是外业测图 无论是编制普通地图还是专题地图 都不可避免地存在着制图综合 它贯穿于编图资料的选择 地图内容的取舍 制图对象的分类分级 表示方法的确定以及地图符号的设计等一系列过程 一 地图学研究的核心问题 第一节制图综合的基本概念 4 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 二 制图综合的产生 5 6 GeneralMapCompilation YingSongDepartmentofMapScienceandGeographicalInformationEngineering WuhanUniversity Wuhan China 1 10万地形图 1 25万地形图 基本要求 在地图用途与比例尺一定的条件下 1 较好地反映原图上各要素的主要特征和分布规律 2 既详细 尽可能多地表示内容 又清晰 无阅读障碍 编图时需要考虑 选择哪些内容 选多少 被选内容的图形特征 编绘 三 制图综合的基本要求 方法 8 用制图综合方法解决缩小 简化了的地图模型与实地复杂的现实之间的矛盾 就是实现资料地图内容到新编地图内容之间的转换 在编绘过程中就是要实现地图内容的详细性与清晰性的对立统一和几何精确性与地理适应性的对立统一 四 制图综合的任务 地图概括要解决的问题 地图内容的详细性与清晰易读性的统一 地图的地理适应性与几何精确性的统一 9 制图综合是在地图用途 比例尺和制图区域地理特点等条件下 通过对地图内容的选取 概括和关系协调 建立能反映区域地理规律和特点的新的地图模型的一种制图方法 制图综合实质就在于用科学的选取与概括手段 提取空间数据中主要的 本质的数据 在地图上正确 明显 深刻地反映制图区域的空间分布和变化规律 五 制图综合的基本概念 地理信息感知 地理信息理性认识 地理数据 形象 符号模型 抽象概括 10 概括和选取虽然都去掉制图对象的某些信息 它们是有区别的 地势图 为例 分类和选取是进行地图概括时主要的手段 第二节影响制图综合的因素 一 地图的主题与用途地图的主题与用途是编绘过程中运用制图综合方法首先要考虑的问题 它作用于制图综合的全过程 影响着制图综合的倾向与程度 地图的用途是地图概括的主导因素 地图的主题决定某要素在图上的重要程度 同一种地理要素的选取也受地图主题的影响 因而也影响地图概括 地图用途的影响 地图用途决定了地图内容的主题 不同用途的地图 对主题内容的要求不同 行政区划图 普通地理图 地势图 地势图政区图教学挂图 二 地图比例尺 17 在较大比例尺上需要详细表示出建筑物的性质 街道结构 街区与外围道路的联系 随着比例尺的缩小 由仅表示主要道路与街区结构 仅表示居民地的外围轮廓 仅用圈形符号表示居民地的位置 1 影响数量特征地图比例尺是决定地图概括数量特征的主要因素 比例尺限定了制图区域的幅面 限制了图上能表示要素的总量 同一个制图区域由于比例尺的变化 在图上的面积随之发生变化 因而图上能表示的要素数量也相应变化 也就是说比例尺决定了要素数量指标的选取 2 影响质量特征如 河流 3 影响地物重要性同一地物 在不同的环境里 其地位或价值是不一样的 在小区域里重要的地物到了大区域里就不一定是重要的了 有可能成为次要或完全失去表示的意义 在不同比例尺地图上 同一事物的重要程度不一样 4 对各要素相互关系处理带来难度在大比例尺地图上 几何精度高 符号可依比例尺表示 随着比例尺缩小 大量采用不依比例符号 造成制图物体相互靠近甚至压盖 使得彼此关系变得模糊不清 甚至无法正确表示 这就提出了协调处理各要素的相互关系的问题 三 制图区域的地理特征制图区域的地理特征指区域地理要素的组成 分布及其相互联系与制约的规律性 地图制作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 实施地图概括必须顾及制图区域的地理特征 地图概括必须受到制图区域地理特点的制约 选取那些能反映区域特征的要素或图形 而舍去那些不代表区域特征或不明显反映区域特征的要素 这个问题在编制小比例尺地图中尤为突出 江南水乡 河网稠密 影响其他要素显示 需限定河网密度 在干旱 半干旱地区 应表示全部河流和泉水出露的地点 山区地势起伏大 用等高线表示地形时 等高距适当增大 平原地区 几十米的高度可能成为重要的地形特征 对农田水利建设将产生重要影响 必须详细表示 四 地图符号的影响各种地物在图上均以符号表示 符号的形状 大小和颜色三要素直接制约着地图概括的程度和方法 1 符号形状正方形 巨形 棱形 2 符号大小的影响 符号小 制图综合程度则小 图上单位面积内可容纳较多的制图对象 地图内容详细 图面允许载负量大 符号大 制图综合程度则大 可容纳的制图对象就较少 许多将要被舍去 地图内容必然简略 制图综合程度大 对曲折的地物轮廓线 用细线描绘能保留较多的细小弯曲 图面仍可清晰易读 若用粗线描绘 细小弯曲将无法表示 由此可见线划粗细直接影响地物碎部的表达程度 此外 由于地图符号通常并不完全随地图比例尺的缩小而变化 尤其是非比例符号和注记 因此地图符号对制图综合影响的程度往往是很大的 一般地形图和普通地理图均使用细小的符号 以便表示更多的地图内容 但是 符号的大小如果用得不当 也会给读图带来困难 因此符号最小尺寸应有一定的限度 图4 符号的最小尺寸 放大绘 一般空心图形边长不得小于0 4mm 0 5mm 而实心图形边长则可以为0 3mm 0 4mm 圆直径不小于0 3mm 0 4mm 线划弯曲宽0 6mm 0 7mm 高0 4mm 轮廓的突出部分能分辨清楚形状的不得小于0 3mm 这个限度主要取决于人的视力与印刷技术 一般规定地图上单线最细为0 08mm 0 1mm 双线间隔不小于0 2mm 几何图形最小尺寸与图形结构有关 轮廓符号最小尺寸受轮廓线的形式 内部颜色和背景因素影响 3 符号颜色的影响 色彩具有明显的区别性和很强的表现力 用单色制图 制图综合程度大 用彩色制图 则制图综合程度小 有助于丰富地图内容 增加地图信息量 五 地图载负量也影响着制图综合的程度地图载负量也称为地图的容量 是衡量地图内容多少的标志 面积载负量 指地图上所有符号和注记所占的面积与图幅总面积之比 数值载负量 指地图上单位面积内地物符号和注记的个数 适宜载负量 极限载负量 是指地图上可能达到的最高载负量 超过极限载负量 地图的清晰度下降 显然 地图载负量制约着地图内容的多少 当地图符号确定以后 载负量越大 地图内容愈多 综合程度越小 六 数据质量 指的是制图资料对制图综合的影响 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 内容详细 综合程度大 精度高 可靠度大 制图综合就小 反之 则制图综合大数据的形式 数字数据及地图数据 也会对地图概括的过程和方法产生影响 以上是影响制图综合的几个主要的客观因素 它们之间相互紧密联系的 地图主题及用途 比例尺和制图区域地理特征是影响地图概括的主要因素 其中制图用途起主导作用 它决定着地图概括的方向 地图比例尺决定着制图综合的程度 区域地理特征决定着制图综合的客观依据 在制图过程中 要综合考虑诸多因素 第三节制图综合的主要内容和方法 制图综合的主要内容和方法表现为制图内容的选取 地图图形的化简 数量和质量特征的概括 符号化等 一 地图内容的选取 一 概念 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 较次要或与地图主题无关的内容 选取表现在两个方面 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 目的 减少制图对象的种类 减少同类对象的数量 选取的关键问题 keyproblems 1 选取的顺序 分次选取 2 选取的对象 确定具体对象 3 选取的数量 适合地图载负量 二 选取的顺序 从整体到局部如 河流的选取从高级到低级如 居民地选取按行政等级次序选取 从主要到次要如 地势图要素的选取 交通图等从大到小如 选湖泊 水库 林地等地物时选取要从总体出发 首先选取主要的 高级的 大型的地物 再依次选取次要的 低级的 小型的地物 最后再从整体上进行分析 观察是否反映了制图区域的总体特征 这样既可以保证地图能表示出制图区域的基本特征和制图对象的主次关系 又能使地图有适当的载负量和丰富的内容 图面清晰易读 道路符号 由双线到单线到长虚线 短虚线 点线的过渡则表示道路等级由高到低 即由公路到大车路 乡村路 人行小路 时令路的逐渐过渡 图1 40 境界 国界 省界 县界符号同样遵循了等级由高到低 形状由繁到简的原则 图1 41 三 选取的方法1 资格法 指以一定的数量或质量指标作为选取的资格 而进行选取的方法 1 数量指标 长度 面积 高程或高差 人口数 产量或产值 坡度 密度等可以用数量表达的标志的特征 2 质量标志 等级 品种 性质 功能等决定物质性质的特征 资格法优点 标准明确 简单易行 速度快 易于掌握和实施缺点 1 有时不能全面衡量地物的重要程度 2 无法预计选取后的地图容量 难以控制各地区图面载负量的差别 需要按区域情况规定出不同的选取标准或对选取标准规定一个活动的范围 临界标准 1 38 定额法 系指按规定图上单位面积内应选取制图物体的数量 定额法就是确定各区域地图的适宜载负量 也即说地图载负量决定了图上单位面积制图物体的选取定额 湖泊的选取 定额法优缺点 优点 可保证图上具有丰富的信息 又不影响地图的易读性 缺点 无法照顾到不同区域地理要素的差异 不能保证优先选取重要地物 即无法保证在不同地区保留相同的质量资格 为了弥补这个缺点 使用定额法时也常常给出一个临界指标 即规定一个高指标和一个低指标 1 100万地形图规定居民地选取定额 弥补措施 根式定律法 开方根定律 是由德国地图学家特普费尔 F Topfer 提出的 用于解决资料地图与新编地图由于比例尺的变换而产生的地物数量递减问题 他认为资料图上某一要素转到新编地图上 其数量变化与这两图的比例尺分母的平方根有关 这个选取地物的规律可用下面简单的公式表示 N 为图上地物数 z 原始图 M 为比例尺分母 x 新编图 扩展的方根公式 以比例尺为主 地物选取还受其他多种因素的影响 k 符号尺寸改正系数 c 地物重要性改正系数 主要用途 居民地 湖泊群 建筑物符号群的选取 优点 确定了物体的选取数量 可以确定比较合适的载负量 选取更为客观 缺点 不能确定具体保留或舍去哪些要素 是制图工作者在制图综合中面临的最主要的问题 谷地的选取 45 二 制图对象的概括制图对象概括 系指根据地图比例尺 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 地物形状化简 1 删除 小尺寸碎部图形 2 夸大 表现主要特点 3 合并 几部分合并 4 分割 保持整体特征 删除 删除 删除 当地图比例尺缩小后 地物图形某些碎部无法清晰表示时应予删除 夸大 有时为了显示和加强某些特征 反而需要夸大表示某些本来按概括尺寸可能删除的碎部 为了反映该公路的基本特征 就需要在删除大量细小弯曲的同时 夸大其中某些小弯曲 化简 合并 53 合并 分割 54 二 数量特征概括数量特征概括 系指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的部分 数量特征概括的方法基本有三种 1 增大数量分级的间距 即以扩大级差的方法来减少分级的级数 即等级合并2 规定某级以下的制图物体不予表示 即在地图上取消某些低等级别 这实际上就是确定资格法中的选取指标 3 用概略数字代替精确数字 即降低数字的精度 例如以海拔8848代替8848 13米 数量分级 人口分7级 分级越多 地图概括的程度越小 等级合并 扩大间距时 必须保留带有特征意义的等线 如气温图 我国划分亚热带 暖温带 温带和寒温带的指标之一是根据最冷月16 0 8 28 等几条等温线 显然这些等温线是具有待征意义的 必须保留 三 质量特征概括质量特征概括 系指减少制图对象的质量差别 以概括的分类代替详细的分类用总体的概念代替局部概念 分类 制图物体类别的合并不是随意的进行的 必须符合有关学科的分类准则与要求 1971年版1 10万水系分类1 25万时 水系分类仅保留了河流 运河 常年湖和水库 图4 有形地物的符号化 符号化的原则是按实际形状确定地图符号的基本形状 以符号的颜色或形状区分事物的性质 三 制图内容符号化制图内容符号化系指经过对制图对象的抽象 概括 分类 分级等过程 赋予有形与无形的制图对象一定形式的符号 使之表现在图面上的一种制图综合措施 四 地物的移位移位系指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措施 移位又分为 双方移位 当二者同等重要时 采用相对移位的方法 使符号间保持必要的间隔 单方移位 当二者重要性不同时 表现为次要点位对重要点位 应单方移位 使符号之间保留正确的拓扑关系 位移 位移 64 位移 65 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 如依附与山脊线 河流的境界线 面状符号的边界线 如小湖泊的岸线 地图上基本图形 第四节制图综合的基本规律一 图形最小尺寸基本图形 线划 几何图形 轮廓图形 弯曲基本图形影响地图内容的详细程度 精确性地图上的线划 几何图形 轮廓图形和弯曲等基本图形应当达到的最小尺寸 几何图形最小尺寸与图形结构有关 轮廓符号最小尺寸受轮廓线的形式 内部颜色和背景因素影响 图4 符号的最小尺寸 放大绘 一般空心图形边长不得小于0 4mm 0 5mm 而实心图形边长则可以为0 3mm 0 4mm 圆直径不小于0 3mm 0 4mm 线划弯曲宽0 6mm 0 7mm 高0 4mm 轮廓的突出部分能分辨清楚形状的不得小于0 3mm 这个限度主要取决于人的视力与印刷技术 一般规定地图上单线最细为0 08mm 0 1mm 双线间隔不小于0 2mm 二 地图载负量 二 地图载负量1 基本概念地图载负量也称为地图的容量 一般理解为地图图廓内符号和注记的数量 符号确定 载负量越大 地图内容越多 极限载负量 指地图可能达到的最高容量 适宜载负量 根据地图的用途 比例尺和景观条件确定该图适当的载负量 2 载负量分类 面积载负量 指地图上所有符号和注记的面积与图幅总面积之比 规定用单位面积内符号和注记所占的面积来表达 例如 23mm2 cm2 是指在1cm2面积内符号和注记所占的面积平均为23mm2 数值载负量 即单位面积内符号的个数 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163指在100cm2范围内有163个居民地 对于线状物体 通常指1cm2范围内平均拥有的线状符号的长度 称为密度系数 表示为K 1 8cm cm2 对于林化程度 沼化程度 则使用面积百分比来表示 例如0 63或63 3 面积载负量的量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 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 如图12 7 选取基本规律 密度曲线图 原始密度曲线 新图密度曲线 四 形状概括基本规律表现为 1 舍去小于规定尺寸的弯曲 夸大特征弯曲 从而保持图形的基本特征 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 2 保持各线段上的曲折系数和单位长度上弯曲个数的对比 3 保持弯曲图形的类型特征4 保持面状物体的面积平衡即删去和扩大的面积保持基本平衡 5 保持制图对象的结构对比 结构类型 结构密度 第五节制图综合对地图精度的影响 地图不可避免地存在着误差 它是多方面引起的 资料图的误差展绘地图数学基础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等 在此我们主要研究由制图综合产生的误差 这项误差不论是常规制图还是计算机制图都是不可避免的 由于制图综合引起的误差主要包括描绘误差 移位误差和由形状化简引起的误差 描绘误差这种误差受人的视觉和绘图能力的限制 常产生正负0 1 0 2mm的误差 受定位难易程度的影响 有的目标难以确定其中心位置 描绘误差较大 受线划粗细的影响 清晰的细线划描绘精度较高 因为细线划的交叉点显示明显且准确 所以描绘精度高 粗线划的交叉点在图上占据一定的范围故定位困难 在计算机中对地理数据符号化不会增加误差 它的精度主要受数字化的影响 移位误差这项误差是作业员有意识地移位造成的 移位误差产生是不可避免的 具体表现在 1 当符号发生争位矛盾时的移位2 为了强调某种特征而产生的移位 由形状概括引起的误差对制图地物形状的化简改变了原来的图形结构 这种改变在长度 方向 面积和轮廓形态上都产生变化 长度变化 例如删除图形的小弯曲必然造成线状地物的长度缩短了 进而导致其面积的缩小 反之 则可能增加大 轮廓图形的改变 轮廓线长度因化简而使原来复杂的图形变为简单的图形 甚至改用不依比例的点状符号表示 方向的改变 进行形状化简 删除小弯曲可导致局部方向的改变不论是长度 方向和轮廓图形的改变 必将对地图的几何精度产生影响 地图比例尺越小 对几何精度的影响越大 由此可见 在小比例尺地图上量测的结果总不如在大比例尺地图上量测的精确 因此 要想在地图上量测出较好的结果 就要设法使用较大比例尺的地图 第五节制图综合的研究发展 将制图综合做为一种科学方法引进地图制图中的历史并不太长 只有几十年的历史 1921年埃克尔特首次阐述了制图综合的概念 40年代萨里谢夫等人将制图作为客观的科学方法加以论述 并且比较系统地论述了制图综合的一般原则 基本因素和表现方面 主观上升到客观50年代以后开始了定量的研究1960年保查罗夫比较系统地阐述了运用数量统计方法来研究地理要素的分布规律和某些要素制图指标的确定 1962年特普费尔提出了方根模型60年代主要致力于数理统计方法在制图综合中的应用 70年代开始用相关分析和回归分析方法研究计算居民地选取指标的数学模型 但上述的研究还只是解决了选取数量 定额选取 的问题 结构选取还是由制图者确定 仍带有一定的主观随意性 近年着重于结构选取的研究 但主限于理论上的研究 在实践中应用较少 90年代 注重吸取其它科学研究成果 并引入制图综合的研究与实践中 如 人工智能制图综合专家系统 是一种运用人工智能技术解决自动综合问题的方法 它借助于现今数学模型的研究成果 又从思维推理的角度模拟制图人员的制图综合过 程 解决至今认为需要由制图专家才能处理好复杂问题 制图综合专家系统研究的关键技术问题 制图综合知识的获取 表示和组织 基于知识的推理机和相应的控制策略 与专家系统通讯的地图数据库等