第二章數(shù)字制圖技術(shù)現(xiàn)狀與進(jìn)展數(shù)字地圖制圖第二章數(shù)字制圖技術(shù)現(xiàn)狀與進(jìn)展數(shù)字地圖制圖主要內(nèi)容信息科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)01數(shù)字制圖的硬件配置020304數(shù)字制圖技術(shù)的發(fā)展03我國數(shù)字制圖的發(fā)展?fàn)顩r04主要內(nèi)容信息科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)01數(shù)字制圖的硬件配置

1.信息科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是研究如何應(yīng)用計(jì)算機(jī)生成、處理和顯示圖形的一門新興學(xué)科。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)具體的應(yīng)用范圍很廣，基本可以分為兩類，一類是以線條為主的二維圖形，例如工程圖、地形圖、曲線圖表等，對(duì)應(yīng)的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD），著名的軟件有AutoCad、MicroStation等；另一類是各種自然和人工物體的三維造型，目前已有一些大眾化的軟件，例如3DMAX、Coreldraw等，CAD軟件中也逐步發(fā)展了對(duì)機(jī)械和建筑等規(guī)則物體的幾何造型功能。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)為地圖圖形數(shù)據(jù)的處理與算法設(shè)計(jì)，奠定了方法基礎(chǔ)。1.1計(jì)算機(jī)圖形學(xué)1.信息科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是研究如何應(yīng)用計(jì)算機(jī)1.2數(shù)據(jù)庫技術(shù)

數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，不僅包括反映事物數(shù)量的數(shù)值，還包括各種非數(shù)值的信息：文字材料、圖形圖像、聲音等。在許多應(yīng)用場(chǎng)合，使用數(shù)據(jù)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)需要長期保存，反復(fù)使用、許多數(shù)據(jù)要被多個(gè)不同的用戶公用。為了適應(yīng)這些特點(diǎn)，數(shù)據(jù)必須集中起來以一定的組織方式存放在計(jì)算機(jī)的外存儲(chǔ)器中，從而能以最佳方式、最少的重復(fù)，為多種應(yīng)用服務(wù)。這樣組織起來的數(shù)據(jù)就是數(shù)據(jù)庫（Database，簡稱DB）。1.2數(shù)據(jù)庫技術(shù)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，不僅包括反為了避免各種應(yīng)用時(shí)的重復(fù)勞動(dòng)，也為了避免公共數(shù)據(jù)的破壞，人們把對(duì)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)

，的各種基本操作集中于一個(gè)軟件來處理

。凡要使用數(shù)據(jù)庫時(shí)，都利用這個(gè)軟件來建立、使用、修改數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，這樣的軟件就是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DataBaseManagementSystem

，簡稱DBMS）。數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)綜合起來，稱為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。它是對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，從而提供一種使用靈活、適用性廣泛的數(shù)據(jù)管理技術(shù)。

為了避免各種應(yīng)用時(shí)的重復(fù)勞動(dòng)，也為了避免公共數(shù)據(jù)的破數(shù)字圖像處理技術(shù)包括了對(duì)圖像進(jìn)行抽象、表示、變換等方法，除此之外，圖像處理還包括如圖所示的有效方法。1.3數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理技術(shù)包括了對(duì)圖像進(jìn)行抽象、表示、變換等方圖示：數(shù)字圖像處理方法圖像匹配與識(shí)別圖像的二維與三維重建圖像增強(qiáng)與恢復(fù)圖像信息的壓縮與編碼圖像分割圖示：數(shù)字圖像圖像匹配與識(shí)別圖像的二維與三維重建圖像增強(qiáng)與恢1.4多媒體技術(shù)多媒體技術(shù)是20世紀(jì)90年代以來隨著信息技術(shù)的發(fā)展而形成的一個(gè)領(lǐng)域。狹義的多媒體指的是文本、圖像、圖形、動(dòng)畫、聲音等多種可供傳遞的形式載體。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)處理的對(duì)象主要是文本和數(shù)據(jù)信息，而將上述多種媒體進(jìn)行綜合與集成處理則成為多媒體信息系統(tǒng)的主要特征。

1.4多媒體技術(shù)多媒體技術(shù)是20世紀(jì)90年代以來隨連續(xù)媒體靜態(tài)媒體根據(jù)媒體的時(shí)態(tài)性，可將多媒體分類為靜態(tài)媒體（Staticmedia）和連續(xù)媒體（Continuousmedia）是指那些受時(shí)間因素影響的媒體，即這些媒體的描述都是相對(duì)于某一段具體時(shí)間的，包括普通數(shù)據(jù)（如二進(jìn)制文件結(jié)構(gòu)）、原始ASCII、數(shù)值數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、動(dòng)畫數(shù)據(jù)和交互數(shù)據(jù)。聲音、動(dòng)態(tài)圖像（視頻）隨時(shí)間變化

連續(xù)媒體靜態(tài)媒體根據(jù)媒體的時(shí)態(tài)性，可將多媒體分類為靜

數(shù)字制圖的硬件基本配置2.數(shù)字制圖的硬件設(shè)備掃描儀數(shù)字化儀電分機(jī)數(shù)字相機(jī)主機(jī)數(shù)字印刷機(jī)數(shù)字制版機(jī)激光彩排照彩色打印機(jī)數(shù)字制圖的硬件基本配置2.數(shù)字制圖的硬件設(shè)備掃描儀數(shù)2.1數(shù)字制圖的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備輸入設(shè)備是指將文字、圖形、圖像信息輸入計(jì)算機(jī)的設(shè)備。信息存儲(chǔ)介質(zhì)和存儲(chǔ)方式不同，它們所需的輸入設(shè)備也不同。存儲(chǔ)在紙張或膠片上的地圖原稿、照片、反轉(zhuǎn)片，需要的輸入設(shè)備是掃描儀，對(duì)于線劃圖形，可以用數(shù)字化儀。電分機(jī)作為輸入設(shè)備，它的功能與掃描儀類似。存儲(chǔ)于光盤、軟盤、硬盤上的數(shù)據(jù)信息，需要相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，如光盤驅(qū)動(dòng)器、軟盤驅(qū)動(dòng)器。此外，數(shù)碼照相機(jī)也是一種非常理想的圖像輸入設(shè)備。2.1數(shù)字制圖的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備輸入設(shè)備是指將文字、文字內(nèi)容掃描儀掃描儀（Scanner）是一種高精度的光電一體化高科技產(chǎn)品，它是將各種形式的圖像輸入計(jì)算機(jī)的重要工具，是繼鍵盤和鼠標(biāo)之后的第三代計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備，是一種功能極強(qiáng)的輸入設(shè)備。掃描儀的分類：掃描儀的種類繁多，分類的方式有多種。按原稿架形分有平板式掃描儀和滾筒式掃描儀（圖2-2）；按掃描儀幅面分主要有A0、A1、A2、A3、A4幅面掃描儀；根據(jù)掃描儀掃描介質(zhì)不同，掃描儀又可分為名片掃描儀、底片掃描儀、饋紙式掃描儀、文件掃描儀、實(shí)物掃描儀等；根據(jù)使用方式還可分為臺(tái)式掃描儀、手持式掃描儀、筆式掃描儀等；按掃描后圖像的維數(shù)可分為2D掃描儀和3D掃描儀等。文字內(nèi)容掃描儀掃描儀（Scanner）是一種高精度的光電一體數(shù)字化儀數(shù)字化儀是一種高精度的圖形輸入設(shè)備，是以跟蹤地圖單要素劃線方式將圖形進(jìn)行數(shù)字化，數(shù)字化的結(jié)果是把圖形全部轉(zhuǎn)換為矢量方式表示的數(shù)據(jù)。

根據(jù)自動(dòng)化程度的不同，有全自動(dòng)跟蹤式數(shù)字化儀、半自動(dòng)跟蹤式數(shù)字化儀和手扶跟蹤跟蹤式數(shù)字化儀。數(shù)字化儀的分類：數(shù)字化儀數(shù)字化儀是一種高精度的圖形輸入設(shè)備，是以跟蹤地圖單要2.2計(jì)算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理設(shè)備主機(jī)是計(jì)算機(jī)制圖系統(tǒng)的核心。計(jì)算機(jī)地圖制圖對(duì)主機(jī)要求較高，主要表現(xiàn)在處理速度、存儲(chǔ)容量、輸入輸出速度、圖形顯示的質(zhì)量與速度等方面。磁性媒體：軟盤、光盤光學(xué)媒體：CD-ROM磁光媒體：MO

主機(jī)外部存儲(chǔ)媒體2.2計(jì)算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理設(shè)備主機(jī)是2.3計(jì)算機(jī)地圖制圖的數(shù)據(jù)輸出設(shè)備

地圖數(shù)據(jù)電子顯示輸出設(shè)備是顯示器、圖形顯示器、投影儀等。地圖數(shù)據(jù)紙質(zhì)輸出設(shè)備主要有打印機(jī)、激光照排機(jī)、直接制版機(jī)和數(shù)字式直接印刷機(jī)。

彩色噴墨打印機(jī)彩色激光打印機(jī)熱轉(zhuǎn)印式彩色打印機(jī)打印機(jī)外鼓式激光照排機(jī)內(nèi)鼓式激光照排機(jī)激光照排機(jī)2.3計(jì)算機(jī)地圖制圖的數(shù)據(jù)輸出設(shè)備地圖數(shù)據(jù)電子顯數(shù)字制版機(jī)數(shù)字印刷機(jī)數(shù)字制版是指用電子的方法直接把地圖數(shù)據(jù)傳送到一定介質(zhì)上制成可以直接上機(jī)印刷的印刷版的過程（computer-to-plate簡稱CTP）數(shù)字印刷（DigitalPrinting）是指用電子的方法把地圖數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成印刷品的一種印刷復(fù)制過程。數(shù)字制版機(jī)數(shù)字印刷機(jī)數(shù)字制版是指用電子的方法直接把地圖數(shù)據(jù)傳3.數(shù)字制圖技術(shù)的發(fā)展3.1醞釀探索階段

這是數(shù)字地圖制圖的初始階段，大約是60年代初到60年代末。當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)大致處于第二代產(chǎn)品階段。有關(guān)輔助圖系統(tǒng)的配置是主要的研究課題，包括硬件設(shè)備和以獲取圖形顯示為目標(biāo)的軟件的研制。20世紀(jì)50年代末，美國Colcomp公司研制成功數(shù)控繪圖機(jī)；1963年，美國麻省理工學(xué)院研制第一套人——機(jī)對(duì)話交互計(jì)算機(jī)繪圖系統(tǒng)；1964年，牛津大學(xué)首先建立了牛津自動(dòng)制圖系統(tǒng)，并首次進(jìn)行了地形圖的數(shù)字制圖；幾乎與此同時(shí)，在1963年，由美國哈佛大學(xué)計(jì)算機(jī)繪圖實(shí)驗(yàn)室研制成功SYMAP系統(tǒng)，這是行式打印機(jī)作為圖形輸出設(shè)備的一種制圖系統(tǒng)。這兩個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的誕生，對(duì)這一新興學(xué)科的發(fā)展，做出了開創(chuàng)性的貢獻(xiàn)。3.數(shù)字制圖技術(shù)的發(fā)展3.1醞釀探索階段這是數(shù)字地原始資料手扶數(shù)字化儀計(jì)算機(jī)繪圖機(jī)地圖產(chǎn)品繪圖軟件醞釀探索階段地圖制圖的流程圖原始資料手扶數(shù)字化儀計(jì)算機(jī)繪圖機(jī)地圖產(chǎn)品繪圖軟件醞釀探索階段3.2發(fā)展完善階段

這一階段大致從60年代末到80年代中，主要是對(duì)數(shù)字地圖制圖系統(tǒng)作進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)、改進(jìn)和發(fā)展，使其逐步完善。在這一階段，計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備的研制取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，已出現(xiàn)第三、四代產(chǎn)品。計(jì)算機(jī)性能價(jià)格比的變化，有利于計(jì)算機(jī)應(yīng)用的推廣。在這樣的環(huán)境下，數(shù)字制圖以空前的速度和規(guī)模發(fā)展。這一階段的主要研究課題是數(shù)字地圖的應(yīng)用應(yīng)用問題。3.2發(fā)展完善階段這一階段大致從60年代末到80野外測(cè)量成果遙感與航測(cè)數(shù)據(jù)地圖數(shù)字化或掃描矢量化數(shù)字地圖制圖軟件計(jì)算機(jī)及交互編輯裝置地圖數(shù)據(jù)庫柵格繪圖機(jī)地圖數(shù)據(jù)庫檢查樣圖地圖產(chǎn)品發(fā)展完善階段地圖制圖的流程野外測(cè)量成果遙感與航測(cè)數(shù)據(jù)地圖數(shù)字化或掃描矢量化數(shù)字地圖制圖3.3生產(chǎn)應(yīng)用及跨學(xué)科、跨行業(yè)發(fā)展階段

這一階段大約從80年代中后期開始，隨著計(jì)算機(jī)及數(shù)字地圖制圖軟件硬件的發(fā)展，各種高檔微機(jī)，高精度的圖像圖像輸入、輸出設(shè)備的出現(xiàn)以及圖形工作站和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，再加上計(jì)算機(jī)軟件的功能也愈來愈強(qiáng)，為數(shù)字地圖制圖的發(fā)展和應(yīng)用創(chuàng)造了一個(gè)非常有利的環(huán)境。與此同時(shí)，數(shù)字地圖制圖理論和技術(shù)也開始向生產(chǎn)的深度和應(yīng)用的廣度發(fā)展。隨著數(shù)字地圖制圖技術(shù)的迅速發(fā)展，地圖制圖學(xué)科出現(xiàn)了一些新的研究領(lǐng)域和發(fā)展方向：3.3生產(chǎn)應(yīng)用及跨學(xué)科、跨行業(yè)發(fā)展階段這一階段地理信息系統(tǒng)01虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與作戰(zhàn)仿真02地圖模式識(shí)別技術(shù)03地圖數(shù)據(jù)庫技術(shù)04數(shù)字地圖制圖系統(tǒng)（全數(shù)字化地圖生產(chǎn)系統(tǒng)）05地圖制圖專家系統(tǒng)（地圖設(shè)計(jì)、制圖綜合）06遙感圖像的處理和應(yīng)用07GPS技術(shù)與數(shù)字地圖的結(jié)合08地理信息系統(tǒng)01虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與作戰(zhàn)仿真02地圖模式識(shí)別技術(shù)03地圖數(shù)據(jù)庫技術(shù)04數(shù)字地圖制圖系統(tǒng)（全數(shù)字化地圖生產(chǎn)系統(tǒng)）05地圖制圖專家系統(tǒng)（地圖設(shè)計(jì)、制圖綜合）06遙感圖像的處理和應(yīng)用07GPS技術(shù)與數(shù)字地圖的結(jié)合08地理信息系統(tǒng)01虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與作戰(zhàn)仿真02地圖模式識(shí)別技術(shù)0數(shù)字制圖技術(shù)的發(fā)展展望（1）數(shù)字化地圖生產(chǎn)技術(shù)將進(jìn)入全面實(shí)用階段，不僅地圖制圖行業(yè)要使用它、掌握它，其它行業(yè)也要熟練應(yīng)用它。（2）數(shù)字制圖技術(shù)向深層次發(fā)展，對(duì)制圖綜合、地圖數(shù)據(jù)獲取和專題地圖制圖提出更高要求，它將大幅度提高生產(chǎn)作業(yè)效率。（3）數(shù)字制圖技術(shù)的研究領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U(kuò)大，不僅包括紙質(zhì)地圖的數(shù)字化生產(chǎn)，而且包括多媒體電子地圖的生產(chǎn)和出版。數(shù)字制圖技術(shù)的發(fā)展展望（1）數(shù)字化地圖生產(chǎn)技術(shù)將進(jìn)入全面實(shí)用數(shù)字制圖技術(shù)的發(fā)展展望（4）數(shù)字制圖技術(shù)使地圖生產(chǎn)與已有地圖數(shù)據(jù)庫更新緊密結(jié)合在一起，形成良性循環(huán)的發(fā)展道路。（5）數(shù)字制圖與遙感技術(shù)、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)、GIS和GPS相結(jié)合，帶來更大的軍事和社會(huì)效益，推動(dòng)測(cè)繪技術(shù)以及地學(xué)學(xué)科前進(jìn)。數(shù)字制圖技術(shù)的發(fā)展展望（4）數(shù)字制圖技術(shù)使地圖生產(chǎn)與已有地圖4.我國數(shù)字制圖的發(fā)展?fàn)顩r4.1實(shí)驗(yàn)室中的數(shù)字制圖從20世紀(jì)70年代中期以后的15年左右，由于技術(shù)局限與硬件設(shè)備的不完善，數(shù)字制圖只能停留在實(shí)驗(yàn)室中，而不能形成生產(chǎn)規(guī)模。。

20世紀(jì)80年代之后，我國掀起了第一次計(jì)算機(jī)地圖制圖的高潮，數(shù)據(jù)庫技術(shù)、新的數(shù)學(xué)方法、信息技術(shù)、專家系統(tǒng)、人工智能等等不斷引入的新技術(shù)、新科學(xué)使地圖制圖煥發(fā)了青春，并為地理信息系統(tǒng)的興起打下了基礎(chǔ)。但對(duì)于地圖制圖這個(gè)工程學(xué)科來講，硬件的發(fā)展水平起決定作用，而此時(shí)的技術(shù)水平也沒有達(dá)到實(shí)用化的程度，只有當(dāng)硬件不成為地圖制圖的發(fā)展瓶頸時(shí)，軟件的作用才能實(shí)現(xiàn)。4.我國數(shù)字制圖的發(fā)展?fàn)顩r4.1實(shí)驗(yàn)室中的數(shù)字制圖4.2地理信息的規(guī)?；a(chǎn)從二十世紀(jì)90年代開始到現(xiàn)在，國內(nèi)測(cè)繪部門緊跟國際上GIS的興起，開始對(duì)GIS關(guān)注起來，通過GIS的應(yīng)用，擴(kuò)展了地圖學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域。到目前為止已經(jīng)完成了很多數(shù)字地圖4D產(chǎn)（(DLG,DEM,DRG,DOM），并且制定了相關(guān)的地理數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

1.數(shù)字線劃地圖(DigitalLineGraph）

數(shù)字線劃地圖(縮寫DLG）是現(xiàn)有地形圖基礎(chǔ)上的矢量數(shù)據(jù)集，并且還保存要素間的空間關(guān)系及相關(guān)屬性信息。DLG產(chǎn)品是4D產(chǎn)品中最重要的，但也是投入最大、工作量最大、建立和維護(hù)（更新）最為復(fù)雜的。。4.2地理信息的規(guī)模化生產(chǎn)從二十世紀(jì)90年代開始到

2.數(shù)字柵格地圖（DigitalRasterGraphic）數(shù)字柵格地圖（縮寫DRG）是紙質(zhì)地圖的數(shù)字化產(chǎn)品，經(jīng)過掃描、糾正、圖像處理與數(shù)據(jù)壓縮，形成在內(nèi)容、幾何精度和色彩上與地圖完全一致的計(jì)算機(jī)柵格文件。3.數(shù)字高程模型（DigitalElevationModel）數(shù)字高程模型（縮寫DEG）是現(xiàn)實(shí)世界地形起伏的數(shù)字化表達(dá)，能直觀地反應(yīng)地貌情況。

4.數(shù)字正射影像圖（DigitalOrthophotoMap）數(shù)字正射影像圖（縮寫DOM）是經(jīng)過對(duì)像元糾正、影像鑲嵌等一系列處理后形成的影像平面圖，帶有坐標(biāo)格網(wǎng)和圖廓整飾，其上可疊加線劃要素、文字注記等。

2.數(shù)字柵格地圖（DigitalRasterGraph4.3地圖的規(guī)模化生產(chǎn)

從1995年開始，數(shù)字制圖逐漸走上實(shí)用化和規(guī)?；A段。在數(shù)字制圖發(fā)展的進(jìn)程中，影響技術(shù)實(shí)用化的