地图矢量化特点与发展

基于矢量化的电子地图，当放大或缩小显示地图时，地图信息不会发生失真，并且用户可以很方便地在地图上编辑各个地物，将地物归类，以及求解各地物之间的空间关系，有利于地图的浏览、输出。矢量图形在工业、制图业、土地利用部门等行业都有广泛的应用。这些领域的许多成功软件都基于矢量图形，或离不开矢量图形的参与，例如TITAN GIS、AutoCAD、Arc/Info、Corel Draw、GeoStar等。

随着地理信息系统技术的不断发展，地理信息系统获取数据的方式不断多样化，矢量化在数据采集中的作用越来越突出，这就迫切需要一大批矢量化方面的专业人才对地理信息系统的数据进行支持。开设GIS相关专业的高校越来越多，不少高校已形成了从本科到博士的完整的培养梯队，培养了一批又一批的GIS技术人才。专业教材的编写是人才培养的一个重要环节。综观市场上众多的GIS相关教材，不难发现，大部分都是讲授相关理论，真正涉及实际应用的并不多。这些教材缺乏实际案例的支撑，理论与实践结合不紧。不少学生学完后仍然不能独立进行一些最基本的工作。在实际的工程应用甚至商业化软件开发中，仅仅有理论知识是不够的，更需要的是实践技能。

随着社会发展和计算机技术的普及,传统的生活方式正逐渐改变,在许多领域,人们需要使用计算机技术模拟显示现实世界中的各种信息,并对信息进行查询和处理。由此需要对实际信息进行数字化处理,即进行各种数据的采集和矢量化处理,使之变成我们需要的电子信息。 纸质地图是我们平时常用的一种地图，但存在数据有限且更新慢、信息描述简单且形式单一、查询分析不方便和地形景观不直观等特点，使它很难适应日新月异的社会变化，经常带来诸多麻烦。电子地图会给我们的生活带来意想不到的方便，它具有良好的用户界面，可以对声音、图文和数字多媒体进行集成，图形直观、数字准确、声音引导并具有亲切感。最大优点是可进行多级比例尺之间无缝转换，实现图形放大、缩小、漫游等动态变化功能，另外一个优点是查询检索和分析功能，可以帮您方便的查找和分析。

地理信息系统技术的创立和发展，与地理空间信息的表示、处理、分析和应用手段的不断发展紧密相连。地理信息系统起源于地图，它们都是地理信息的载体，具有获取、存储、编辑、处理、分析与显示地理数据的功能。随着技术的发展，人们对地图的要求进一步提高。由于传统纸质地图效率、速度和精度很低，因此难以适应现代和未来科技的发展。通过GIS工具，可以把纸质地图经过一系列处理转换成能够在屏幕上显示的电子化地图，满足人们使用地图的新要求。

纸质地图加工成的电子地图可分为两形式:栅格电子地图和矢量电子地图。栅格图像在应用领域有着很大的缺陷:首先，栅格图像文件对图像的每一像素点(不管前景或背景像素)都要保存，所以其存储开销特别大。其次，不能对图像上的任一对象(曲线、文字或符号)进行属性修改、拷贝、移动及删除等图形编辑操作，更不能进行拓扑求解，只能对某个矩形区域内的所有像素同时进行图像编辑操作。再者，当图像进行放大或缩小显示时，图像信息会发生失真，特别是放大时图像目标的边界会发生阶梯效应，正如点阵汉字放大显示发生阶梯效应的原理一样。

要实现纸质地图到数字化地图的转变,就要涉及到地理信息系统数据的处理。通常地理信息系统(GIS)把要处理的数据分为两类,第一类是反映事物地理空间位置的信息,从计算机的角度称空间位置数据,也常称地图数据、图形数据;第二类是与事物的地理位置无关,反映事物其它特征的信息,可称为专题属性信息或专题属性数据,也称文字数据、非图形数据。为了进行有效的查询、分析和管理等,必须将这两类信息都输入到计算机GIS数据库中。首先我们要做的就是空间信息的获取。其途径通常为:野外测量、遥感、现场调查、已有资料等;属性信息的获取途径通常为:遥感、现场调查、社会调查、已有资料等。获取的数据经过分类、编码、转换等,输入到GIS数据库中,形成规范化、标准化的数据。

由于空间数据的来源不同,采集的仪器和方法也不同。目前有如下几种方法: 野外数据采集 GPS数据采集。GPS是全球定位系统的简称。GPS定位方法精度高,方便灵活。GPS定位技术在测绘中的应用和普及,是测绘科技的一个重大的突破性进展。随着GPS接收站的全面建成和发展,GPS技术在普通测量与工程测量中的应用将越来越广泛。我们可以通过接受站接受设备直接进行GPS数据的接受,并经过投影变换,输入到数据库中。 全站仪数据采集。用全站仪(或半站仪)进行实地测量,将野外采集的数据自动传输到电子手簿,磁卡或便携机内记录,并可在现场绘制地形(草)图,再到室内将数据传输到计算机中,人机交互编辑后由计算机自动生成数字化地图,并控制绘图仪自动绘制地形图。 原图(底图)数据采集 在已进行过测绘工作的测区,有存档的纸介质(或聚酯薄膜)地形图,即原图,也称底图。为了图的计算机存档和修测,为了建立该区的GIS或进行工程CAD设计,就必须将原图数字化后,才能将图的有关数据输入到计算机中。数字化的方法主要有两种: 数字化仪数字化。通称的数字化仪实质是图形数字化仪,是-种将图示坐标转换为数字信息的设备。数字化的过程,即用数字化仪对原图的地形特征点逐点进行采集(称手按数字化),将数据自动传输到计算机,处理成数字地图的过程。 扫描仪数字化。扫描仪实质是图像(含图形)数字化仪,图在扫描仪上走-遍,即完成图的扫描数字化,将数据输入计算机,存储、处理并可再回放成图。扫描数字化速度较快,但此时获得的仅为栅格数据。栅格数据结构比矢量数据结构简单,但图形数据量大;其空间数据的叠置和组合十分简便,一些空间分析也易于进行;图像表现比较真切,易于与遥感数据匹配应用和分析,因此在GIS中,它与矢量数据结构并用。在数字测图中,对原图(矢量图)扫描数字化,获得栅格图形数据后,还必须将栅格数据转换为矢量数据,即矢量化。 摄影测量与遥感。 这种方法是以航空摄影获取的航空像片作数据源,即利用测区的航空摄影测量获得的立体像对,在解析测图仪上或在经过改装的立体量测仪上采集地形特征点,自动传输到计算机内,经过软件处理,自动生成数字地形图,并控制绘图仪绘制地形图。在我国目前条件下,航测适于较大面积几年一次的测量工作,在城市利用新的航测数据建立GIS以后,只要用野外数字测图系统作为GIS地形数据的更新系统,用地面测绘的数字图作局部更新,即可保证GIS地形数据的现势性。 在空间数据采集完后,我们要进行与空间事物相关的属性数据的输入和管理工作属性数据输入与管理

属性数据是描述空间实体的特征信息,一般包括文字信息、图、表等。属性数据的输入通常有4种方法:键入法、使用光学的字符识别技术、在数字化或矢量化的过程中赋值以及人工编辑法。

在实际实现系统时,可以通过相应实体的属性输入界面逐个输入,但当数据量较大时,一般都与空间数据分开输入且分别存贮。在分开输入时,将属性数据通过数据库软件或者办公软件如Excel等输入。它不仅能表示常规类型的属性数据即表数据外,还可以表示报表、普通照片、录象资料、声音、动画等,从而更形象的表示实体内容。

目前市场上,可以用来进行矢量化处理的软件也很多,比如AUTOCAD、COREL TRACE、COREDRAW、FREEHAND、VPHYBRID MAP、WISEIMAGE、MAPINFO、SUPERMAP GIS等,都可以用来进行地图的矢量化处理。

这里就常用的使用扫描矢量化方法和MAPINFO软件工具,来完成数字化成地图制作的过程做具体介绍。一般来说,使用MAPINFO进行矢量化的步骤方法,可分别描述如下:

1首先将纸质地图用扫描仪扫描后,以图形格式存盘。然后在专业化图像处理软件中打开(例如PHOTOSHOP等),调用图像处理软件的功能进行图形拼接、降噪、细化等,以改善获取的栅格图象的质量,从而得到栅格地图。

2在MapInfo中打开栅格地图。根据显示的信息框,选择只要求简单显示还是要求进行配准。如果选择简单显示,则MapInfo自动生成一个与该栅格文件同名的TAB文件,并在地图窗口中显示。此时的图层被称为栅格图层。我们可以通过在栅格图层上覆盖新的图层来绘制我们需要的矢量化地图。如果要在软件中同时使用栅格图象与矢量图象,则必须选择后者进行图象配准,这样MapInfo才能在地图窗口中确切地放置图象。配准过程在图象配准对话框中进行,主要有两方面的工作,一是提供准确的控制点信息,二是指定栅格图象的投影。选择前者仅仅将栅格地图作为绘制矢量化地图的参考。

3在MapInfo中利用保存修饰层的方法建立一个新图层,并将该图层设为可见、可以编辑。利用修饰层来生成新图层可以保证各层尺寸等参数的统一。然后在新建的图层上参考栅格图层调用MapInfo提供的绘制点、线、折线、圆弧、多边形、矩形、文本、符号等工具进行描路径。实践表明,道路部分适合采用折线绘制,街区、河流、绿地等用多边形绘制比较方便。考虑到工作效率,还可以象Photoshop那样在MapInfo中生成多个图层,分别代表道路、绿地、河流、街区等,可以由多人分别在自己的计算机上绘制,最后在一台机器上总体合并。

4每个新图层都是我们绘制的多边形、折线等对象的集合,可以调用MapInfo提供的工具对各对象进行分割、合并、擦除、拖拉等操作,可以对每个对象设置属性信息(如路名、所属街区、GPS位置信息等)。

5将绘制好的图层汇总到一起。启动MapX的地图管理工具Geoset Manager,在该软件中打开所有图层,保存为一个GST文件(要存放在MapX的Maps目录下)。再将画好的地图注册。至此,矢量化地图的生成工作就结束了。

在做完矢量化地图的工作之后,我们就可以在其基础上通过编程完成一系列的界面设计、算法设计、查询窗口设计,最终完成完整的系统设计。

总而言之,地图矢量化是进入电子社会必经的一个过程和手段,掌握它的工具、方式、方法是我们从事地图系统开发的基础,是一切现实数据进行计算机模拟显示和查询所必须的步骤,也是具有现实意义和广泛应用的。

秋海棠地图是指20世纪初台湾出版的中华民国地图，或者是中国1947年以前出版的中国地图。秋海棠地图就主要是包括外蒙古在内，连江东六十四屯、乌梁海、江心坡、新疆最西边的一段全都算在内的中国地图。

秋海棠地图以山东半岛和塔里木盆地中轴为中心线，左右对称，是一片美丽的秋海棠树叶。缺少了外蒙古，就成了雄鸡状。

外蒙古有一百五十多万平方公里辽阔广袤的土地，人口仅二百万，地广人稀，矿产丰富。外蒙人与中国的内蒙人更是近亲。自从外蒙古于“辛亥革命” 后宣布“ 独立” 后，历届中国政府，北洋政府，国民党中华民国政府，中华人民共和国政府，都力图收回外蒙古，但最终都功亏一篑。二十世纪中国有报负的政治家，不论是“ 左、中、右”，都对原本“秋海棠”形的中国地图被狠狠地挖去了一大块——外蒙古而报憾终生。外蒙古的地理位置对中国非常重要，它的分裂形同把中国拦腰斩断。

在秋海棠般的美丽版图上，有着让我们魂牵梦萦的外蒙156万平方公里的土地，有着200多万成吉思汗的子孙，他们是我们骨肉相连的同胞兄弟。