作业帮地图工程与图形要素的组成关系如何
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：语文作业 时间：2024/05/03 02:21:06
地图工程与图形要素的组成关系如何
一、技术设计思想
任何一个系统,它的技术设计思想对这个系统研制的成败都是十分重要的.本文介绍的基于地图数据库数据的自动编图系统的技术设计思想是：以地图数据库数据作为运行环境,综合运用各种检索功能,各要素制图综合及相互关系处理的各种模型、算法和丰富的制图知识与经验,人工智能技术,采用按要素分系统的模块化方法,构成在人机交互条件下的基于地图数据库数据的自动编图系统.
1. 地图数据库数据作为自动编图系统的运行环境,其一,利用要素编码解决各要素自动制图综合中的某些批量处理问题；其二,提供系统推理过程中所需要的数据(如与规则知识匹配的数据)；其三,作为图形编辑和图形输出的数据基础.
2. 制图综合模型化、算法化和制图综合知识工程化,是自动编图系统实现的基础.其中,制图综合知识工程化是核心,包括制图综合知识的总结、表示及基于知识的推理.其实各要素制图综合的模型和算法本身就是制图综合知识与经验的总结,是地图制图专家长期经验与知识的积累.所以,在设计技术方案时,充分利用了有关制图综合的数学模型和算法.http://www.othermap.com测绘信息网
3. 采用按要素分系统的模块化方法,在该系统总控模块的控制下分要素建立知识库,逐个要素进行“综合—显示—反馈修改”,进入“综合工作数据库”,最后“各要素相互关系处理—显示—反馈修改”.这样,各要素制图综合既相对独立,又相互制约,符合制图专家进行制图综合的特点,处理问题比较灵活方便.在经过各要素制图综合构成“综合工作数据库”的基础上,处理各要素相互关系,既考虑了传统制图综合从全局出发处理各要素相互关系,又顾及到了计算机制图综合中选取、化简和位移分步进行的特点,符合由计算机模拟制图专家思维和处理问题的原则和方法.
4. 充分利用人机交互编辑功能,以便在制图员和计算机之间实施“综合—显示—反馈修改”.在目前情况下,实现全自动制图综合是不可能的,必要的人机交互处理在这方面能起重要作用.“反馈修改”(通过图形编辑模块实施)可以保证各要素制图综合和相互关系处理的水平.
二、结构及各模块功能
基于上述设计思想,地图数据库数据的自动编图系统由文件装入、数据预处理、各要素综合、关系处理、图形编辑、地图注记、图形输出等7个模块构成.
1. 文件装入模块
文件装入模块用于确定新编地图的图幅编号及资料图与新编图的比例尺,即按新编地图的图幅编号从地图数据库中提取数字地图数据,按资料图与新编图的比例尺确定制图综合程度.
2. 数据预处理模块
数据预处理模块是将地图数据库中的数据处理成能满足制图综合所需要的数据,包括将所提供的属性数 据分离为点、线、面数据,将地图数据库中作为一个文件的各要素地名数据通过软件分离成各自的地名文件,将地图数据库中提供的地理坐标(φ,λ)数据转换成相对于本图幅左下角图廓点的高斯平面直角坐标(x,y)数据,必要时进行地图投影变换.数据预处理的过程,实质上是对从地图数据库中提取的数据进行分析、比较、判断,最终将对自动编图有用的信息综合整理成各要素的点、线、面数据,提供给各要素制图综合模块使用.
3. 各要素综合模块
各要素综合模块包括测量控制点、水系、植被土质、地貌、居民地、交通运输网、管线垣栅、境界等8个自动综合子模块.基本的方法是自动选取,自动化简和概括.自动选取是最基本的自动制图综合方法,主要解决选取多少、选取哪些和怎样选取的问题,通过确定制图综合指标,并将制图综合的规范条件和规则(知识)条件与地图数据库数据进行自动匹配,从而完成自动选取；自动化简,指简化制图物体的平面图形,即简化其内部结构和外部轮廓,通过化简算法(一般采用>Douglas-Peucker算法)和人机交互编辑(对居民地平面图形)来完成,不同制图要素采用不同的化简阈值,以保持各要素平面图形特征；概括,指减少制图物体在质量和数量方面的差别,包括质量和数量特征的概括,通常是按规范规定的条件或阈值进行类别或等级的合并.
在基于地图数据库数据的自动编图系统中,各要素综合模块的执行在规范和规则条件下是连续完成的,不需要人工干预,并实时显示按规范和规则执行的进程.过程结束后,系统将提示并询问用户是否进入人机交互编辑状态,以完善和改进各要素制图综合的结果,直到各要素制图综合结果满意时,进入综合工作数据库,供各要素关系处理模块用.
4. 关系处理模块
关系处理模块的主要任务是保证经自动制图综合后的地图内容各要素总体结构特征的适应性与图形的相互关系的合理性,主要通过位移方法来解决要素重叠问题,整个过程通过模型、算法来执行.以线状要素为例,其大致过程如下：
第一,用栅格方法检查图上是否有明显重叠的要素.这时,关键是合理地确定栅格大小,一般取综合图上每条线划符号的宽度放大到起始比例尺图上符号宽度的一半之和加上两条线划之间的最小间隔.
第二,对判定重叠的线划要素进行位移预处理：一是目标键号合并,将原来由若干个目标组成的线划合并成一个目标,以解决由于地图上的内容是以目标为单位存贮,而位移线是逐级移动所引起的两线划相接处产生变形的问题,及位移或不位移线划重复绘制两次的问题；二是确定位移方向,这通常是通过判断两条重叠线划的相对方位来解决的,两条线划之间共有四种合理的相对方位,一旦两条线划的相对方位确定下来,一条线划关于另一条线划的位移即可计算出来.
第三,针对三种不同情况,通过位移算法计算位移大小.一是两条线划没有公共节点的位移；二是有公共节点的线划位移；三是线状要素(如铁路、公路)两侧居民地的位移.
上述各种情况下的位移,均研制了相应的计算位移大小的算法.计算出位移方向及位移大小后,即可实施位移.位移时,按地物的重要性程度确定其优先级,其顺序为控制点(含作为方位物的独立地物)、境界(尤其是国界)、岸线与江河、铁路、公路、居民地、管线垣栅.当重叠的两线划要素为同类地物时,以方向变化频繁的线划作为需要位移的线划.
第四,位移后的化简.化简与位移是紧密联系在一起的,每个位移部分必须在图形重叠检查之前先进行化简,在位移之后还要进行化简,这样才能减少由于位移而产生的多点弯曲(在每点之间的点数少于2个时补进1～2个点而产生),充分保证图上最小的图形干扰.
第五,位移后的图形重叠检查.由于要素位移部分必须保持与其毗邻部分的联系,原先不需位移的某些要素,可能由于其临近要素的位移,而导致其相应部分的连续位移,即导致要素位移的传播.为判断是否产生要素传播,必须进行第二次重叠检查,即在第一次“重叠检查—位移—化简”之后,再重复进行这一步骤.这种“重叠检查—位移—化简”的反复过程,对于图上要素密集地区的位移尤其重要.
任何一个系统,它的技术设计思想对这个系统研制的成败都是十分重要的.本文介绍的基于地图数据库数据的自动编图系统的技术设计思想是：以地图数据库数据作为运行环境,综合运用各种检索功能,各要素制图综合及相互关系处理的各种模型、算法和丰富的制图知识与经验,人工智能技术,采用按要素分系统的模块化方法,构成在人机交互条件下的基于地图数据库数据的自动编图系统.
1. 地图数据库数据作为自动编图系统的运行环境,其一,利用要素编码解决各要素自动制图综合中的某些批量处理问题；其二,提供系统推理过程中所需要的数据(如与规则知识匹配的数据)；其三,作为图形编辑和图形输出的数据基础.
2. 制图综合模型化、算法化和制图综合知识工程化,是自动编图系统实现的基础.其中,制图综合知识工程化是核心,包括制图综合知识的总结、表示及基于知识的推理.其实各要素制图综合的模型和算法本身就是制图综合知识与经验的总结,是地图制图专家长期经验与知识的积累.所以,在设计技术方案时,充分利用了有关制图综合的数学模型和算法.http://www.othermap.com测绘信息网
3. 采用按要素分系统的模块化方法,在该系统总控模块的控制下分要素建立知识库,逐个要素进行“综合—显示—反馈修改”,进入“综合工作数据库”,最后“各要素相互关系处理—显示—反馈修改”.这样,各要素制图综合既相对独立,又相互制约,符合制图专家进行制图综合的特点,处理问题比较灵活方便.在经过各要素制图综合构成“综合工作数据库”的基础上,处理各要素相互关系,既考虑了传统制图综合从全局出发处理各要素相互关系,又顾及到了计算机制图综合中选取、化简和位移分步进行的特点,符合由计算机模拟制图专家思维和处理问题的原则和方法.
4. 充分利用人机交互编辑功能,以便在制图员和计算机之间实施“综合—显示—反馈修改”.在目前情况下,实现全自动制图综合是不可能的,必要的人机交互处理在这方面能起重要作用.“反馈修改”(通过图形编辑模块实施)可以保证各要素制图综合和相互关系处理的水平.
二、结构及各模块功能
基于上述设计思想,地图数据库数据的自动编图系统由文件装入、数据预处理、各要素综合、关系处理、图形编辑、地图注记、图形输出等7个模块构成.
1. 文件装入模块
文件装入模块用于确定新编地图的图幅编号及资料图与新编图的比例尺,即按新编地图的图幅编号从地图数据库中提取数字地图数据,按资料图与新编图的比例尺确定制图综合程度.
2. 数据预处理模块
数据预处理模块是将地图数据库中的数据处理成能满足制图综合所需要的数据,包括将所提供的属性数 据分离为点、线、面数据,将地图数据库中作为一个文件的各要素地名数据通过软件分离成各自的地名文件,将地图数据库中提供的地理坐标(φ,λ)数据转换成相对于本图幅左下角图廓点的高斯平面直角坐标(x,y)数据,必要时进行地图投影变换.数据预处理的过程,实质上是对从地图数据库中提取的数据进行分析、比较、判断,最终将对自动编图有用的信息综合整理成各要素的点、线、面数据,提供给各要素制图综合模块使用.
3. 各要素综合模块
各要素综合模块包括测量控制点、水系、植被土质、地貌、居民地、交通运输网、管线垣栅、境界等8个自动综合子模块.基本的方法是自动选取,自动化简和概括.自动选取是最基本的自动制图综合方法,主要解决选取多少、选取哪些和怎样选取的问题,通过确定制图综合指标,并将制图综合的规范条件和规则(知识)条件与地图数据库数据进行自动匹配,从而完成自动选取；自动化简,指简化制图物体的平面图形,即简化其内部结构和外部轮廓,通过化简算法(一般采用>Douglas-Peucker算法)和人机交互编辑(对居民地平面图形)来完成,不同制图要素采用不同的化简阈值,以保持各要素平面图形特征；概括,指减少制图物体在质量和数量方面的差别,包括质量和数量特征的概括,通常是按规范规定的条件或阈值进行类别或等级的合并.
在基于地图数据库数据的自动编图系统中,各要素综合模块的执行在规范和规则条件下是连续完成的,不需要人工干预,并实时显示按规范和规则执行的进程.过程结束后,系统将提示并询问用户是否进入人机交互编辑状态,以完善和改进各要素制图综合的结果,直到各要素制图综合结果满意时,进入综合工作数据库,供各要素关系处理模块用.
4. 关系处理模块
关系处理模块的主要任务是保证经自动制图综合后的地图内容各要素总体结构特征的适应性与图形的相互关系的合理性,主要通过位移方法来解决要素重叠问题,整个过程通过模型、算法来执行.以线状要素为例,其大致过程如下：
第一,用栅格方法检查图上是否有明显重叠的要素.这时,关键是合理地确定栅格大小,一般取综合图上每条线划符号的宽度放大到起始比例尺图上符号宽度的一半之和加上两条线划之间的最小间隔.
第二,对判定重叠的线划要素进行位移预处理：一是目标键号合并,将原来由若干个目标组成的线划合并成一个目标,以解决由于地图上的内容是以目标为单位存贮,而位移线是逐级移动所引起的两线划相接处产生变形的问题,及位移或不位移线划重复绘制两次的问题；二是确定位移方向,这通常是通过判断两条重叠线划的相对方位来解决的,两条线划之间共有四种合理的相对方位,一旦两条线划的相对方位确定下来,一条线划关于另一条线划的位移即可计算出来.
第三,针对三种不同情况,通过位移算法计算位移大小.一是两条线划没有公共节点的位移；二是有公共节点的线划位移；三是线状要素(如铁路、公路)两侧居民地的位移.
上述各种情况下的位移,均研制了相应的计算位移大小的算法.计算出位移方向及位移大小后,即可实施位移.位移时,按地物的重要性程度确定其优先级,其顺序为控制点(含作为方位物的独立地物)、境界(尤其是国界)、岸线与江河、铁路、公路、居民地、管线垣栅.当重叠的两线划要素为同类地物时,以方向变化频繁的线划作为需要位移的线划.
第四,位移后的化简.化简与位移是紧密联系在一起的,每个位移部分必须在图形重叠检查之前先进行化简,在位移之后还要进行化简,这样才能减少由于位移而产生的多点弯曲(在每点之间的点数少于2个时补进1～2个点而产生),充分保证图上最小的图形干扰.
第五,位移后的图形重叠检查.由于要素位移部分必须保持与其毗邻部分的联系,原先不需位移的某些要素,可能由于其临近要素的位移,而导致其相应部分的连续位移,即导致要素位移的传播.为判断是否产生要素传播,必须进行第二次重叠检查,即在第一次“重叠检查—位移—化简”之后,再重复进行这一步骤.这种“重叠检查—位移—化简”的反复过程,对于图上要素密集地区的位移尤其重要.