計算機地圖制圖原理思考題

1、計算機地圖制圖原理復(fù)習(xí)思考題1、什么叫數(shù)字地圖制圖？數(shù)字地圖制圖與計算機輔助設(shè)計（CAD）、地理信息系統(tǒng)（GIS）有什么聯(lián)系和區(qū)別？數(shù)字地圖制圖（Digital Cartography ）：又稱為計算機地圖制圖、自動化地圖制圖或機助地圖制圖（Computer-Aided Cartography，簡稱CAC）。它是研究以傳統(tǒng)的地圖制圖原理為基礎(chǔ)，在計算機軟、硬件的支持下，采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)和圖形數(shù)字處理方法，實現(xiàn)地圖信息的獲取、變換、存貯、處理、識別、分析和輸出的一門技術(shù)性學(xué)科。計算機地圖制圖原理 ：計算機地圖制圖的核心問題是：如何使用計算機處理地圖信息以滿足用戶的需要，即解決地圖信息如何以數(shù)字的形

2、式表示、獲取、存儲、處理和輸出，其實質(zhì)是從圖形（連續(xù)）轉(zhuǎn)換為數(shù)字（離散），經(jīng)過一定的處理，然后再由數(shù)字轉(zhuǎn)換為圖形的過程。計算機技術(shù)之所以能夠應(yīng)用于地圖制圖，是因為地圖本身是按照一定的數(shù)學(xué)法則，經(jīng)過科學(xué)概括，應(yīng)用特有的符號系統(tǒng)將地球表面上的景物顯示在平面上的一種“圖形數(shù)學(xué)模型”。 面對地圖，無論其內(nèi)容多么千變?nèi)f化，表示方法多么千差萬變，圖形結(jié)構(gòu)多么復(fù)雜多樣，總是可以按照幾何特征將地圖圖形劃分為三種基本類型圖形元素，即“點狀圖形”，“線狀圖形”和“面狀圖形” 。（2）計算機地圖制圖與CAD ：相同之處：CAD與計算機地圖制圖都以計算機圖形學(xué)為數(shù)據(jù)處理和算法設(shè)計的基礎(chǔ)，均有空間坐標(biāo)系統(tǒng)，能把目標(biāo)和參

3、考系統(tǒng)聯(lián)系起來，也都能在一定程度上處理非圖形屬性數(shù)據(jù)。 不同之處：CAD一般采用幾何坐標(biāo)系，處理的多為規(guī)則幾何圖形及其組合，圖形功能尤其是三維圖形功能極強，屬性數(shù)據(jù)處理功能相對較弱。 計算機地圖制圖一般采用大地坐標(biāo)系，處理的多為地理空間的自然目標(biāo)和人工目標(biāo)，圖形關(guān)系更為復(fù)雜，因而圖形處理的難度更大，且制圖數(shù)據(jù)來源廣、輸入方式多樣化。特別是專題地圖的自動繪制，需要豐富的地圖符號庫和屬性數(shù)據(jù)庫支持。 因此一個功能強大的CAD系統(tǒng)，并不完全適合于完成計算機地圖制圖的任務(wù)。（3）計算機地圖制圖與GIS ：計算機地圖制圖是GIS的重要組成部分。計算機地圖制圖側(cè)重于地物的顯示和處理，討論地形、地物和各種專

4、題要素在地圖上的表示，并且以數(shù)字形式對它們進行存貯、管理，最后通過圖形輸出設(shè)備輸出地圖。 GIS既注重實體的空間分布又強調(diào)它們的可視化效果，既注重實體的空間特征又強調(diào)它們的非空間（屬性）特征及其操作，具備強大的空間分析和決策支持能力?，F(xiàn)代GIS都具有計算機地圖制圖的成分，具備良好的地圖制圖功能，但并非所有計算機地圖制圖系統(tǒng)都含有GIS的全部功能。2、數(shù)字地圖制圖的一般過程可分為那幾個階段？數(shù)據(jù)獲?。旱貓D數(shù)字化、影像數(shù)字化、數(shù)字測圖、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)貯、鍵盤錄入數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)預(yù)處理、投影變換、地圖接邊、圖形編輯、拓?fù)渖伞⒆詣泳C合、曲線光滑、分析處理、注記配置符號化處理數(shù)據(jù)輸出：圖形顯示、繪圖輸出、膠片輸

5、出、光盤輸出3、計算機地圖制圖的特點 （1）數(shù)字地圖易于存貯、復(fù)制和遠(yuǎn)程傳輸；（2）計算機地圖制圖的成圖周期短，地圖數(shù)據(jù)的編輯、更新、改編方便，提高和改善了地圖的適應(yīng)性、現(xiàn)勢性和用戶的廣泛性； （3）計算機地圖制圖提高了地圖制作與使用的精度，增大了地圖信息容量；（4）計算機地圖制圖技術(shù)使地圖投影變換和比例尺變換等過程更容易實現(xiàn)；（5）計算機地圖制圖技術(shù)減輕了制圖人員的勞動強度，減少了主觀隨意性，這為地圖制圖的進一步標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化奠定了基礎(chǔ)；（6）計算機地圖制圖技術(shù)使地圖品種增多，拓展了服務(wù)范圍（如可以方便地制作三維立體圖、地面切割密度圖、坡度坡向圖等）；（7）計算機地圖制圖技術(shù)簡化了地圖生產(chǎn)的

6、工藝流程，地圖制作者與使用者之間的界限開始模糊。 計算機地圖制圖的根本目標(biāo)是地圖制圖專家系統(tǒng)，其實現(xiàn)還需較長時間。第二章 計算機地圖制圖的理論基礎(chǔ) 1、點線側(cè)位關(guān)系如何判斷？選看：判斷點線側(cè)位關(guān)系的意義？:點線關(guān)系判別的目的之一是確定點是否在線上點到線段的距離可能是該點與線段某一端點的距離，也可能是點到線段的垂距。2、如何判斷一點與一個多邊形的位置關(guān)系？Ø 判斷點與多邊形位置關(guān)系的夾角求和算法(只適用于簡單多邊形,對于帶孔多邊形的算法改進比較麻煩)設(shè)有一簡單n邊形，其頂點可以表示為Pi(xi,yi)，i=1,2,n，另有待判別的獨立點A。連接點A與多邊形的各個頂點，計算其夾角和，且規(guī)

7、定順時針方向旋轉(zhuǎn)的角度為正，逆時針方向旋轉(zhuǎn)的角度為負(fù)。若有P1P2P4P5P6PP2P3P4P5PP3P6P1Ø 判斷點與多邊形位置關(guān)系的鉛垂線內(nèi)點算法(適用于帶孔多邊形)基本思想:從待判別點引鉛垂線，由該鉛垂線（注意：是一條射線）與多邊形交點個數(shù)的奇偶性來判斷點是否在多邊形內(nèi)。若交點個數(shù)為奇數(shù)，點在多邊形內(nèi)；若交點個數(shù)為偶數(shù)，則該點在多邊形外。計算過程：第一步，計算多邊形最小投影矩形，若點在最小投影矩形外，則點一定在多邊形外，算法結(jié)束；否則執(zhí)行第二步。第二步，設(shè)置記錄交點個數(shù)的計數(shù)器Num=0。第三步，從待判斷的點作鉛垂線，順次判斷該鉛垂線與多邊形各邊是否相交，若相交，求出交點并記

8、錄下來。每有一次相交，把Num數(shù)值增加1。第四步，若Num為偶數(shù)，則該點在多邊形外；否則，該點在多邊形內(nèi)。算法結(jié)束。特殊情況的考慮：1. 交點位于多邊形頂點 建立鉛垂線的直線方程，判斷該頂點前、后相鄰的兩頂點是否在鉛垂線的同側(cè)，若在同側(cè)，Num不變，否則Num加1。 2. 鉛垂線與多邊形的一條邊重合 建立鉛垂線的直線方程，判斷與該邊兩端點相鄰的前、后兩頂點是否在鉛垂線的同側(cè)，若在同側(cè)，Num不變，否則Num加1。 3、一有向圖（G）如下圖所示，請認(rèn)真讀圖后，寫出該圖的鄰接矩陣A(G)和關(guān)聯(lián)矩陣M（G）表。 v1v2v3v4  e1e2e3e4e5e6e7v1110

9、1v11110000v20021v2-1001011v30000v30000-1-1-1v40010v40-10-1100鄰接矩陣A(D)關(guān)聯(lián)矩陣M(D)4、什么是凸殼？什么是Delaunay三角網(wǎng)？平面點集S的凸殼（Convex Hull）或凸包或凸多邊形是指包含S的最小凸集，通常用CH（S）來表示。 從幾何的直觀上判斷，S的凸殼表現(xiàn)為S中任意兩點所連的線段全部位于S中。平面點集S的凸殼邊界BCH(S)是一個凸多邊形，多邊形的頂點必定為S中的點。x格雷厄姆算法求群點凸殼設(shè)P1，P2是平面上兩點，L是P1P2的垂直平分線，L將平面分成兩部分Lr和Ll。位于Ll內(nèi)的點具有特性：d(Pi，P1)&

10、lt;d(Pi，P2)，其中d(Pi，Pl)表示Pi，Pl間的歐幾里德距離。位于Ll內(nèi)的點比平面上的其它點更接近點Pl。換句話說，Ll內(nèi)的點是比平面上其它點更接近Pl的點的軌跡，記為V(P1)。同理，Lr內(nèi)的點是比平面上其它點更接近P2的點的軌跡，記為V(P2)。 給定平面上n個點的點集S= P1, P2, Pn。把上面的定義推廣，定義V(Pi)為比其它點更接近Pi的點的軌跡，是n-1個半平面的交，它是一個不多于n-1條邊的凸多邊形域，稱為關(guān)聯(lián)于Pi的Voronoi多邊形或關(guān)聯(lián)于Pi的Voronoi域。有公共邊的Voronoi多邊形稱為相鄰的Voronoi多邊形，連接所有相鄰Voronoi多邊

11、形的生長中心所形成的三角網(wǎng)稱為Delaunay三角網(wǎng)。 Delaunay三角網(wǎng)的特點：（1）它是唯一的；（2）三角形的外圍邊界構(gòu)成群點的凸殼；（3）任意三角形的外接圓中沒有其它點外接圓規(guī)則；（4）三角形最大限度地保持均衡，避免狹長三角形出現(xiàn)最大最小角規(guī)則；（5） Delaunay三角網(wǎng)是平面圖，遵守平面圖形的歐拉定理；（6）Delaunay三角網(wǎng)最多有3n-6條邊和2n-5個三角形，這里n是點數(shù)；（7）Delaunay三角網(wǎng)和Voronoi圖是對偶，得到一個就很容易得到另一個。5、DTM和DEM的概念有何區(qū)別？DEM，(Digital Elevation Models)，是國家基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)的重

12、要組成部分，它表示地表區(qū)域上地形的三維向量的有限序列，即地表單元上高程的集合，數(shù)學(xué)表達為：z=f(x，y)。 DTM：當(dāng)z為其它二維表面上連續(xù)變化的地理特征，如地面溫度、降雨、地球磁力、重力、土地利用、土壤類型等其他地面諸特征，此時的DEM成為DTM(Digital Terrain Models)。 DEM的線模式表示：描述高程曲線的等高線；數(shù)字化現(xiàn)有等高線地圖產(chǎn)生的DEM比直接利用航空攝影測量方法產(chǎn)生的DEM質(zhì)量要差；數(shù)字化的等高線對于計算坡度或生成著色地形圖不十分適用。等高線通常被存儲成一個有序的坐標(biāo)點序列，可以認(rèn)為是一條帶有高程值屬性的簡單多邊形或多邊形弧段。由于等高線模型只是表達了區(qū)域

13、的部分高程值，往往需要一種插值方法來計算落在等高線以外的其他點的高程，又因為這些點是落在兩條等高線包圍的區(qū)域內(nèi)，所以，通常只要使用外包的兩條等高線的高程進行插值。 DEM的點模式表示高程矩陣(規(guī)則矩形格網(wǎng))，與柵格地圖相同。表示方法：將區(qū)域劃分成網(wǎng)格，記錄每個網(wǎng)格的高程；線模型到高程矩陣的轉(zhuǎn)換。優(yōu)點：計算機處理以柵格為基礎(chǔ)的矩陣很方便，使高程矩陣成為最常見的DEM；缺點：在平坦地區(qū)出現(xiàn)大量數(shù)據(jù)冗余；若不改變格網(wǎng)大小，就不能適應(yīng)不同的地形條件；在視線計算中過分依賴格網(wǎng)軸線。規(guī)則格網(wǎng)法是把DEM表示成高程矩陣，此時，DEM來源于直接規(guī)則矩形格網(wǎng)采樣點或由不規(guī)則離散數(shù)據(jù)點內(nèi)插產(chǎn)生。 結(jié)構(gòu)簡單，計算機

14、對矩陣的處理比較方便，已成為DEM最通用的形式。高程矩陣特別有利于各種應(yīng)用。 DEM的點模式表示不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)TIN（Triangulated Irregular Network)表示法利用所有采樣點取得的離散數(shù)據(jù)，按照優(yōu)化組合的原則，把這些離散點(各三角形的頂點)連接成相互連續(xù)的三角面(在連接時，盡可能地確保每個三角形都是銳角三角形或是三邊的長度近似相等Delaunay)。 因為TIN可根據(jù)地形的復(fù)雜程度來確定采樣點的密度和位置，能充分表示地形特征點和線，從而減少了地形較平坦地區(qū)的數(shù)據(jù)冗余。 表示方法：將區(qū)域劃分為相鄰的三角面網(wǎng)絡(luò)，區(qū)域中任意點都將落在三角面頂點、線或三角形內(nèi)。落在頂

15、點上其高程與頂點相同；落在線上則由兩個頂點線性插值得到；落在三角形內(nèi)則由三個頂點插值得到。生成方法：由不規(guī)則點、矩形格網(wǎng)或等高線轉(zhuǎn)換而得到。TIN允許在地形復(fù)雜地區(qū)收集較多的信息，而在簡單的地區(qū)收集少量信息，避免數(shù)據(jù)冗余。對于某些類型的運算比建立在數(shù)字等高線基礎(chǔ)上的系統(tǒng)更有效，如坡度、坡向等的計算。6、DEM的生成方法有哪些？人工格網(wǎng)法：在地形圖上蒙上格網(wǎng)，逐格讀取中心點或交點的高程值。三角網(wǎng)法：對有限個離散點，每三個鄰近點聯(lián)結(jié)成三角形，每個三角形代表一個局部平面，再根據(jù)每個平面方程，可計算各格網(wǎng)點高程，生成DEM。要求：應(yīng)盡可能保證每個三角形是銳角三角形或三邊的長度近似相等，避免出現(xiàn)過大的鈍

16、角和過小的銳角。 角度判斷法建立TIN：當(dāng)已知三角形的兩個頂點后，利用余弦定理計算備選第三頂點的三角形內(nèi)角的大小，選擇最大者對應(yīng)的點為該三角形的第三頂點，確定第一個三角形三角形的擴展：對每一個已生成的三角形的新增加的兩邊，按角度最大的原則向外進行擴展，并進行是否重復(fù)的檢測。立體像對法曲面擬合法根據(jù)有限個離散點的高程，采用多項式或樣條函數(shù)求得擬合公式，再逐個計算各點的高程，得到擬合的DEM?？煞从晨偟牡貏荩植空`差較大。可分為：整體擬合：根據(jù)研究區(qū)域內(nèi)所有采樣點的觀測值建立趨勢面模型。特點是不能反映內(nèi)插區(qū)域內(nèi)的局部特征。局部擬合：利用鄰近的數(shù)據(jù)點估計未知點的值，能反映局部特征。等高線插值法第三

17、章 計算機地圖制圖數(shù)據(jù)模型1、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的方式有哪些？1) 實體式 ：（spaghetti）- 面條模型:以實體為單位記錄其坐標(biāo)。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、直觀、易實現(xiàn)以實體為單位的運算和顯示。多邊形坐標(biāo)串P1P21234567891011 1213 1415PPP缺點： 1、相鄰多邊形的公共邊界被數(shù)字化并存儲兩次，造成數(shù)據(jù)冗余和碎屑多邊形數(shù)據(jù)不一致，浪費空間，導(dǎo)致雙重邊界不能精確匹配。2、自成體系，缺少多邊形的鄰接信息，無拓?fù)潢P(guān)系，難以進行鄰域處理，如消除多邊形公共邊界，合并多邊形。3、島作為一個單個圖形，沒有與外界多邊形聯(lián)系。不易檢查拓?fù)溴e誤。4、難以檢查多邊形邊界的拓?fù)潢P(guān)系正確與否，如是否存

18、在間隙、重疊、不完整的多邊形（死點）或拓?fù)鋵W(xué)上不能接受的環(huán)（奇異多邊形）等問題。所以，這種結(jié)構(gòu)只用于簡單的制圖系統(tǒng)中，顯示圖形。2) 索引式（樹狀） ：對所有點的坐標(biāo)按順序建坐標(biāo)文件，再建點與邊（線）、線與多邊形的索引文件。1、點文件：點號坐標(biāo)1x1,y12、弧段文件:弧段號起點終點點號A527,8,9,103、面文件：面號弧段號P1A,B,C與實體式相比：優(yōu)點：用建索引的方法消除多邊形數(shù)據(jù)的冗余和不一致，鄰接信息、島信息可在多邊形文件中通過是否公共弧段號的方式查詢。缺點：表達拓?fù)潢P(guān)系較繁瑣，給相鄰運算、消除無用邊、處理島信息、檢索拓?fù)潢P(guān)系等帶來困難，以人工方式建立編碼表，工作量大，易出錯。3

19、) 雙重獨立式編碼：簡稱DIME(Dual Independent Map Encoding)，是美國人口統(tǒng)計系統(tǒng)采用的一種編碼方式，是一種拓?fù)渚幋a結(jié)構(gòu)。 1、點文件點號坐標(biāo)1x1,y12、線文件:線文件是以線段為記錄單位，拓?fù)潢P(guān)系明確連通關(guān)聯(lián)鄰接關(guān)聯(lián)102P2P1L210終點起點右多邊形 左多邊形 線號3、面文件面號線號P1L210,L1094) 鏈狀雙重獨立式編碼-1、弧段坐標(biāo)文件：弧段號坐標(biāo)系列（串)Ax2,y2,X10,y102、弧段文件：鏈面，鏈結(jié)點關(guān)系 弧段號 左多邊形 右多邊形 起點終點AP1P2253、面文件面號弧段號 P1A,B,-C4、點拓?fù)湮募?結(jié)點鏈關(guān)系 點

20、號 弧段號 2A,B,D2、常用的矢量數(shù)據(jù)壓縮算法有哪些，并簡要介紹各自的優(yōu)缺點。 道格拉斯普克法 ：道格拉斯普克法，又稱分裂法。該算法實現(xiàn)的基本思路是：對每一條曲線的首末點虛連一條直線，求其它所有點與該直線的距離，并找出其中的最大距離值dmax，用dmax與限差相比：    若dmax，這條曲線上的中間點全部舍去；     若dmax，保留dmax對應(yīng)的坐標(biāo)點，并以該點為界，把曲線分為兩部分，對這兩部分曲線重復(fù)上述操作，直至整條曲線處理結(jié)束。優(yōu)缺點：壓縮效果好，但必須在對整條曲線數(shù)字化完成后才能進行，且計算量較大

21、。垂距(限值)法 ：垂距法的基本思路是：每次順序取曲線上的三個點，計算中間點與其它兩點連線的垂線距離di，并與限差比較。若di，則中間點去掉；若di，則中間點保留。然后順序取下三個點繼續(xù)處理，直到這條線結(jié)束。 優(yōu)缺點：壓縮算法好，可在數(shù)字化時實時處理，每次判斷下一個數(shù)字化的點，且計算量較小。間隔取點法：間隔取點法的基本思路是：每隔n個點取一點，或每隔一規(guī)定的距離取一點，但首末點一定要保留。例如對一曲線每隔一個點（n=1）取一點進行壓縮，其過程和結(jié)果如圖所示。優(yōu)缺點：從該壓縮方式可看出，這種方法的優(yōu)點是算法簡單，可以大量壓縮數(shù)字化時用連續(xù)方法獲取的點和通過柵格數(shù)據(jù)矢量化得到的點，其缺點是不一定能

22、恰當(dāng)?shù)乇Ａ舴较蛏锨曙@著變化的點。光欄法 ：光欄法的基本思想：定義一個扇形區(qū)域，通過判斷曲線上的點在扇形外還是在扇形內(nèi)，確定保留還是舍去。 算法簡單，速度快，但有時會將曲線的彎曲極值點p值去掉而失真。3、拓?fù)潢P(guān)系的概念以及建立拓?fù)潢P(guān)系的意義。拓?fù)潢P(guān)系是一種對空間結(jié)構(gòu)關(guān)系進行明確定義的數(shù)學(xué)方法，是指圖形在保持連續(xù)狀態(tài)下變形，但圖形關(guān)系不變的性質(zhì)。點(結(jié)點)、線(鏈、弧段、邊)、面(多邊形)是表示空間拓?fù)潢P(guān)系最基本的拓?fù)湓?。意義：拓?fù)潢P(guān)系能清楚地反映制圖要素之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系，它比幾何關(guān)系具有更大的穩(wěn)定性，不隨地圖投影而變化；有助于空間要素的查詢、檢索，并可利用拓?fù)潢P(guān)系來解決許多實際問題，如鄰接

23、多邊形的研究和供水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)對故障閥門的查詢等。根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系可重建地圖要素，如根據(jù)弧段構(gòu)建多邊形，實現(xiàn)面域的選??；根據(jù)弧段與結(jié)點的關(guān)聯(lián)關(guān)系重建道路網(wǎng)絡(luò)，并進行最佳路徑選擇等。 4、柵格單元屬性確定方法。1、中心點法：取位于柵格中心的屬性值為該柵格的屬性值。 2、面積占優(yōu)法：柵格單元屬性值為面積最大者，常用于分類較細(xì)，地理類別圖斑較小時。3、重要性法：定義屬性類型的重要級別，取重要的屬性值為柵格屬性值，常用于有重要意義而面積較小的要素，特別是點、線地理要素。 4、長度占優(yōu)法每個柵格單元的值由該柵格中線段最長的實體的屬性來確定。5、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的方式有哪些？直接?xùn)鸥窬幋a：將柵格數(shù)據(jù)看作一個數(shù)

24、據(jù)矩陣，逐行記錄代碼數(shù)據(jù)。特點：最直觀、最基本的網(wǎng)格存貯結(jié)構(gòu)，沒有進行任何壓縮數(shù)據(jù)處理行程編碼（變長編碼）：將原圖表示的數(shù)據(jù)矩陣變?yōu)閿?shù)據(jù)對：1）屬性碼，長度，行號（可不要） 長度：連續(xù)相同碼值的柵格個數(shù)。2）屬性碼，點位特點： 對于行程編碼，區(qū)域越大，數(shù)據(jù)的相關(guān)性越強，則壓縮越大，適用于類型區(qū)域面積較大的專題圖，而不適合于類型連續(xù)變化或類別區(qū)域分散的分類圖（壓縮比與圖的復(fù)雜程度成反比）。 這種編碼在柵格加密時，數(shù)據(jù)量不會明顯增加，壓縮率高，并最大限度地保留原始柵格結(jié)構(gòu)，編碼解碼運算簡單，且易于檢索，疊加，合并等操作，這種編碼應(yīng)用廣泛。塊碼 ：采用方形區(qū)域作為記錄單元，每個記錄單元包括相鄰的若干

25、柵格。特點： 具有可變分辨率，即當(dāng)屬性變化小時圖塊大，對于大塊圖斑記錄單元大，分辨率低，壓縮比高。 小塊圖斑記錄單元小，分辨率高，壓縮比低所以，與行程編碼類似，隨圖形復(fù)雜程度的提高而降低分辯率。鏈?zhǔn)骄幋a：將柵格數(shù)據(jù)（線狀地物面域邊界）表示為矢量鏈的記錄。1）首先定義一個3x3窗口，中間柵格的走向有8種可能，并將這8種可能07進行編碼。2）記下地物屬性碼和起點行、列后，進行追蹤，得到矢量鏈。優(yōu)點：鏈碼可有效地存貯壓縮柵格數(shù)據(jù)，便于面積、長度、轉(zhuǎn)折方向和邊界、線段凹凸度的計算。 缺點：不易做邊界合并，插入操作、編輯較困難（對局部修改將改變整體結(jié)構(gòu)）。區(qū)域空間分析困難，相鄰區(qū)域邊界被重復(fù)存儲。 四叉

26、樹編碼：一種可變分率的非均勻網(wǎng)格系統(tǒng)。是最有效的柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼方法之。1）  基本思想：將2n×2n像元組成的圖像(不足的用背景補上) 按四個象限進行遞歸分割，并判斷屬性是否單一， 單一：不分。不單一：遞歸分割。最后得到一顆四分叉的倒向樹。2）  四叉樹的樹形表示： 用一倒立樹表示這種分割和分割結(jié)果。根：整個區(qū)域高：深度、分幾級，幾次分割葉：不能再分割的塊樹叉：還需分割的塊 每個樹叉均有4個分叉，叫四叉樹。3） 編碼方法：常規(guī)四叉樹 記錄這棵樹的葉結(jié)點外，中間結(jié)點，結(jié)點之間的聯(lián)系用指針聯(lián)系，每個結(jié)點需要6個變量：父結(jié)點指針、四個子結(jié)點的指針和本結(jié)點的屬性值。指針

27、不僅增加了數(shù)據(jù)的存儲量，還增加了操作的復(fù)雜性：如層次數(shù)（分割次數(shù)）由從父結(jié)點移到根結(jié)點的次數(shù)來確定，結(jié)點所代表的圖像塊的位置需要從根節(jié)點開始逐步推算下來。所以，常規(guī)四叉樹并不廣泛用于存儲數(shù)據(jù)，其價值在于建立索引文件，進行數(shù)據(jù)檢索。線性四叉樹：記錄葉結(jié)點的位置，深度（幾次分割）和屬性。地址碼（定位碼、Morton碼） 四進制、十進制優(yōu)點：Ø 存貯量小，只對葉結(jié)點編碼，節(jié)省了大量中間結(jié)點的存儲，地址碼隱含著結(jié)點的分割路徑和分割次數(shù)。Ø 線性四叉樹可直接尋址，通過其坐標(biāo)值直接計算其Morton碼，而不用建立四叉樹。Ø 定位碼容易存儲和執(zhí)行實現(xiàn)集合相加等組合操作。 十進制

28、Morton碼：1）一種按位操作的方法：如行為2、列為3的柵格的MD步驟：(1)行、列號為二進制 Ib= 1 0 Jb= 1 1(2)I行J列交叉 1 1 0 1 = 13(3)再化為十進制. 實質(zhì)上是按左上、右上、左下、右下的順序，從零開始對每個柵格進行自然編碼。2）把一幅2n×2n的圖像壓縮成線性四叉樹的過程1°、按Morton碼把圖象讀入一維數(shù)組。Morton碼：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 象 元 值： A A A B A B B B A A A A B B B B2°、相鄰的四個像元比較，一致的合并，只記錄第

29、一個像元的Morton碼。循環(huán)比較所形成的大塊，相同的再合并，直到不能合并為止。 3°、進一步用游程長度編碼壓縮。壓縮時只記錄第一個像元的Morton碼。0 1 2 3 4 5 6 7 8 12 A A A B A A B B A B6、矢量和柵格數(shù)據(jù)各有和優(yōu)缺點？矢量優(yōu)點：1、便于面向現(xiàn)象（土壤類，土地利用單元等）2、結(jié)構(gòu)緊湊，冗余度低，便于描述線或邊界。3、利于網(wǎng)絡(luò)、檢索分析，提供有效的拓?fù)渚幋a，對需要拓?fù)湫畔⒌牟僮鞲行А?、 圖形顯示質(zhì)量好，精度高。矢量缺點：1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各自定義，不便于數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，數(shù)據(jù)交換困難。2、多邊形疊置分析困難，沒有柵格有效，表

30、達空間變化性能力差。 3、不能像數(shù)字圖像那樣做增強處理 4、軟硬件技術(shù)要求高，顯示與繪圖成本較高。 柵格優(yōu)點：1、 結(jié)構(gòu)簡單，易數(shù)據(jù)交換。2、疊置分析和地理（能有效表達空可 變性）現(xiàn)象模擬較易。3、利于與感遙數(shù)據(jù)的匹配應(yīng)用和分析，便于圖像處理。4、 輸出快速，成本低廉。 柵格缺點：1、現(xiàn)象識別效果不如矢量方法，難以表達拓?fù)洹?、圖形數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不嚴(yán)密不緊湊，需用壓縮技術(shù)解決該問題。3、投影轉(zhuǎn)換困難。4、圖形質(zhì)量轉(zhuǎn)低，圖形輸出不美觀，線條有鋸齒，需用增加?xùn)鸥駭?shù)量來克服，但會增加數(shù)據(jù)文件。7、線段柵格化有哪幾種方法？在矢量數(shù)據(jù)中，曲線在數(shù)字化時輸入多個點，形成折線，由于點多而密集，折線在視覺

31、上就形成曲線，也就是說曲線是由折線逼近形成的。因為相鄰兩點之間是直線，因此只要說明了一條直線段如何被柵格化，對任何線段的柵格化過程也就清楚了。 八方向柵格化：八方向柵格化是指根據(jù)矢量的傾角情況，在每行或每列上,只有一個像元被“涂黑”（賦予不同于背景的灰度值）。八方向是指每一個像元都有8個鄰元，即東西南北4個正方向上的鄰元和東南、東北、西南及西北4個對角線方向上的鄰元，與此對應(yīng)的8個方向即為八方向。全路徑柵格化：全路徑柵格化是指依據(jù)“分帶法”，按行計算起始列號和終止列號。當(dāng)行差大于列差時，計算列值；當(dāng)行差小于列差時，計算行值。 恒密度柵格化。：恒密度柵格化的實質(zhì)是在八方向柵格化的基礎(chǔ)上，在矢量所

32、通過的路徑上，適當(dāng)增加“涂黑”的像元，使得在任何方向上，柵格化結(jié)果的視覺密度基本保持恒定。8、什么是面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型？面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型是按照面向?qū)ο蟮乃枷?，根?jù)數(shù)字地圖空間結(jié)構(gòu)化的需要，在對現(xiàn)實世界地理空間和認(rèn)知的基礎(chǔ)上，利用面向?qū)ο蟮姆椒梢越⒌囊粋€通用的數(shù)字地圖模型，它為研制相關(guān)的基礎(chǔ)軟件提供數(shù)據(jù)模型基礎(chǔ)，并且該數(shù)據(jù)模型獨立于物理實現(xiàn)，即具體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)可以是關(guān)系型，也可以是純面向?qū)ο笮?。第四?數(shù)字地圖制圖的基本設(shè)備1、常用的圖形（圖像）輸入設(shè)備有哪些？圖形圖像輸入設(shè)備可分為矢量型和光柵型兩大系列。矢量型輸入設(shè)備采取跟蹤軌跡、記錄坐標(biāo)點的方法輸入圖形，得到的數(shù)據(jù)形式為點、直線或

33、折線組成的圖形數(shù)據(jù)，常用的設(shè)備有跟蹤式數(shù)字化儀、鼠標(biāo)、光筆等；光柵型輸入設(shè)備采取逐行掃描、按一定密度采樣的方式輸入圖形，獲取的數(shù)據(jù)為一幅由像素構(gòu)成的數(shù)字矩陣，成為圖像（Image），常用的設(shè)備有掃描儀和攝像機。數(shù)字化儀 、圖形掃描儀 、數(shù)字化板、繪圖板、數(shù)據(jù)手套、觸摸屏2、常用的圖形（圖像）輸出設(shè)備有哪些？圖形輸出設(shè)備是以紙、膠片、塑料薄膜等物質(zhì)為介質(zhì)，輸出人眼可視并能長期保存的圖形的計算機外部設(shè)備。圖形輸出設(shè)備也可分為矢量型和光柵型兩大類。 矢量型設(shè)備以畫筆的方式繪制圖像，隨著圖形的輸出形狀而移動并成像。這類設(shè)備繪圖精度高、圖形驚喜，但繪圖速度慢，色彩較少。如筆式繪圖機就屬于此類型設(shè)備； 光

34、柵型設(shè)備按光柵矩陣掃描整張圖面，并按輸出內(nèi)容對圖面成象。這類設(shè)備成圖速度快，色彩豐富，產(chǎn)品種類多，應(yīng)用很廣泛。光柵掃描型輸出設(shè)備包括圖形顯示器、點陣式打印機、熱敏印刷機、靜電印刷機、噴墨印刷機以及激光打印機等等。顯示器 、繪圖機 、打印機 第五章 地圖數(shù)據(jù)的獲取與預(yù)處理1、什么是地圖數(shù)據(jù)的預(yù)處理，常見的操作有哪些？地圖數(shù)據(jù)預(yù)處理是對所獲取的數(shù)據(jù)進行處理，以建立地圖目標(biāo)與其空間和非空間屬性之間的關(guān)聯(lián)，或發(fā)現(xiàn)屬性值的規(guī)律。一定的預(yù)處理能輔助數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)組織和簡化后續(xù)操作。包括查找、排序、數(shù)據(jù)的壓縮、幾何改正、數(shù)據(jù)的規(guī)格化、數(shù)據(jù)匹配等。第六章 空間數(shù)據(jù)處理算法1、什么是地圖符號化？什么是地圖符號庫？地

35、圖符號化即是地圖數(shù)據(jù)的符號化，它有兩層含義：n 在地圖設(shè)計工作中，是指利用符號將連續(xù)的數(shù)據(jù)進行分類、分級、概括化、抽象化的過程；n 在數(shù)字地圖轉(zhuǎn)換為模擬地圖的過程中，是指將已處理好的矢量地圖數(shù)據(jù)恢復(fù)成可見的圖形，并附之以不同符號表示的過程。地圖符號的有序集合即是地圖符號庫。地圖符號（庫）的建立可以基于矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)兩種方式，即矢量符號（庫）和柵格符號（庫）。Ø 矢量符號（庫）的構(gòu)造一般可以采用三種方法：信息塊法、程序塊法和綜合法；Ø 柵格符號（庫）的構(gòu)造一般只采用信息塊法。2、矢量符號（庫）的構(gòu)造一般有哪三種方法？信息塊法：是用人工或程序?qū)⒁L制的符號離散成坐標(biāo)信息，用

36、統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)和方法進行描述，這些描述信息存放在數(shù)據(jù)文件中形成符號庫。 通常，一個符號構(gòu)成一個信息塊，直接表示符號圖形的每個細(xì)節(jié)。繪圖時只要通過程序處理符號數(shù)據(jù)文件中的信息塊，即可完成符號的繪制。 程序塊法是對每一類地圖符號編寫一個繪圖子程序，由這些子程序組成符號庫。繪圖時按照符號的編號調(diào)用庫中相應(yīng)程序，輸入相應(yīng)參數(shù)，由程序根據(jù)參數(shù)及已知數(shù)據(jù)計算矢量，從而完成地圖符號的繪制。 程序塊法的關(guān)鍵在于對繪圖要素全面而精心的分類，準(zhǔn)確的用數(shù)學(xué)表達式描述各類符號及編程，并且選擇合適的參數(shù)。 綜合法實際上是把信息塊法和程序塊法相結(jié)合，其通用性更廣，但實現(xiàn)的難度更大一些，多用于專題地圖符號（庫）的設(shè)計。 3、地

37、圖符號庫設(shè)計的原則？1對于國家基本比例尺地圖，圖形符號顏色、圖形、符號含義與匹配比例尺，應(yīng)盡可能符合國家規(guī)定圖式；2專題地圖部分，盡可能采用國家及整個符號部門標(biāo)準(zhǔn)，有益于標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化；3新設(shè)計符號應(yīng)遵循圖案化及整個符號系統(tǒng)邏輯性、統(tǒng)一性、準(zhǔn)確性、對比性，色彩象征性，制圖和印刷可能性等一般原則。 4、為什么要開窗？實現(xiàn)開窗的關(guān)鍵算法有哪些？¢ “開窗”是計算機圖形學(xué)的基本問題之一，又稱為“圖形裁剪”。地圖圖形開窗是地圖制圖過程中的一項重要技術(shù)，其本質(zhì)是提取地圖數(shù)據(jù)庫的一個子集的過程。¢ 在地圖制圖過程中，用戶通常需要把指定范圍（窗口）內(nèi)的要素在顯示器上放大顯示出來，為編輯等

38、操作提供便利，這種顯示或提取數(shù)據(jù)庫圖形的一部分的過程就是一種開窗。¢ 開窗技術(shù)還可用于地圖的放大、縮小、漫游顯示、定位查詢、繪圖范圍選擇、局部圖形轉(zhuǎn)貯等過程中。 矩形開窗算法 （1）點狀要素的處理（2）線狀要素的處理1）四比特串編碼法 點子在窗口上邊線之上；點子在窗口下邊線之下； 點子在窗口右邊線之右；點子在窗口左邊線之左。四比特串由四個比特組成，從左至右分別為第一、二，三、四比特如果滿足第一個條件第一位記1，否則為0；如果滿足第二個條件第二位記1，否則為0；如果滿足第三個條件第三位記1，否則為0；如果滿足第四個條件第四位記1，否則為0。2）參數(shù)編碼法 （3）面狀要素（多邊形）的處理

39、 對于多邊形元素來說，由于它實際上是一組有序線段串聯(lián)且首尾相接閉合而成，因此其裁剪的基本方法與線段裁剪基本上相同，但是要把窗口邊界上有關(guān)線段加入裁剪所得折線使其重新閉合形成新的多邊形。任意多邊形開窗算法 （1）點狀要素的處理：鉛垂線法（2）線狀要素的處理（3）面狀要素（多邊形）的處理5、說明等值線注記的過程。Ø 尋找寫字的位置和確定字向 Ø 重新整理等值點數(shù)據(jù)場 在閉曲線上標(biāo)識注記時，當(dāng)留出注記的位置后，閉曲線便成了開曲線，而且起迄點也發(fā)生了變化，所以要重新整理等值點數(shù)據(jù)場。 在開曲線上寫注記后，使原來的一條曲線變成了兩段曲線，在輸出一段曲線后寫注記，寫好后要再次整理第二段

40、曲線上數(shù)據(jù)點的編號。 6、多邊形拓?fù)潢P(guān)系自動建立的步驟。（1）鏈的組織找出在鏈的中間相交的情況，自動切成新鏈；把鏈按一定順序存儲，并把鏈按順序編號。（2）結(jié)點匹配把一定限差內(nèi)的鏈的端點作為一個結(jié)點，其坐標(biāo)值取多個端點的平均值。對結(jié)點順序編號。 （3）檢查多邊形是否閉合通過判斷一條鏈的端點是否有與之匹配的端點來進行。（4）建立多邊形1° 順序取一個結(jié)點為起始結(jié)點，取完為止；取過該結(jié)點的任一條鏈作為起始鏈。2° 取這條鏈的另一結(jié)點，找這個結(jié)點上，靠這條鏈最右邊的鏈，作為下一條鏈。3° 是否回到起點：是，已形成一多邊形，記錄之，并轉(zhuǎn)4°；否，轉(zhuǎn)2°。

41、4°取起始點上開始的，剛才所形成多邊形的最后一條邊作為新的起始鏈，轉(zhuǎn)2°；若這條鏈已用過兩次，即已成為兩個多邊形的邊，則轉(zhuǎn)1°。（5）島的判斷 找出多邊形互相包含的情況.1°計算所有多邊形的面積。2°分別對面積為正的多邊形和面積為負(fù)的多邊形排序。3°從面積為正的多邊形中，順序取每個多邊形，取完為止。若負(fù)面積多邊形個數(shù)為0，則結(jié)束。4°找出該多邊形所包含的所有面積為負(fù)的多邊形，并把這些面積為負(fù)的多邊形加入到包含它們的多邊形中，轉(zhuǎn)3°。（6）確定多邊形的屬性多邊形以內(nèi)點標(biāo)識。內(nèi)點與多邊形匹配后,內(nèi)點的屬性常賦于多邊形。7、常用的曲線光滑的算法有哪些？地圖制圖中，需要根據(jù)地物的特性，運用一定的模型、方法，把這些折線狀的離散表達“真實再現(xiàn)”出來，這個過程就稱為“曲線光滑”。線性迭代光滑法； 正軸拋物線加權(quán)平均法； 斜軸拋物線法； 五點求導(dǎo)分段三次多項式插值； 三點求導(dǎo)分段三次多項式插值； 張力樣條法等。8、什么是距離變換圖算法？什么是骨架圖？距離變換圖算法是一種針對柵格圖像的特殊變換，是把二值圖像變換為灰度圖像，其中每個像素的灰度值等于它到柵格地圖上相鄰物體的最近距離。 骨