数字电子地图制作流程和原理

1、数字电子地图整理原理和流程数字电子地图整理版本 1.0 13 / 13修订历史记录日期版本说明整理日/月/年x.x详细信息<姓名>23/12/200210CXD目录1.引言42.原理42.1地图的基本特征42.2地理坐标42.3地图投影与坐标系选择42.4地图空间数据结构42.5电子地图的概念43.电子地图整理要求的软硬件环境53.1硬件环境53.2软件要求54.电子地图整理一般流程54.1图像几何矫正54.2数字化地图54.3地图数据拓扑处理64.4数据转换（CoverageàShapefile）84.5数据转换（ShapefileàTAB）84.6地图配色处

2、理94.7添加地图标注114.8使用GPS控制点对地图进行验证114.9对地图进行重新矫正135.电子地图整理总结13数字电子地图整理1. 引言数字电子地图的整理可以有几种方式实现，比如：可以从航空相片上采集地面信息，一般来说通过从航空相片上直接采集地面信息，相对来说精度比较高，覆盖面也比较广，整理出的地图比较规范，但是整理费用非常昂贵，一次航飞所需要的费用接近几百万，这对于小型单位是难以承受的，也是不必要的。成都市旅游地图概括的内容比较详细，但精度较低，二环路以内道路的精度还可以，二环路以外，精度达不到要求，因为成都市地图更新的速度，根本赶不上成都市道路建设的步伐，所以一般通过旅游地图整理出

3、的电子地图都存在二环路以外有偏差的问题，对于这个问题，要想很好的解决，需要针对具体偏差地区，多采集控制点，来对地图做多点矫正，矫正时可能要分区和分块处理，以使局部不产生扭曲和变形。2. 原理顾名思义，数字电子地图就是通过数字化的方法，把城市地理信息以计算机可识别的格式存储起来，并能以连续地图的形式呈现出来，其实它就是一个小型的城市地理数据库。2.1 地图的基本特征地图的基本特征是：遵循一定的数学法则，具有完整的符号系统，经过地图概括，是地理信息的载体。2.2 地理坐标地理坐标，就是用经纬度表示地面点位的球面坐标。对于地理坐标系统中的经纬度有三种提法：天文经纬度、大地经纬度和地心经纬度。在地图学

4、中常以大地经纬度来定义地理坐标。地面上任意点的位置，可用大地经度、大地纬度和大地高表示。大地经度，向东0°-180°为东经，向西0°-180°为西经。大地纬度，由赤道向南北俩级量度，向北0°-90°为北纬，向南0°-90°为南纬。2.3 地图投影与坐标系选择地图投影，就是按照一定数学法则，将地球椭球面上的经纬网转换到平面上，使地面点位的地理坐标与地图上相对应的点位的平面直角坐标间，建立起一一对应的函数关系。在编制地图过程中，对新编地图投影的选择与设计至关重要，它将直接影响地图的精度和使用价值。本次地图整理主要采用了

5、横轴墨卡托投影，它通常是按6°或3°分带投影 ，经线和纬线成正交关系，该投影无角度变形。其中1：1万比例尺的地形图采用按经差3°分带，1：2.5万-1：50万比例尺地形图采用经差6°分带。在6°分带中，从东经到西经一共分为60个投影带。由于我国疆域均在北半球，X值皆为正值。为避免Y值出现负值，还规定各投影带的坐标纵轴均西移500KM，中央经线上原横坐标值由0变为500KM，在整个投影带内Y值就不会出现负值了。坐标系可以明确地图对象的空间定位坐标，它包括一组参数，如坐标系名称、投影类型、基准面、坐标单位、原点坐标、方位角、比例系数等。2.4 地图

6、空间数据结构空间图形数据的基本要素为点、线、面和体，表达地图要素的图形都可以看作是点的集合。拓扑结构，就是基本要素点、线、面和体之间具有邻接、关联和包含的拓扑关系。这种关系从总体上面反映了空间实体间的结构关系，对地图信息的数据处理和空间分析有重要意义。2.5 电子地图的概念 电子地图，也称为数字地图，是地图整理和应用的一个系统，是一种数字化的地图。电子地图大多连着属性数据库，能做查询和分析。3. 电子地图整理要求的软硬件环境3.1 硬件环境 一般需要配置奔及以上品牌或兼容机型，RAM：128MB以上，Disk Space：10GB以上。3.2 软件要求 在电子地图整理过程中，需要使用到的软件主

7、要有：AutoCAD R14 、 MapInfo 6.5 、 ArcInfo 、 PhotoShop 5.0及以上、ErDas Imagine 8.2及以上.4. 电子地图整理一般流程4.1 图像几何矫正 首先拿到一张经过了扫描的栅格地图，裁剪地图使地图范围达到成图要求，根据已经获得的控制点的坐标（平面直角坐标系），在ErDas Imagine中对栅格图像进行几何矫正。1）、选取数据预处理按钮（Data Preparation）,选择几何矫正（geometry rectification）按钮，选择键盘输入（Only KeyBoard）选项，在要矫正地图上选择明显地物特征点（如水系交叉口，道路

8、交叉口等）输入在这些明显地物特征点的地理坐标（注：X轴去掉带号），例如在成都地图中：图1.成都地图的矫正控制点参数信息 采集15个控制点的依据是根据你所选用的矫正系数，矫正系数要满足这个方程 (n+2)(n+1)/2,其中n等于4。在矫正过程中，参数的设置主要包括投影坐标系，矫正方法等一系列的设置（由于本机硬盘空间所限，ErDas Imagine已经被我卸载掉，具体的操作流程无法更详细的用截图的形式表现出来）。4.2 数字化地图 对于一幅效果比较好的电子地图来说，所需要的数字化信息要包括双线道路、单线道路、居民小区、市政设施、基础信息等，其中道路按照级别可以分为主要道路、一般道路、普通道路，市

9、政设施包括公园、游乐园、隧道、铁路和桥梁等，基础信息包括河流，其它信息都用居民小区来表示。 在数字化过程之前，首先要做的是把矫正出的栅格图像插入CAD中，根据矫正栅格的坐标范围，在CAD中画一矩形框，其左下角坐标和右上角坐标即为图像插入的范围界限，根据这一界限插入栅格图像。这些数字化信息，在AutoCAD中，以分层的形式分别进行数字化，其中面状地物的属性信息是通过在其中加入POINT点的形式设定的，因为在GIS数据处理中，对于面状地物的属性标注是通过在其中任意位置的标注点来标示的。以下是CAD中具体操作界面： 图2 当按照这种方式对图像进行了数字化后，点击文件菜单下，输出按钮，输出DXF格式文

10、件。图34.3 地图数据拓扑处理 (AutoCADR14)DXF文件是进行处理的主要的文件格式,当获得了DXF文件后，就可以对它进行处理了。对数据进行处理，采用的是ArcInfo软件的WorkStation部分，这是个数据GIS平台，它涵盖了ARCINFO中所有的功能。首先启动ARC，创建工作区间，然后把DXF文件拷贝到这个工作区间内，运行DXFARC命令，这样DXF文件就转换成了COVERAGE文件，转移到ArcEdit模块内，选择转换来的COVERAGE文件，进行拓扑处理，把属性文件与矢量文件连接起来，退出ArcEdit模块，在Arc模块内对矢量数据单独进行拓扑处理，退出，保存。图4图4是

11、在Workstation中进行处理的过程，其中1-5步分别为：1 创建工作区间2 把工作区间转移到新创建的工作区间中。3 转换DXF文件为COVERAGE。4 取得默认参数$rest。5 选择Y，对其它图层数据同样对待处理。6 对COVERAGE文件中的点进行拓扑处理。7 把COVERAGE文件的特征属性表和DXF文件的图层属性连接起来。8 对COVERAGE文件进行多边形拓扑处理。4.4 数据转换（CoverageàShapefile）对于得到的COVERAGE文件，选择其中的POLYGON格式文件，加入到ArcMap中，点击右键选择输出数据（Shapefile）（如图5所示）。图

12、5图5中,1表示选择输出数据，2表示保存到磁盘中，文件格式为Shapefile.4.5 数据转换（ShapefileàTAB）当得到了Shapefile文件之后，就可以在MapInfo中进行数据转换了，在MapInfo中，在工具菜单下提供了一个通用转换器的工具，这个工具主要是实现文件格式之间相互转换的功能。在这里还可以定义投影坐标系。其中，在这里的工作步骤（如图6）为：1 选择通用转换器工具。2 弹出通用转换器对话框。3 选择准备转换的数据文件格式（Shapefile）。4 选择磁盘中要转换的数据文件。5 对要转换的数据文件进行投影变换。6 选择UNIVERSAL TRANSVERS

13、E MERCATOR(WGS 84)类别。7 选择UTM 48 Zone,Northern Hemisphere(WGS 84)类别项。8 选择目标文件格式（TAB）。9 选择磁盘中要保存的位置，点击确定按钮，完成Shapefile文件到TAB文件的转换操作。图6图74.6 地图配色处理在图7中，是把转换过来的TAB文件，全部加入MapInfo中来，右键点击弹出图层控制对话框，在这个对话框中，选择1按钮，这个按钮是用来控制图层是否处于可编辑状态，选择它就表示这个图层处于可编辑状态。图8当选择了某个可编辑的图层后，就可以选择查询菜单中的选择选项，弹出对话框1，在对话框1中，选择要查询的表名称，点

14、击辅助（2）按钮，弹出输入查询表达式对话框，输入要查询的表达式，点击确定按钮。图9图9中是对前面选择的图层某部分进行局部配色的过程示意图。其中：1 在MapInfo选项菜单下的区域样式选项被选择之后弹出的颜色配置对话框。2 选择要填充的配色图案。3 选择自定义的配色方案。4 根据R、G、B三元色，对面状区域进行配色的对话框。4.7 添加地图标注添加地图地图标注，首先要为标注创建标注图层，这些图层就是用来存储标注变量的。图10图10中，首先选取2，设置标注文本样式，然后就可以选择1，进行添加标注了。4.8 使用GPS控制点对地图进行验证由于GPS控制点是以度分秒形式表示的球面坐标。在MapInf

15、o中默认的坐标形式地理直角坐标。首先要把地理坐标转换为以球面度分秒形式表示。如图11所示：图11在图11中：1 选择MapInfo菜单中“地图”。2 选择“地图”菜单中的“选项”。3 弹出对话框，此对话框主要是用来修改地图显示单位的，把状态条中显示组合框内的“视野”改为“光标位置”。4 把显示坐标组合框内的“十进制度数”改为“度分秒”。5 在地图单位内，把“坐标单位”由“米”改为“度”。6 若需要重新定义投影，可点击6按钮，否则，不用改变。当定义好地图显示方式后，就可以根据GPS点位信息，查看地图是否坐标正确。如何查看点位信息如图12所示。图12在图12中，1 表示一个已知GPS点，其坐标为参

16、照坐标。2 在状态栏中显示了已知GPS点在本图上的实际坐标（X，Y）。注：当把状态栏中的实际坐标和参照坐标相比较时，若产生偏差很大，则说明地图未矫正正确，需要重新矫正；若产生偏差很小，则说明地图矫正正确。4.9 对地图进行重新矫正当地图未完全达到要求时，即坐标未达到要求时，普遍采用的方式是，把GPS控制点坐标转换为地理坐标形式，然后根据这个控制点坐标在AutoCAD中对地图做矫正，只需要对矢量数据移动，就可以达到矫正要求。但是这种方式毕竟精度相对较低，若要求精度很高，则需要在图像处理软件中，把矢量数据重新矫正到栅格图像上，具体的操作流程属于图像处理范围，由于本人机子硬盘空间不够，所装的图像处理软件已经被我卸载，所以操作插图在这里就不能附上。5. 电子地图整理总结当今时代属于信息化时代，人民生产生活的一切活动都离不开信息，信息服务相应就被提到很高的要求上来，GPS汽车导航与防盗，就是针对这一迫切要求被提到议事日程上来的。电子地图为GPS汽车导航和防盗提供了可视化的平台界面，电子地图整理的好坏直接影响到GPS定位的精确度和用户的每日心情，同时也势必要影响到开发公司的销售情况，有效的组织和管理电子地图的整理流程势必就显得格外重要。首先，对于大批量生产电子