电子地图教学

电子地图一、

地图发展史陶片地图丝帛地图羊皮地图纸质地图神话传奇式地图——山海经图现今世界上发现的最早的地图：

在西班牙一个富有传奇色彩的洞穴内，西班牙考古学家发现了据信年代最为久远的西欧地图。地图被蚀刻在一块手掌大小距今1.366万年的石块上，可能出自马格德林时期的猎人-采集者之手。据悉，这块石头是西班牙萨拉戈萨大学的皮拉尔·乌特里拉领导的一支考古小组于1994年发现的。经过长达15年的研究，他们最终揭开了刻在上面的线条之谜。石块上的刻线似乎代表附近的一座高山、河流、池塘以及灌木丛林地。除此之外，石块上还刻有仍然可以辨认的动物轮廓，其中包括一些驯鹿、一只牡鹿以及一些野山羊。陶片地图距今4000多年前的古巴比伦人和古埃及人把山脉、河流等刻在陶片上称为“陶片地图”。思考：陶片地图有什么缺陷呢？石板地图绘制在兽皮上的地图―“羊皮地图”

羊皮纸主要运用在欧洲，所以羊皮地图大多由地中海周边国家使用，特别是航海时代的到来，羊皮纸被大量用于绘制航海图。羊皮地图羊皮地图耐用易保存但是要屠杀多少只羊啊~驻军图上绘制出相当于现代东经111度至112度30分，北纬23度至26度之间，1度30分经差与3度纬差的广大区域，跨越了当今湖南、广西与广东的一部分。中国最早的古地图－汉代古地图

西方现存古代实物地图——托勒密地图丝织品地图1973年我国在湖南长沙马王堆汉墓出土了三幅绘制在丝织品上的地图。河流山脉军丝织品地图又有什么缺陷呢？绘在丝织品上的地图纸质地图随着造纸术和印刷术的发明，人类开始使用纸质地图。据研究，我国最早的纸质地图是汉代甘肃天水出土的。《郑和航海图》

纸质现在纸质地图类型1自然地图：反应自然要素的专题地图，如地形、降水、气温图等。2人文地图：反应人口、民族等人文要素的地图。现代纸质地图你知道现代常见的地图有哪些吗？纸质地图电子地图三维立体电子地图大连市卫星地图大连港卫星地图电子地图--百度地图电子地图人们利用人造卫星、宇宙飞船、空间工作站获取地理信息。卫星图像——天气预报指对地观测卫星探测到的地球表面信息所形成的影像。广泛应用于天气预报、火灾洪水的监测等。台风监测全国雷电位置分布图电子地图GPS定位导航

GPS是全球定位系统的缩写，它可以准确地进行定位。前身是1970年美国国防部为了军事需要耗资200多亿美元经过20余年的研究而成。18颗卫星互成30°的6条轨道上观测地球，可以精确到地面10到100米的距离。其全天候、高精度和自动测量特点使它被广泛应用于经济建设、国防建设和社会发展。GPS全球定位系统车载电子地图将GPS与电子地图结合起来，就可以实现自动定位导航。定位指的是确定经纬度位置。二、

电子地图相关概念10§2.1电子地图的基本概念§2.2电子地图的分类§2.3电子地图的系统构成§2.4电子地图的功能§2.5电子地图的应用§2.6电子地图学11§2.1电子地图的基本概念电子地图的定义电子地图的特点电子地图与地图、GIS的关系12(一)、电子地图的定义电子地图的定义：从狭义上讲，电子地图是一种以数字地图为数据基础、以计算机系统为处理平台、在屏幕上实时显示的地图形式。从广义上讲，电子地图是屏幕地图与支持其显示的地图软件的总称。前者强调了电子地图的地图特征，后者则反映了电子地图的综合特征。电子地图具有4个基本特征：13(一)、电子地图的定义（续1）电子地图具有4个基本特征：(1)电子地图是一种地图产品，它反映了地理信息，同时具有地图的3个基本特征，即数学法则，制图综合和特定的符号系统，这使得电子地图有别于遥感影像或建筑设计图等。(2)电子地图的数据来源是数字地图。数字地图是地图的数字形式，一般存储在计算机硬盘、光盘、磁带等介质上。数字地图既可以是矢量地图数据，也可以是栅格地图数据。14(一)、电子地图的定义（续2）电子地图具有4个基本特征：(3)电子地图的采集、设计等都是在计算机平台上实施的。计算机系统为电子地图提供了强大的软硬件支持。(4)电子地图的表达载体是屏幕。屏幕既可以是电子介质的，如计算机显示屏、电视机屏幕等，也可以是投影屏幕等其他形式。电子地图的显示不是静止的和固定的，而是实时的和可变的，这使得电子地图与传统纸质地图相比在应用上具有更大的灵活性。15(一)、电子地图的定义（续3）注意：虽然电子地图的形式、范畴都可能随着技术、方法的发展而延伸，但是必须满足4个基本特征的地图才属于电子地图。【例】通过计算机网络实现地图数据传输的网络地图，因为同时符合电子地图的4个基本特征，所以网络地图又称为网络电子地图。 而直接采用数码摄像（摄影）设备拍摄的纸质地图，尽管可以通过VCD、DVD影碟机等在电视机上播放、浏览，但是因为缺少数字地图的数据管理和计算机平台的支持，就不能够称为电子地图。16(二)、电子地图的特点和传统纸质地图相比，电子地图的特点或优点可以归纳为以下几个方面：(1)数据与软件的集成性

在产品形式上，纸质地图表现为单一的地图数据输出，而电子地图是地图数据与浏览软件的集成，缺一不可。

电子地图软件系统包括设计软件和浏览软件两个子系统，其中浏览软件负责将地图数据显示在屏幕上，并具有一系列对地图浏览和分析的功能。17(二)、电子地图的特点（续1）(2)过程的交互性纸质地图一旦印刷完成就成为定型产品，幅面、内容、形式都不会再发生改变。

而电子地图保存在计算机的存储设备中，电子地图系统的浏览软件允许用户对显示的地图内容进行选择，并通过缩放、漫游对地图显示区域进行调整，从而在屏幕上形成一张新的地图。18(二)、电子地图的特点（续2）(3)信息表达的多样性由于受到比例尺、幅面和媒介的制约，纸质地图能反映的信息量有限，只能通过地图符号的结构、色彩、形状、大小来反映地理对象的信息。

而电子地图可以运用视频、声音、图像、文字、动画等多媒体方式进行信息表达，从而丰富了电子地图的内容，最大限度发挥了电子地图的阅读功效。19(二)、电子地图的特点（续3）(4)无级缩放与多尺度数据

每一幅纸质地图都具有一个固定的比例尺，但在电子地图中由于屏幕显示的灵活性，可以通过开窗、剪裁和无级缩放，实现对电子地图内容的任意局部或全局显示。

另外，针对缩放过程中用户对细节信息的要求不同，电子地图还可以同时载入多个比例尺地图数据，并通过设定的显示条件动态地调整地图显示的内容，如通过地图的逐步放大，更大比例尺的地图细节被显示出来。20(二)、电子地图的特点（续4）(5)快速、高效的信息检索与地图分析

在纸质地图上搜索地图目标需要人工完成，并且只能进行一些比较简单的量算和分析，不仅费时，而且精度也不容易得到保证。电子地图利用地图数据库的查询、检索功能和GIS的空间分析功能很容易实现对地图目标的快速查询和高精度的量算、分析。21(二)、电子地图的特点（续5）(6)多维与动态可视化

纸质地图表达的地理目标都是静态的、不变化的二维平面形式，要在图上反映动态变化的地图现象，往往通过几个时间段的静态地图组合来实现。 在电子地图上，不仅可以进行地图的三维显示、空中飞行、虚拟环境漫游等，而且还可以直接描述地理现象的动态变化过程。22二、电子地图的特点（续6）(7)共享性

和纸质地图相比，电子地图依托于计算机技术、网络技术和容量大、便于携带的存储设备（如光盘、移动硬盘等），更容易实现地图的复制、传播和共享。

目前在Internet上已建立了众多的电子地图网站，可以很方便地从地图上查询城市交通、地名、旅游景点、商业服务业信息等，极大地提高了电子地图的利用率。23(二)、电子地图的特点（续7）(8)低成本性

电子地图的内容以数据的形式保存在地图数据库中，可以方便地进行数据的编辑和修改，从而很容易更新再版，做到周期短、成本低。24(二)、电子地图的特点（小结）(1)数据与软件的集成性(2)过程的交互性(3)信息表达的多样性(4)无级缩放与多尺度数据(5)快速、高效的信息检索与地图分析(6)多维与动态可视化(7)共享性(8)低成本性25(三)、电子地图与地图、GIS的关系

电子地图与传统纸质地图、数字地图以及地理信息系统之间既有密切联系，又存在着差别。电子地图与传统纸质地图联系：

在电子地图的设计过程中，传统地图通常是电子地图的数据来源之一；另一方面，电子地图也可以通过打印输出为纸质地图。区别：

表面上它们的区别主要表现为介质上的差异。但是实际上，正是因为这种介质上的不同，在地图的3个基本特征上，电子地图和传统纸质地图都存在着显著的差异。26(三)、电子地图与地图、GIS的关系(续1)电子地图与传统纸质地图区别(1)地图的数学法则传统地图一旦在设计时确定了投影和比例尺，就保持其固定不变。而电子地图不受此约束，可以根据应用需要进行实时的投影和比例尺变换，同时电子地图通过载入多比例尺地图数据可以提供不同细节程度的地理信息浏览。27(三)、电子地图与地图、GIS的关系(续2)电子地图与传统纸质地图区别(2)地图符号系统

电子地图具有更大的灵活性，用户可以定义三维符号、动态符号、多媒体符号等。28(三)、电子地图与地图、GIS的关系(续3)电子地图与传统纸质地图区别(3)制图综合对于传统地图，制图综合的作用主要是在图幅信息容量有限的情况下针对地图数据的抽象与化简表达；而在电子地图条件下，综合的目的不再是简单解决表达问题，而是进一步转化为表达与分析双重功能。29(三)、电子地图与地图、GIS的关系(续4)电子地图与传统纸质地图区别除上述的3点区别外，在三维地图表达上，电子地图更具有无可比拟的优势，由于和虚拟现实技术的紧密结合，电子地图可以产生立体的、多要素合成的和视野视角可操纵变化的逼真地理场景。30(三)、电子地图与地图、GIS的关系(续5)电子地图与数字地图数字地图是电子地图的数据基础，电子地图是数字地图的表达结果。

从严格的地图意义来讲，数字地图并不是地图，它缺失了地图特定的表现形式——地图语言（符号、色彩、注记）这一根本要素，而表现为一组地理空间数据的集合，是一种典型的虚地图形式。31(三)、电子地图与地图、GIS的关系(续6)电子地图与数字地图电子地图与数字地图的关系32（三）、电子地图与地图、GIS的关系(续7)电子地图与地理信息系统

如何评价GIS与地图、特别是电子地图的关系？它们存在怎样的联系和差异？观点较多，比较混乱，另外“GIS在定义上的弹性变化也加剧了这种混乱”（DeMers）。

一种观点认为，在信息技术条件下，GIS已超越了地图的内容，因而可以完全取代地图，包括电子地图；另一种观点则认为，电子地图是GIS的一个组成部分，主要负责GIS的输出表达；还有的观点认为，电子地图是GIS的一种类型，它面向普通用户的应用需求，因此又被称为“大众GIS”。33（三）、电子地图与地图、GIS的关系(续8)电子地图与地理信息系统在更多的情况下，人们采用回避的方式，模糊两者之间的界限。目前普遍一致的观点认为，电子地图强调地图的表达和传输，而GIS更关注空间分析。电子地图与GIS的差别具体体现在4个方面：(1)地图数据的完整性要求不同(2)核心功能的要求不同(3)地图表达的角色不同(4)产品的通用性程度不同34（三）、电子地图与地图、GIS的关系(续9)电子地图与地理信息系统(1)地图数据的完整性要求不同为了分析的需要，GIS强调代表一个地理实体的地图数据的空间完整性，强调其独立的地理意义。

而电子地图为了表达的目的有可能损失其完整性，这是由空间分析质量与地图表达效果之间的不同需求所导致的结果。35（三）、电子地图与地图、GIS的关系(续10)电子地图与地理信息系统(2)核心功能的要求不同(3)地图表达的角色不同GIS的核心功能是空间分析，地图表达是进行空间分析的一种手段，是为空间分析服务的。电子地图的核心功能是地图表达，它的空间分析主要为地图表达这一目的服务。即：GIS以空间分析为主，地图表达为辅；电子地图以地图表达为主，空间分析为辅。36（三）电子地图与地图、GIS的关系(续11)电子地图与地理信息系统(4)产品的通用性程度不同

GIS的分析特征使其成为各级政府机构、行业部门等规划、管理、决策的支持系统。

而电子地图的表达特征使电子地图内容丰富、形式活泼、操作简便、容易被大众所接受，因此，电子地图的通用性更强。

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（三）、电子地图与地图、GIS的关系(续12)电子地图与地理信息系统

电子地图与GIS的区别强目的地图表达弱电子地图弱手段空间分析强GIS地图表达产品的通 的角色用性程度核心功能地图数据的完整性要求38§2.2电子地图的分类电子地图的分类有基本分类和扩展分类两种方式。基本分类是指和传统地图分类相对应的划分方法，主要根据地图的内容、比例尺、区域范围和用途进行划分。扩展分类是电子地图特有的划分方法，划分依据有电子地图的数据结构、功能特点、输出与使用方式以及技术特色等。39

（一）、基本分类(1)按照内容分类可划分为普通电子地图和专题电子地图两大类。普通电子地图表示制图区域内自然要素和人文要素的一般特征，以水系、地貌、土壤、植被、居民地、交通、境界等要素为制图对象，它不偏重于某些要素。专题电子地图突出反映一种或几种主题要素，它通常面向某一应用领域的需要。40（一）、基本分类（续1）(2)按照比例尺大小分类可划分为大、中、小比例尺电子地图。与纸质地图的比例尺划分方式相一致，大、中、小比例尺电子地图分别是指比例尺在1:10万以上、1:10万和1:100万之间、1:100万以下的电子地图。41（一）、基本分类（续2）(3)按照区域范围分类区域类型包括自然区域和行政区域。自然区域可以进一步划分为表示全球范围的世界电子地图、包含一个或几个洲的大陆电子地图（如非洲电子地图、欧亚电子地图），包含一个或几个大洋的大洋电子地图（如太平洋电子地图、印度洋电子地图）以及包含某个自然区域的区域电子地图（如青藏高原电子地图、四川盆地电子地图）。行政区域可以进一步划分为国家电子地图、省（区）电子地图、市（县）电子地图、村镇电子地图等。42（一）、基本分类（续3）(4)按照用途分类可划分为军用电子地图和民用电子地图。军用电子地图按照兵种可以划分为电子陆图、电子海图、电子航空图、电子宇航图等，按作战规模可以划分为战略电子地图、战役电子地图、战术电子地图以及电子目标图等。民用电子地图按照应用领域可以划分为农业用电子地图、地质用电子地图、石油用电子地图、民航用电子地图、气象用电子地图、交通用电子地图、水利用电子地图等。43（二）、扩展分类(1)按照数据结构分类可划分为矢量电子地图、栅格电子地图、矢栅混合电子地图。矢量电子地图数据量小，精度高，易于进行拓扑关系的分析与建立。目前常见的交通用网络电子地图大多属于这一类型。栅格电子地图数据容易获取，空间运算相对简单，容易和遥感数据、数字高程数据直接结合，这种类型的电子地图对于空间数据精度要求不高的应用非常适合。矢栅混合电子地图是同时采用矢量和栅格两种数据结构的电子地图形式。44（二）、扩展分类（续1）(2)按照功能特点分类可划分为浏览型电子地图、查询型电子地图和分析型电子地图。浏览型电子地图可以认为是传统地图的简易电子版本，没有额外的应用功能，主要提供电子地图的缩放、漫游等单一浏览功能。查询型电子地图在浏览型基础上，支持对地图目标空间信息和属性信息的双向交互查询。分析型电子地图不仅仅局限于地图目标及其相关属性的交互查询，而是把更多的地理信息系统功能加入到地图中，如最短路径分析、缓冲区分析等，实现进一步的分析应用和决策规划，这是更高一级的电子地图类型。45（二）、扩展分类（续2）(3)按照输出与使用方式分类可划分为单机电子地图、光盘电子地图、触摸屏电子地图、PDA电子地图和网络电子地图。单机电子地图是电子地图数据和软件都存放在一台独立的计算机中。光盘电子地图存储在CD-ROM或DVD-ROM中，通过计算机的光盘驱动器进行读取。

光盘电子地图便于携带和出版发行，但是地图信息容量受到光盘存储空间大小的限制。

目前，国家普通电子地图（集）、省市普通电子地图（集）、旅游观光电子地图等，一般都通过光盘电子地图方式向外发布。46（二）、扩展分类（续3）(3)按照输出与使用方式分类可划分为单机电子地图、光盘电子地图、触摸屏电子地图、PDA电子地图和网络电子地图。触摸屏电子地图没有键盘、鼠标，而是直接在触摸屏上进行操作，主要用于车站、码头、宾馆、医院、政府机关大楼等公共场所。个人数字助理PDA（PersonalDigitalAssistant）是一种便于携带的掌上型计算机，PDA电子地图可以与全球定位系统（GPS）、交通导航以及无线通信等技术结合起来，实现实时、动态的空间定位服务。47（二）、扩展分类（续4）(3)按照输出与使用方式分类可划分为单机电子地图、光盘电子地图、触摸屏电子地图、PDA电子地图和网络电子地图。网络电子地图主要在局域网或者互联网上发布，因此又分为局域网电子地图和互联网电子地图，是目前地理信息共享程度最高、传播最快、应用最广的一种电子地图形式。

但是由于受到网络速度、带宽等因素的制约，目前网络电子地图的内容、功能与人们实际的应用需求还有一定的差距。48（二）、扩展分类（续5）(4)按照技术特色分类

根据目前在电子地图领域应用较为广泛的技术可划分为：与多媒体技术结合的多媒体电子地图，与虚拟现实技术结合的三维动态电子地图，与GPS、手机、蓝牙、无线网络等移动通信技术结合的移动导航电子地图等。49电子地图分类小结

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§2.3电子地图的系统构成一个完整的电子地图系统包括4个部分：电子地图数据，硬件系统，软件系统，开发、管理与应用人员。51§2.3电子地图的系统构成电子地图数据将在第2章中介绍。硬件系统（详述）计算机主机输入设备存储设备输出设备网络通信设备软件系统（简述）开发、管理与应用人员（略）52硬件系统53输入设备根据输入的数据类型大致可分为四类输入设备：(1)一般文字、数字的标准输入设备——键盘和鼠标，可以采集电子地图的属性和文本数据。(2)图形图像输入设备，如扫描仪、数字化仪，是电子地图空间数据采集的主要设备。(3)多媒体信息输入设备，如数码相机、数码摄像机、话筒或麦克风，可以采集电子地图中需要的视频、声音、图片等多媒体数据。54输入设备（续1）根据输入的数据类型大致可分为四类输入设备：(4)移动定位设备，如手持或车载GPS、具有定位功能的手机等，这些设备可以获取移动目标的地理位置并通过无线通信技术传送给电子地图系统。下面介绍扫描仪、数字化仪、数码相机和数码摄像机。55输入设备－扫描仪扫描仪可分为手持式扫描仪、平板式扫描仪和滚筒式扫描仪。56输入设备－扫描仪扫描仪可分为手持式扫描仪、平板式扫描仪和滚筒式扫描仪。手持式扫描仪体积小、重量轻、携带方便，但扫描精度较低，扫描质量和幅面很难满足地图的扫描要求。平板式扫描仪主要采用A3或A4幅面，分辨率通常为600-1200dpi，高的可达2400dpi，色彩位数一般为30bit，高的可达36bit。由于幅面较小，在地图的扫描中很少使用。57输入设备－扫描仪扫描仪可分为手持式扫描仪、平板式扫描仪和滚筒式扫描仪。滚筒式扫描仪分辨率为1000-8000dpi，色彩位数为24-48bit，适合于大幅面图纸的扫描。在测绘、勘探、工程设计、地理信息系统等领域被广泛应用。58输入设备－数字化仪数字化仪根据自动化程度可分为手扶跟踪式数字化仪、半自动跟踪式数字化仪、全自动跟踪式数字化仪三种。手扶跟踪式数字化仪最常使用。59输入设备－DSC和DV数码相机DSC（DigitalStillCamera）又称数字相机，属于非胶片照相机，根据像素可分为300万、500万、800万、1000万、2000万等。数码摄像机DV（DigitalVideo）又称数字摄像机，根据像素可分为300万、500万、1000万等。数码相机以拍摄静态图像为主，数码摄像机以拍摄动态视频为主。60存储设备存储设备包括软盘、磁带、硬盘、光盘等，其中软盘和磁带已很少使用。硬盘的技术指标主要包括存储容量和磁盘转速，磁盘转速市场上主要有5400r/min、7200r/min、10000r/min等规格。光盘包括CD和DVD。

CD分为只读光盘（CD-R）和可擦写光盘（CD-RW），存储容量一般是650MB。

DVD也分为只读DVD和可擦写DVD，存储容量一般为4～17GB。61输出设备输出设备可分为三类：屏幕输出设备，如显示器或投影仪。打印输出设备，如打印机或绘图仪。 打印机可分为针式、喷墨、激光打印机，也可分为黑白、彩色打印机。绘图仪多为滚筒绘图仪，可分为黑白、彩色绘图仪。音频输出设备，如音箱或耳机。62网络通信设备网络通信设备包括传输介质和网络设备。

传输介质常用的有双绞线、同轴电缆、光纤 等有线介质和红外线、激光、微波等无线介 质。网络设备常用的有网卡、调制解调器、中继器、集线器、交换机、网桥、路由器、网关等。63软件系统电子地图软件系统包括电子地图设计系统（或称设计软件）和电子地图浏览系统（或称浏览软件）两个相互独立的子系统。64软件系统（续1）

地图数据库和符号库在设计软件中建立，在浏览软件中应用，成为联系两个软件的数据枢纽。65软件系统（续2）商品化的多媒体软件用于对多媒体数据和三维地理目标的建模和加工，如图像处理软件Photoshop，三维建模软件3DMAX、MAYA等。66§2.4电子地图的功能电子地图具有三方面的功能：表达功能分析功能服务功能电子地图表达、分析和服务功能的关系67表达功能可视化表达是电子地图的核心功能，具有以下4个特点：(1)集基础底图和专题地图的表达于一体。

基础地理底图主要反映电子地图的地理背景信息，其表达应遵循地图制图的一些基本规范，如河流、湖泊的用色，桥梁的形状，铁路符号的运用等。

专题地图是电子地图的主题信息，其表达应做到与基础底图既相互协调又突出主题，能很好地引起用户的注意。68表达功能（续1）(2)实现地图的无级缩放和漫游。(3)实现地图的分区、分层和分级显示。

分区显示是将制图区域划分为若干区间，根据地图显示的范围确定需要参与可视化表达的对应区间，只显示这些区间中的地图目标，非显示范围的地图目标不参与显示，从而提高显示效率。 分层显示将地图目标划分为不同的图层，如道路图层、河流图层等，可以显示指定的一个图层，也可以显示几个叠加的图层。69表达功能（续2）(3)实现地图的分区、分层和分级显示。

分级显示是在分层显示的基础上，根据图层的等级和重要性程度，设定每一个图层显示的尺度范围。一般来说，开始只显示等级高、重要的图层，随着地图放大逐渐增加次要目标的显示，即增加电子地图的细节信息，形成分级显示。(4)实现基于多媒体的表达。70分析功能电子地图的分析功能主要包