地圖製作法

地圖製作法是指利用各種技術手段來進行地圖的製作。常用的製作方式主要有兩種：①將紙質地圖數位化，由作業員用光筆沿著舊圖上的目標逐點採樣，利用Arc/Info等軟體加工成數字地圖，進入基礎地理信息資料庫。②將遙感圖像經過剔除大氣因素的影響、幾何糾正、精糾正、圖象增強處理、主成分變換、非監督分類、監督分類、空間過濾等一系列的預處理，運用PCI軟體和Arc/Info等軟體，在螢幕上通過人機互動的方式製成數字地圖。

基本介紹

• 中文名：地圖製作法
• 外文名：mapping method
• 學科：地球科學
• 主要特點：動態特性、無縫特性等
• 製作方式：紙質地圖數位化、遙感圖像
• 製圖軟體：Map Info和ArcGIS

發展及現狀

傳統的地圖製圖是利用測量、調查、統計等手段，獲得地形、專業或專題等方面的數據，通過手工的加工、整理、設計、整飾等，編制以圖形、符號、色彩等形式表現的地圖，再通過清繪、植字、分色等一系列過程，最終印刷成圖。每一個工序都離不開手工操作，工藝繁雜，標準難以統一。傳統地圖的製作不僅勞動強度大、周期長，而且用戶只能就當前圖面獲取有限的空間和屬性信息。從20世紀50年代開始，電子計算機技術引入地圖學領域，經過理論探討、套用試驗、設備研製和軟體發展，已經形成地圖學中一門新的製作地圖的套用技術分支學科，即計算機地圖製圖學。它可以代替傳統的地圖製圖技術，在生產上已普遍得到套用。

80年代以來，地圖製圖領域引進了計算機輔助製圖，但是由於技術不成熟，還是存在一些問題，仍不能適應現代地圖製圖的需要。隨著計算機、信息、遙感、GIS以及全球定位系統等新技術的發展，地圖學的概念發生了全新的改變，其製圖也顛覆了傳統的方法，90年代以來，各種電子出版系統的套用，正進一步替代電子分色方法，形成集圖形圖像與文字處理為一體的彩色電子印前系統。

地圖在地學領域中有著非常特殊的地位和作用，它既是研究成果不可缺少的表現形式，又作為深化研究的基礎和手段。當前，隨著計算機製圖技術的發展，從不同的角度，解決了地圖數位化、編輯整飾、噴圖製版等方面的問題。

主要特點

(l)動態特性：與靜態的一成不變的模擬地圖相比，電子地圖首先具有隨需而變的動態特性。

(2)無縫特性：電子地圖的漫遊和平移功能，使得地圖範圍可以做到“無邊無際”，達到“橫向”無縫。同時，通過地圖投影的實時變換和空間尺度的無級縮放，可以使同一區域的不同比例尺、不同投影的不同電子地圖實現無縫疊置，實現“縱向”無縫。

(3)多媒體特性：電子地圖不僅能通過地圖符號、文字、圖片來傳遞地理信息，而且還可以配以適當的音頻、視頻，甚至配合外掛資料庫來使用和查詢，從而使得地圖的信息更加豐富、更加全面。

(4)共享特性：數位化使數字地圖比模擬地圖更加容易保存、複製、傳播和共享。

(5)多維特性：電子地圖不僅可以擁有精美的點、線、面、體符號，而且可以用真3維模擬現實的地表情況，以及專題要素隨時間的演過程。

設計與製作

電子地圖的設計是建立電子地圖系統和製作電子地圖之前的一項準備和指導性工作。針對不同的專題電子地圖，需要採集不同的數據。

數據採集與編輯

空間信息數據量大，因此必須採用多種方式來獲取信息，根據不同的用途和功能採集數據，才能保證信息的全面性、實時性和可靠性。

(l)柵格數據的採集

柵格數據是將空間分割成有規則的格線，在各個格線上給出相應的屬性值來表示空間實體的一種數據組織形式。

①掃描獲取：通過對紙質地圖掃描，將地圖掃描成圖像存儲，成為數字柵格(DRG)數據。掃描後得到的柵格數據檔案格式比較多。常見的有TIF，PIX，GIF，JPG及BMP等。

②遙感圖像解譯：可以直接通過對遙感圖像的分類解譯，得到相應的分類柵格數據。

③數據結構轉換：數據結構轉換是指可以把矢量數據結構的空間數據直接轉換成相應的柵格數據結構的數據。

(2)矢量數據的採集

矢量數據是用歐式空間的點、線、面等幾何元素來表達空間實體的幾何特徵的數據。把經過分類和編碼的地理要素的空間位置，轉換為一系列坐標，然後將這些坐標按照確定的數據格式存入到計算機。

①手扶跟蹤數位化：準備要數位化的地圖，可將原圖內容轉繪到不易變形的聚酷薄膜上，檢查原圖內容的完整性，分別標識原圖的圖幅角點、內容的控制點等。將數位化的地圖放置在數位化儀的電磁感應板上固定好。

②螢幕數位化：設定投影方式，選定坐標單位。在圖像上選取3個以上的控制點，並輸入地圖理論坐標，建立圖像坐標體系與地圖理論坐標系的對應關係。

③數據格式轉換：從現有紙質地圖中獲取矢量繪圖數據，更有效的方法應是通過柵格數據矢量化法來獲取矢量數據。具體地就是通過掃瞄器快速獲得高精度的柵格式地圖繪圖數據，然後將柵格數據轉換成矢量數據。隨著技術的進步，此法將是今後獲取矢量繪圖數據的最有效途徑，會逐步取代手扶跟蹤數位化法。

(3)文本數據

文本數據是指表示要素定性或定量特徵的數據，如:地物名稱、地貌類型、人口數量。可以在相關部門獲得有關區域的交通、人口、經濟等歷年統計信息。

矢量數據和柵格數據是電子地圖軟體常用的兩種數據。但是他們各有不同的優缺點，矢量數據對於每一個具體的實體都直接附有位置和屬性信息，以及目標之間的拓撲關係說明，柵格數據是面向位置的結構，平面空間上的任意一點都直接聯繫到某一個或某一類實體。針對兩者的不同特點，一般套用的原則是:數據採集用矢量結構，有利於保證空間實體的集合精度和拓撲特性的描述;空間分析主要用柵格數據結構，有利於加快系統數據的運行速度和分析套用的進程。

地圖的要素分層

電子地圖是將現實世界抽象為相互聯結不同特徵的層面組合，地理實體採用分層組織的方式，具有相同或相近特徵的實體往往放置在同一層中。分層太少不利於製作與分類，太多則過於繁雜。可以分為:政區層、道路層、水系層、建築物層、裝飾層等等。

地圖符號製作

地圖是地理要素符號化的抽象表達，因此電子地圖的編制主要任務就是設計既符合科學又最具美感的各種地圖符號。

(1)點狀符號

點現象被認為是不具有空間尺度的、或者說它的空間尺寸可以被忽略，因此是0維。例如:測量控制點、氣象觀察測點、商業網點等等。點狀現象在數學上可以用x,y坐標來表示。

(2)線狀符號

線狀符號是一種長度依比例尺表示地圖要素的符號，只有長度沒有寬度，或者寬度可以被忽略，被認為在空間上是1維。通常又分為單線符號、雙線符號及裝飾性線狀符號等。

(3)面狀符號

面狀符號是指輪廓邊線依比例表示地圖上要素的符號，它們既有長度也有寬度，分布要素是2維的，具有一定輪廓邊界和屬性的封閉區域，由一系列首尾相同的x，y坐標來表示。在地圖上表現為有一定範圍輪廓以及顏色或底紋填充，通常又可分為填充型和非填充型兩種。非填充型可按線狀符號來處理;填充型則需按多邊形填充法來處理，即需給出封閉區域的填充點坐標及填充圖案式樣，才能完成此類面狀符號的繪製。

地圖製作方式

電子地圖按數據結構分為:矢量數字地圖、柵格數字地圖和矢柵混合數字地圖。矢量數字地圖是目前一種主要形式，它便於進行地理對象的計算和分析，便於數據的提取、修改和利用繪圖機畫出傳統的地圖。矢量地圖的精度取決於原始數位化底圖的比例尺。柵格數字地圖是有掃描輸入或輸出的像元矩陣組成的，像元的尺寸就決定了地圖的解析度。像元越小精度就越高。

目前，比較普遍的電子地圖的製作方式主要有兩種。

(l)將紙質地圖數位化，由作業員用光筆沿著舊圖上的目標逐點採樣，利用Arc/Info等軟體加工成數字地圖，進入基礎地理信息資料庫。

(2)將遙感圖像經過剔除大氣因素的影響、幾何糾正、精糾正、圖象增強處理、主成分變換、非監督分類、監督分類、空間過濾等一系列的預處理，運用PCI軟體和Arc/Info等軟體，在螢幕上通過人機互動的方式製成數字地圖。

地圖製圖軟體

Map Info

Map Info 是美國Map Info 公司1986 年推出的桌面地圖信息系統。Map Info 產品定位在桌面地圖信息系統上。該系統簡單易學、功能強大、二次開發能力強且可以與普通的關係資料庫連線。它內置關係資料庫，實現了電子地圖與資料庫的自動連線和雙向查詢；在Map-Info 的電子地圖中，沒有拓撲關係的定義，而是通過提供新的地理運行符和面向對象的圖形結構，使傳統GIS 中的地圖分析和圖形處理功能得以實現。它能夠支持多種硬體操作平台，能夠適應配置較低的工作環境。

ArcGIS —ArcMap

ArcGIS 桌面產品(ArcGIS Desktop) 是一系列整合的應用程式的總稱，包括ArcMap 、ArcCatolog 和Arc Toolbox 。其中，ArcMap 是ArcGIS Desktop 中一個主要的應用程式，具有基於地圖的所有功能，包括製圖、地圖分析和編輯。它包含一個複雜的專業製圖和編輯系統，既是一個面向對象的編輯器，又是一個完整的數據表生成器。它是一個可擴展的、開放式的套用軟體框架。

Map Info和ArcGIS在地圖製作中的比較

1、界面

對於初學者來講，可以明顯感覺到Map Info 的工作界面比Arcmap 的操作界面簡潔、明了，工具列上的編輯操作標誌也比Arcmap 的編輯工具更容易獲取。但是我們也不難看出，Arcmap 與Map Info 的不同在於：Arcmap 提供了數據視圖和版面視圖兩種類型的地圖視圖。在數據視圖中，可以對圖層進行符號化、分析和編輯GIS 數據集。在版面視圖中，可以進行地圖出圖排版，添加地圖元素，比如比例尺，圖例，指北針等。

2、數據組織形式

Map Info 的數據格式主要分為TAB 和MIF (MID) 兩種格式。TAB 是Map Info 唯一的數據存儲格式，所有基於該軟體上的套用系統都要以這種格式為依託。Map Info 數據採用雙資料庫存儲模式;屬性數據存儲在屬性數據的表結構檔案(·tab) 與屬性數據檔案(· dat )中, 空間數據保存在空間數據檔案(·map) 中，兩者通過交索引檔案(·id) 聯繫。MIF/MID 是Map Info 的外部數據交換檔案(interchange) 。這兩個數據中，前者存儲圖形數據，後者存儲屬性數據， 兩者都能用文本編輯工具進行編輯。

ArcGIS 中主要有Shapefile 、Coverage 和Geodatabase 和E00 。Coverage 格式的數據是早期ArcInfo Workstation 的原生矢量數據格式。ArcGIS Desktop，僅支持對此數據的顯示和轉換，不再支持對此格式數據的編輯。Shapefile 和Geodatabase 格式的數據是ArcGISDesktop 中最常用的兩種可編輯的矢量數據格式。Shape 檔案格式由存儲在同一目錄下的3個檔案組成，*·shb 檔案存儲要素的幾何數據，*·dbf 檔案存儲要素的屬性信息，*·shx檔案存儲要素的索引信息, 一個Shape 檔案僅僅代表一類要素如點、線、多邊形或註記。

Geodatabase 通過ESRI 的空間資料庫引擎ArcSDE 來管理，用戶不能直接操作RDBMS 中的表。向Geodatabase 中添加數據必須通過ArcCatolog 或者Arc ToolBox 中的工具來進行數據的導入。E00 數據是一種交換( Interchange) 格式，用於不同平台之間的數據轉換。

3、地圖編輯

Map Info 對專題要素進行編輯時，各專題要素需單獨作為一個圖層，比如國界、省界、縣界這些要素分別放置在三個圖層。矢量化方式主要有兩種，一是首先在其他軟體Auto-CAD 中將其數位化，然後利用Map Info 中的Import 命令根據中間的數據交換格式將數位化後的矢量圖轉到Map Info 中。另一種方法是直接在Map Info 中選擇相應的繪圖工具進行數位化。而ArcGIS 對專題要素進行編輯時，可以把一類相同或相似的要素放在同一個圖層中進行編輯，即國界、省界、縣界這些要素放在一個圖層中編輯，可以採用AutoCAD 或者ArcScan 矢量化，ArcScan 是ArcMap 工具組件之一，是一套強大的易於使用的柵格矢量化工具，也是ArcMap 優於其他矢量化軟體的地方。其中：

(1) 由於Map Info 採用的是無拓撲關係的二維表，它對相鄰區域的公共邊界需要進行重複編輯，從而在公共邊界會產生一些冗餘多邊形，對後期處理造成不便。而ArcMap 採用的是具有拓撲關係的面域編輯，即只需對公共邊界進行一次編輯，這樣就避免了Map Info 在採集數據時遇到的問題，這都有利於後期數據處理且圖形美觀。而且在空間數據採集和編輯的過程中，常會出現假節點、冗餘節點、懸線、重複線等情況，通過拓撲檢查，可以方便檢查圖層間的邏輯關係，發現數位化過程中的錯誤。

(2) 在專題地圖編制中, 屬性數據是定型或定量的描述地理事物的性質和特徵。對圖形要素進行相應的屬性賦值是地圖數位化的重要方面。對照二者的數據屬性表，不難看出ArcMap 的屬性數據表比Map Info 的屬性數據表多了FID、Shape *、Id 三個屬性欄位, 這三個屬性欄位是系統為數據特徵默認設定的，是用來自動編號和記錄要素形狀的。

4、創建專題地圖

就作圖方面而言, 在最後的地圖整飾過程中, Map Info 與ArcMap 都自帶有強大的專題地圖製作功能, 為用戶提供了簡潔方便的操作。二者在最終成圖效果方面沒有太大的不同。