地图制作法

发展现状

传统的地图制图是利用测量、调查、统计等手段，获得地形、专业或专题等方面的数据，通过手工的加工、整理、设计、整饰等，编制以图形、符号、色彩等形式表现的地图，再通过清绘、植字、分色等一系列过程，最终印刷成图。每一个工序都离不开手工操作，工艺繁杂，标准难以统一。传统地图的制作不仅劳动强度大、周期长，而且用户只能就当前图面获取有限的空间和属性信息。从20世纪50年代开始，电子计算机技术引入地图学领域，经过理论探讨、应用试验、设备研制和软件发展，已经形成地图学中一门新的制作地图的应用技术分支学科，即计算机地图制图学。它可以代替传统的地图制图技术，在生产上已普遍得到应用。

80年代以来，地图制图领域引进了计算机辅助制图，但是由于技术不成熟，还是存在一些问题，仍不能适应现代地图制图的需要。随着计算机、信息、遥感、GIS以及全球定位系统等新技术的发展，地图学的概念发生了全新的改变，其制图也颠覆了传统的方法，90年代以来，各种电子出版系统的应用，正进一步替代电子分色方法，形成集图形图像与文字处理为一体的彩色电子印前系统。

地图在地学领域中有着非常特殊的地位和作用，它既是研究成果不可缺少的表现形式，又作为深化研究的基础和手段。当前，随着计算机制图技术的发展，从不同的角度，解决了地图数字化、编辑整饰、喷图制版等方面的问题。

主要特点

(l)动态特性：与静态的一成不变的模拟地图相比，电子地图首先具有随需而变的动态特性。

(2)无缝特性：电子地图的漫游和平移功能，使得地图范围可以做到“无边无际”，达到“横向”无缝。同时，通过地图投影的实时变换和空间尺度的无级缩放，可以使同一区域的不同比例尺、不同投影的不同电子地图实现无缝叠置，实现“纵向”无缝。

(3)多媒体特性：电子地图不仅能通过地图符号、文字、图片来传递地理信息，而且还可以配以适当的音频、视频，甚至配合外挂数据库来使用和查询，从而使得地图的信息更加丰富、更加全面。

(4)共享特性：数字化使数字地图比模拟地图更加容易保存、复制、传播和共享。

(5)多维特性：电子地图不仅可以拥有精美的点、线、面、体符号，而且可以用真3维模拟现实的地表情况，以及专题要素随时间的演过程。

设计制作

电子地图的设计是建立电子地图系统和制作电子地图之前的一项准备和指导性工作。针对不同的专题电子地图，需要采集不同的数据。

数据采集编辑

空间信息数据量大，因此必须采用多种方式来获取信息，根据不同的用途和功能采集数据，才能保证信息的全面性、实时性和可靠性。

(l)栅格数据的采集

栅格数据是将空间分割成有规则的网格，在各个网格上给出相应的属性值来表示空间实体的一种数据组织形式。

①扫描获取：通过对纸质地图扫描，将地图扫描成图像存储，成为数字栅格(DRG)数据。扫描后得到的栅格数据文件格式比较多。常见的有TIF，PIX，GIF，JPG及BMP等。

②遥感图像解译：可以直接通过对遥感图像的分类解译，得到相应的分类栅格数据。

③数据结构转换：数据结构转换是指可以把矢量数据结构的空间数据直接转换成相应的栅格数据结构的数据。

(2)矢量数据的采集

矢量数据是用欧式空间的点、线、面等几何元素来表达空间实体的几何特征的数据。把经过分类和编码的地理要素的空间位置，转换为一系列坐标，然后将这些坐标按照确定的数据格式存入到计算机。

①手扶跟踪数字化：准备要数字化的地图，可将原图内容转绘到不易变形的聚酷薄膜上，检查原图内容的完整性，分别标识原图的图幅角点、内容的控制点等。将数字化的地图放置在数字化仪的电磁感应板上固定好。

②屏幕数字化：设置投影方式，选定坐标单位。在图像上选取3个以上的控制点，并输入地图理论坐标，建立图像坐标体系与地图理论坐标系的对应关系。

③数据格式转换：从现有纸质地图中获取矢量绘图数据，更有效的方法应是通过栅格数据矢量化法来获取矢量数据。具体地就是通过扫描仪快速获得高精度的栅格式地图绘图数据，然后将栅格数据转换成矢量数据。随着技术的进步，此法将是今后获取矢量绘图数据的最有效途径，会逐步取代手扶跟踪数字化法。

(3)文本数据

文本数据是指表示要素定性或定量特征的数据，如：地物名称、地貌类型、人口数量。可以在相关部门获得有关区域的交通、人口、经济等历年统计信息。

矢量数据和栅格数据是电子地图软件常用的两种数据。但是他们各有不同的优缺点，矢量数据对于每一个具体的实体都直接附有位置和属性信息，以及目标之间的拓扑关系说明，栅格数据是面向位置的结构，平面空间上的任意一点都直接联系到某一个或某一类实体。针对两者的不同特点，一般应用的原则是：数据采集用矢量结构，有利于保证空间实体的集合精度和拓扑特性的描述；空间分析主要用栅格数据结构，有利于加快系统数据的运行速度和分析应用的进程。

地图的要素分层

电子地图是将现实世界抽象为相互联结不同特征的层面组合，地理实体采用分层组织的方式，具有相同或相近特征的实体往往放置在同一层中。分层太少不利于制作与分类，太多则过于繁杂。可以分为：政区层、道路层、水系层、建筑物层、装饰层等等。

地图符号制作

地图是地理要素符号化的抽象表达，因此电子地图的编制主要任务就是设计既符合科学又最具美感的各种地图符号。

(1)点状符号

点现象被认为是不具有空间尺度的、或者说它的空间尺寸可以被忽略，因此是0维。例如：测量控制点、气象观察测点、商业网点等等。点状现象在数学上可以用x,y坐标来表示。

(2)线状符号

线状符号是一种长度依比例尺表示地图要素的符号，只有长度没有宽度，或者宽度可以被忽略，被认为在空间上是1维。通常又分为单线符号、双线符号及装饰性线状符号等。

(3)面状符号

面状符号是指轮廓边线依比例表示地图上要素的符号，它们既有长度也有宽度，分布要素是2维的，具有一定轮廓边界和属性的封闭区域，由一系列首尾相同的x，y坐标来表示。在地图上表现为有一定范围轮廓以及颜色或底纹填充，通常又可分为填充型和非填充型两种。非填充型可按线状符号来处理；填充型则需按多边形填充法来处理，即需给出封闭区域的填充点坐标及填充图案式样，才能完成此类面状符号的绘制。

制作方式

电子地图按数据结构分为：矢量数字地图、栅格数字地图和矢栅混合数字地图。矢量数字地图是目前一种主要形式，它便于进行地理对象的计算和分析，便于数据的提取、修改和利用绘图机画出传统的地图。矢量地图的精度取决于原始数字化底图的比例尺。栅格数字地图是有扫描输入或输出的像元矩阵组成的，像元的尺寸就决定了地图的分辨率。像元越小精度就越高。

目前，比较普遍的电子地图的制作方式主要有两种。

(l)将纸质地图数字化。

(2)将遥感图像经过剔除大气因素的影响、几何纠正、精纠正、图象增强处理、主成分变换、非监督分类、监督分类、空间过滤等一系列的预处理，运用PCI软件和Arc/Info等软件，在屏幕上通过人机交互的方式制成数字地图。

制图软件

MapInfo

Map Info 是美国Map Info 公司1986 年推出的桌面地图信息系统。Map Info 产品定位在桌面地图信息系统上。该系统简单易学、功能强大、二次开发能力强且可以与普通的关系数据库连接。它内置关系数据库，实现了电子地图与数据库的自动连接和双向查询；在Map-Info 的电子地图中，没有拓扑关系的定义，而是通过提供新的地理运行符和面向对象的图形结构，使传统GIS 中的地图分析和图形处理功能得以实现。它能够支持多种硬件操作平台，能够适应配置较低的工作环境。

ArcGISArcMap

ArcGIS 桌面产品(ArcGIS Desktop) 是一系列整合的应用程序的总称，包括ArcMap 、ArcCatolog 和Arc Toolbox 。其中，ArcMap 是ArcGIS Desktop 中一个主要的应用程序，具有基于地图的所有功能，包括制图、地图分析和编辑。它包含一个复杂的专业制图和编辑系统，既是一个面向对象的编辑器，又是一个完整的数据表生成器。它是一个可扩展的、开放式的应用软件框架。

MapInfo和ArcGIS在地图制作中的比较

1、界面

对于初学者来讲，可以明显感觉到Map Info 的工作界面比Arcmap 的操作界面简洁、明了，工具栏上的编辑操作标志也比Arcmap 的编辑工具更容易获取。但是我们也不难看出，Arcmap 与Map Info 的不同在于：Arcmap 提供了数据视图和版面视图两种类型的地图视图。在数据视图中，可以对图层进行符号化、分析和编辑GIS 数据集。在版面视图中，可以进行地图出图排版，添加地图元素，比如比例尺，图例，指北针等。

2、数据组织形式

Map Info 的数据格式主要分为TAB 和MIF (MID) 两种格式。TAB 是Map Info 唯一的数据存储格式，所有基于该软件上的应用系统都要以这种格式为依托。Map Info 数据采用双数据库存储模式；属性数据存储在属性数据的表结构文件(·tab) 与属性数据文件(· dat )中, 空间数据保存在空间数据文件(·map) 中，两者通过交索引文件(·id) 联系。MIF/MID 是Map Info 的外部数据交换文件(interchange) 。这两个数据中，前者存储图形数据，后者存储属性数据，两者都能用文本编辑工具进行编辑。

ArcGIS 中主要有Shapefile 、Coverage 和Geodatabase 和E00 。Coverage 格式的数据是早期ArcInfo Workstation 的原生矢量数据格式。ArcGIS Desktop，仅支持对此数据的显示和转换，不再支持对此格式数据的编辑。Shapefile 和Geodatabase 格式的数据是ArcGISDesktop 中最常用的两种可编辑的矢量数据格式。Shape 文件格式由存储在同一目录下的3个文件组成，*·shb 文件存储要素的几何数据，*·dbf 文件存储要素的属性信息，*·shx文件存储要素的索引信息, 一个Shape 文件仅仅代表一类要素如点、线、多边形或注记。

Geodatabase 通过ESRI 的空间数据库引擎ArcSDE 来管理，用户不能直接操作RDBMS 中的表。向Geodatabase 中添加数据必须通过ArcCatolog 或者Arc ToolBox 中的工具来进行数据的导入。E00 数据是一种交换( Interchange) 格式，用于不同平台之间的数据转换。

3、地图编辑

Map Info 对专题要素进行编辑时，各专题要素需单独作为一个图层，比如国界、省界、县界这些要素分别放置在三个图层。矢量化方式主要有两种，一是首先在其他软件Auto-CAD 中将其数字化，然后利用Map Info 中的Import 命令根据中间的数据交换格式将数字化后的矢量图转到Map Info 中。另一种方法是直接在Map Info 中选择相应的绘图工具进行数字化。而ArcGIS 对专题要素进行编辑时，可以把一类相同或相似的要素放在同一个图层中进行编辑，即国界、省界、县界这些要素放在一个图层中编辑，可以采用AutoCAD 或者ArcScan 矢量化，ArcScan 是ArcMap 工具组件之一，是一套强大的易于使用的栅格矢量化工具，也是ArcMap 优于其他矢量化软件的地方。其中：

(1) 由于Map Info 采用的是无拓扑关系的二维表，它对相邻区域的公共边界需要进行重复编辑，从而在公共边界会产生一些冗余多边形，对后期处理造成不便。而ArcMap 采用的是具有拓扑关系的面域编辑，即只需对公共边界进行一次编辑，这样就避免了Map Info 在采集数据时遇到的问题，这都有利于后期数据处理且图形美观。而且在空间数据采集和编辑的过程中，常会出现假节点、冗余节点、悬线、重复线等情况，通过拓扑检查，可以方便检查图层间的逻辑关系，发现数字化过程中的错误。

(2) 在专题地图编制中, 属性数据是定型或定量的描述地理事物的性质和特征。对图形要素进行相应的属性赋值是地图数字化的重要方面。对照二者的数据属性表，不难看出ArcMap 的属性数据表比Map Info 的属性数据表多了FID、Shape *、Id 三个属性字段, 这三个属性字段是系统为数据特征默认设置的，是用来自动编号和记录要素形状的。

4、创建专题地图

就作图方面而言, 在最后的地图整饰过程中, Map Info 与ArcMap 都自带有强大的专题地图制作功能, 为用户提供了简洁方便的操作。二者在最终成图效果方面没有太大的不同。