計算機地圖制圖實習(xí)報告 -實習(xí)報告

1.前言計算機地圖制圖，亦稱機助制圖，經(jīng)數(shù)十年發(fā)展，到今天已較為成熟，得到了較廣泛的使用，是目前地圖制作最先進(jìn)的方法。按流程可將其分為數(shù)字化地圖測圖與數(shù)字化地圖制圖，前者側(cè)重于實測成圖，后者側(cè)重于編繪成圖。數(shù)字地圖測圖的工作過程分為數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理，圖形編輯和圖形輸出四個階段。數(shù)據(jù)采集的目的是獲取測圖區(qū)制圖所需的數(shù)據(jù)信息，包括地物、地形特征點的空間位置和數(shù)據(jù)鏈接方式以及所測要素的地理屬性。外業(yè)數(shù)據(jù)采集利用全站、GPS速測儀等測量儀器來完成，借助于電子手薄(可連接于測量儀器或計算機的數(shù)據(jù)通訊工具)或全站儀存貯器的幫助，將測量數(shù)據(jù)輸入到計算機供進(jìn)一步處理。數(shù)據(jù)處理是指將所采集數(shù)據(jù)處理為成圖所需數(shù)據(jù)的過程。包括數(shù)據(jù)格式或結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換、投影變換、圖幅處理、誤差檢驗等內(nèi)容。圖形編輯是指利用計算機，對已處理的數(shù)據(jù)所生成的圖形和地理屬性進(jìn)行編輯、修改，必須在圖形界面下進(jìn)行。圖形輸出是將已編輯好的地圖輸出到用戶所需介質(zhì)上的工作，一般是在自動繪圖儀或打印機上完成。現(xiàn)在，各類建設(shè)使城市面貌日新月異，在已建的城市測繪信息系統(tǒng)中，多采用野外數(shù)字測圖作為測量與更新系統(tǒng)，發(fā)揮地面數(shù)字測圖機動，靈活，易于修改的特點，局部測量，局部更新，始終保持地形圖的現(xiàn)勢性。所以，學(xué)院安排了這次計算機地圖制圖實習(xí)，在實習(xí)過程中，運用課堂上所學(xué)的理論知識，結(jié)合課前老師講過的軟件操作方法，獨立完成從掃描一直到圖幅輸出入庫的整個操作，并作了實習(xí)報告。下面是對整個實習(xí)過程中的信息和遇見的問題所作的報告的詳細(xì)內(nèi)容。1.1實習(xí)目的和要求1.1.1了解掃描儀原理，掌握CONTEX HD3630掃描地形圖的方法；1.1.2了解空間數(shù)據(jù)采集的方法；1.1.3理解柵格矢量化技術(shù)原理及方法；1.1.4了解CASS7.0數(shù)字化成圖軟件的系統(tǒng)組成及功能；1.1.5熟練掌握CASS7.0柵格矢量化的步驟；1.1.6掌握CAD與GIS數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的方法；1.1.7掌握HP800/HP5000繪圖儀使用和CAD地形圖的打印方法。2.數(shù)字化軟件的功能簡介2.1 CONTEX HD3630掃描原理掃描儀是圖像信號輸入設(shè)備。它對原稿進(jìn)行光學(xué)掃描，然后將光學(xué)圖像傳送到光電轉(zhuǎn)換器中變?yōu)槟�擬電信號，又將模擬電信號變換成為數(shù)字電信號，最后通過計算機接口送至計算機中。掃描儀掃描圖像的步驟是：首先將欲掃描的原稿正面朝下鋪在掃描儀的玻璃板上，原稿可以是文字稿件或者圖紙照片；然后啟動掃描儀驅(qū)動程序后，安裝在掃描儀內(nèi)部的可移動光源開始掃描原稿。2.2 AutoCAD2004概述AutoCAD是Automatic Computer Aided Design(自動計算機輔助設(shè)計)的縮寫，是指利用計算機的計算功能和高效的圖形處理能力，對產(chǎn)品進(jìn)行輔助設(shè)計、分析、修改和優(yōu)化。該軟件具有操作簡單、繪圖及修改方便、體系結(jié)構(gòu)開放等諸多優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于機械、建筑、電子、航天、造船、石油化工、地質(zhì)、服裝、裝飾等諸多平面及立體設(shè)計領(lǐng)域。AutoCAD 2004是美國Autodesk公司推出的AutoCAD系列軟件中的最新版本，它在AutoCAD 2002版本的基礎(chǔ)上又做了許多重要改進(jìn)，性能和功能都進(jìn)一步完善，同時保證了向低版本的完全兼容。2.3 CASS7.0概述CASS7.0是基于AutoCAD2004/2005/2006平臺下的數(shù)字成圖系統(tǒng)。主要功能有：提供地形圖、地籍圖、土地利用圖的數(shù)字化功能；提供測量工程應(yīng)用的輔助功能(如道路設(shè)計、土方計算等)。CASS7.0的操作界面主要分為三部分--頂部下拉菜單、右側(cè)屏幕菜單和工具條。每個菜單項均以對話框或命令行提示的方式與用戶交互應(yīng)答，操作靈活方便。2.4 FME概述FME--世界領(lǐng)先的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換平臺。FME的英文全拼是Feature Manipulate Engine，是加拿大safe Software公司的產(chǎn)品，簡單說FME就是GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換平臺，它能夠?qū)崿F(xiàn)100多種數(shù)據(jù)格式(模型)的相互轉(zhuǎn)換.如果從技術(shù)層面上說，F(xiàn)ME不再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問題看作是從一種格式到另一種

格式的變換，而是完全致力于將GIS要素同構(gòu)化并向用戶提供組件以使用戶能夠?qū)��?shù)據(jù)處理為所需的表達(dá)方式。事實上，許多GIS用戶為了在同一系統(tǒng)中獲得不同的數(shù)據(jù)表達(dá)方式，也使用FME來操縱數(shù)據(jù)。FME產(chǎn)品包含以下六個功能模塊：FME Workbench模塊、FME Universal Translator模塊、FME Universal Viewer模塊、FME Plug-in(SDK)模塊、FME Object API模塊、FME Application Extenders模塊。本次實習(xí)只用了FME Universal Viewer模塊，該模塊用于快速預(yù)覽不同格式的數(shù)據(jù)。用戶可以在使用Workbench或Translator.模塊時，在做數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換之前預(yù)覽轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)(屬性和圖形)。2.5 ArcGIS9.2概述ESRI公司于2006年11月9日全球同步發(fā)布了歷史上重要的軟件版本ArcGIS9.2，在該版本中，主要新增了以下四大功能(ESRI田昌蓮)：第一大新功能：非版本編輯功能。多用戶編輯可以在沒有版本的情況下進(jìn)行；第二大新功能：版本數(shù)據(jù)復(fù)制功能。為分布式數(shù)據(jù)同步復(fù)制提供了便利；第三大新功能：Oracle空間的SQL功能。對Oracle實現(xiàn)的geodatabase的空間sql接口完全支持；第四大新功能：增強的Geodatabase。包括以下幾點：歷史數(shù)據(jù)庫功能；對大量的表面數(shù)據(jù)集有了很在的改變和提高；File-Based Geodatabase，突破了Access文件大小2G的限制，相當(dāng)于增強的Personal Geodatabase 3.實習(xí)內(nèi)容3.1圖幅概況在本次實習(xí)中，我要完成的數(shù)字化圖幅的地理位置是阜新市人民公園周邊的一塊區(qū)域，對角坐標(biāo)為(512000，653250)和(512250，653500)，解放大街將整個圖幅分成了兩部分，整體來看居民區(qū)、樓房比較多，管線設(shè)施復(fù)雜。3.2數(shù)字化方案設(shè)計初步的設(shè)計方案：首先將圖紙掃描進(jìn)入電腦，接著安裝軟件(包括AutoCAD2004，CASS7.0，F(xiàn)ME和ArcGIS)，并在老師的指導(dǎo)下了解其具體用法，下一步圖幅糾正，緊接著數(shù)字化、編輯、接邊，在此期間每一次都去老師那里學(xué)習(xí)軟件的用法，了解更多的功能，加快數(shù)字化的速度，還有平常自己數(shù)字化過程中遇見的問題向老師提出并解決，最后打印出圖，數(shù)據(jù)入庫。3.3數(shù)字化步驟3.3.1圖紙的掃描數(shù)字化圖誤差規(guī)定：工作底圖定位中誤差不超過0.2mm；上作底圖重復(fù)定位最大較差不超過0.2mm；點狀符號采點中誤差不超過0.2mm，線狀符號跟蹤中誤差不超過0.25mm；圖幅接邊誤差小于數(shù)字化輸入跟蹤方式的平面位移中誤差的2倍。數(shù)字化儀的主要技術(shù)指標(biāo)是分辨率、精度、掃描速度和幅面大小。分辨率最小值應(yīng)達(dá)到0.025mm，絕對精度不應(yīng)低于0.1mm，掃描速度在8萬象元/秒以上，幅面可選用A1幅面。符合以上的要求后，開始掃描：首先將欲掃描的原稿正面朝下鋪在掃描儀的玻璃板上，原稿可以是文字稿件或者圖紙照片；然后啟動掃描儀驅(qū)動程序后，安裝在掃描儀內(nèi)部的可移動光源開始掃描原稿。3.3.2數(shù)字化軟件的功能要求計算機軟件是計算機硬件和使用者之間的接口。硬件在軟件管理下才能正常工作，才能最有效的利用硬件全部處理能力，所以，軟件的質(zhì)量影響著計算機系統(tǒng)的總體性能。軟件應(yīng)具有完備的數(shù)據(jù)(圖形)采集、數(shù)據(jù)處理、圖形生成、圖形編輯、圖形輸出等功能，能方便靈活的完成數(shù)字化測圖工作。3.3.3作業(yè)精度要求對一般的薄膜圖來講，定位誤差在應(yīng)在圖上0.1毫米以內(nèi)(1：500圖是0.05米),但考慮到圖廓本身的精度和數(shù)字化時人眼的視覺誤差及數(shù)字化儀的分辨率等，一般要求在圖上0.2毫米以下，超過該值的話用戶需要重新定位，仍然超限的話可能是圖廓精度太低的緣故。3.3.4掃描圖紙的糾正仿射變換是一種比較簡單的一次變換，。仿射變換的結(jié)果：直線變換后仍為直線；平行線變換后仍為平行線，并保持簡單的長度比；不同方向上的長度比發(fā)生變化。柵格圖像的變形可簡單看作二維圖形的幾何變換的綜合，二維圖形的幾何變換矩陣可用下式表示從變換功能上可把分為四個子矩陣，其中是對圖形進(jìn)行縮放、旋轉(zhuǎn)、對稱、錯切等變換；是對圖形進(jìn)行平移變換；對圖形作投影變換；是對整體圖形做伸縮變換，則柵格圖像的幾何變形變換公式為：。其中X、Y是柵格圖上用CAD坐標(biāo)系表示的配準(zhǔn)點的測量坐標(biāo)，x，y是柵格圖像上配準(zhǔn)點的配準(zhǔn)前的CAD坐標(biāo)。柵格圖像可以通過掃描儀獲取，它誤差來源有以下兩個方面(1)掃描圖件的變形誤差地形圖的材質(zhì)主要是薄膜，但仍有一少部分是紙圖，由于制圖時間較長，有不少圖件不同程度發(fā)生變形，這是誤差的主要來源。(2)掃描儀的誤差在掃描過程中，由于使用CCD掃描儀，會引入誤差，主要有掃描儀的分辨率誤差、光學(xué)誤差、機械運動和速度不均所造成的直線、線陣方向與掃描方向不垂直引起的誤差等。所有以上這些誤差引起的幾何變形，可看

成平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、放射，以及各種更高變形的綜合結(jié)果。柵格圖像要使用，就必須對誤差進(jìn)行糾正，在實際操作中，很難對所有的誤差一一進(jìn)行變形改正，只能綜合考慮他們的影響，綜合校正。若柵格圖像的變形比較均勻，可以簡單的對圖像進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)、縮放糾正。仿射變換糾正的結(jié)果如圖一圖一圖像糾正地圖數(shù)字化圖像糾正誤差統(tǒng)計表姓名宋富玲班級：地理07-1班=0.0569 mm誤差原因分析說明：第一，圖紙本身存在變形，導(dǎo)致誤差。第二，人眼的誤差，人眼的分辨率在0.1mm，對糾正的過程有影響。第三，掃描儀的誤差主要有掃描儀的分辨率誤差、光學(xué)誤差、機械運動和速度不均所造成的直線、線陣方向與掃描方向不垂直引起的誤差等。3.3.5圖紙的數(shù)字化我數(shù)字化的圖幅位于阜新市人公園周圍的一個區(qū)域，圖中解放大街將整幅圖分成了兩部分，但是整體來看居民地房屋比較多，管線設(shè)施也比較復(fù)雜，沒有什么大面積的空地，幾乎布滿了房屋，是一個人口密集的區(qū)域，地物類型除了房屋外還包括花壇，電力線，配電線，通訊線，公共設(shè)施包括路燈、路標(biāo)等，還有管線的附屬物如下水井等等，有一些具有意義的建筑如中國銀行阜新市分行，阜新市總工會，花園市場等等。CASS7.0軟件自動分層，自動給地物編碼，無論是顏色還是名稱或編碼都不用改，但是有的時候線形不對，可以雙擊該線，改變線形。用的最多的地物類型的代碼包括一般房屋(地物代碼：141101)、不依比例尺的圍墻(地物代碼：144301)、依比例尺的門墩(地物代碼：143701)、花圃(地物代碼：215400)、等外公路(地物代碼：163300)、內(nèi)部道路(地物代碼：164400)、柵欄(地物代碼：144400)、路燈(地物代碼：155210)、地上的輸電線(地物代碼：171101)、電線架(地物代碼：171400)、雙桿上的變壓器(地物代碼：171600)、電線入地口(地物代碼：171700)、地上的通訊線(地物代碼：172001)、污水井蓋(地物代碼：340102)等。3.3.6數(shù)字圖編輯在用軟件數(shù)字化完圖紙后，圖紙中會存在一些問題。例如房屋沒有閉合，線重合，有些地物沒有屬性，高程點的數(shù)值壓蓋房屋等等。這些問題都可以通過CAD中的一些命令來解決。如果遇到房屋不閉合的情況(指的是房屋之間有些地物不明確，或者是只有一條線，但是不知道是什么東西的時候)，使用命令line畫線，再使用CASS7.0環(huán)境中工具條的刷新按鈕將其刷成同一個地物類型；在數(shù)字化過程中，避免不了有多余的線或多畫的點，用命令eraser選中該多余的對象即可；有些地物由于相互交錯的原因，使其中一個或幾個不可以完全的顯示，多余的由于是一個整體用命令eraser則將整個實體都刪掉了，此時使用命令trim將地物修剪即可，但是有些地物例如電力線等它是即可以單獨的顯示又可以整體的顯示，只要利用編輯-編組選擇-on/off來控制即可；掃描進(jìn)來的圖幅有些需要單畫，但是有的還要嚴(yán)格的與相鄰的實體相交但是不可以出頭，可以使用extent來延伸使其滿足這個條件；在數(shù)字化一些設(shè)施比如不依比例變電室和通信線入地口等，在CASS7.0的庫中有這種實體的類型，只要從中找到，直接畫上去就可以了，但是有些需要旋轉(zhuǎn)才可以與掃描進(jìn)來的圖一樣，這是使用命令rotate旋轉(zhuǎn)就可以了；在給地物加屬性的時候，由于屬性多，重復(fù)的多，所以用命令copy-m實現(xiàn)多次復(fù)制，節(jié)省了時間，加快了速度；在畫陽臺或其他虛線等其他類型的線的時候，剛畫完的實體是本來的線形，而再次打開或過不久之后，線形會全部變成實線，此時使用命令regen將其重新生成即可。3.3.7數(shù)字圖的接邊根據(jù)數(shù)字化測圖以及地圖數(shù)字化過程中的分幅地形圖的接邊問題,提出了平均法、強制法、優(yōu)化法三種接邊方法,并編程實現(xiàn)了數(shù)字地圖的全自動和交互式接邊,大大提高了圖形編輯效率和成圖質(zhì)量。在數(shù)字地圖中接邊問題是通過CAD的"插塊"命令來實現(xiàn)的，具體方法舉例說明如下：假設(shè)圖A已經(jīng)數(shù)字化完成，圖邊均以裁剪(延伸)完畢(文件名為A.DWG)，圖B與圖A相鄰，當(dāng)我們要數(shù)字化圖B時，在進(jìn)入CAD、圖板定位、菜單定義等準(zhǔn)備工作做完后，鍵入"INSERT"命令把圖A以"塊"的形式插入到當(dāng)前圖B中來，該命令的提示及回答如下：INSERT Block name(or?)：A輸入圖A的文件名，Insertion point：0,0輸入插入點(0,0)X scale factor 1/corner/XYZ；輸入X方向的縮放比例，默認(rèn)為1 Yscale factor(default=X)：Y方向的縮放比例，默認(rèn)與X同rotation angle 0：輸入旋轉(zhuǎn)角度，默認(rèn)為0則圖A插入到圖B中來，在數(shù)字化時，假設(shè)有一條等高線與圖A接邊，在數(shù)字化時該接邊點時必須用CAD提供的端點捕捉(END)功能，到圖A中捕捉而不是在圖B數(shù)字化，這樣可確保圖A和圖B在接邊點的坐標(biāo)是

唯一的，從而保證了接邊的正確性。以上接邊方法建立在圖A與圖B接邊精度在允許范圍內(nèi)這一前提下，如果圖A的接邊點與圖B的數(shù)字化點相差太大的話，就要分析原因，可重新對圖B進(jìn)行定位。如果確保圖A是正確的話，可對圖B強行接邊，反之該接邊點以圖B為準(zhǔn)，以后編輯圖A時與圖B接邊，如果不能確定哪幅圖是準(zhǔn)確的話，可以每幅圖各改正一半。如果當(dāng)前圖幅涉及到與周圍多幅圖接邊的話，方法同上。當(dāng)接完圖邊后，必須把插入的圖塊一一刪除，最好是存盤后退出，重新調(diào)入該圖馬上用"purge""all"命令進(jìn)行清理，用"Y"回答一切提示，以刪除一切無用的層、塊等，然后重新存盤，可減少文件所占的空間，提高運行速度。3.4數(shù)據(jù)入庫依次進(jìn)入"開始-程序-FME-FME Universal Viewer"，啟動"FME Universal Viewer"軟件。單擊工具欄上的"Open Dataset(打開數(shù)據(jù)集)"。在打開的Select Dataset to View(選擇要查看的數(shù)據(jù)集)對話框中，單擊格式瀏覽按鈕，在打開Format Gallery對話框中，向下滾動格式列表找到"Autodesk AutoCAD DWG/DXF"，勾選"In List"，確定。返回"Select data to view"對話框后，點擊"Dataset Browse"(數(shù)據(jù)集瀏覽)按鈕選擇，打開"文件瀏覽"窗口，在"文件"瀏覽窗口中選擇需要瀏覽的DWG數(shù)據(jù)，點擊"打開"按鈕并返回"Select data to view"對話框。在返回"Select Dataset to View"對話框中，單擊"OK"按鈕，系統(tǒng)就會讀取數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)顯示在視圖中，如下圖二所示：圖二FME中DWG數(shù)據(jù)集顯示圖選擇工具欄上的"選擇要素"工具，點擊你想要查詢的要素(可以選擇一個或多個要素)，被選中后變?yōu)榫G色，同時，屬性在右邊的"信息"窗口中被顯示，如上圖二所示。點擊菜單"File"-"Save Data As"，在彈出的對話框中，設(shè)置數(shù)據(jù)格式、保存數(shù)據(jù)源目錄及名稱，點擊"確定"。在打開ArcMap，加載MDB數(shù)據(jù)，如圖三。圖三ArcMap顯示MDB數(shù)據(jù)4.結(jié)束語4.1實習(xí)體會計算機地圖制圖實習(xí)在幾位老師的細(xì)心指導(dǎo)下已經(jīng)接近尾聲了，通過這次的實習(xí)讓我與計算機地圖制圖這門科學(xué)有課了更深一步的了解與運用，明確了數(shù)字化的整個過程，從掃描一直到最后的圖幅輸出與入庫管理。實習(xí)過程中，最大的收獲就是接觸了數(shù)字化全套的軟件，自己獨立的完成了一整張圖幅，在制圖過程中，有很多不會的東西我也通過向同學(xué)和老師的請教得到了準(zhǔn)確的答案。實習(xí)是對我們以前學(xué)的知識的鞏固和加深，這是一次很好的鍛煉自己的機會，真正意義上的理論和實踐相結(jié)合。使許多平時理論上的知識得到了驗證，雖然實習(xí)很累，但畢竟自己得到了真正的鍛煉，當(dāng)然也收獲了許多知識，臉上露出滿意的笑容。4.2見解與建議整個實習(xí)過程都非常的順利，我們在老師的經(jīng)心指導(dǎo)下，都數(shù)字化了一份完整的圖幅，但是我還是希望可以數(shù)字化一些房子較少而且地物類型較多的圖幅，這個樣子我們就會了解更多的地物類型的數(shù)字化，為以后的工作打下最堅實的基礎(chǔ)。

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