计算机地图制图实习报告 -实习报告

计算机地图制图实习报告 -实习报告

1.前言计算机地图制图，亦称机助制图，经数十年发展，到今天已较为成熟，得到了较广泛的使用，是目前地图制作最先进的方法。按流程可将其分为数字化地图测图与数字化地图制图，前者侧重于实测成图，后者侧重于编绘成图。数字地图测图的工作过程分为数据采集，数据处理，图形编辑和图形输出四个阶段。数据采集的目的是获取测图区制图所需的数据信息，包括地物、地形特征点的空间位置和数据链接方式以及所测要素的地理属性。外业数据采集利用全站、GPS速测仪等测量仪器来完成，借助于电子手薄(可连接于测量仪器或计算机的数据通讯工具)或全站仪存贮器的帮助，将测量数据输入到计算机供进一步处理。数据处理是指将所采集数据处理为成图所需数据的过程。包括数据格式或结构的转换、投影变换、图幅处理、误差检验等内容。图形编辑是指利用计算机，对已处理的数据所生成的图形和地理属性进行编辑、修改，必须在图形界面下进行。图形输出是将已编辑好的地图输出到用户所需介质上的工作，一般是在自动绘图仪或打印机上完成。现在，各类建设使城市面貌日新月异，在已建的城市测绘信息系统中，多采用野外数字测图作为测量与更新系统，发挥地面数字测图机动，灵活，易于修改的特点，局部测量，局部更新，始终保持地形图的现势性。所以，学院安排了这次计算机地图制图实习，在实习过程中，运用课堂上所学的理论知识，结合课前老师讲过的软件操作方法，独立完成从扫描一直到图幅输出入库的整个操作，并作了实习报告。下面是对整个实习过程中的信息和遇见的问题所作的报告的详细内容。1.1实习目的和要求1.1.1了解扫描仪原理，掌握CONTEX HD3630扫描地形图的方法；1.1.2了解空间数据采集的方法；1.1.3理解栅格矢量化技术原理及方法；1.1.4了解CASS7.0数字化成图软件的系统组成及功能；1.1.5熟练掌握CASS7.0栅格矢量化的步骤；1.1.6掌握CAD与GIS数据格式转换的方法；1.1.7掌握HP800/HP5000绘图仪使用和CAD地形图的打印方法。2.数字化软件的功能简介2.1 CONTEX HD3630扫描原理扫描仪是图像信号输入设备。它对原稿进行光学扫描，然后将光学图像传送到光电转换器中变为模拟电信号，又将模拟电信号变换成为数字电信号，最后通过计算机接口送至计算机中。扫描仪扫描图像的步骤是：首先将欲扫描的原稿正面朝下铺在扫描仪的玻璃板上，原稿可以是文字稿件或者图纸照片；然后启动扫描仪驱动程序后，安装在扫描仪内部的可移动光源开始扫描原稿。2.2 AutoCAD2004概述AutoCAD是Automatic Computer Aided Design(自动计算机辅助设计)的缩写，是指利用计算机的计算功能和高效的图形处理能力，对产品进行辅助设计、分析、修改和优化。该软件具有操作简单、绘图及修改方便、体系结构开放等诸多优点，被广泛应用于机械、建筑、电子、航天、造船、石油化工、地质、服装、装饰等诸多平面及立体设计领域。AutoCAD 2004是美国Autodesk公司推出的AutoCAD系列软件中的最新版本，它在AutoCAD 2002版本的基础上又做了许多重要改进，性能和功能都进一步完善，同时保证了向低版本的完全兼容。2.3 CASS7.0概述CASS7.0是基于AutoCAD2004/2005/2006平台下的数字成图系统。主要功能有：提供地形图、地籍图、土地利用图的数字化功能；提供测量工程应用的辅助功能(如道路设计、土方计算等)。CASS7.0的操作界面主要分为三部分--顶部下拉菜单、右侧屏幕菜单和工具条。每个菜单项均以对话框或命令行提示的方式与用户交互应答，操作灵活方便。2.4 FME概述FME--世界领先的数据转换平台。FME的英文全拼是Feature Manipulate Engine，是加拿大safe Software公司的产品，简单说FME就是GIS数据转换平台，它能够实现100多种数据格式(模型)的相互转换.如果从技术层面上说，FME不再将数据转换问题看作是从一种格式到另一种

格式的变换，而是完全致力于将GIS要素同构化并向用户提供组件以使用户能够将数据处理为所需的表达方式。事实上，许多GIS用户为了在同一系统中获得不同的数据表达方式，也使用FME来操纵数据。FME产品包含以下六个功能模块：FME Workbench模块、FME Universal Translator模块、FME Universal Viewer模块、FME Plug-in(SDK)模块、FME Object API模块、FME Application Extenders模块。本次实习只用了FME Universal Viewer模块，该模块用于快速预览不同格式的数据。用户可以在使用Workbench或Translator.模块时，在做数据转换之前预览转换数据(属性和图形)。2.5 ArcGIS9.2概述ESRI公司于2006年11月9日全球同步发布了历史上重要的软件版本ArcGIS9.2，在该版本中，主要新增了以下四大功能(ESRI田昌莲)：第一大新功能：非版本编辑功能。多用户编辑可以在没有版本的情况下进行；第二大新功能：版本数据复制功能。为分布式数据同步复制提供了便利；第三大新功能：Oracle空间的SQL功能。对Oracle实现的geodatabase的空间sql接口完全支持；第四大新功能：增强的Geodatabase。包括以下几点：历史数据库功能；对大量的表面数据集有了很在的改变和提高；File-Based Geodatabase，突破了Access文件大小2G的限制，相当于增强的Personal Geodatabase 3.实习内容3.1图幅概况在本次实习中，我要完成的数字化图幅的地理位置是阜新市人民公园周边的一块区域，对角坐标为(512000，653250)和(512250，653500)，解放大街将整个图幅分成了两部分，整体来看居民区、楼房比较多，管线设施复杂。3.2数字化方案设计初步的设计方案：首先将图纸扫描进入电脑，接着安装软件(包括AutoCAD2004，CASS7.0，FME和ArcGIS)，并在老师的指导下了解其具体用法，下一步图幅纠正，紧接着数字化、编辑、接边，在此期间每一次都去老师那里学习软件的用法，了解更多的功能，加快数字化的速度，还有平常自己数字化过程中遇见的问题向老师提出并解决，最后打印出图，数据入库。3.3数字化步骤3.3.1图纸的扫描数字化图误差规定：工作底图定位中误差不超过0.2mm；上作底图重复定位最大较差不超过0.2mm；点状符号采点中误差不超过0.2mm，线状符号跟踪中误差不超过0.25mm；图幅接边误差小于数字化输入跟踪方式的平面位移中误差的2倍。数字化仪的主要技术指标是分辨率、精度、扫描速度和幅面大小。分辨率最小值应达到0.025mm，绝对精度不应低于0.1mm，扫描速度在8万象元/秒以上，幅面可选用A1幅面。符合以上的要求后，开始扫描：首先将欲扫描的原稿正面朝下铺在扫描仪的玻璃板上，原稿可以是文字稿件或者图纸照片；然后启动扫描仪驱动程序后，安装在扫描仪内部的可移动光源开始扫描原稿。3.3.2数字化软件的功能要求计算机软件是计算机硬件和使用者之间的接口。硬件在软件管理下才能正常工作，才能最有效的利用硬件全部处理能力，所以，软件的质量影响着计算机系统的总体性能。软件应具有完备的数据(图形)采集、数据处理、图形生成、图形编辑、图形输出等功能，能方便灵活的完成数字化测图工作。3.3.3作业精度要求对一般的薄膜图来讲，定位误差在应在图上0.1毫米以内(1：500图是0.05米),但考虑到图廓本身的精度和数字化时人眼的视觉误差及数字化仪的分辨率等，一般要求在图上0.2毫米以下，超过该值的话用户需要重新定位，仍然超限的话可能是图廓精度太低的缘故。3.3.4扫描图纸的纠正仿射变换是一种比较简单的一次变换，。仿射变换的结果：直线变换后仍为直线；平行线变换后仍为平行线，并保持简单的长度比；不同方向上的长度比发生变化。栅格图像的变形可简单看作二维图形的几何变换的综合，二维图形的几何变换矩阵可用下式表示从变换功能上可把分为四个子矩阵，其中是对图形进行缩放、旋转、对称、错切等变换；是对图形进行平移变换；对图形作投影变换；是对整体图形做伸缩变换，则栅格图像的几何变形变换公式为：。其中X、Y是栅格图上用CAD坐标系表示的配准点的测量坐标，x，y是栅格图像上配准点的配准前的CAD坐标。栅格图像可以通过扫描仪获取，它误差来源有以下两个方面(1)扫描图件的变形误差地形图的材质主要是薄膜，但仍有一少部分是纸图，由于制图时间较长，有不少图件不同程度发生变形，这是误差的主要来源。(2)扫描仪的误差在扫描过程中，由于使用CCD扫描仪，会引入误差，主要有扫描仪的分辨率误差、光学误差、机械运动和速度不均所造成的直线、线阵方向与扫描方向不垂直引起的误差等。所有以上这些误差引起的几何变形，可看

成平移、旋转、缩放、放射，以及各种更高变形的综合结果。栅格图像要使用，就必须对误差进行纠正，在实际操作中，很难对所有的误差一一进行变形改正，只能综合考虑他们的影响，综合校正。若栅格图像的变形比较均匀，可以简单的对图像进行平移、旋转、缩放纠正。仿射变换纠正的结果如图一图一图像纠正地图数字化图像纠正误差统计表姓名宋富玲班级：地理07-1班=0.0569 mm误差原因分析说明：第一，图纸本身存在变形，导致误差。第二，人眼的误差，人眼的分辨率在0.1mm，对纠正的过程有影响。第三，扫描仪的误差主要有扫描仪的分辨率误差、光学误差、机械运动和速度不均所造成的直线、线阵方向与扫描方向不垂直引起的误差等。3.3.5图纸的数字化我数字化的图幅位于阜新市人公园周围的一个区域，图中解放大街将整幅图分成了两部分，但是整体来看居民地房屋比较多，管线设施也比较复杂，没有什么大面积的空地，几乎布满了房屋，是一个人口密集的区域，地物类型除了房屋外还包括花坛，电力线，配电线，通讯线，公共设施包括路灯、路标等，还有管线的附属物如下水井等等，有一些具有意义的建筑如中国银行阜新市分行，阜新市总工会，花园市场等等。CASS7.0软件自动分层，自动给地物编码，无论是颜色还是名称或编码都不用改，但是有的时候线形不对，可以双击该线，改变线形。用的最多的地物类型的代码包括一般房屋(地物代码：141101)、不依比例尺的围墙(地物代码：144301)、依比例尺的门墩(地物代码：143701)、花圃(地物代码：215400)、等外公路(地物代码：163300)、内部道路(地物代码：164400)、栅栏(地物代码：144400)、路灯(地物代码：155210)、地上的输电线(地物代码：171101)、电线架(地物代码：171400)、双杆上的变压器(地物代码：171600)、电线入地口(地物代码：171700)、地上的通讯线(地物代码：172001)、污水井盖(地物代码：340102)等。3.3.6数字图编辑在用软件数字化完图纸后，图纸中会存在一些问题。例如房屋没有闭合，线重合，有些地物没有属性，高程点的数值压盖房屋等等。这些问题都可以通过CAD中的一些命令来解决。如果遇到房屋不闭合的情况(指的是房屋之间有些地物不明确，或者是只有一条线，但是不知道是什么东西的时候)，使用命令line画线，再使用CASS7.0环境中工具条的刷新按钮将其刷成同一个地物类型；在数字化过程中，避免不了有多余的线或多画的点，用命令eraser选中该多余的对象即可；有些地物由于相互交错的原因，使其中一个或几个不可以完全的显示，多余的由于是一个整体用命令eraser则将整个实体都删掉了，此时使用命令trim将地物修剪即可，但是有些地物例如电力线等它是即可以单独的显示又可以整体的显示，只要利用编辑-编组选择-on/off来控制即可；扫描进来的图幅有些需要单画，但是有的还要严格的与相邻的实体相交但是不可以出头，可以使用extent来延伸使其满足这个条件；在数字化一些设施比如不依比例变电室和通信线入地口等，在CASS7.0的库中有这种实体的类型，只要从中找到，直接画上去就可以了，但是有些需要旋转才可以与扫描进来的图一样，这是使用命令rotate旋转就可以了；在给地物加属性的'时候，由于属性多，重复的多，所以用命令copy-m实现多次复制，节省了时间，加快了速度；在画阳台或其他虚线等其他类型的线的时候，刚画完的实体是本来的线形，而再次打开或过不久之后，线形会全部变成实线，此时使用命令regen将其重新生成即可。3.3.7数字图的接边根据数字化测图以及地图数字化过程中的分幅地形图的接边问题,提出了平均法、强制法、优化法三种接边方法,并编程实现了数字地图的全自动和交互式接边,大大提高了图形编辑效率和成图质量。在数字地图中接边问题是通过CAD的"插块"命令来实现的，具体方法举例说明如下：假设图A已经数字化完成，图边均以裁剪(延伸)完毕(文件名为A.DWG)，图B与图A相邻，当我们要数字化图B时，在进入CAD、图板定位、菜单定义等准备工作做完后，键入"INSERT"命令把图A以"块"的形式插入到当前图B中来，该命令的提示及回答如下：INSERT Block name(or?)：A输入图A的文件名，Insertion point：0,0输入插入点(0,0)X scale factor 1/corner/XYZ；输入X方向的缩放比例，默认为1 Yscale factor(default=X)：Y方向的缩放比例，默认与X同rotation angle 0：输入旋转角度，默认为0则图A插入到图B中来，在数字化时，假设有一条等高线与图A接边，在数字化时该接边点时必须用CAD提供的端点捕捉(END)功能，到图A中捕捉而不是在图B数字化，这样可确保图A和图B在接边点的坐标是

唯一的，从而保证了接边的正确性。以上接边方法建立在图A与图B接边精度在允许范围内这一前提下，如果图A的接边点与图B的数字化点相差太大的话，就要分析原因，可重新对图B进行定位。如果确保图A是正确的话，可对图B强行接边，反之该接边点以图B为准，以后编辑图A时与图B接边，如果不能确定哪幅图是准确的话，可以每幅图各改正一半。如果当前图幅涉及到与周围多幅图接边的话，方法同上。当接完图边后，必须把插入的图块一一删除，最好是存盘后退出，重新调入该图马上用"purge""all"命令进行清理，用"Y"回答一切提示，以删除一切无用的层、块等，然后重新存盘，可减少文件所占的空间，提高运行速度。3.4数据入库依次进入"开始-程序-FME-FME Universal Viewer"，启动"FME Universal Viewer"软件。单击工具栏上的"Open Dataset(打开数据集)"。在打开的Select Dataset to View(选择要查看的数据集)对话框中，单击格式浏览按钮，在打开Format Gallery对话框中，向下滚动格式列表找到"Autodesk AutoCAD DWG/DXF"，勾选"In List"，确定。返回"Select data to view"对话框后，点击"Dataset Browse"(数据集浏览)按钮选择，打开"文件浏览"窗口，在"文件"浏览窗口中选择需要浏览的DWG数据，点击"打开"按钮并返回"Select data to view"对话框。在返回"Select Dataset to View"对话框中，单击"OK"按钮，系统就会读取数据并将数据显示在视图中，如下图二所示：图二FME中DWG数据集显示图选择工具栏上的"选择要素"工具，点击你想要查询的要素(可以选择一个或多个要素)，被选中后变为绿色，同时，属性在右边的"信息"窗口中被显示，如上图二所示。点击菜单"File"-"Save Data As"，在弹出的对话框中，设置数据格式、保存数据源目录及名称，点击"确定"。在打开ArcMap，加载MDB数据，如图三。图三ArcMap显示MDB数据4.结束语4.1实习体会计算机地图制图实习在几位老师的细心指导下已经接近尾声了，通过这次的实习让我与计算机地图制图这门科学有课了更深一步的了解与运用，明确了数字化的整个过程，从扫描一直到最后的图幅输出与入库管理。实习过程中，最大的收获就是接触了数字化全套的软件，自己独立的完成了一整张图幅，在制图过程中，有很多不会的东西我也通过向同学和老师的请教得到了准确的答案。实习是对我们以前学的知识的巩固和加深，这是一次很好的锻炼自己的机会，真正意义上的理论和实践相结合。使许多平时理论上的知识得到了验证，虽然实习很累，但毕竟自己得到了真正的锻炼，当然也收获了许多知识，脸上露出满意的笑容。4.2见解与建议整个实习过程都非常的顺利，我们在老师的经心指导下，都数字化了一份完整的图幅，但是我还是希望可以数字化一些房子较少而且地物类型较多的图幅，这个样子我们就会了解更多的地物类型的数字化，为以后的工作打下最坚实的基础。