[拼音]：jisuanji fuzhu ditu zhitu
[外文]：computer-assisted cartography
用电子计算机和图形输入、输出等设备进行制图信息的采集、识别、存储、处理和图形表示，是地图制图学的一个新的研究领域。简称机助制图。
简史
机助制图的研究工作从20世纪60年代开始。1961年，国际地图制图学协会建立地图制图自动化委员会，1964年改为计算机辅助地图制图委员会，进行国际学术交流。此后在硬件研制、软件设计、系统应用和制图数据库建立等方面取得了迅速发展。1964年英国牛津自动制图系统研制成功，北美和西欧一些国家也获得了较大的发展。首先是在海道测量工作中，数字资料的自动制图取得成效。随后在地形图编制中也逐步应用了机助制图系统，并陆续建立起制图数据库，数字制图的产品不断增加。在专题地图制作方面，土地管理、人口调查、城市规划、农业自然资源勘测等许多部门，愈来愈多地采用机助制图技术，建立了各种地理信息系统和数据库。70年代，许多国家相继出版了计算机编制的地图集。
机助制图的实现，将改变地图传统的生产方式，节约人力，缩短成图周期，同时使地图作为空间信息的存储、传输、量测等功能更加完善。地图的数字信息具有多方面应用的潜力，在各种定性、定量分析，区域规律研究，以及实时控制系统中，将成为重要的工具和手段。
硬件
机助制图各种装置的总称，主要包括电子计算机，数据、图形、图像的输入设备和输出设备3个部分。
电子计算机
机助制图系统的核心设备，根据实际需要可采用大、中、小型数字计算机及微处理机。
数据输入设备
包括键盘、纸带输入机、卡片输入机、磁带机、磁盘机以及声音输入装置等。
图形和图像输入设备
即图形数字化仪，有跟踪式、扫描式两大类。
（1）跟踪式数字化仪，能精密地将图形转换为数字形式，又有手扶跟踪和自动跟踪两类。较常用的是手扶跟踪数字化仪，还可分电磁感应式和板式两种。电磁感应式数字化仪是由数字化台、标示器、伺服系统、光电检测装置、数据记录装置、电子控制部件和字符键盘等组成。当手移动数字化台上的标示器时，台下的跟踪器检测到位移信号，经放大后送到伺服系统，使跟踪器紧跟标示器移动，因而光电检测装置能测量出标示器的移动方向和距离，并通过电子线路将位移量转换为数字量，位移的x、y坐标值能实时显示，并记录于磁带等存储介质上。板式手扶跟踪数字化仪，在结构上没有机械传动部分，台下面是精密的导体网格板。当手扶标示器在台面上移动时，实时位置上产生的磁场，使对应位置上的网络中产生感应电压，由电路检测而得到方向和位移量。自动跟踪图形数字化仪，是利用光点或电子束对线划作图形扫描，取得控制信号，由控制器 *** 纵驱动系统，使跟踪头沿数字化的线划自动跟踪，因此具有效率高，可减轻作业员劳动强度的优点。但当改变跟踪线划和出现交叉线划等情况时，需人工干预。
（2）扫描式数字化仪是采用光电扫描方式，将图形或图像转换为数字形式的装置。又有光栅式、光电式、电子式、激光式等类型。常用的光栅式扫描数字化仪，一般由旋转滚筒、采样头、光电检测系统和电子分色部件等组成。光电式扫描数字化仪，通常利用飞点扫描管对图形、图像进行扫描，由光电倍增管接收信号，经电子线路处理输出。电子式扫描数字化仪一般采用电视摄像管来扫描图像，经电子线路及控制器取得信号，模数转换后输出。由于激光具有相干性好，发散角小等优点，激光扫描数字化仪得到迅速发展和应用。
数据、图形和图像输出设备
用来记录数字信息和进行数模转换的装置。数字信息一般可存放在磁带、磁盘等介质上，并可使用行式打印机或电传打印机输出。图形和图像的输出主要采用各种类型的自动绘图机和图形显示设备。
自动绘图机按机械结构可分为平台式绘图机和滚筒式绘图机；按其工作方式可分跟踪式（矢量方式）绘图机和扫描式（光栅方式）绘图机。平台式绘图机是将绘图介质固定在平台面上，绘图头沿水平面的不同方向移动。滚筒式绘图机则将绘图介质放置在滚筒上，滚筒作旋转运动，绘图头沿滚筒的轴向运动。跟踪式绘图机是将绘图的数字信息由磁带读入机等（脱机方式）读入送往控制器，经插补等计算和信号放大输出，来驱动执行电机（步进电机或伺服电机），带动绘图头，实现自动绘图，可制作各种正像和负像图形。也可通过中央处理机直接控制（联机方式），进行自动绘图。光栅式扫描绘图机的结构类似扫描图形数字化仪，用记录头代替采样头，将输入绘图信息转换为光信号，使装在滚筒上的底片感光，获得图形或图像。缩微胶片输出装置，是把光电扫描图形显示在阴极射线管上，经专门的光学装置，把扫描图形记录在通常为 35、70、105毫米宽的胶片上。其图像分解力很高，放大后仍能保证较好的图形质量。
图形或图像显示装置主要部件为阴极射线管，它有两种类型：一类为再生管，能在规定的时间间隔内产生整个图像；另一类是存储管，由控制装置控制，根据需要显示图形。在配有功能键盘、光笔输入或其他电磁板输入、跟踪球输入、 *** 纵杆输入等装置时，可实现图形删除、修改等编辑加工，具有人机对话功能。
地图的汉字自动注记
需由专门的图面注记机来实现。它可由输入装置、字符发生器、字符键盘定位，输出装置和显示装置等组成。光电式图面注记机的字符信息传递和字符大小变换，采用光学方法处理。字符存放在字模筒上 *** 作时，字符的编码、选字、字形变换，注记方向和位置均由计算机控制，用光学方法使选取的字符在感光胶片上曝光成像。电子式图面注记机字符发生器中的字符形状，是以数字方式存储的。字符存取通过电子计算机控制。
软件
使用计算机指令和算法语言编写的各种地图制图数据处理程序的总称。软件的组成，体现了机助制图系统的功能和特点。
功能
目前多数机助制图系统软件具有的基本功能为：
（1）地图资料采集、编辑、管理程序，用于图形数字化过程中的各种误差改正，格式变换，数据合并和删除，生成数据文件等；
（2）基本绘图 *** 作程序，用于控制图形输出设备的起始、终止、绘图头的驱动、换笔、直线或圆弧插补等；
（3）绘制地图各种点、线、面符号程序，如曲线光滑程序、面状晕线程序等；
（4）等值线程序，具有使用离散或网格数据点进行插值等值点、追踪排队以及输出等值线及其注记的功能；
（5）透视立体图程序，具有通过透视变换和消除隐藏线的处理，直观立体地表现自然和社会现象的功能；
（6）地图的数学基础和图外整饰以及投影变换程序；
（7）图表和统计地图程序；
（8）图形显示编辑程序；
（9）各种计算分析程序，如数据压缩、分类分级、图形简化、制图指标计算等。
分类
制图软件的分类有多种标志，可按其功能、性质和对设备性能的要求加以归类。
制图软件按上述各类程序的性质可分为基本软件、功能软件和应用软件。
（1）基本软件指实现地图自动编绘过程中必须调用的基本子程序，如基本绘图 *** 作程序。
（2）功能软件是指具有绘制某种简单地图图形或完成制图过程中某一独立功能的程序，如面状晕线程序、投影变换程序等。由于经常调用，功能软件也多设计为子程序形式，并具有多种控制参数。
（3）应用软件是解决地图制作某一方面完整功能的程序，如绘制等值线程序、输出统计地图程序等，这类程序直接面向用户。
制图软件按其图形、图像的输入、输出设备的不同，又可分为应用于光栅扫描设备和矢量跟踪设备两种不同类型。光栅扫描软件要求绘图信息按行、列排列为矩阵形式，而矢量跟踪软件的绘图信息一般按点、线、面(多边形)的矢量数据结构组织，但这两种数据结构可通过专门的软件进行转换。
工作过程
由硬件和软件组成的机助制图系统，由于资料来源和用途的不同，有多种类型，如地形图自动制图系统，海图自动制图系统，专题地图自动制图系统等。通常各种系统的工作过程可分输入、处理、输出 3个部分。
输入
是指取得的各种原始资料输入到系统中的技术过程。用于地图编制的资料，有地图、像片和各种数字信息。对于记录在各种存储介质上的数字信息，可直接送入电子计算机处理。但是，地图和像片资料变为机器的可读的数字形式必须通过数字化。采用跟踪数字化仪可将地图图形分解为点、线、面 3种信息。表示在地图上的点状地物，可用其特征码和中心位置坐标来记录，线状图形可用其特征码和一串点坐标组成，面状图形则可看成闭合的线划，也可由其特征码和一串点坐标组成。表示地图要素的特征编码，可采用数字化仪手控键盘或特征码清单技术输入。后一种方法是在数字化台面上开辟一个区域，区域内划分若干小方格，每一个方格代表地图上的一种图例符号或某种处理功能。在对每种要素数字化时，只要把标示器移动到表示该要素的小方格内任一位置，并记录其坐标值，在计算机处理时，即可转换为该要素的特征码或执行相应的处理功能。应用扫描装置数字化，是将像片或地图分解为离散的图形元素，或称像元。每个像元的灰度值可用二维矩阵排列的数组加以记录。扫描数字化速度比跟踪数字化快得多，但是计算机处理也复杂得多。在制图自动化系统中，数据的采集和输入可采用联机数字化工作方式。这时可在数据库管理程序的控制下，进行数字化和编辑处理工作。因此，数字化的过程就是初步建立地图数据库的过程。
处理
即对获取的数据进行计算机加工。数据处理的内容因编制地图类型不同而不同。一般处理内容包括资料更新、比例缩放、投影变换、要素增减、图形简化和分类、归并等，以获取符合编图要求的制图文件。制图数据的符号化也是计算机处理的重要内容，它是通过选择不同的制图表示方法，调用有关制图程序，将制图文件加工为绘图文件，即由绘图机指令集合构成的数据文件，用于图形输出。在进行计算机处理过程中，可使用图形联机编辑装置，进行人机对话。联机编辑可以提高工效，通过作业人员直观审查，实时修正，还可提高图形质量和减少错误。
输出
将计算机处理后的数据绘制成图形或图像形式。输出图形种类同设备性能密切相关。使用矢量式自动绘图机可获得彩色线画地图；在绘图工具为刻刀和刻针时，配合撕膜技术，可获取用于制印的线划和底色要素的刻图版片和撕膜片；如果采用非接触的光学绘图方式，可将图形输出在感光底片上。扫描绘图机除了可制作线划图外，还适用于处理遥感图像、制作地图普染色要素和地貌晕渲图等。缩微胶片输出装置，是将图形记录在缩微底片上，便于保存地图资料。行式打印机多用于生产由字符组成的统计图等。地图注记由专门图面注记装置完成，但也常由绘图机直接输出。
地图数据库
地图诸要素的数字信息文件的集合。地图数据库的建立可以有多种途径，主要是将地图资料经过数字化并通过计算机处理而获得，还可从航空摄影量测中取得的地面高程，以及从遥感信息、野外测量的调查资料中产生。数据文件可按区域分要素加以储存，如按地形图分幅或按行政区划单元，将地图要素划分为地面控制点、地形高程、水系、居民地、交通、植被、境界等分别建立数据文件。地名注记及其特征描述，也是地图数据库的一个重要组成部分。
数据库是具有内在联系的文件系统，它通过软件系统的集中管理，达到数据具有最小冗余度，应用程序同数据间的独立，实现数据资源的共享。数据库管理软件称为数据库管理系统(DBMS)，它具有系统控制、安全维护、保密、更新、检索、通信等一系列功能。
地图数据库的建立是一项长期艰巨的任务。一个可靠、完善的地图数据库，对实现地图制图自动化和发挥地图的作用有重要意义。
- 参考书目
- 刘岳、梁启章：《专题地图制图自动化》，测绘出版社，北京，1981。
- M.S.Monmonier， Computer-Assisted Cartography，principles and prospects， Prentice-Hall，London，1982.
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