电子地图的特点.docx
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电子地图的特点
电子地图一般地意指多媒体地图，是可交互、多功能的空间信息多媒体可视化集成地图。
即电子地图的概念是一个动态发展的概念。
多媒体电子地图的定义是计算机技术的支持下，集文本、图形、图表、图像、声音、动画和视频等一体的新型地图。
它增加了地图表达空间信息的媒体形式，从而以视觉、听觉、触觉等感知形式，直观、形象、生动地表达空间信息。
电子地图与纸质地图相比较有以下特点：
（1）电子地图以计算机屏幕和投影大屏幕为媒介，而传统地图一般以纸张作为信息的载体。
（2）电子地图的制作、管理、阅读和使用能实现一体化，对不满意的地方能够方便实时地进行修改。
而传统纸质地图的生产、管理和使用都是分开的。
（3）电子地图显示地图内容的详略程度是可以随时调控的，而传统纸质地图的内容是固定的、不变的。
（4）电子地图能把图形、图像、声音和文字合成在一起，而纸质地图则做不到。
（5）电子地图的使用要依赖专门的设备，而纸质地图的使用则不需要。
（6）电子地图由于受计算机屏幕尺寸和屏幕分辨率的限制，整幅地图显示的效果受影响，以分块分层显示为主。
而传统纸质地图以图幅为单位整页出版印刷，幅面大，读图的整体印象深刻，地理要素相互之间的关系明白清楚。
电子地图技术的发展，使地图的特点与功能发生了深刻的变化，这些变化包括：
1）由静态地图发展到动态地图。
动态显示使用户更容易、更直观地认识、理解时空数据，从各种参数的动态图像中发现潜在的规律或趋势。
2）由平面地图发展到立体显示的地图三维和可“进入”的地图虚拟现实技术。
3）从无声地图发展到有声地图。
用以调动人的各种感知功能，更好的理解和分析周围的环境与事物。
4）地图的使用者从被动接受上升为可根据自己需要定义地图的内容与表示方法。
平台采用统一的数据模型和数据标准，以上海市信息委地理信息平台建设指南为指导，结合卢湾区的自身特点，整合区内相关部门的空间地理信息资源，形成全区统一、共享的空间地理数据。
同时针对地理数据量过大的特点，通过空间数据引擎ArcSDE对以基础地形图为基础的海量地理空间数据进行存储管理，按照地图的更新方法，建立一套电子地图的快速更新维护机制，整合相关部门的地图资源，形成全区统一共享的电子地图，并严格参照国家、各部委及上海市的现行标准规范建立全区统一的地理信息资源目录门户，通过权限管理，实现信息资源的保密要求的同时，也达到了对全区各政府职能部门、服务机构、企业法人和社会公众服务的目的。
在整合其他部门平台的同时，平台基于ArcIMS提供全区共享的GIS接口，为部门业务平台提供GIS功能，确保政务信息图层等政务地理信息资源的有效管理和在线共享。
三个层次的共享服务
卢湾区地理信息共享平台在实现数据共享的基础上，同时还实现GIS的服务共享和GIS的应用共享。
数据共享服务（S）：
建立元数据管理目录门户。
方便各专业职能部门对空间地理基础数据不同版本、不同类型的检索、查询、浏览等应用；建立数据的管理审核流程。
在有效授权的基础上，保障数据的上传、下载通道的安全、畅通和高效，实现数据层的资源交换与共享。
地图共享服务（S）：
建立地图配置工具，根据行业规范标准，实现地图发布功能，提供地图服务。
具备满足行业规范的、体现行业特点的、可以定制的功能。
应用共享服务（S）：
应用服务是建立在数据服务和地图服务的基础上，为职能部门行业管理提供GIS应用服务。
应用服务可以被规划为多层次的SOA应用架构，也可以被规划为多角度的应用模型。
通过共享平台系统，为各职能部门提供GIS功能应用服务，可以进一步优化资源配置，提升平台系统利用效率，发挥平台系统的应用价值。
1、使用者无法更正错误
2、网络中断无法使用
3、停电无法使用
4、电池用完了你也完了
与数字段地图的区别
与电子地图密切相关而又容易混为一谈的另一概念是数字地图。
普遍认同的概念是“数字地图是以数字形式存储在磁带，磁盘，光盘等介质上的地图。
”只有在电子制图系统的支持下，将“数字地图”视觉化后才成为“电子地图”。
通过打印机或者绘图机视觉化，则“数字地图”就成为传统的“模拟地图”。
因此在电子制图系统中，“数字地图”是“电子地图”的数学基础，“电子地图”是“数字地图”的视觉化，换言之，“数字地图”是存储方式，“电子地图”是应用方式。
数字地图强调地图的实质和存在形式是数字式的。
电子地图强调地图的表象和主要表现形式。
电子地图与GIS的区别
数字地图制图强调空间地理信息的传输和表达,而GIS则以空间地理信息的处理与分析为主,从应用的角度看,GIS无疑具有更广阔的发展空间。
数字地图制图必须在现有技术发展的基础上加强空间（地图）分析功能,即在保持地图表达的模拟性、艺术性的基础上向GIS发展转化,才能够一方面提高GIS的可视化表达质量,另一方面深化数字地图制图的应用层次,拓展其应用范围
地图学经过长期的研究与实践,总结了一整套地图设计、编制、整饰、综合的地图制图技术体系,并由此归纳出地图信息学、地图符号学、地图模式论、地图感受论等理论知识,可以从用图者对地图内容在心理及生理层面上的感受、审美观、视觉效果等方面入手,最大程度地利用容量有限的地图载体,概括和抽象空间地理特征,表达海量的地图目标实体及其复杂的空间关系。
而数字地图制图是地图学与计算机技术、图形图像处理技术融合发展的产物,在保持地图原有特色的基础上,提高了地图的各生产环节的效率和成果质量,增加了地图的表现手段,拓展了地图的应用范围。
但数字地图制图在重视地图制图理论、技术、方法的同时,存在着忽视地图分析应用的现象,而要拓展数字地图制图的应用,就要在保持其现有特色的基础上,加强空间地理分析功能,向GIS发展和转化。
电子地图与制图综合
在传统地图制图过程中,制图综合的目的在于将无限的信息反映在有限的区域内,其实质是受制于信息存储介质的容量和人的视觉分辨率。
计算机软硬件技术的发展使得存储器的容量成倍地增加,同时图形数据的缩放、漫游功能改变了人的视图要求。
因此,在重新审视制图综合标准与质量时,应该从现代技术发展的角度考虑,将传统的制图综合的一些方法、规则与新技术相结合,与GIS对空间地理目标的数据要求相匹配。
问题的关键在于如何协调区域地理特征与空间地理目标细节之间的关系,在有效保持区域地理特征的基础上,尽可能减少地图综合对地图目标实体的变化,如采用变焦数据库或建立各要素空间结构关系的方式。
分析这两种方法的实质,不难发现它是通过不改变地图数据库,仅仅在视觉上实现地图制图综合效果的方法,以解决地图表达的计算机视觉与空间地理分析的地理实体之间的矛盾问题（
电子地图中目标空间结构关系的不完整性
显然,地图数据库中存在的地图目标的不完整和地图制图综合导致的空间地理信息的变化也导致了空间结构关系的不完整。
由于GIS在空间分析中需要建立完整的空间结构关系,既包括道路网结构、河系树结构等较简单的空间结构关系（这些关系通过拓扑结构就可以进行准确的描述）,也包括居民地、地貌等更为复杂的空间结构形态。
作为主要研究地图表达的数字地图制图在地图数据库支持下虽然有一部分空间分析功能,可以建立一定的空间结构关系,但无法满足GIS的更为广阔的区域与专题应用的需要。
解决的前提是建立地图数据库中全面的、完整的地图目标实体,同时保持地图目标实体在空间形态上的地理性质。
在此基础上,从分析地理应用出发,建立地图各要素之间的关系
网络电子地图
网络技术的蓬勃发展，为地图产品的存在介质提供了新思路。
目前国内外的网络电子地图应用主要集中于地图信息数据的网上发布，以及简单的空间和属性的双向查询，这还仅仅局限于二维表达地理客体和现象。
随着地图功能多极化的发展，要求网络地图同样具有功能多极化的特点，也就是将其扩展到三维显示，能浏览和操作大型海量数据，功能扩展到空间分析、知识挖掘、综合评价和预测预报等方面。
在数据结构、分布式数据库体系、分布式GIS结构、网络传输、数据安全等方面需要进一步研究。
它与带宽和网络通信能力等网络环境的发展，以及网络数据库技术、数据库知识发现技术的发展密切相关。
地理信息在全球范围内的共享,及移动条件下空间定位服务等,使地图学进入了eb2Cartography时期。
为了满足互联网用户多种多样的地图服务要求,为适应异地异构分布式网络环境,应该在地图信息结构体系、信息获取、信息传输和处理技术、安全保护、应用策略上开展深入的研究。
三维电子地图
地理信息的多维可视化和虚拟现实:
地理信息的多维可视化是指采用2.5维、3维、4维等地图表现形式来反映地理客体的多维特征。
地理信息的多维可视化在地球科学中具有重要意义,它对于动态地、形象地、多视角地、全方位地、多层面地描述客观现实,对于虚拟化研究、再现和预测地学现象,都具有十分重要的科学价值和明显的实用意义。
虚拟现实是现代地图学的一个新生长点,是现代地图学的一个新发展方向。
它使地图超出了传统地理信息符号化、空间信息水平化和地图内容凝固化、静止化的状态,进入了在动态、时空变换、多维的可交互的地图条件下,探索通过多感觉通道,模拟人的地理空间认识方式以及各种地理空间分析的阶段。
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空间数据的多源性
多数据格式是多源空间数据集成的瓶颈，地理信息系统的迅速发展和广泛应用导致了空间数据多源性的产生。
空间数据多源性的产生和表现主要可以概括为以下几个层次:
多语义性
地理信息指的是地理系统中各种信息，由于地理系统研究对象的多种类特点决定了地理信息的多语义性。
对于同一个地理信息单元，在现实世界中其几何特征是一致的，但是却对应着多种语义，如地理位置、海拔高度、气候、地貌、土壤等自然地理特征同时也包括社会经济信息，如行政区界线、人口、产量等。
一个研究的决不会是一个孤立的地理语义，但不同系统解决问题的侧重点也有所不同，因而会存在语义分异问题。
多时空性和多尺度
数据具有很强的时空特性。
一个系统中的数据源既有同一时间不同空间的数据系列也有同一空间不同时间序列的数据。
不仅如此会根据系统需要而采用不同尺度对地理空间进行表达，不同的观察尺度具有不同的比例尺和不同的精度。
数据集成包括不同时空和不同尺度数据源的集成。
获取手段多源性
获取地理空间数据的方法有多种多样，包括来自现有系统、图表、遥感手段、手段、统计调查、实地勘测等。
这些不同手段获得的数据其存储格式及提取和处理手段都各不相同。
存储格式多源性
数据不仅表达空间实体真实体或者虚拟实体的位置和几何形状，同时也记录空间实体对应的属性，这就决定了数据源包含有图形数据又称空间数据和属性数据两部分。
图形数据又可以分为栅格格式和矢量格式两类。
传统的一般将属性数据放在关系数据库中，而将图形数据存放在专门的图形文件中。
不同的软件采取不同的文件存储格式。
地理信息要真正实现共享，必须解决地理信息数据多格式、多数据库集成等瓶颈问题。
随着技术发展，已经逐步走向完全以纯关系数据存储和管理空间数据的发展道路，这为完全和无缝集成迈出了重要的一步。
但因为处理的数据对象是空间对象，有很强的时空特性，获取数据的手段也复杂多样，这就形成多种格式的原始数据，再加上应用系统很长一段时间处于以具体项目为中心孤立发展状态中，很多软件都有自己的数据格式，这使得的数据共享问题变得尤为突出。
空间数据作为数据类型的一种，同普通数据一样需要走过从分散到统一的过程。
在计算机的发展过程中，先是数据去适应系统，每一个系统都为倾向于拥有自己的数据格式随着数据量的增多，数据库系统应运而生随着时代的发展，信息共享的需求越来越多，不同数据库之间的数据交换成了瓶颈标准结构化查询语言以及的出现为这一难题提供了比较满意的解决方案。
但是空间数据如何引进这种思想，或者说将空间数据也纳入标准组织和标准协议进行规范和管理，从而使空间数据共享成为现实，仍是有待解决的问题。
针对多源空间数据集成问题，钟耳顺等人分析和评价了多源空间数据集成的三种模式:
数据格式转换模式、数据互操作模式、直接数据访问模式。
格式转换模式是目前系统数据集成的主要办法，但由于缺乏对空间对象统一的描述方法，从而使得不同数据格式描述空间对象时采用的数据模型不同，因而转换后不能完全准确表达源数据的信息，同时也不利于数据共享。
数据互操作模式则是通过一定的规范如规范实现机制的数据访问模式，无疑它为数据的共享提供了崭新思路，但其要求每个宿主软件提供统一的数据访问接口，这就需要不同的服务进程提供数据服务，对于目前多数不符合规范的数据的确也很难统一。
直接数据访问指在一个软件中实现对其他软件数据格式的直接访问，用户可以使用单个软件存取多种数据格式。
直接数据访问不仅避免了繁琐的数据转换，而且在一个软件中访问某种软件的数据格式不要求用户拥有该数据格式的宿主软件，更不需要该软件运行，直接数据访问提供了一种更为经济实用的多源数据集成模式。
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无缝空间数据组织
现有软件存在不同尺度空间数据之间基本上没有联系，缺乏相互之间的互动机制，空间数据模型与组织面向地图，而不是面向客观存在的空间实体及其时空关系。
在中，作为一个整体的地球表面被人为地分割成许多相对独立的经投影变换后的平面部分如地图，引起了一系列处理上的困难。
新一代的软件应实现不同尺度空间数据的互动实现矢量、影像数据的互动实现多维属性与嵌套表组织实现多源空间数据的装载与融合，支持数据仓库机制.
空间数据的多尺度特征
尺度是客体在其“容器”中规模相对大小的描述。
尺度是空间数据的重要特征，指数据表达的空间范围的相对大小和时间的相对长短，不同尺度所表达的信息密度有很大的差异。
空间数据的尺度分为空间多尺度和时间多尺度。
空间多尺度以其表达的空间范围大小分为不同的层次，即不同的尺度。
这种特征表现在数据的可综合上，亦即根据数据表达的规律性、相关性及其自身规则，由相同的数据源形成不同尺度规律的数据。
时间多尺度性指数据表示的时间周期及数据形成周期有不同的长短，从一定意义上讲，时间尺度与空间尺度是一致的，即较大的空间尺度对应于较长的时间周期。
尺度在空间数据中表现为空间范围上的可变性、时间上的可扩展性和属性内容的可归并、可抽象综合性，大尺度数据在空间上表现为相对于共同参照的地球表面和其他次级区域，占有较大的空范围，在时间上表现为相对于人可以接受的时间长度较长，表现在属性上则是反应过程和现象的整体、抽象、轮廓小尺度则是属性上反映地学过程的详细具体内容。
数据模型是地理现象的抽象表达，其多尺度是空间上对各种实体形状的抽象程度，尺度越大抽象程度越高时间尺度上表现为对时间的依赖性。
比例尺代表的意义就是“图上距离与代表的地面两点间距离的比率”。
比例尺的变化制约着人们观察、表达、分析和传输信息的详细程度，与比例尺相关的另一个术语是分辨率，给出的定义是数据集的分辨率是指数据中包含的或可辨别最小目标或要素。
传统地图上比例尺往往是决定地图图面密度和精确性的重要参数，在数字环境下，其密集程度只受坐标的数值精度和可用存储空间的限制，空间数据库为多比例尺表达提供了可能，数据库可以包含很多不同比例尺的地图。
对于纸质地图而言，不同的比例尺就意味着不同的地图。
而随着电子地图的出现，在一定程度上，空间数据的表达可以不依赖于比例尺一，或称与比例尺无关一，因为在中可以自由地实现地图缩放，以及可以生产连续比例尺系列产品。
在数字环境下，比例尺在原始数据一般指纸质地图进行数字化时，对于要素的数量、形状、详细程度等等方面来说仍然是一种限制因素。
很难计算出电子地图显示的比例尺，通常所说的电子地图的比例尺指的电子地图所采用的数据源的比例尺，因为无论多大比例尺的地图数据都可以显示在屏幕上，由于计算机屏幕等硬件的限制，电子地图的详细程度也往往不会超过数据源所提供的详细程度，这也证明比例尺的作用在数字环境下的变化。
多重表达方法
多比例尺的表现形式主要有两种，一种是一库多版本，即在中，建立一个较大比例尺的主导数据库，而其它层次比例尺或分辨率的空间数据库是从该主导数据库中衍生或派生而来，形成多个版本的空间数据库。
这种形式也叫“基于主导数据库的多重表达”另外一种就是多库多版本，即在中，独立建立对应于多种比例尺的多个空间数据库，也称为“多重表达数据库”。
多比例尺中的一库多版本，就是通过自动综合方式建立的，这种形式建立的多比例尺是的奋斗目标，它几乎能帮助解决目前多比例尺中存在的所有问题，诸如数据冗余、数据更新、数据一致以及多层数据库的连接等等。
针对多比例尺中的多库多版本，则是系统设计者在系统建立之初根据用户的要求首先建立能够满足用户不同要求的不同比例尺的地理数据库，用不同比例尺的地理数据库之间拥有相同的空间数据编码来实现相互间的联系，这种方法己经成功的应用于很多大型的商业化软件中。
无疑，通过自动综合理论与技术自动实现空间数据的一库多版本和一库多用是一种比较理想的解决方法，但由于目前存在的自动制图综合理论与技术方法还不完善，尚不可能完全自动化实现空间数据的一库多版本，而且采用多库多版本方式组织与存储数据又存在着很多不可避免的缺陷。
多比例尺地理信息的生成、管理和维护，需要半自动综合的支撑，基于这种状况，很多学者从数据结构的角度，通过一定的辅助数据结构建立索引，根据制图综合的某些原则，将基础比例尺下的空间目标以及其间的关系予以记录管理，在系统查询、分析时，按照给定的条件处理对应的细节层次，以空间换效率。
从建立数据库的角度看，这种解决方法实际上是在建库的过程中将多尺度数据表达的知识性数据扩充到数据库中。
实际上是通过将多比例尺表达分解为目标集合层次树和目标细节树的设计，该方法的研究主要还是集中在将模型综合的结果存储在层次性的数据结构中，但是综合中存在很多非结构化的操作和结果，例如动态制图中地图注记的自动选取与配置等问题。
多重表达的数据更新不仅耗资巨大，而且很难保证同一实体多个表示之间的一致性。
只要自动综合的问题不解决，现有的系统仍将独立存储不同比例尺的地图数据，也就是相同地理现实的多尺度显示将在同一数据库中共存，和自动制图系统的最终目的将是利用基于知识的方法和综合算法生成不依比例尺无比例尺或自由比例尺。
无级比例尺数据库
总结不依比例尺的三大优势:
避免数据的重复存储;能灵活输出依比例尺的地图产品;保证各种比例尺地图产品的完整性和连贯性，数据更新比较方便。
针对第一个优势，随着计算技术的发展也许在将来不是主要的问题对于第二个优势，可以通过基于要素或基于对象的数据模型来实现,因为对象封装了数据和操作或称行为，便于空间目标及目标关系的处理。
未来的地图数据库应是无缝的、无比例尺的。
但目前可能的途径只能是根据主导数据库，通过自动综合或半自动综合的方法获取不同尺度的数据库，预先存储起来，供不同的信息分析和显示使用。
无级比例尺数据库显然是解决多重表达比较理想的方法，但由于目前以地图自动综合为主的理论与技术方法尚不成熟，所以寻找一些过渡解决方法则显得非常的必要。
早在年，与提出了建立“伪无级比例尺一一”数据库的想法，实际上是一种层次结构的数据库，其中图层依然是依比例尺的，用于小比例尺表达的要素只是大比例尺数据库所含要素的子集，这种技术显然是在一定程度上避免了数据冗余和缓解了多重表达对单一大比例尺数据的数据库的需求，。
无级比例尺数据库与无缝数据库
与无级比例尺数据库相关的另一概念是无缝数据库。
无缝数据库是指数据库具有查询、显示、检索能力，而且能够不受空间范围限制地浏览数据库的内容，。
比如，长江就可以是
一个完整的实体，而不是由分布在不同图幅上的多个部分组成，这样保证了要素在同比例尺下的完整性。
由此可见，无级比例尺数据库与无缝数据库还是有区别的，前者强调的是一种纵向关系，而无缝数据库则强调的是一种横向关系。
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空间目标的多重表达
在目前一些电子地图系统中己经使用了多重表达技术有多比例尺地图管理与显示目标拓扑关系适应地图分辨率的变化地理实体详细程度因分辨率而自动变化点要素注记的动态配置线、面状要素的移动注记专题符号的细化与简化等。
目标的多重表达在本文中包括两层含义一是同一目标在不同分辨率下的不同表现二是同一目标在同一分辨率下的不同表现。
也就是说，目标能够适应外部影响如地图比例尺、产品类型等给以不同的表现。
电子地图空间目标多重表达机制：
1.通过设置地图、层的显示比例范围和目标的显示级别解决空间数据在不同尺度下的图形显示冲突问题。
对于地图层次，可以设置修改地图的显示范围，最佳显示的比例尺等对于图层层次可以设置该图层的优先级，图层要素及要素注记的显示比例尺范围等对于地理要素层次可以修改要素的符号，在不同比例尺上应采用不同的符号类型，如大比例尺显示采用艺术形象符号，小比例尺采用简单的抽象符号修改注记的大小、方位等。
2.内容表达的动态性
随着多媒体计算机技术、虚拟现实技术的发展，人们可以通过视觉、嗅觉、触觉和听觉等来认知和感知客观世界，这极大地丰富了对各种信息的表达。
电子地图中动态可视化的实现方法主要是目标符号的动态显示，图片的动画显示，内容的视频、动画形式播放、背景音乐、声音解说等。
这使得电子地图在内容表达上形式灵活生动而且简洁，从不同的角度采用各种媒体表现形式对内容进行表达，可达到更好的可视化效果。
3.移动注记
由于可视范围受计算机屏幕尺寸的限制，在阅读地图的过程中，经常出现较大面目标或较长线目标只有部分出现在屏幕显示范围内，破坏了信息的完整性。
如果该类要素线或面状注记的位置固定，那么在进行地图漫游时，读者无疑会对显示在屏幕上的不完整图形注记产生误解。
显然，移动注记技术保证这些图形的注记在屏幕内的完整性。
不难看出，线状要素的移动注记实际上就是解决注记在线上的配置问题，当顾及与其他线状要素的空间位置关系时，可能会出现注记的位置冲突问题，此时需要算法来解决冲突问题。
对于面状注记很少出现此类冲突问题，其注记配置一般沿多边形的中心线进行，因此，对于面状注记的自动配置算法会涉及到三个方面屏幕范围矩形与多边形的裁切算法对裁切后的多边形进行近似中心线提取可以通过多边形的三角剖分等算法
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多比例尺数据的可视化
数据库中只存储有限的几种比例尺的数据，而用户需要以多种不同尺度来观察、分析、研究所关心的区域，且在计算机屏幕放大、缩小的情况下能自动增加、删除部分内容，确保屏幕电子地图的清晰易读。
存储数据比例尺的有限性和人们观察与分析区域的细节分层的多样性之间的矛盾导致出现了空间数据的多尺度表达一空间数据的“纵向无缝性”。
以地图图幅为单位存储与使用和人们要求对区域、国家、乃至全球进行无边界、无图幅显示、查询等之间的矛盾导致了空间数据的“横向无缝性”。
从表现形式上看，电子地图的多尺度表达是指地图信息随显示范围的变化而具有不同详细程度。
由于电子地图具有灵活的交互操作，显示范围的变化主要是由用户的缩放操作引起的。
这种缩放操作可以直观的理解为用户视点与所表达地域的距离的变化。
距离越远，用户所观察的范围越大、细节越少距离越近，用户所能观察到的范围越小、细节越多。
在多尺度的信息框架下，电子地图系统能够将不同比例尺及分辨率的地理数据无缝地连接和组织成一个整体，从宏观到微观，信息逐步详尽，从而实现大范围的
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