MAPGIS制图教程

目 录

第一讲 MAPGIS地理信息系统的基本功能…………………………………………

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第二讲 图形输入…………………………………………………………………… 112333

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第三讲 图形编辑…………………………………………………………………… 第四讲 拓扑处理及实用工具……………………………………………………… 第五讲 系统库编辑………………………………………………………………… 第六讲 误差校正…………………………………………………………………… 第七讲 图型裁剪…………………………………………………………………… 第八讲 数字高程模型（DTM分析）……………………………………………… 41 第九讲 图形输出…………………………………………………………………… 44

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第十讲 数据接口转换………………………………………………………………

第一讲 MAPGIS地理信息系统的基本功能

一、地理信息系统概述

(一) 地理信息系统的基本概念

地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是在计算机软、硬件支持下，采集、存储、管理、检索、分析和描述地理空间数据，适时提供各种空间的和动态的地理信息，用于管理和决策过程的计算机系统。它是集计算机科学、地理学、测绘遥感学、空间科学、环境科学、信息科学和管理科学等为一体的边缘学科，其核心是计算机科学，基本技术是地理空间数据库、地图可视化和空间分析。

(二) GIS的基本功能 GIS的基本功能有： ① 数据采集与输入； ② 地图编辑； ③ 空间数据管理； ④ 空间分析； ⑤ 地形分析； ⑥ 数据显示与输出。

GIS所管理的数据主要是二维或三维的空间型地理数据，包括地理实体的空间位置、拓扑关系和属性三个内容。GIS对这些数据的管理是按图层的方式进行的，既可将地理内容按其特征数据组成单独的图层，也可将不同类型的几种特征数据合并起来组成一个图层，这种管理方式对数据的修改和提取十分方便。

(三) GIS与通用数据库的区别

虽然数据库系统和图形CAD的一些基本技术都是地理信息系统的核心技术，但地理信息系统和这两者都不同，它是在这两者结合的基础上加上空间管理和空间分析功能构成的。

GIS与通用的数据库技术之间的主要区别有：

①侧重点不同 数据库技术侧重于对非图形数据（非空间数据）的管理，即使存储图形数据，也不能描述空间实体间的拓扑关系；而GIS的工作过程主要处理的是空间实体的位置及相互间的空间关系，管理的主要是空间数据。

②对数据管理的方式不同 通用数据库技术按字段来管理数据，通过选择关键字来建立索引进行检索，对数据的存储是根据数据的不同类别将其存储为不同的文件；GIS以图层的方式来管理数据，一个图层对应一个图形文件和一个属性数据文件，对空间实体的查询是通过空间实体间的拓扑关系（或位置关系）来进行。

③数据结构不同 数据库技术采用自由表的方式，不支持长字段名；GIS采用矢量和栅格两种空间数据结构，对字段名的长度并无限制。

(四) GIS的软件

由于GIS应用受到广泛的重视，各种 GIS软件平台纷纷涌现，据不完全统计目前有近500种。各种GIS软件厂商在GIS功能方面都在不断创新、相互包容。大多数著名的商业遥感图像软件都汲取了GIS的功能，而一些 GIS软件如Arc/Info也都汲取图像虚拟可视化技术。为了更好地使广大用户对不同平台软件功能进行了解，一些国家机构还专门对各种软件进行测试，我国也多次对优秀国产软件进行测评。总体来说，各种软件各有千秋，互为补充，目前市面上用户使用较多的软件平台有Arc/Info、Mapinfo、MAPGIS等软件。 1. Arc/Info软件

Arc/Info是由美国环境系统研究所开发的，是目前世界上使用最多的商业化软件之一。Arc/Info是以矢量数据结构为主体的GIS系统，它是通过关系数据库管理属性数据。 2. Mapinfo软件

Mapinfo是美国MAPINFO公司推出的适用于不同平台的GIS系统，在PC桌面平台上其占有相当大的市场。Mapinfo是以矢量数据结构为主体的GIS平台，对空间数据管理采用无拓扑矢量结构，具有强大的符合工业界数据库标准的管理系统，在城市规划、行政管理等方面得到广泛应用。它的主要优势是在空间数据库管理和分析方面，简单易学、实用，而且桌面制图功能强，但在GIS空间分析方面似乎落后于Arc/Info软件。 3. Intergraph MGE软件

MGE是实力强大的计算机硬件与软件商美国INTERGRAPH公司的产品，其优势是应用平台是NT平台，采用栅格矢量一体化数据结构，其功能模块模拟与ARCINFO公司相似，但在图形动态模拟方面有较大的优势。 4. GRASS软件

GRASS是Unix系统平台上的GIS系统，主要采用栅格数据结构，在地下水模拟方面使用很广。

5. MAPGIS软件

MAPGIS是中国地质大学信息工程学院武汉中地信息工程有限公司自行研制开发的地理信息系统，是国产优秀的桌面GIS软件，它属于矢量数据结构GIS平台，主要优势功能有： ① 将空间数据数字化输入、编辑、拓扑一体化。

② 具有强大的制图功能，包括各种专题图例符号的制作较其它软件方便灵活得多。 ③ 基本上完成了GIS方方面面的分析功能。

二、MAPGIS 地理信息系统的基本功能

(一) MAPGIS系统的运行环境及应用范围

MAPGIS 硬件环境：PC－486（推荐奔腾Ⅱ）以上微机，内存 8M(推荐64M)以上，硬盘420M（推荐4.3G）以上，1024×768×256色的彩显设备。

MAPGIS 软件环境：中文WINDOWS95、WINDOWS98（推荐）、WINDOWS2000以及NT4.0以上。

MAPGIS地理信息系统适用于地质、矿产、地理、测绘、水利、石油、煤炭、铁道、交

通、城建、规划及土地管理专业，目前我国已建立的各类地理信息系统绝大部分使用国外软件，它大多运行在工作站上，而MAPGIS的软件完全是自行开发并运行在PC－486以上微机平台，这套系统的推广使用，可以使更多的用户使用地理信息系统。

(二)MAPGIS系统的安装与启动

MAPGIS目前最高版本是6.0，包括加速卡或软件狗一块，系统光盘一张，使用手册一本。 首先将加速卡安装到计算机的空闲的ISA扩展槽中或将软件狗插到打印口上，将其固定好。开机进入WINDOWS 95/98后，找到MAPGIS 6.0软件所在的目录，执行安装程序SETUP.EXE，按照屏幕上的提示进行安装。注意MAPGIS 6.0 的安全关键字是060087483128，一般选择典型安装即可，这样可把全部内容安装到你的计算机上。桌面上会自动建立一个“MAPGIS 6.0主菜单”的图标，在该图标上双击鼠标左键即可进入MAPGIS主菜单，然后运行各子系统。亦可从开始菜单进入程序，找到MAPGIS 6.0直接运行各子系统。

在运行各子系统前，最好先进性系统设置，即设置好工作目录、矢量字库目录、系统库目录和系统临时目录。

(三) MAPGIS系统的总体结构

MAPGIS是具有国际先进水平的完整的地理信息系统，它分为“输入”、“图形编辑”、“库管理”、“空间分析”、“输出”以及“实用服务”六大部分，如图1。根据地学信息来源多种多样、数据类型多、信息量庞大的特点，该系统采用矢量和栅格数据混合的结构，力求矢量数据和栅格数据形成一整体的同时，又考虑栅格数据既可以和矢量数据相对独立存在，又可以作为矢量数据的属性，以满足不同问题对矢量、栅格数据的不同需要。 输入子系统 数字化输入 扫描矢量化 文件转换、外业测量 GPS及其它数据源 图形编辑子系统 图形编辑及建拓扑 图象镶嵌配准 投影变换 误差校正 输出子系统 版面定义 矢量输出 栅格输出 文件转换 实用服务子系统 图形裁剪 报表定义 空间分析子系统 空间分析 图像分析 网络分析 DTM分析 库管理子系统 地图库管理 属性库管理 影像库管理 网络数据库管理 空间数据 属性数据 图1 MAPGIS系统的总体结构图

(四)MAPGIS的主要功能 l．数据输入

在建立数据库时，我们需要将各种类型的空间数据转换为数字数据，数据输入是GIS的关键之一。MAPGIS提供的数据输入有数字化仪输入、扫描矢量化输入、GPS输入和其它数据源的直接转换。

(1) 数字化输入

数字化输入也就是实现数字化过程，即实现空间信息从模拟式到数字式的转换，一般数字化输入常用的仪器为数字化仪。

(2)扫描矢量化输入

扫描矢量化子系统，通过扫描仪输入扫描图象，然后通过矢量追踪，确定实体的空间位置。对于高质量的原资料，扫描是一种省时、高效的数据输入方式。

(3)GPS输入

GPS是确定地球表面精确位置的新工具，它根据一系列卫星的接收信号，快速地计算地球表面特征的位置。由于GPS测定的三维空间位置以数字坐标表示，因此不需作任何转换，可直接输入数据库。

(4)其他数据源输入

MAPGIS升级子系统可接收低版本数据，实现6.X与5.X版本数据的相互转换，即数据可升可降，供MAPGIS使用。MAPGIS还可以接收AUTOCAD、ARC/INFO、MAPINFO等软件的公开格式文件。同时提供了外业测量数据直接成图功能，从而实现了数据采集、录入、成图一体化，大大提高了数据精度和作业流程。

2. 数据处理

输入计算机后的数据及分析、统计等生成的数据在入库、输出的过程中常常要进行数据校正、编辑、图形整饰、误差消除、坐标变换等工作。MAPGIS通过图形编辑子系统及投影变换、误差校正等系统来完成，下面分别介绍之。

(1) 图形编辑

该系统用来编辑修改矢量结构的点、线、区域的空间位置及其图形属性、增加或删除点、线、区域边界，并适时自动校正拓扑关系。图形编辑子系统是对图形数据库中的图形进行编辑、修改、检索、造区等，从而使输入的图形更准确、更丰富、更漂亮。

(2) 投影变换

地图投影的基本问题是如何将地球表面（椭球面或圆球面）表示在地图平面上。这种表示方法有多种，而不同的投影方法实现不同图件的需要，因此在进行图形数据处理中很可能要从一个地图投影坐标系统转换到另一个投影坐标系统，该系统就是为实现这一功能服务的，本系统共提供了20种不同投影间的相互转换及经纬网生成功能。通过图框生成功能可

NY: 31 //格网行数 XS: 0.0000 //X起始坐标 YS: 0.0000 //Y起始坐标 XCELL: 20.0000 //X方向单元间距 YCELL: 20.0000 //Y方向单元间距 NOVALIDVALUE: -99999.0000 //未知点高程值

56.4560 //高程数据序列 ??

2.“*.GRD”是规则格网文件（是SURFER系统中的标准文件格式）；

3.“*.TIN”是三角剖分文件。这是本系统默认且最常用的内部文件形式，通常操作后的结果都以此方式进行保存。

其中，GRD与TIN都是二进制格式文件，不能直接阅读。若用户想编辑它们，需要先用“输出高程文件”转为ASCII明码DET文件，才能编辑。

二、离散数据网格化

本菜单允许用户对未网格化数据网格化。选择本菜单项后系统将弹出一对话框。在该对话框中,显示了原始数据在X-Y平面的范围，并将其设置为网格化的范围；用户如果需要扩大或缩小该范围，可以修改网格化参数中的有关项，而通过修改网格间距，用户可以调整网格的疏密程度(注意：这里系统要求网格间距必须大于1)。

在网格化类型栏中，用户可选择进行网格化时所用的方法，系统提供四种选择，分别是“距离幂函数反比加权法”、“Kring泛克立格法” 、“稠密数据中值选取法”和“稠密数据高斯距离权法”，其具体意义请参考有关教材。最后用户可以选择“网格化生成文件名”按钮以保存所生成的网格化数据，选择此按钮后系统将弹出标准的文件对话框，输入文件名即可。

做好以上选择之后按“OK”按钮，计算机即开始对原始数据进行网格化，并以用户输入的文件名保存网格化后的结果。

三、稀疏网格插密

选择本菜单项后,系统将弹出设置网格插密参数对话框如下。

用户应输入插密间距及选择插密方式，并选择生成的文件名，当选择生成文件名按钮后系统弹出标准文件对话框，用户选择适当的文件及后缀保存文件即可退回本对话框,然后选择“OK”按钮，即可开始插密操作。

四、图件绘制分析

GRD模型中的图件绘制分析提供“平面等值线图绘制”、“网格立体图绘制”及“彩色等值立体图绘制”三大功能，它们都只能处理网格化的数据。值得注意的是以上三大功能在系统的工作区中未装入网格化的数据或者装入非网格化高程数据时，系统会弹出标准的文件名输入对话框，提请用户选择“*.GRD”供处理。

TIN模型中的图件绘制分析提供了“追踪剖分等值线(即三角网平面等值线图绘制)”功能，可利用离散数据的绘制平面等值线。

模型应用将GRD模型 和TIN模型中的公共功能提出来，主要服务于实际工程应用中，提供了点位数据图绘制功能。 1．平面等值线图绘制

选中本菜单项后，系统弹出平面等值线图绘制对话框，用户通过选择“等值线套区”选项设置生成等值线图时实现区域套色，按在等值线给定层中的各项参数来制等值线区域图； 可由“等值线光滑处理”设置所追踪的等值线是否要光滑，同时可设置光滑级别（低、中、

高）；可选择绘制“示坡线”；可选择“制图标记”并选择“标记方向”；“制图幅面”方便用户完成数据的坐标转换；对话框中的“删除一层”选项用于删除当前等值线层；“添加一层”用于添加一待追踪的等值层；“装设置...”与“存设置...”用于装入或保存已有的用于等值图追踪的设置。

2．网格立体图绘制

选中本菜单后,弹出规则网格立体图绘制对话框,选好相关设置项后即可绘制出相应的立体图，如需保存所绘图形，可选文件菜单中的相关项保存为MAPGIS的点线面文件供将来处理。

3．彩色等值立体图绘制 选中本菜单项后，系统弹出规则网等值立体图绘制对话框，选好相关设置项后即可绘制出相应的立体图和等值线图。本功能将等值线图与立体图结合在一起，效果较好。选择等值图设置即得到与等值图一致的上顶层平面等值图。

4．三角网平面等值线图绘制

该功能可利用离散数据的绘制平面等值线。操作步骤如下：

(1) 生成初始三角剖分：选中本菜单项后，系统将进行三角剖分，然后自动建立邻接拓扑关系，完成后可进行窗口操作，以显示所得的剖分结果；也可直接执行追踪剖分等值线的操作，以生成等值线。

(2) 优化初始三角剖分：选中本菜单项后，系统将在初始三角剖分的基础之上进行优化。完成后可进行窗口操作，以显示所得的剖分结果。

(3) 快速生成三角剖分网：该功能是将“生成三角剖分网”和“优化三角剖分网”两个功能结合起来，直接生成优化过的三角剖分网，以简化用户操作步骤。

(4) 整理三角剖分网：该功能是删除三角网边缘的一些满足条件的狭长的三角形。选中本菜单项后，系统将弹出下图的对话框。确认后，系统即进行整理工作。

(5) 删除三角剖分网边：选中本菜单项后，用户可以用鼠标选取单条三角形边进行删除；也可以用鼠标拉出一个矩形区域，删除区域内的部分三角网边。注意：当需要保存时，应选择“压缩”存储方式。

(6) 删除无效三角形：无效三角形是指三角形的三个顶点中至少有一个点是“未知点”。 选中本菜单项后，系统即进行删除工作。若当前三角网中没有无效三角形，则系统会提示用户。

(7)重建邻接拓扑关系：在进行本操作前必须先执行有关的三角剖分操作，选中菜单即可进行本操作。事实上，该功能是对已建的三角剖分重建邻接拓扑关系

(8) 产生离散点凸包线：数据点凸包线是指整个三角网的最小外边界线。选中本菜单项后，结果将存放在MAPGIS线文件中。 (9) 追踪剖分等值线

在前面的基础上，本功能完成有关的等值线图形绘制。具体操作时，选中该菜单项系统将弹出等值线绘制参数设置对话框，用户设置认可后系统基于工作区中的三角剖分数据绘制等值线图、区图。有关参数设置请参见平面等值线图绘制。

5．高程点标注/分类标注制图

高程点标注制图是数据文件中的高程点以象征性的符号输出为图形，以方便用户了解数据的分布情况。这两个菜单项唯一的区别在于是否对高程点分类制图。分类的方法有按等数目、等间隔和自定义三种方式。注意：对于含“未知点”的规则网数据，制图时将忽略这些“未知点”。选择该项后，将弹出对话框，用户可以选择X 、Y 、Z中任两个方向作为X轴和Y轴方向；标注也可以从高程点的X 、Y 、Z值中选取；标注的位置、字体、格式、间隔都可以调整；符号也可自由选取，调整尺寸；同时，还提供了数据的投影转换功能，保

证正确的制图。用户确认后，将以MAPGIS点、线区文件的形式输出标注图，供制图或分析时使用。

第九讲 图形输出

一、概述

MAPGIS输出系统是MAPGIS系统的主要输出手段，它读取MAPGIS的各种输出数据，进行版面编辑处理、排版，进行图形的整饰，最终形成各种格式的图形文件，并驱动各种输出设备，完成MAPGIS的输出工作。具体如下：

① 版面编排功能—提供图形坐标原点、角度、比例设置及多幅图形的合并、拼接、叠加等的版式编排。

② 数据处理功能—根据版式文件及选择设备，系统自动生成用于矢量设备的矢量数据或用于栅格设备的栅格数据。

③ 不同设备的输出功能—输出系统可驱动的输出设备有各种型号的矢量输出设备（如笔式绘图仪）和不同型号的打印机（包括针式打印机、彩色打印机、激光打印机和喷墨打印机等）。

④ 光栅数据生成功能—根据设置好的版面，图形的幅面及选择的绘图设备（如静电或喷墨绘图仪），系统开始对图形自动进行分色光栅化，最后产生不同分辨率的高质量的CMYK（青、品红、黄、黑）的光栅数据。

⑤ 光栅输出驱动功能—可将光栅化处理产生的CMYK光栅数据输出到彩色喷墨绘图仪，彩色静电绘图仪等彩色设备上去。

⑥ 印前出版处理功能—对设置好的版面文件，根据图形幅面及选择参数，自动进行校色、处理、转换，生成POSTSCRIPT或EPS输出文件，供激光照排机排版软件输出时使用。也可供其他排版软件或图象处理软件使用。

二、输出拼版设计

输出拼版设计有两种情况：一是多幅图在同一版面上输出，二是单幅图在一版面上输出，又称为“多工程输出”和“单工程输出”。 “多工程输出”拼版设计使用拼版文件（*.MPB），一个拼版文件管理多个工程（幅图）。“单工程输出”拼版设计使用单个工程文件（*.MPJ）即可。

三、输出系统的基本操作

MAPGIS输出系统是一个具有Windows多文档界面的软件系统，它具有Windows多窗口系统操作的基本特征。

“多工程输出”和“单工程输出”操作界面及功能不一样，在创建或打开的时候，只要指定版面（*.MPB）或工程（*.MPJ）即可进入对应的“多工程输出” 文档界面或“单工程输出”文档界面状态。

当您要用MAPGIS输出系统输出您的地图时，您首先要创建一个版面（*.MPB）或工程（*.MPJ）。在版面中，给出组成版面的各幅地图的各个工程文件的文件名及各种版面参数，在工程中，给出组成这幅地图的各个文件（要素层）的文件名，相对位置及在图中的缩放比例，旋转角度等信息，进行拼版。然后，选择您需要的输出处理功能，进行输出处理。最后，装入处理后的文件，驱动设备进行输出。MAPGIS的地图输出流程如图3所示。 下面主要讲Windows输出和光栅输出。

1. Windows输出

打开一个.MPB版面或一个.MPJ工程后，可以直接选择打印输出，它可以驱动Windows打印设备进行图形输出（必须安装该设备的打印驱动程序〕。在打印前，您可以使用“打印机设置”功能对打印机的参数，打印方式等进行设置，设置方法请参考打印机的使用手册。

“Windows输出”由于受到输出设备的Windows输出驱动程序及输出设备的内部缓存限制，有的图元输出效果可能不令人满意，有的图元不能正确输出，但是对于一些比较简单，而且幅面较小的图来说，这种方法输出速度快，而且能驱动的设备比较多，适应范围也比较

广。

2. 光栅输出

栅格输出是将地图进行分色光栅化，形成分色光栅化后的栅格文件。将生成的栅格文件在“文件”菜单下打开后，就可以对形成的栅格文件进行显示检查。

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