上海縣
[拼音]：jisuanji fuzhu ditu zhitu
[外文]：computer-assisted cartography
用電子計算機和圖形輸入、輸出等裝置進行製圖資訊的採集、識別、儲存、處理和圖形表示，是地圖製圖學的一個新的研究領域。簡稱機助製圖。
簡史
機助製圖的研究工作從20世紀60年代開始。1961年，國際地圖製圖學協會建立地圖製圖自動化委員會，1964年改為計算機輔助地圖製圖委員會，進行國際學術交流。此後在硬體研製、軟體設計、系統應用和製圖資料庫建立等方面取得了迅速發展。1964年英國牛津自動製圖系統研製成功，北美和西歐一些國家也獲得了較大的發展。首先是在海道測量工作中，數字資料的自動製圖取得成效。隨後在地形圖編制中也逐步應用了機助製圖系統，並陸續建立起製圖資料庫，數字製圖的產品不斷增加。在專題地圖製作方面，土地管理、人口調查、城市規劃、農業自然資源勘測等許多部門，愈來愈多地採用機助製圖技術，建立了各種地理資訊系統和資料庫。70年代，許多國家相繼出版了計算機編制的地圖集。
機助製圖的實現，將改變地圖傳統的生產方式，節約人力，縮短成圖週期，同時使地圖作為空間資訊的儲存、傳輸、量測等功能更加完善。地圖的數字資訊具有多方面應用的潛力，在各種定性、定量分析，區域規律研究，以及實時控制系統中，將成為重要的工具和手段。
硬體
機助製圖各種裝置的總稱，主要包括電子計算機，資料、圖形、影象的輸入裝置和輸出裝置3個部分。
電子計算機
機助製圖系統的核心裝置，根據實際需要可採用大、中、小型數字計算機及微處理機。
資料輸入裝置
包括鍵盤、紙帶輸入機、卡片輸入機、磁帶機、磁碟機以及聲音輸入裝置等。
圖形和影象輸入裝置
即圖形數字化儀，有跟蹤式、掃描式兩大類。
（1）跟蹤式數字化儀，能精密地將圖形轉換為數字形式，又有手扶跟蹤和自動跟蹤兩類。較常用的是手扶跟蹤數字化儀，還可分電磁感應式和板式兩種。電磁感應式數字化儀是由數字化臺、標示器、伺服系統、光電檢測裝置、資料記錄裝置、電子控制部件和字元鍵盤等組成。當手移動數字化臺上的標示器時，臺下的跟蹤器檢測到位移訊號，經放大後送到伺服系統，使跟蹤器緊跟標示器移動，因而光電檢測裝置能測量出標示器的移動方向和距離，並通過電子線路將位移量轉換為數字量，位移的
x
y
座標值能實時顯示，並記錄於磁帶等儲存介質上。板式手扶跟蹤數字化儀，在結構上沒有機械傳動部分，臺下面是精密的導體網格板。當手扶標示器在臺面上移動時，實時位置上產生的磁場，使對應位置上的網路中產生感應電壓，由電路檢測而得到方向和位移量。自動跟蹤圖形數字化儀，是利用光點或電子束對線劃作圖形掃描，取得控制訊號，由控制器操縱驅動系統，使跟蹤頭沿數字化的線劃自動跟蹤，因此具有效率高，可減輕作業員勞動強度的優點。但當改變跟蹤線劃和出現交叉線劃等情況時，需人工干預。（2）掃描式數字化儀是採用光電掃描方式，將圖形或影象轉換為數字形式的裝置。又有光柵式、光電式、電子式、鐳射式等型別。常用的光柵式掃描數字化儀，一般由旋轉滾筒、取樣頭、光電檢測系統和電子分色部件等組成。光電式掃描數字化儀，通常利用飛點掃描管對圖形、影象進行掃描，由光電倍增管接收訊號，經電子線路處理輸出。電子式掃描數字化儀一般採用電視攝像管來掃描影象，經電子線路及控制器取得訊號，模數轉換後輸出。由於鐳射具有相干性好，發散角小等優點，鐳射掃描數字化儀得到迅速發展和應用。
資料、圖形和影象輸出裝置
用來記錄數字資訊和進行數模轉換的裝置。數字資訊一般可存放在磁帶、磁碟等介質上，並可使用行式印表機或電傳印表機輸出。圖形和影象的輸出主要採用各種型別的自動繪圖機和圖形顯示裝置。
自動繪圖機按機械結構可分為平臺式繪圖機和滾筒式繪圖機；按其工作方式可分跟蹤式（向量方式）繪圖機和掃描式（光柵方式）繪圖機。平臺式繪圖機是將繪圖介質固定在平臺面上，繪圖頭沿水平面的不同方向移動。滾筒式繪圖機則將繪圖介質放置在滾筒上，滾筒作旋轉運動，繪圖頭沿滾筒的軸向運動。跟蹤式繪圖機是將繪圖的數字資訊由磁帶讀入機等（離線方式）讀入送往控制器，經插補等計算和訊號放大輸出，來驅動執行電機（步進電機或伺服電機），帶動繪圖頭，實現自動繪圖，可製作各種正像和負像圖形。也可通過中央處理機直接控制（聯機方式），進行自動繪圖。光柵式掃描繪圖機的結構類似掃描圖形數字化儀，用記錄頭代替取樣頭，將輸入繪圖資訊轉換為光訊號，使裝在滾筒上的底片感光，獲得圖形或影象。縮微膠片輸出裝置，是把光電掃描圖形顯示在陰極射線管上，經專門的光學裝置，把掃描圖形記錄在通常為 35、70、105毫米寬的膠片上。其影象分解力很高，放大後仍能保證較好的圖形質量。
圖形或影象顯示裝置主要部件為陰極射線管，它有兩種型別：一類為再生管，能在規定的時間間隔內產生整個影象；另一類是儲存管，由控制裝置控制，根據需要顯示圖形。在配有功能鍵盤、光筆輸入或其他電磁板輸入、跟蹤球輸入、操縱桿輸入等裝置時，可實現圖形刪除、修改等編輯加工，具有人機對話功能。
地圖的漢字自動註記
需由專門的圖面註記機來實現。它可由輸入裝置、字元發生器、字元鍵盤定位，輸出裝置和顯示裝置等組成。光電式圖面註記機的字元資訊傳遞和字元大小變換，採用光學方法處理。字元存放在字模筒上操作時，字元的編碼、選字、字形變換，註記方向和位置均由計算機控制，用光學方法使選取的字元在感光膠片上曝光成像。電子式圖面註記機字元發生器中的字元形狀，是以數字方式儲存的。字元存取通過電子計算機控制。
軟體
使用計算機指令和演算法語言編寫的各種地圖製圖資料處理程式的總稱。軟體的組成，體現了機助製圖系統的功能和特點。
功能
目前多數機助製圖系統軟體具有的基本功能為：
（1）地圖資料採集、編輯、管理程式，用於圖形數字化過程中的各種誤差改正，格式變換，資料合併和刪除，生成資料檔案等；
（2）基本繪圖操作程式，用於控制圖形輸出裝置的起始、終止、繪圖頭的驅動、換筆、直線或圓弧插補等；
（3）繪製地圖各種點、線、面符號程式，如曲線光滑程式、面狀暈執行緒序等；
（4）等值執行緒序，具有使用離散或網格資料點進行插值等值點、追蹤排隊以及輸出等值線及其註記的功能；
（5）透視立體圖程式，具有通過透視變換和消除隱藏線的處理，直觀立體地表現自然和社會現象的功能；
（6）地圖的數學基礎和圖外整飾以及投影變換程式；
（7）圖表和統計地圖程式；
（8）圖形顯示編輯程式；
（9）各種計算分析程式，如資料壓縮、分類分級、圖形簡化、製圖指標計算等。
分類
製圖軟體的分類有多種標誌，可按其功能、性質和對裝置效能的要求加以歸類。
製圖軟體按上述各類程式的性質可分為基本軟體、功能軟體和應用軟體。
（1）基本軟體指實現地圖自動編繪過程中必須呼叫的基本子程式，如基本繪圖操作程式。
（2）功能軟體是指具有繪製某種簡單地圖圖形或完成製圖過程中某一獨立功能的程式，如面狀暈執行緒序、投影變換程式等。由於經常呼叫，功能軟體也多設計為子程式形式，並具有多種控制引數。
（3）應用軟體是解決地圖製作某一方面完整功能的程式，如繪製等值執行緒序、輸出統計地圖程式等，這類程式直接面向用戶。
製圖軟體按其圖形、影象的輸入、輸出裝置的不同，又可分為應用於光柵掃描裝置和向量跟蹤裝置兩種不同型別。光柵掃描軟體要求繪圖資訊按行、列排列為矩陣形式，而向量跟蹤軟體的繪圖資訊一般按點、線、面(多邊形)的向量資料結構組織，但這兩種資料結構可通過專門的軟體進行轉換。
工作過程
由硬體和軟體組成的機助製圖系統，由於資料來源和用途的不同，有多種型別，如地形圖自動製圖系統，海圖自動製圖系統，專題地圖自動製圖系統等。通常各種系統的工作過程可分輸入、處理、輸出 3個部分。
輸入
是指取得的各種原始資料輸入到系統中的技術過程。用於地圖編制的資料，有地圖、像片和各種數字資訊。對於記錄在各種儲存介質上的數字資訊，可直接送入電子計算機處理。但是，地圖和像片資料變為機器的可讀的數字形式必須通過數字化。採用跟蹤數字化儀可將地圖圖形分解為點、線、面 3種資訊。表示在地圖上的點狀地物，可用其特徵碼和中心位置座標來記錄，線狀圖形可用其特徵碼和一串點座標組成，面狀圖形則可看成閉合的線劃，也可由其特徵碼和一串點座標組成。表示地圖要素的特徵編碼，可採用數字化儀手控鍵盤或特徵碼清單技術輸入。後一種方法是在數字化檯面上開闢一個區域，區域內劃分若干小方格，每一個方格代表地圖上的一種圖例符號或某種處理功能。在對每種要素數字化時，只要把標示器移動到表示該要素的小方格內任一位置，並記錄其座標值，在計算機處理時，即可轉換為該要素的特徵碼或執行相應的處理功能。應用掃描裝置數字化，是將像片或地圖分解為離散的圖形元素，或稱像元。每個像元的灰度值可用二維矩陣排列的陣列加以記錄。掃描數字化速度比跟蹤數字化快得多，但是計算機處理也複雜得多。在製圖自動化系統中，資料的採集和輸入可採用聯機數字化工作方式。這時可在資料庫管理程式的控制下，進行數字化和編輯處理工作。因此，數字化的過程就是初步建立地圖資料庫的過程。
處理
即對獲取的資料進行計算機加工。資料處理的內容因編制地圖型別不同而不同。一般處理內容包括資料更新、比例縮放、投影變換、要素增減、圖形簡化和分類、歸併等，以獲取符合編圖要求的製圖檔案。製圖資料的符號化也是計算機處理的重要內容，它是通過選擇不同的製圖表示方法，呼叫有關製圖程式，將製圖檔案加工為繪圖檔案，即由繪圖機指令集合構成的資料檔案，用於圖形輸出。在進行計算機處理過程中，可使用圖形聯機編輯裝置，進行人機對話。聯機編輯可以提高工效，通過作業人員直觀審查，實時修正，還可提高圖形質量和減少錯誤。
輸出
將計算機處理後的資料繪製成圖形或影象形式。輸出圖形種類同裝置效能密切相關。使用向量式自動繪圖機可獲得彩色線畫地圖；在繪圖工具為刻刀和刻針時，配合撕膜技術，可獲取用於制印的線劃和底色要素的刻圖版片和撕膜片；如果採用非接觸的光學繪圖方式，可將圖形輸出在感光底片上。掃描繪圖機除了可製作線劃圖外，還適用於處理遙感影象、製作地圖普染色要素和地貌暈渲圖等。縮微膠片輸出裝置，是將圖形記錄在縮微底片上，便於儲存地圖資料。行式印表機多用於生產由字元組成的統計圖等。地圖註記由專門圖面註記裝置完成，但也常由繪圖機直接輸出。
地圖資料庫
地圖諸要素的數字資訊檔案的集合。地圖資料庫的建立可以有多種途徑，主要是將地圖資料經過數字化並通過計算機處理而獲得，還可從航空攝影量測中取得的地面高程，以及從遙感資訊、野外測量的調查資料中產生。資料檔案可按區域分要素加以儲存，如按地形圖分幅或按行政區劃單元，將地圖要素劃分為地面控制點、地形高程、水系、居民地、交通、植被、境界等分別建立資料檔案。地名註記及其特徵描述，也是地圖資料庫的一個重要組成部分。
資料庫是具有內在聯絡的檔案系統，它通過軟體系統的集中管理，達到資料具有最小冗餘度，應用程式同資料間的獨立，實現資料資源的共享。資料庫管理軟體稱為資料庫管理系統(DBMS)，它具有系統控制、安全維護、保密、更新、檢索、通訊等一系列功能。
地圖資料庫的建立是一項長期艱鉅的任務。一個可靠、完善的地圖資料庫，對實現地圖製圖自動化和發揮地圖的作用有重要意義。
參考書目
劉嶽、樑啟章：《專題地圖製圖自動化》，測繪出版社，北京，1981。
M.S.Monmonier， Computer-Assisted Cartography，principles and prospects， Prentice-Hall，London，1982.