对于中国用户,开放的免费数据获取途径有限,国家基础地理信息中心发布过全国1:400万比例尺的矢量图,详细到县级行政数据。另外,如果我们只是需要背景地图显示的话,可以不必获取原始数据,而采用叠加地图服务的方式。中国的ArcGIS Online()为中国用户提供了免费的地图服务,我们只需要将其与我们的数据叠加,就可以快速做出一幅地图来,当然这里的地图服务不能够直接进行查询,它的作用类似于背景图片。
3. 比例尺:地图的亲密爱人早在晋代制图学家裴秀就提出“制图六体”的概念:分率、准望、道里、高下、方邪、迂直,首当其冲的分率指的就是比例尺。无论是我们购买的地形图,还是我们在软件中出图,都要涉及到比例尺,对于地图而言,比例尺是不可或缺的亲密爱人。就像上节中我们提到Natural Earth提供了全球1:10 000 000的矢量数据下载,这里的1:10 000 000就是比例尺,它的含义是:地图上任意线段长度与它代表的实地水平距离之比,也就是说如果地图上两点之间测量的距离为1mm,那么实地的距离则是10km。
简单来讲,地图都是对现实世界的抽象缩小,比例尺就代表了抽象的程度。比例尺越小,抽象程度越高,表达的地物就少而简单;比例尺越大,抽象程度低,表达的地物就越详细。如图3所示,同一个湖泊在较大比例地图上以面来表示,可以看到湖泊的轮廓,而在较小比例尺地图上就只是以线来表示。这个对地物进行抽象的过程存在于数据采集这个环节,对于采集到的数据,在软件中我们是可以实现比例尺的无极缩放的,这时候改变的就不再是抽象程度,而是显示的地理范围了。
图3 不同比例尺对于地物的抽象程度
我国规定1:5千、1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10万、1:25万、1:50万、1:100万八种比例尺地形图为国家基本比例尺地形图。编制这些地图要么通过全站仪、经纬仪等大地测量的方式,要么通过航摄的方式。因此这里又要引入两个概念:测图比例尺和航摄比例尺。由于人眼在地图上的分辨率通常为0.1mm,不同比例尺图上0.1mm所代表的实地距离,称为地形图比例尺的精度,该精度决定了测图比例尺。例如,某工程测量要能够在图上表达出10cm的精度,则选取的测图比例尺应不小于0.1mm/10cm=1/1000。航摄比例尺与成图比例尺的关系见下表(影像分辨率指的是影像所能识别出的最小地物单元的大小)
表1 成图比例尺与航摄比例尺及影像分辨率关系
成图比例尺
航摄比例尺
影像分辨率(m)
1:500
1:2000-1:3000
0.05
1:1000
1:3500-1:4000
0.1
1:2000
1:6000-1:8000
0.2
1:5000
1:10000-1:20000
0.4-0.8
通过上表中的对比,我们可以发现成图比例尺基本是航摄比例尺的4倍,为什么是4倍,原因是精度决定,4倍内的摄影照片就够了,刚好不会出现马赛克,如果将摄影比例尺确定得过小,造成图像模糊不清,甚至出现“马赛克”图案,影响成图质量;反之,将摄影比例尺确定得太大,“大材小用”造成不必要的资源浪费。
4. 坐标:究竟有多重要很多时候碰到学员拿来这样的数据,坐标值不正确或者没有坐标系,无法和其他数据正确的叠加在一起显示,无法设置比例尺,也无法做拓扑检查之类的工作。坐标不正确的原因主要有:在用CAD等软件作图的时候没有设立好正确的地理坐标系,或者数字化纸质地形图或影像的时候没有注意是否经过配准这一步骤;坐标系缺失的情况就更多了,导入数据的时候只导入了坐标值信息,或者数据格式转换的时候忘记了指定坐标系。
而一个地物怎样才能正确定位在地球上?答案是正确的坐标值加上坐标单位。让我们暂时抛开地球是个三维球体,先来完成在平面图上画出一栋房子的任务,现在知道房子的几个拐点坐标(1,1)(3,1)(3,4)(1,4)。首先我们必须要先确认的是坐标原点在哪里?其次还要有横轴和纵轴以及单位刻度(房子的长宽是米,现在坐标轴的刻度单位也是米),那图4中所示的就是房子应该在的位置。而地理数据定位也是同样的原理,只不过大地坐标系的定义则是:以参考椭球体(用来模拟地球的光滑球体)中心为原点,本初子午面(英国格林尼治天文台所在位置为本初子午线,即0度经线)为纵轴方向,赤道平面为横轴方向,如图5所示,红色点的坐标就应该是(50,40),单位为度。
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