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1、文章编号: 049420911 (2001) 0220022203中图分类号: P 283. 7文献标识码: B地图生产中的矢量数据格式及其转换左伟1, 2 , 周慧珍2 , 谢文君1(1. 南京师范大学 地理科学学院, 江苏 南京 210097; 2. 中国科学院 南京土壤研究所, 南京 210008)Vec tor D a ta Form a t an d Its Tran sf orm a t ion in M a p Produc t ionZU O W e i1, 2 , ZHOU H u i2zh en2 , X IE W en 2jun 1摘要: 给出图像数据的概念和分类; 讨论
2、了地图生产过程中矢量格式数据转换的重要意义: 即节约了生产时间和提高了数据的精确度。并在分析目前流行制图软件数据格式的基础上, 提出了基本制图软件的矢量数据格式转换的思路和方法。最后给出了从矢 量图形数据到矢量空间数据、从矢量地图数据到传统纸基地图产品的数据流程和工作流程的应用实例。关键词: 矢量数据; 格式; 转换; 制图软件; 地图生产创建对象; 二是保证了数据的一致性, 因为这样避免了用户在重建数据时可能产生的不一致错误。2. 矢量数据格式转换的方法 地图生产中矢量数据格式的转换有两种方法, 即自行编程转换法和商品软件工具转换法。自行编程转换是使用计算 机程序语言 ( 如 V B , V
3、 C , D E PH I 等) 自行编制程序, 并通过 运行程序来实现。软件工具转换, 则是通过某一制图系统软 件的转入、转出的功能菜单选项来实现。因为无论是哪种类 型的数据, 都允许用几种不同的格式来存储。 如用户以某个 制图软件做好了地图时, 可以打开“转出 (expo r t) ”对话框, 从“文件类型 (f ile o f typ e) ”下拉列表框中选择该软件系统默 认格式以外的其他格式进行存储。这时地图的内容如线划和 颜色等都不会发生改变, 但是保存后的文件大小、该文件的 应用程序环境都发生了变化。对于地图生产单位和地图生产者来说, 应尽量选用成熟 的工具软件进行矢量数据格式的转
4、换, 仅在必要时才可考虑 用自行编程方法去实现矢量数据格式转换。 所以, 本文主要 介绍基于软件工具转换方法的矢量数据格式的转换。三、主要矢量数据格式介绍1. 主要图形数据格式CD R 格式 ( 3 . cd r, Co re lD raw )。 基于 Co re lD raw 软件 各版本的矢量文件格式。FH 3 9 格式 ( 3 . fh 3 9, F reeH and 3 9)。 基于 F ree2H and 软件各版本的矢量文件格式。A I 格式 (3 . a i, A do be Illu st ra to r)。基于A do be Illu st ra2to r 软件各版本的矢量文
5、件格式。DW G 格式 (3 . dw g, A u toCA D x D raw ing)。基于A u to 2CA D 软件各版本的矢量文件格式。D X F 格式 (3 . dxf, A u toCA D )。此格式为存储完整A u2 toCA D 图形的标准交换格式, 用户可用于在A u toCA D 软件 与其他支持D X F 的应用程序之间交换数据。D X F 已成为业 界数据交换的标准格式。E P S 格式 (3 . ep s, E ncap su la ted Po stSc r ip t)。Po stSc r ip t一、图像数据及其分类图像数据是指在电子计算机系统中, 通过可
6、视化技术手 段, 能以图像形式再现的数据。图像数据格式包括栅格数据 和矢量数据。栅格数据以像素点形式存在, 如各种照片、遥感 影像等的数据格式等都是栅格数据; 矢量数据以向量为单位 描述图形, 并且仅存储原始图像中的图形结构, 如点、线、弧、 圆等。矢量数据可分为矢量图形数据 (无统一的坐标体系和 空间拓扑关系) 和矢量空间数据 (有统一的坐标体系和空间 拓扑关系) 两种类型。栅格数据的图像质量是基于分辨率的。若想图像质量好 就必须提高其分辨率, 但这样就大大增加了文件的数据存贮 空间; 反之, 若想缩小图像文件的大小, 就必须以牺牲图像质 量为代价。矢量数据的优点之一就是能很好地表现图像的质
7、 量, 即矢量数据的图像不会因缩放等操作而发生视觉感受质 量的变化。地图生产中, 应尽可能地采用矢量数据格式, 仅当 矢量数据格式不便使用时, 如目标应用程序不支持或防止盗 版、地图产品广告宣传等特殊需求出现时, 才可考虑采用栅 格数据格式。传统的纸基地图产品的主要内容包括各种地图、景观图 片, 并辅以少量的说明性文字及表格。可见, 计算机辅助下的 纸基地图产品的生产中, 图像数据是最重要也是最主要的数 据, 而矢量图形数据又是地图产品数据的核心。 随着信息技 术的发展, 具有多种功能特性的电子地图不断出现, 因此具 有拓扑关系、具备查询、检索、空间分析功能的空间数据, 将 会越发受到业界和用
8、户的重视。二、矢量数据格式转换的意义及其方法1. 矢量数据格式转换的意义在计算机应用领域中, 数据格式是指录入的各种数据进 行保存时所采用的方式。不同的软件系统和硬件平台生产不 同格式的数据。这样就提出了软件系统之间的数据重用和格 式转换问题。通过格式转换的数据重用的意义可以从两个方面理解:一是节约了时间和经费投入, 用户不需要在每次需要时重新语言是A do be 公司于 20 世纪 80 年代开发的页面描述语言。收稿日期: 2000206209字等。E P S 即为压缩了的 Po stSc r ip t。E P S 所包含的文件可以被更高级别的页面描述语言所包含。例如, 从A do be I
9、llu s2 t ra to r 或M ac rom ed ia F reeH and 等软件中创建的 E P S 文件 可以嵌入 P age M ak e r 文件或Q ua rkX P re ss 文件之中。E P S文件的特点是能保持源图像的分辨率效果, 但其数据流程是 不可逆的。WM F 格式 ( 3 . wm f, W indow s M e taf ile)。 此格式为标 准的W indow s 元文件格式。以此格式输出的图形, 可被包括 H a rva rd G rap h ic s, L o tu s F ree lance 和 A ldu s P e r sua sio n
10、在 内的许多W indow s 程序所采用。EM F 格式 (3 . em f, E nh anced W indow sM e taf ile)。增强 的W indow s 图元文件, 以许多较新的W indow s 程序所采用 的格式来导入图形。C GM 格式 ( 3 . cgm , Com p u te r G rap h ic s M e taf ile)。 计 算机图形图元文件。 是通过 H a rva rd G rap h ic s、L o tu s F ree2 lance 和A r t s & L e t te r s 这类程序导入的图形。PC T 格式 (3 . p c t,
11、M ac in to sh P IC T )。由M acD raw 这样 的M ac in to sh 程序创建的图形。导出而实现的。见表 1。表 1 几种流行制图软件矢量数据格式转换一览表软 件导入数据格式导出数据格式A do be Illu st ra2to r 9 ( 图形软件)PD F; C GM ; CD R ; D X F; EM F; FH x;E P S 等。E P S; A I; W P G; WM F; EM F; C GM ;C GM ; EM F; W P G; A I等。Co re lD RAW 9 ( 图形软件)E P S; A I; W P G; WM F; EM
12、 F; C GM ;PD F; D X F; DW G 等。 PD F; PC T ; D X F; CD R等。F reeH and 9 ( 图形软件)A u toCA D 14 ( 图形软件)M ap Info 5 ( G IS软件)A rcV iew 3. 1 (G IS 软件)A rcInfo 7. 1 (G IS 软件)A I; D X F; C GM ; CD R ; E P S; PD F 等。D X F; WM F; E P S;3D S 等。M IF; D X F; M B I; E 00等。M IF; D X F; Co ve r2age; E 00 等。SH P; D X
13、 F; E 00 等。A I; E P S; SW F; EM F; WM F; FH x 等。D X F; WM F; E P S;3D S; DW G 等M IF; D X F 等。WM F; E P S; A I; SH P等。E 00; SH P; D X F; Co v2e rage 等。五、矢量数据格式转换应用实例1. 从 FH9 数据到数字高程模型现有某地区 FH 9 格式的等高线图形数据, 要做该地区 的数字高程模型 (D EM ) , 其矢量数据格式转换流程如下:W P G 格 式 ( 3 . w p g, Co re l W o rdP e rfec tW o rdP e
14、rfec t 应用程序中创建的图形。g rap h ic )。3D S 格式 (3 . 3d s, 3D S tud io )。此格式为A u to de sk 3DS tud io 的主要数据文件格式。PD F 格式 (3 . p df, A do be A c ro ba t PD F )。A do be A c ro 2 ba t PD F 文件格式, 已成为可进行电子传输, 并在远距离进 行阅读或打印的排版文件标准。GEM 格式 ( 3 . gem , GEM F ile )。 通过 GEM D raw 和GEM A r t line 这类程序所创建的矢量图形。SW F 格式 (3 .
15、 sw f, F la sh )。是M ac rom ed ia 公司创建的 一种能在 In te rne t 上使用的矢量图形文件格式。SW F 格式 不仅可以显示静态的矢量图形, 而且还可以显示图形动画。2. 几种空间数据格式TA B 格式 (3 . tab , M ap Info TA B )。M ap Info 是用表的 形式来组织信息的, 每一个表都是一组M ap Info 文件, 这样 组成了地图文件和数据库文件。在这一组文件中, 一个扩展 名为m ap (3 . m ap ) 的文件用于描述空间对象。M IF 格式 ( 3 . m if, M ap Info M IF )。M a
16、p Info 地理信息 系统软件用于与其他软件间进行数据交换的数据格式。SH P 格式 ( 3 . shp , A rcV iew Sh ap e)。 是 A rcV iew G IS 的空间数据格式, 用于存储一组地理特征的几何信息。Sh ap e 由表述特征的矢量点、线、面组成。Co ve rage 数据模型。Co ve rage 是A rcInfo G IS 软件的 基本存贮单元, 即管理一个图层数据文件集的子目录。 一个 Co ve rage 通常只含一类地理特征, 如街道、区、土壤或植被 等。E 00 格式 ( 3 . e00, A rcInfo )。 此格式为 A rcInfo G
17、 IS软件空间数据的内部数据交换格式。四、几种流行制图软件之间矢量数据格式的 转换制图软件之间矢量数据格式转换是通过数据的导入和在 F reeH and 9 软件中将 FH 9 格式数据导出, 转换1.成A I 格式的数据;2. 在 A do be Illu st ra to r 9 软件中, 对其进行编辑修正 后, 存成标准A I 格式;3. 在 Co re lD raw 9 软件中, 导入 A I 格式数据, 导出D X F 格式数据;4. 在 A u toCA D 14 软件中, 导入 D X F 格式数据, 对其 进行编辑修正后, 存成标准D X F 格式;5. 在 A rcInfo
18、7. 1 G IS 软件中, 导入 D X F 格式数据,通过编码、属性赋值、投影变换、数据配准、编辑修正, 将其转 换成标准的A rcInfo 软件 Co ve rage 格式的空间数据;将 Co ve rage 格式的等高线数据, 在 A rcInfo 7.6.1G IS 软件中, 转换成数字高程模型 (D EM )。2. 从 A I 格式数据到纸基地图产品已有某区域A I 格式的地图数据, 现要生产纸基地图产 品, 数据流程及工作流程如下:1. 在 F reeH and 9 软件 ( 或 Co re lD raw 9 软件) 中导入 A I 格式数据, 经编辑修正、出喷墨纸样、审校、再修
19、正, 然后 导出 E P S 格式数据;2. 在 Q ua rkX P re ss 4 软件 ( 或 P ageM ak e r 6. 5 软件)中, 置入该地图的 E P S 数据, 版式编辑、修改、出喷墨纸样、审校、修改;3. 在 R IP 软件中对已排好版的 Q ua rkX P re ss 文件 ( 或P ageM ak e r 文件) 作光栅图像处理、加网、分色;4. 出胶片 (分色反阳片) ;送印刷厂翻 P S 版、上机印刷;5.6. 装订、裁切成成品地图。 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House.
20、All rights reserved. 在矢量数据转换过程中, 有下列几点需要说明: E P S和WM F 格式数据非纯矢量格式, 因此若非最终格式的数据 产品, 在转换过程中应尽量避免使用。 要有某某软件标准转换格式的概念。例如说, 如果下一环节要用到D X F 格式的 数据, 我们应提供 A u toCA D 软件导出的标准 D X F 格式数据。若现有的是其他软件导出的D X F 格式数据, 应在A u to 2CA D 软件中经编辑、修正后, 导出为标准的D X F 格式数据,再向下一个环节提供。 制图软件导入、导出的数据类型, 除了矢量格式外, 还有栅格格式、文本格式等其他格式。
21、数据的重用与转换, 最终应由目前的外部数据格式转换走向 数据互操作, 以全面提高数据共享效率。参考文献:版社, 2000.云舟创作室. F reeH and 8. 0 使用指南M . 北京: 中国水利水 电出版社, 1999.23A do be 公司. Illu st ra to r 7. 0 基础教程M .1998.北京: 宇航出版社,宜 晨. M ap Info 4. 0 实用培训教程M . 北京: 电子工业出版社, 1998.FRA N K C. 袖珍数字化印刷指南M . 北京: 中国水利水电出 版社, 1998.FRA N C IS S. 深入剖析 A u toCA D 13 M .
22、北京: 科学出版社、 龙门书局, 1997.4561康博创作室.Co re lD RAW 9 实用教程M .北京: 人民邮电出中图分类号: P 28文献标识码: E地图信息的分形描述什么是分形? 分形是局部与整体之间具有自相似的图形。自相似分为严格的和近似的。前者是一种纯数学构造且数随观测尺度变化的规律 N 1 = C 1 S - D 1 , 此处N 1 为点数,C 1 为某一常数, S 为分辨距离, D 1 是点集的分数维, 它通常 可用网格覆盖法来确定。以此为基础可以建立基于分形原 理的点状地物选取规律: N 2 = N 1 (M 1 M 2 ) D 12。式中M 为比例尺分母。线状地物的
23、分形描述具有更为重要的意义, 一方面分形学源于线状地物 ( 海岸线) 的长度量测, 而线状 地物又是地图内容的主要组成部分。对于线状地物, 其长度具有无限的精细结构,但在自然界是不存在的 , 如 Ko ch 雪花图等; 后者在大自然中是无处不有, 如河流、海岸线、地貌沟谷网等, 它们为不规则的复杂图形, 且具有局部与整体之 间的近似的或统计上的自相似性, 表现为典型的湾中有湾、 叉中有叉等有限层次的嵌套结构。这种不规则结构无法用 经典的几何学来描述, 分形学就是用来表达这种具有自相 似性的复杂对象的。分形学的创始人B. M ande lb ro t 将其巨著命名为“大自 然的分形几何学”。作为
24、数学问题, 分形学的思想可以追溯 到 19 世纪末, 但真正成为一门新的学科应是 20 世纪 70 年 代的事了。问题源自“英国的海岸线有多长”这样一个地图 量测问题, 因此可以说地图量测孕育了分形学, 可见地图内 容特别是地图上的自然要素应是分形学描述的天然对象。 描述分形体的数学手段是分数维, 它是一个尺度变换下的 不变量。对于自然界的分形体来说, 分形关系的存在是有范 围的, 这个范围叫无标度区, 只有在这个尺度范围内才存在 自相似关系。因此, 在分形方法的应用中, 首先需要确定无 标度区。对于一全分形体, 可区分出不同性质的分维: 织构 分维、结构分维和态势分维, 它们分别描述分形体的
25、纹理、嵌 套和总体轮廓特征。从几何方面看, 地图内容由点、线、面 3 类元素组成。每 类信息的描述都可以从两方面着手: 物体本身的特征描述和 物体集合的结构描述。若仅考虑图形信息描述, 则点状物体取决于量测尺度 S , 其关系式为: L = C 21 S (1- D 21 )。式中LC 21 为某一常数, D 21 为曲线的分数维,它可用结构步长法回归地确定。类似地可得到基于分形原理的线状地物的图形简化公式: L M 2 = L M 1 (M 2 M 1 ) 1- D 21。对于具有分形特征的 线状物体集合 ( 如河系结构) , 存在着随比倒尺缩小河流条 数的选取问题, 其基于分形学原理的选取
26、公式为: N 2 = N 1 (M 1 M 2 ) - D 222。式中 D 22 为河系的分数维。为计算D 22 , 可 把河网看做一条曲线, 从而按线状物体求其分维值; 也可以 用网格覆盖法和 H o r to n 定律等来求定。对于面状地物, 其 轮廓线的综合已按线状地物处理, 而面状地物的选取则主 要是针对小而离散的图斑群, 如湖群、岛群和风蚀残丘群等, 其 基 于 分 形 学 原 理 的 选 取 公 式 为: N 2 = N 1 (M 1 M 2 ) D 3。比处 D 3 为图斑群的分数维,它描述图斑数量随观测尺度而变化的速率。为确定D 3 , 可先求出图斑集中面积最大的图斑M 和最小的图斑m , 在m , M 范围内对图斑群进行划分,然后用线性回归求出 D 3。总之,用分形学方法描述自然要素的固有特征, 借此对其信息进行多比例或多层次处理, 其主要优越性在于描述与处理地物或其集合的 固有特征 (分数维) , 均起着主导作用。(武汉大学 毋河海)仅有平面位置和或高程信息 (x , y , z ) ,点状物体集合的分布特征成为重点描述对象 : 分数维在此描述了集合中的点知识窗
