計算機地圖製圖（第二版） epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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內容簡介

　　本書以地圖學知識為主綫介紹地圖在計算機中的錶達方式、數據結構、算法原理、國際標準和開源工具。全書共分九章。第一章概述瞭地圖和計算機地圖。第二章介紹麵嚮網絡、個人電腦、平闆電腦和智能手機等多種計算平颱的編程工具。第三章介紹計算機地圖圖形基礎。第四章介紹地圖數據結構以及國際標準。第五章介紹地圖投影。第六章介紹地圖動態交互。第七章介紹地圖符號。第八章介紹網絡地圖。第九章介紹地圖數據庫和地圖分析。其中每章配有可以實際操作的練習和思考題。

目錄

前言
第1章概述1
1.1地圖1
1.2計算機地圖2
1.3本書內容4
1.4本書程序6
參考文獻7
第2章平颱和工具8
2.1HTML8
2.1.1HTML2吉構9
2.1.2常用標簽9
2.1.3層疊樣式錶10
2.2JavaScript13
2.2.1語法概要14
2.2.2變量14
2.2.3語句與錶達式16
2.2.4操作符17
2.2.5數組17
2.2.6分支結構18
2.2.7函數19
2.2.8異常處理20
2.2.9對象21
2.2.10對象標記法21
2.3地圖程序設計模式22
2.3.1公用函數22
2.3.2模塊化23
2.3.3流暢接口24
2.3.4迴調函數24
2.3.5文件讀取25
2.4運行環境27
2.4.1瀏覽器27
2.4.2Web服務器28
2.4.3瀏覽器外的程序29
2.4.4程序編輯器30
2.4.5程序分析T具32
2.4.6程序調試工具32
本章小結34
本章練習34
思考題35
參考文獻35
第3章圖形圖像36
3.1圖形圖像基礎36
3.1.1圖形圖像種類37
3.1.2圖形坐標38
3.2畫布39
3.2.1畫布程序結構39
3.2.2畫布繪圖函數41
3.2.3畫布圖像處理44
3.3SVG46
3.3.1SVG圖形符號47
3.3.2SVG圖形組閤49
3.3.3D3工具庫50
3.3.4SVG與而布對比52
3.4WebGL53
3.4.1三維圖形T具54
3.4.2地圖工具56
本章小結58
本章練習58
思考題58
參考文獻58
第4章地圖數據60
4.1地物幾何模型60
4.1.1點61
4.1.2綫62
4.1.3多邊形62
4.1.4多點63
4.1.5多綫63
4.1.6多多邊形63
4.1.7幾何圖形組閤64
4.2地圖數據格式65
4.2.1Shapefile65
4.2.2GeoJSON65
4.2.3TopojSON67
4.3地圖數據處理67
4.3.1下載“自然地球”數據67
4.3.2安裝GDAL/OGRT工具69
4.3.3下載安裝TopojSON工具69
4.3.4地圖數據轉換70
4.3.5選取地物屬性70
4.3.6按屬性提取地物71
4.3.7裁剪地物71
4.3.8生成TopojSON文件72
4.4使用地圖數據繪圖73
4.4.1載人GeojSON數據73
4.4.2載人TopojSON數據73
4.4.3地圖坐標轉換74
4.4.4畫布地圖74
4.4.5SVG地圖77
4.4.6地物顔色和交互性79
本章小結81
本章練習81
思考題81
參考文獻82
第5章地圖投影83
5.1地理坐標83
5.1.1徑緯度83
5.1.2地球橢球體84
5.1.3空間參考85
5.2地圖投影86
5.2.1地圖投影概念88
5.2.2最簡單的投影88
5.2.3地圖投影方式90
5.2.4地圖投影誤差90
5.2.5地圖投影程序91
5.3全球地圖投影93
5.3.1摩爾威德投影94
5.3.2愛凱特投影95
5.3.3羅賓森投影97
5.3.4溫剋爾三重投影99
5.3.5自然地球投影100
5.4半球地圖投影102
5.4.1正射投影102
5.4.2蘭勃特等角圓錐投影103
5.5導航與大區域地圖投影105
5.5.1墨卡托投影105
5.5.2等距方位投影106
5.5.3衛星投影108
5.6區域地圖投影111
5.6.1業爾勃斯等積網錐投影111
5.6.2橫軸墨卡托投影112
5.7柵格地圖投影114
本章小結117
本章練習117
思考題118
參考文獻118
第6章地圖交互119
6.1鼠標交互119
6.1.1鼠標定位121
6.1.2獲取地物126
6.1.3地圖平移129
6.1.4地圖鏇轉131
6.1.5區域選取134
6.1.6放大和縮小138
6.2觸摸屏交互141
6.2.1單觸點交互142
6.2.2多觸點交互144
6.2.3大網弧綫146
6.3地理定位148
6.3.1讀取地理位置148
6.3.2跟蹤地理位置150
本章小結151
本章練習151
思考題152
參考文獻152
第7章地圖符號153
7.1地圖設計153
7.1.1地圖數據153
7.1.2地圖程序155
7.2點狀符號160
7.2.1符號參數161
7.2.2圖標符號163
7.2.3文字注記167
7.3綫狀符號173
7.3.1符號參數173
7.3.2花綫符號176
7.3.3雙綫符號177
7.3.4鐵路符號181
7.3.5文字注記187
7.4麵狀符號191
7.4.1符號參數192
7.4.2圖像填充195
7.4.3文字注記198
7.5TileMill地圖符號201
7.5.1地圖層202
7.5.2載人地圖層203
7.5.3製作地圖符號203
本章小結210
本章練習210
思考題210
參考文獻211
第8章專題地圖212
8.1專題地圖設計212
8.1.1程序沒計212
8.1.2地圖色彩213
8.2務類地圖214
8.2.1地圖分類214
8.2.2地名注記215
8.2.3地圖繪製217
8.3分級地圖I219
8.3.1地物分級219
8.3.2地圖繪製221
8.3.3圖例繪製221
8.3.4完整程序222
8.4分級地圖Ⅱ225
8.4.1數據處理225
8.4.2等距分級227
8.4.3按統計特徵分級227
8.5定點符號地圖230
8.5.1數據處理230
8.5.2符號定位232
8.5.3圖錶定位236
本章小結241
本章練習241
思考題241
參考文獻242
第9章網絡地圖243
9.1切片地圖原理243
9.1.1切片地圖結構243
9.1.2切片地圖比例尺245
9.1.3切片地圖投影247
9.1.4地圖片編號248
9.2地圖片251
9.2.1製作她圖片251
9.2.2提取地圖片252
9.2.3發布地圖片253
9.3切片地圖開發254
9.3.1切片地圖函數254
9.3.2地圖片定位255
9.3.3顯示本地地圖片257
9.3.4顯示網絡地圖片260
9.3.5地圖交互269
9.3.6信息疊加271
9.4矢量切片地圖274
本章小結279
本章練習280
思考題280
參考文獻280
附錄本書示例程序列錶281
索引關鍵詞284
彩圖

精彩書摘

第1章概述
地圖(map)是一種信息錶達工具。人們用地圖錶現和傳達自然及社會經濟現象的地理分布。地圖被廣泛地應用在經濟建設、國防、商業、環境保護、科學研究、文化娛樂和日常生活中。地圖具有悠久的曆史。韆百年來傳統的地圖以紙張為介質，而現代計算機技術給人們帶來瞭計算機地圖。計算機地圖已經成為人們最主要使用的地圖形式。計算機地圖包括地理信息係統中的地圖，從互聯網上獲取的地圖，以及各種移動設備上的地圖等。
地圖學(cart.ography)是研究地圖理論、編製技術與應用方法的學科。伴隨著地圖的悠久曆史，地圖學形成瞭一套理論體係和方法總結指導著地圖製圖。當計算機能夠顯示齣上百種色彩、能夠超過紙張印刷精度、能夠進行交互操作連續移動和動態縮放、能夠産生三維圖形和動畫等形式的計算機地圖時，地圖和地圖學迎來瞭機遇和挑戰。即如何在傳統地圖理論體係中納入計算機地圖製圖技術。
1.1地圖
地圖可以粗略地定義為描述地球錶麵的事物和現象分布情況的圖。按照粗略的地圖定義，遠古人類外齣狩獵和勞動中把山峰、河流、森林和道路等畫齣來的圖即可被視作地圖的起源。公元前6200年土耳其Catal Hyuk地區齣現瞭一些描述街道、房屋以及周圍的火山等壁畫。公元前2300年古巴比倫地區刻在陶片上的地圖畫有三條河、兩個城市和兩條山脈等。古巴比倫陶片上的地圖用簡潔明瞭的圖形方法非常形象地描繪齣瞭兩個城市及其周同的地理環境。直到現代人的生活中人們還是用類似的抽象化的圖形方法繪製地圖。
古代地理學的主要研究對象是地球的繪圖與勘查。為瞭對已知的地理區域和環境進行描述，古代地理學傢必須進行測量和繪製地圖。對地球和地物進行比較科學的測量曆史可以追溯到古埃及時代。古希臘數學傢、地理學傢、天文學傢埃拉托斯特尼（Eratosthenes，公元前276年~公元前194年）於公元前240年在亞曆山大城和賽尼城（Syene，今阿斯旺）間的大地上進行測量工作。他計算齣地球的直徑並提齣瞭利用經緯網來繪製世界地圖，開創瞭應用數學基礎的地圖時代。當時人們已經認識到地球是球形，即地網說逐漸興起。約50年後古希臘的天文學傢喜帕恰斯（Hipparchus，公元前190年~公元前120年）創造齣用經緯度測量確定地物在地球上位置的方法。由經度與緯度組成的一個坐標係統，稱為地理坐標係統(geographic coordinate system)。地理坐標係統又稱經緯度係統。地球上的任何一個位置都可以用經度（英文：longitude，數學符號：A）和緯度（英文：lati-tude，數學符號：妒）來標定。其中，緯度是指這個位置與地球球心的連綫和地球赤道麵所成的角度。經度是指通過這個位置的經綫麵與本初子午綫所成的角度。
古羅馬時代的希臘地理學傢、天文學傢托勒密（Claudius Ptolemaeus，90～168年）撰寫的《地理學指南》指齣，地理學的內容應是對整個地球的已知地區以及與之相關的一切事物作綫性描述，即繪製圖形，並用地名和測量一覽錶代替地理描述。這就把地理學與地圖學等同起來，拋棄瞭描述地理學。托勒密首創應用經緯度來確定山川、城市的位置，並且改進瞭地圖投影，可以說是開創瞭近代地圖學。16世紀航海事業得到很大發展，比利時地圖學傢、數學傢墨卡托（Gerardus Mercator，1512~1594年）首次繪製齣瞭具有正軸等角圓柱投影的世界地圖。至今仍然被廣泛使用。
17世紀以前人們普遍認為地球是正球形。英國物理學傢艾薩剋 牛頓爵十(SirIsaac Newton，1643~1727年)於1687年發錶瞭著名的《自然哲學的數學原理》。在該著作中他闡述瞭萬有引力和蘭大運動定律，奠定瞭此後力學和天文學的基礎，並成為現代工程學的基礎。更重要的是，他提齣瞭地球不是正球形(sphere)而是一個橢球體(ellipsoid)，也稱扁球體。此後在大地測量(geodesy)中橢球體的概念被廣泛應用。目前國際上最常用的橢球體是美國國防部製圖局(Defense Mapping Agency，DMA)在1984年建立的WGS84。WGS84在全球範圍內的定位精度達到±1m，它是全球定位係統(global positioning system，GPS)所采用的標準。
GPS是美國國防部研製和維護的中距離圓形軌道衛星導航係統。該係統由美國政府於20世紀70年代開始研製並於1994年全麵建成。它可以為地球錶麵絕大部分地區(980/0)提供準確的定位、測速和高精度的時間標準。GPS的民用定位服務無需任何授權即可任意使用，且不必另外付費，其定位精度可以達到lOm左右，GPS因此被廣泛應用。汽車、移動電話，甚至相機和手錶中都帶有GPS接收芯片，它們隨時隨地為人們提供地理定位服務。岡此，使用GPS人們可以很方便地獲取地物的地理定位信息。GPS也為計算機地圖製圖提供所需的數據源。
1.2計算機地圖
相比地岡的悠久曆史，計算機地圖的曆史隻有短短的幾十年時間。但是在這幾十年的過程中，計算機技術發展迅速，它已經日益普及到人們的日常生活之中。計算機技術每次的突破都給計算機地圖帶來機遇，從而提升瞭計算機地圖應用以及普及的水平。計算機地圖從軍用到商用再到民用，直至每個人都可以隨時使用。
20世紀40年代人類發明瞭計算機。ENIAC(electronic numerical integrator and computer)是世界上第一颱通用電子計算機，它能夠通過編程解決各種計算問題。這個時期的計算機體積龐大，並且價格昂貴，它們主要是用作執行軍用計算。例如，ENIAC最早被美國陸軍的彈道研究實驗室用於計算火炮的火力錶。其後，計算機經過瞭晶體管、集成電路和超大規模集成電路幾個階段，使計算機小型化和微型化。今天，人們手中的智能手機都遠遠超過瞭ENIAC的計算能力。
1951年麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology，MIT)的鏇風計算機(whirl-wind computer)是第一個能顯示視頻的計算機。1955年鏇風計算機使用瞭光筆。光筆能在陰極射綫管顯示器上定位，成為計算機圖形的輸入和交互設備。伊凡 蘇澤蘭(Ivan Suther-land)利用光筆於1963年在麻省理T學院的計算機輔助設計項目中開發瞭Sketchpad係統並以此發錶瞭他的博士論文。Sketchpad首次實現瞭計算機圖形的人機交互和圖形界麵，被認為是現代計算機輔助設計(computer aided design，CAD)係統的起源。計算機輔助設計係統除瞭能用於設計和製造領域，也常常被用於製作地圖。
20世紀50年代中後期，氣象、地質、地球物理、地球化學、生態等學科的科學傢即開始瞭將傳統地圖輸入計算機以利用計算機製作地圖(Tobler，1959)。同時，西方發達國傢政府中負責環境和資源的部門、負責規劃的部門等也開始使用計算機製作地圖。人們將計算機地圖製圖分成兩大方嚮，即計算機地圖製圖(computer cartography)和計算機輔助地圖製圖（computer aided cartography或automated cartography）。前者指利用計算機製作用於專題地圖輸齣，這類地圖的內容通常是科學研究T作的專題內容，計算機輸齣的地圖為地圖分類中的專題地圖。後者指利用計算機實現地圖編製和生産的自動化，計算機製圖的産品為地圖分類中的普通地圖(Rhind，1977)。
1964年，霍華德 費捨爾(Howard Fisher)在哈佛設計研究生院(Harvard Graduate School of Design)創建瞭計算機圖形與空間分析實驗室(Laboratory for Computer Graphicsand Spatial Analysis)，開始對用計算機處理地理數據進行瞭大量的基礎性研究工作，成為日後計算機地圖與地理信息係統發展的基礎。
1962年，羅傑 湯姆林森(Roger Tomlinson)領導開發瞭世界上第一個使用地理信息係統的加拿大地理信息係統(Canada geographic information system．CGIS)，用來收集存儲、分析和處理加拿大土地資源數據，包括土壤、農業、娛樂、野生動物、林業和土地利用等信息。CGIS是對計算機地圖的全麵改進和提升，它具有地物空間數據與地物屬性數據的組閤，采用瞭拓撲結構(topology)以及圖層疊加(overlay)等地理信息係統基本特徵。20世紀80年代地理信息係統經由商業機構，如美國環境係統研究所(Environmental Systems Re-search Institute，ESRI)等實現瞭商品化係統産品。計算機地圖是地理信息係統的核心組成部分，是地理信息輸齣和錶現的最重要手段之一。由此可見，地理信息係統是在計算機地圖製圖的基礎上通過係統化、規範化，再加上空間分析等功能發展而成。
20世紀90年代，地理信息係統一方麵逐漸嚮地理信息科學(GIS science)方嚮發展(Goodchild，2010)；另一方麵，互聯網的産生和發展，使得計算機地圖製圖脫離地理信息係統的範疇，為越來越多的非地理專業人士所使用。
互聯網以及環球信息網（World Wide Web，也可簡稱為Web）經過10多年的發展後有瞭突破性的進展和普及。這對計算機地圖再次産生瞭深遠的影響。2005年前後以榖歌地圖(Google Map)為代錶的網絡地圖、Web2.0、GPS等技術為普通人所熟悉，並得到空前規模的應用。著名的地理信息係統權威專傢邁剋爾 弗蘭剋 古德柴爾德(Michael Frank Good-child)指齣：“如同個人電腦普及瞭計算機，類似榖歌地球的係統將普及地理信息係統”(Butler，2006)。
2004年，Steve Coast在英國開創瞭Open Street Map項目。它使得人們以互聯網為基礎創建和共享一個全球範圍內的地圖數據庫①。Goodchild提齣瞭自願地理信息(volunteer edgeo-graphic information，VGI)的概念(Goodchild，2007)。Turner使用瞭“新地理學”(neogeography)這個名詞，並賦予它新的含義，即人們使用現有工具製作、使用和共享他們自己的地圖(Turner，2006)。維基百科對新地理學的解釋是“非專業用戶使用地理技術”。雖然地圖和地埋信息係統學術界對新地理學概念提齣瞭保留意見。例如，自願地理信息是否可信(Flanaginand Metzger，2008;Goodchild，2009)。但是，現實情況是計算機和網絡使地圖製作的門檻越來越低。地圖製作不再是隻有數學傢、地圖學傢、專業技術人員所擁有，越來越多的普通人都能參與地圖的開發和製作(Warfeta1．，2010)。
1.3本書內容
在計算機地圖軟硬件門檻越來越低、越來越多的人都能參與計算機地圖的開發和製作的背景下，本書以地圖學理論為主綫介紹計算機地圖製圖的程序設計。各章節結構如下。
第1章概述：介紹地圖學中關於地圖的定義。地圖的三個基本特徵是地圖學的精髓，它們是學習計算機地圖必須掌握的。通過瞭解計算機地圖以及地理信息係統的發展過程，讀者從其他學科吸收有益知識，觸一反三、融會貫通，幫助鞏同計算機地圖製圖的知識。
第2章平颱和工具：介紹程序設計語言JavaScript以及相關工具。計算機程序設計經過機器語言、匯編語言、高級語言等階段的發展。在日前數十種高級程序設計語言中，本書選擇瞭JavaScript作為書中程序設計語言。JavaScript起源於1995年，起初岡為它簡單的語法和局限的運行環境而一度並不被看好，甚至常常被詬病，但是正因為它的簡單靈活，纔能被各種計算機平颱廣泛采用，最終JavaScript成為應用最廣的程序設計語言之一。在第2章中讀者將學習到JavaScripl的基本語法、計算機地圖程序常用設計模式以及JavaScripl運行和開發工具。
第3章圖形圖像：結閤本書選擇的JavaScript語言介紹計算機地圖製圖所需要的計

前言/序言

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