6．数字化图形基础
数字化图件（digital map）是运用计算机系统将图面信息数据化，转变成为图形或图象信息，并按数据结构及类型所形成的图件。它的提出和应用主要是区别于以往手工编绘的各类图件，从而使用计算机制图和建立地理信息系统。在常规的1:5万区域地质调查工作中，各种图件均用手工转绘而成，而借助于计算机技术，这些图件则可以通过地理信息系统（GIS ）软件编制。
6.1参考系统
在地理信息系统中，数字化图形中的每一个实体都具有其地理坐标值，即具有标准坐标系中的参考位置。坐标系统可以分为局部（地方）、全国或国际通用坐标系统。我国多采用北京坐标系（1954,1980），而UTM 是国际坐标系统之一；对于全球性的世界地图或大区域的小比例尺地图则可能采用世界上的其它坐标系统。
6.1.1 投影与坐标系
投影与坐标系是两个经常使用的概念，但二者并不等同。投影是采用一定的数学法则，把地球的球形表面表示在平面上的一种系统，并且尽可能使得其长度、面积和角度变形最小。比较形象的例子是，首先在橘子表面写上“地理信息系统”六个字，然后将橘子皮展开，你就会发现这六个字几乎无法辨认；同样，如果不使用投影将地球表面展开为平面，那么地球表面的山川、河流、湖泊和海洋也将产生很大的变形，以至于无法辨认。所以当我们使用计算机屏幕来表示地图时也必须使用投影。坐标系则是包括投影在内的一组公式和参数，一旦确定了这些参数，就产生了一个坐标系。坐标系包括了投影类型、大地椭球体、坐标原点、单位、东伪偏移和北伪偏移等。不同的坐标系具有不同的参数值，不同国家和地区分别采用不同的投影和坐标系。
6.1.2 投影的主要类型
投影的分类很多，根据变形的特点可以分为等角投影、等积投影和任意投影；根据投影面形状的不同，有方位投影、圆锥投影和圆柱投影；按投影面与地球面的相对位置则有正轴、横轴和斜轴以及切、割之分。这里主要介绍三种投影：①方位投影是以平面作为投影面，按某种条件，将地球表面上的经纬网投影于平面上的一种投影，在制图实践中多采用非正轴方位投影，它主要适用于南北半球。②圆锥投影是以圆锥面为投影面的系统，常进一步划分为正轴切圆锥投影和正轴割圆锥投影。这种投影适用于中纬度东西宽而南北窄的国家或地区。我国小于1：50万的地形图采用的就是等角圆锥投影。③圆柱投影是以圆柱面作为投影面，按某种条件，将地球面上的经纬线投影到圆柱面上，并沿圆柱母线切开展成平面的一种投影。从几何上看，圆柱投影是圆锥投影中锥顶在无穷远处的特例。我们常用的高斯投影和墨卡托
投影（UTM ）都属于该类投影。高斯投影是一种等角横切圆柱投影，因无角度变形，故小块地区图形保持正确，我国 1：50万至1：1万的地形图采用的就是这种投影。通用墨卡托投影（UTM ）目前已被许多国家用于建立地形图数学基础，它属于横割圆柱投影，与高斯投影同属横圆柱投影。但是，在高斯投影中规定中央经线上长度比为1，而在通用墨卡托投影中则为0.9996，该投影已广泛地被许多国家和地区采用，包括美国、日本、加拿大、泰国、阿富汗、巴西、法国和瑞士等80多个国家。
6.1.3 坐标系的类型
为了满足不同国家和地区的生产、生活、科研和军事等需要，世界上已经建立了许多坐标系统，在Maplnfo 中就有300多个坐标系统。你还可以创建自己的坐标系统。根据应用的范围可以分为局部、全国通用和国际通用三种坐标系统。①局部坐标系统是针对某个地区确定的一系列参数而创建的坐标系，对该地区来说，其变形最小，如美国各州平面坐标系和中国香港地区的坐标系。②全国通用的坐标系统是对于一个国家设定的系统，它使得整个国家在地图上变形最小，如我国的北京坐标系和日本的坐标系都是适用于较大区域的坐标系统。③国际通用坐标系统是全球设定的坐标系统，主要为世界地图和洲际地图确定的坐标系统。 在数字化图形输入和转换时，必然要涉及坐标系统的选择和投影变换。要使一张平面地图具有准确的地理位置，就必须选择正确的座标系统和投影，也必须做正确的坐标变换。 因此，在数字化图形输入之前，要进行认真的考虑，选择合适的坐标系。
6.2 点、线、面及文本
地理数据可以概括为三类拓扑概念：点（point ）、线（polyline ）、面（polygon ）。点表示数据的单一位置，如样品点、地质点、客户位置等；线覆盖了给定距离的开放对象，包括直线、折线和圆弧。例如断层、地质界线、街道等；面则是覆盖了给定面积的封闭对象，包括多边形、椭圆和矩形，例如一个国家的范围、邮区和地质体等。另外，还有文本，它是描述地图或其他对象的文字及符号，例如地质图上的代号、村庄名称等标注。原则上，任何一种地理现象都能以点、线、面加上一个文本标注“这是什么”来表示。例如一个油井可以用一个点实体和参考坐标系X 和Y 加上一个“油井”表示，一个薄片取样点同样可以用一个取样点和参考坐标系 X （如 4436000）和 Y （20657000）加上标注“b800”来表示；一条断层则表示为一个线实体和一系列坐标X 、Y （曲线）或只有起止点坐标X 、Y （直线）加上一个标注“F10”；一个地质体则包括一系列X 、 Y 坐标加上标注“Area”来表示等。实体是基本地理信息单元，也称为元素。点、线、面、象元和物体的一部分都是实体，每一个实体上都承载着不同的属性，例如一个地质体的属性中有它的位置、大小、名称、代号及其它特征。
6.3 地图与图层
地理数据的表示方法很多，最常用的，也是人们最习惯的方法是以地图的形式来表示地理数据。
地图由一系列的点、线、面组成，它们被称为地图元素。计算机正是利用地图的这一特征，按地图元素的属性进行分层，并以不同图层进行组织专业图件。可以想象，每个图层都是透明的，这些透明层可以一层层叠加；每一图层包含整个地图的不同方面。地图元素由空间参考坐标系中的位置、形状和非空间属性加以定义，亦就是前面所说的文本标记加以标注。地图通常是地理数据的二维表示，但也不排除多维表示，只是三维以上的表示难以在平面上描绘出来罢了。我们用GIS 系统设计出的地质图(图12－5) ，多数属于二维形式，有时可以表示出地形的模型等，但还没有达到真正的三维效果。
在GIS 系统中，每一个图层常常以一个单独的文件存储，当你打开一个文件时，也就打开了一个图层。不同的GIS 系统有不同的表示方法，在MAPINFO 中，每一图层可以包含不同的地理对象，诸如点、线、面和文本；而MAPGIS 中，每一图层只能表示单一对象，如点、线、面，它将点、线、面分别存入不同的文件中。例如我们常用的地形图，可以看成由五个图层组成，第一个图层包括地形线，第二个图层为水系，第三个图层由道路组成，第四个图层是居民地，第五个图层则为各种标注。再如下图（图12－6）所示，第一个图层包含榆关镇幅水系，包括河流及湖泊：第二图层为居民地位置；第三个图层由标注文本组成。通过把这些图层一层层叠加起来，将建立起完整的地图。
在GIS 系统中，基本上都是以图层作为地图的构筑块。一旦创建了地图图层，就可以把图层自由组成多种形式，增加和删除图层，或对它们进行重新排序。关于如何进行图层 的编辑，我们将在以后的章节中进行讨论。
7. 数字化图件种类及属性
7.1 地理数据的显示和隐式表示
人们靠自己的眼睛能高效率地识别形状和形式，但计算机却不能识别。要使计算机识别形状就必须精确地指出：空间模式应如何处理、如何显示等。在计算机内描述空间实体有两种方式：显示描述和隐式描述。
例如在许多GIS 系统介绍中常常引用的一个实例，一个地区地物在计算机中的显示描述就是栅格中的一系列象元（点），使计算机知道这些象元描述的是地物而不是其它物体，这些象元都给予相同的编码值“C”。其实，值“C”不一定用C 形式表示，也可以用颜色、符号、数字或灰度值来显示。于是地物的简单数据结构可以描述为：
地物的属性→符号／颜色→象元
地物的隐式表示是由一系列定义了始末点的线以及某种连接关系来描述。线的始末
点 坐标定义为一条表示地物形式的矢量，线之间的指示字符告诉计算机怎样把这些矢量连接在一起形成地物。地物的隐式数据结构为：
地物的属性→系列矢量→连接关系
从上面的介绍可看出显示与隐示表示的区别有几下点：
①隐式（矢量）表示法存储地物信息的数据较少，即需要的存储空间少（矢量表示只需11对 X 、Y 坐标和 12个连接指示字，而栅格表示需 60个象元）。
②矢量法比栅格法（显示）要精美得多。栅格法要达到相同的分辨率，格网要小到0.5mm 才行，这要需要540个象元，即540对x 、y 坐标。
③矢量法中的连接信息使数据搜索能沿着一定方向进行。栅格法则能方便地改变地物 的形状和人小，因为栅格数据修改只包括清除某些旧值和输入新值两个步骤。而矢量数据 的修改，除改变坐标值外，还需要重建连接关系(指示字) 。
由上例可以看出，至少有两种方法可以用来表示拓扑数据即：栅格法：一系列X 、Y 坐标定位的象元；每个象无独立编址，并载有属性值。矢量法：三种主要地理实体是点、线、面，点类似象无，但不占面积；其余二种均由一系列内部相关联的坐标形成一定的面或线，该面或线则能与一定的属性连接。表示图形的方法也是上述两种。
7.2 数字化图形的种类及属性
从上一节的拓扑数据表示方法可以知道，数字化图形的种类也有两种，一种是栅格图象；另一种为矢量化图形。栅格图象就是计算化的图象，它的基本结构为栅格结构，实际上就是象元阵列，每个象元由行列号确定它的位置，且具有表示实体属性的类型或编码值。点实体在栅格数据结构中表示为一个象无；线实体则表示为在一定方向上连接成串的相邻象元集合；面实体由聚集在一起的相邻象元集合表示。这种数据结构很适合于计算机处理，因为象元阵列非常容易存储、维护和显示。栅格图象是由各种栅格数据处理后的计算机化图象。栅格数据包括各种遥感数据、航测数据、航空雷达数据、各种摄影图象数据，以及扫描后的地质图、地形图数据与地球物理、地球化学和其它专业的网格数据。在区域地质调查工作中常用的栅格图像包括扫描的地质图和地形图、区域重力异常图、区域航磁异常图、化探异常图和 TM 卫片（landsat ）处理形成的各种图象。栅格数据在栅格型GIS 系统中（如ERmapper5.2) 作为基本数据，可直接进行各种图象处理和空间分析。矢量化图形的基本结构为矢量数据结构，矢量数据结构尽可能能地将目标表示的精确无误，并假定坐标空间是连续的，不必像栅格数据那样进行矢量化处理。因此，矢量数据结构更能精确地定义位置、长度和人小。前面已经述及，矢量化的图形主要由点、线、面组成，而点、线、面又具有自己的特征。
7.2.1 点实体
点实体包括由单独一对X 、Y 坐标定位的一切地理或制图实体。它的具体特点表现为： l ）独特的识别符号。在矢量化图形中，一个点可能是一个与其它信息无关的符号，它可以代表一定的意义，如代表省会、城镇、地质点或采样点，但记录在矢量化图形中就包括符号类型、大小、方向等有关信息。
2）唯一的X 、Y 坐标。
3）与其它非图形属性的联系方式。作为一个反映空间信息的实体，必须有一种方式与非空间的信息相联系，以便于查询与分析。例如在Maplnfo 中所用的ID 编码，就像每个人的身份证号码一样，即不重复，又容易辨别一个人的身份。
4）属性是反映点实体的非空间信息，包含着许多至要的特征。如一个薄片的采样点包括岩石类型、矿物组成、结构构造和归属的岩石填图单位等。
7.2.2 线实体
线实体可根据其结构和有无方向及连接信息分为两类：
l ）简单线实体：直线是最简单的线实体，只储存它的起止点坐标、属性和显示等有关数据，如一条小断层为一直线，有起止点坐标，属性表明了它的性质即正断层或逆断层等，用实线或虚线来表示实测断层或推测断层。一条直线只有两个结点组成，调整结点即可以对直线的形状及位置进行编辑。
曲线或称弧段则是许多坐标对的集合，这些坐标对可以描述任何连续而又复杂的曲线，组成曲线的坐标对越多越连续，就可以使曲线越逼真越光滑，但存量就越大。
在地质图的编辑中，我们所用直线和曲线基本上都属于这种类型，不用反映曲线或直线的方向，但要求自然、准确、合理。曲线常常由许多结点组成，每一结点代表一对坐标，调整结点的位置即可改变其形状。
2）线的网络结构：简单的线实体没有携带彼此间相互连接的空间信息，而在GIS 中，这种连接信息是提供排水网和道路网分析中不可少的信息。因此要在数据结构中建立指针系统才能让计算机在复杂的线网络结构中跟踪每一条线。
线实体也具有其本身的属性，在地质调查中最常见的是地质界线和断层。地质界线要反映出两个地质体是什么关系，是整合、不整合或假整合，还是超动、脉动或涌动的侵入关系；断层则是有断层的性质、产状及形成时代等特征。
7.2.3 面实体
面又称区域，经常为一个多边形，在GIS 中都必须处理多边形的问题。组成地质图的每一个区域都有一定的形状、周长和面积，并且要求数据结构能够记录每个区域与其它区域的
邻域关系，有时涉及大区域与小区域的嵌套问题，如在变质地层中有后期小岩株，小岩株被地层实体所包含。
简单的区域是将简单的链延长至首尾相接而形成封闭的多边形，即用多边形边界上的一系到坐标来表示其形状，多边形的属性和用以绘制该多边形的符号则作为文字实体来存储。简单的区域常有不少缺点而无法处理上面的问题。如两个邻接区域的公共边常有重叠或裂缝，不能解决大小区域之间的嵌套问题。
在区域地质调查中，我们常用到的是建立起拓扑关系的多边形或区域，经常采用一种网结构，这种结构建立起诸元素之间的相互关系。例如：①几个区域可能共有一个结点；②一个区域起始点的相互关系；③相邻区域公用一个边界，具有相同的结点和X 、Y 坐标；④大区域内包含被嵌套的小区域等。此外，还有可以用弧段序列结构来解决类似的问题。 面实体是地质图中最重要的内容之一，除了拓扑关系外，还要注意绘制符号，诸如颜色、网纹。属性也是其中重要特征。一个地质体的属性可以包括名称、代号、岩石特征和同位素年龄等，当完成图形编辑后，还需增加相关的属性，这个问题将在下一章介绍。
总之，数字化图件的种类可以概括为上述两类，即栅格图象和矢量化图件，在GIS 的输入模块中，两种类型都是可以接受的。如果已经有了栅格图象，可以利用矢量化功能将其转化成矢量化图件，也可以直接通过数字化仪获得。
8. 图形图件的编辑
地理信息系统中图形编辑功能是至关重要的，它关系到系统的成败。GIS 的核心是一个地理数据库，它能够将图形和属性特征联系在一起，所以建立GIS 的第一步是将空间信息（图形）和非空间信息（属性）输入计算机中，第二步就要纠正和修改数据采集过程中的误差和错误，需要对图形进行修改和编辑。
6．数字化图形基础
数字化图件（digital map）是运用计算机系统将图面信息数据化，转变成为图形或图象信息，并按数据结构及类型所形成的图件。它的提出和应用主要是区别于以往手工编绘的各类图件，从而使用计算机制图和建立地理信息系统。在常规的1:5万区域地质调查工作中，各种图件均用手工转绘而成，而借助于计算机技术，这些图件则可以通过地理信息系统（GIS ）软件编制。
6.1参考系统
在地理信息系统中，数字化图形中的每一个实体都具有其地理坐标值，即具有标准坐标系中的参考位置。坐标系统可以分为局部（地方）、全国或国际通用坐标系统。我国多采用北京坐标系（1954,1980），而UTM 是国际坐标系统之一；对于全球性的世界地图或大区域的小比例尺地图则可能采用世界上的其它坐标系统。
6.1.1 投影与坐标系
投影与坐标系是两个经常使用的概念，但二者并不等同。投影是采用一定的数学法则，把地球的球形表面表示在平面上的一种系统，并且尽可能使得其长度、面积和角度变形最小。比较形象的例子是，首先在橘子表面写上“地理信息系统”六个字，然后将橘子皮展开，你就会发现这六个字几乎无法辨认；同样，如果不使用投影将地球表面展开为平面，那么地球表面的山川、河流、湖泊和海洋也将产生很大的变形，以至于无法辨认。所以当我们使用计算机屏幕来表示地图时也必须使用投影。坐标系则是包括投影在内的一组公式和参数，一旦确定了这些参数，就产生了一个坐标系。坐标系包括了投影类型、大地椭球体、坐标原点、单位、东伪偏移和北伪偏移等。不同的坐标系具有不同的参数值，不同国家和地区分别采用不同的投影和坐标系。
6.1.2 投影的主要类型
投影的分类很多，根据变形的特点可以分为等角投影、等积投影和任意投影；根据投影面形状的不同，有方位投影、圆锥投影和圆柱投影；按投影面与地球面的相对位置则有正轴、横轴和斜轴以及切、割之分。这里主要介绍三种投影：①方位投影是以平面作为投影面，按某种条件，将地球表面上的经纬网投影于平面上的一种投影，在制图实践中多采用非正轴方位投影，它主要适用于南北半球。②圆锥投影是以圆锥面为投影面的系统，常进一步划分为正轴切圆锥投影和正轴割圆锥投影。这种投影适用于中纬度东西宽而南北窄的国家或地区。我国小于1：50万的地形图采用的就是等角圆锥投影。③圆柱投影是以圆柱面作为投影面，按某种条件，将地球面上的经纬线投影到圆柱面上，并沿圆柱母线切开展成平面的一种投影。从几何上看，圆柱投影是圆锥投影中锥顶在无穷远处的特例。我们常用的高斯投影和墨卡托
投影（UTM ）都属于该类投影。高斯投影是一种等角横切圆柱投影，因无角度变形，故小块地区图形保持正确，我国 1：50万至1：1万的地形图采用的就是这种投影。通用墨卡托投影（UTM ）目前已被许多国家用于建立地形图数学基础，它属于横割圆柱投影，与高斯投影同属横圆柱投影。但是，在高斯投影中规定中央经线上长度比为1，而在通用墨卡托投影中则为0.9996，该投影已广泛地被许多国家和地区采用，包括美国、日本、加拿大、泰国、阿富汗、巴西、法国和瑞士等80多个国家。
6.1.3 坐标系的类型
为了满足不同国家和地区的生产、生活、科研和军事等需要，世界上已经建立了许多坐标系统，在Maplnfo 中就有300多个坐标系统。你还可以创建自己的坐标系统。根据应用的范围可以分为局部、全国通用和国际通用三种坐标系统。①局部坐标系统是针对某个地区确定的一系列参数而创建的坐标系，对该地区来说，其变形最小，如美国各州平面坐标系和中国香港地区的坐标系。②全国通用的坐标系统是对于一个国家设定的系统，它使得整个国家在地图上变形最小，如我国的北京坐标系和日本的坐标系都是适用于较大区域的坐标系统。③国际通用坐标系统是全球设定的坐标系统，主要为世界地图和洲际地图确定的坐标系统。 在数字化图形输入和转换时，必然要涉及坐标系统的选择和投影变换。要使一张平面地图具有准确的地理位置，就必须选择正确的座标系统和投影，也必须做正确的坐标变换。 因此，在数字化图形输入之前，要进行认真的考虑，选择合适的坐标系。
6.2 点、线、面及文本
地理数据可以概括为三类拓扑概念：点（point ）、线（polyline ）、面（polygon ）。点表示数据的单一位置，如样品点、地质点、客户位置等；线覆盖了给定距离的开放对象，包括直线、折线和圆弧。例如断层、地质界线、街道等；面则是覆盖了给定面积的封闭对象，包括多边形、椭圆和矩形，例如一个国家的范围、邮区和地质体等。另外，还有文本，它是描述地图或其他对象的文字及符号，例如地质图上的代号、村庄名称等标注。原则上，任何一种地理现象都能以点、线、面加上一个文本标注“这是什么”来表示。例如一个油井可以用一个点实体和参考坐标系X 和Y 加上一个“油井”表示，一个薄片取样点同样可以用一个取样点和参考坐标系 X （如 4436000）和 Y （20657000）加上标注“b800”来表示；一条断层则表示为一个线实体和一系列坐标X 、Y （曲线）或只有起止点坐标X 、Y （直线）加上一个标注“F10”；一个地质体则包括一系列X 、 Y 坐标加上标注“Area”来表示等。实体是基本地理信息单元，也称为元素。点、线、面、象元和物体的一部分都是实体，每一个实体上都承载着不同的属性，例如一个地质体的属性中有它的位置、大小、名称、代号及其它特征。
6.3 地图与图层
地理数据的表示方法很多，最常用的，也是人们最习惯的方法是以地图的形式来表示地理数据。
地图由一系列的点、线、面组成，它们被称为地图元素。计算机正是利用地图的这一特征，按地图元素的属性进行分层，并以不同图层进行组织专业图件。可以想象，每个图层都是透明的，这些透明层可以一层层叠加；每一图层包含整个地图的不同方面。地图元素由空间参考坐标系中的位置、形状和非空间属性加以定义，亦就是前面所说的文本标记加以标注。地图通常是地理数据的二维表示，但也不排除多维表示，只是三维以上的表示难以在平面上描绘出来罢了。我们用GIS 系统设计出的地质图(图12－5) ，多数属于二维形式，有时可以表示出地形的模型等，但还没有达到真正的三维效果。
在GIS 系统中，每一个图层常常以一个单独的文件存储，当你打开一个文件时，也就打开了一个图层。不同的GIS 系统有不同的表示方法，在MAPINFO 中，每一图层可以包含不同的地理对象，诸如点、线、面和文本；而MAPGIS 中，每一图层只能表示单一对象，如点、线、面，它将点、线、面分别存入不同的文件中。例如我们常用的地形图，可以看成由五个图层组成，第一个图层包括地形线，第二个图层为水系，第三个图层由道路组成，第四个图层是居民地，第五个图层则为各种标注。再如下图（图12－6）所示，第一个图层包含榆关镇幅水系，包括河流及湖泊：第二图层为居民地位置；第三个图层由标注文本组成。通过把这些图层一层层叠加起来，将建立起完整的地图。
在GIS 系统中，基本上都是以图层作为地图的构筑块。一旦创建了地图图层，就可以把图层自由组成多种形式，增加和删除图层，或对它们进行重新排序。关于如何进行图层 的编辑，我们将在以后的章节中进行讨论。
7. 数字化图件种类及属性
7.1 地理数据的显示和隐式表示
人们靠自己的眼睛能高效率地识别形状和形式，但计算机却不能识别。要使计算机识别形状就必须精确地指出：空间模式应如何处理、如何显示等。在计算机内描述空间实体有两种方式：显示描述和隐式描述。
例如在许多GIS 系统介绍中常常引用的一个实例，一个地区地物在计算机中的显示描述就是栅格中的一系列象元（点），使计算机知道这些象元描述的是地物而不是其它物体，这些象元都给予相同的编码值“C”。其实，值“C”不一定用C 形式表示，也可以用颜色、符号、数字或灰度值来显示。于是地物的简单数据结构可以描述为：
地物的属性→符号／颜色→象元
地物的隐式表示是由一系列定义了始末点的线以及某种连接关系来描述。线的始末
点 坐标定义为一条表示地物形式的矢量，线之间的指示字符告诉计算机怎样把这些矢量连接在一起形成地物。地物的隐式数据结构为：
地物的属性→系列矢量→连接关系
从上面的介绍可看出显示与隐示表示的区别有几下点：
①隐式（矢量）表示法存储地物信息的数据较少，即需要的存储空间少（矢量表示只需11对 X 、Y 坐标和 12个连接指示字，而栅格表示需 60个象元）。
②矢量法比栅格法（显示）要精美得多。栅格法要达到相同的分辨率，格网要小到0.5mm 才行，这要需要540个象元，即540对x 、y 坐标。
③矢量法中的连接信息使数据搜索能沿着一定方向进行。栅格法则能方便地改变地物 的形状和人小，因为栅格数据修改只包括清除某些旧值和输入新值两个步骤。而矢量数据 的修改，除改变坐标值外，还需要重建连接关系(指示字) 。
由上例可以看出，至少有两种方法可以用来表示拓扑数据即：栅格法：一系列X 、Y 坐标定位的象元；每个象无独立编址，并载有属性值。矢量法：三种主要地理实体是点、线、面，点类似象无，但不占面积；其余二种均由一系列内部相关联的坐标形成一定的面或线，该面或线则能与一定的属性连接。表示图形的方法也是上述两种。
7.2 数字化图形的种类及属性
从上一节的拓扑数据表示方法可以知道，数字化图形的种类也有两种，一种是栅格图象；另一种为矢量化图形。栅格图象就是计算化的图象，它的基本结构为栅格结构，实际上就是象元阵列，每个象元由行列号确定它的位置，且具有表示实体属性的类型或编码值。点实体在栅格数据结构中表示为一个象无；线实体则表示为在一定方向上连接成串的相邻象元集合；面实体由聚集在一起的相邻象元集合表示。这种数据结构很适合于计算机处理，因为象元阵列非常容易存储、维护和显示。栅格图象是由各种栅格数据处理后的计算机化图象。栅格数据包括各种遥感数据、航测数据、航空雷达数据、各种摄影图象数据，以及扫描后的地质图、地形图数据与地球物理、地球化学和其它专业的网格数据。在区域地质调查工作中常用的栅格图像包括扫描的地质图和地形图、区域重力异常图、区域航磁异常图、化探异常图和 TM 卫片（landsat ）处理形成的各种图象。栅格数据在栅格型GIS 系统中（如ERmapper5.2) 作为基本数据，可直接进行各种图象处理和空间分析。矢量化图形的基本结构为矢量数据结构，矢量数据结构尽可能能地将目标表示的精确无误，并假定坐标空间是连续的，不必像栅格数据那样进行矢量化处理。因此，矢量数据结构更能精确地定义位置、长度和人小。前面已经述及，矢量化的图形主要由点、线、面组成，而点、线、面又具有自己的特征。
7.2.1 点实体
点实体包括由单独一对X 、Y 坐标定位的一切地理或制图实体。它的具体特点表现为： l ）独特的识别符号。在矢量化图形中，一个点可能是一个与其它信息无关的符号，它可以代表一定的意义，如代表省会、城镇、地质点或采样点，但记录在矢量化图形中就包括符号类型、大小、方向等有关信息。
2）唯一的X 、Y 坐标。
3）与其它非图形属性的联系方式。作为一个反映空间信息的实体，必须有一种方式与非空间的信息相联系，以便于查询与分析。例如在Maplnfo 中所用的ID 编码，就像每个人的身份证号码一样，即不重复，又容易辨别一个人的身份。
4）属性是反映点实体的非空间信息，包含着许多至要的特征。如一个薄片的采样点包括岩石类型、矿物组成、结构构造和归属的岩石填图单位等。
7.2.2 线实体
线实体可根据其结构和有无方向及连接信息分为两类：
l ）简单线实体：直线是最简单的线实体，只储存它的起止点坐标、属性和显示等有关数据，如一条小断层为一直线，有起止点坐标，属性表明了它的性质即正断层或逆断层等，用实线或虚线来表示实测断层或推测断层。一条直线只有两个结点组成，调整结点即可以对直线的形状及位置进行编辑。
曲线或称弧段则是许多坐标对的集合，这些坐标对可以描述任何连续而又复杂的曲线，组成曲线的坐标对越多越连续，就可以使曲线越逼真越光滑，但存量就越大。
在地质图的编辑中，我们所用直线和曲线基本上都属于这种类型，不用反映曲线或直线的方向，但要求自然、准确、合理。曲线常常由许多结点组成，每一结点代表一对坐标，调整结点的位置即可改变其形状。
2）线的网络结构：简单的线实体没有携带彼此间相互连接的空间信息，而在GIS 中，这种连接信息是提供排水网和道路网分析中不可少的信息。因此要在数据结构中建立指针系统才能让计算机在复杂的线网络结构中跟踪每一条线。
线实体也具有其本身的属性，在地质调查中最常见的是地质界线和断层。地质界线要反映出两个地质体是什么关系，是整合、不整合或假整合，还是超动、脉动或涌动的侵入关系；断层则是有断层的性质、产状及形成时代等特征。
7.2.3 面实体
面又称区域，经常为一个多边形，在GIS 中都必须处理多边形的问题。组成地质图的每一个区域都有一定的形状、周长和面积，并且要求数据结构能够记录每个区域与其它区域的
邻域关系，有时涉及大区域与小区域的嵌套问题，如在变质地层中有后期小岩株，小岩株被地层实体所包含。
简单的区域是将简单的链延长至首尾相接而形成封闭的多边形，即用多边形边界上的一系到坐标来表示其形状，多边形的属性和用以绘制该多边形的符号则作为文字实体来存储。简单的区域常有不少缺点而无法处理上面的问题。如两个邻接区域的公共边常有重叠或裂缝，不能解决大小区域之间的嵌套问题。
在区域地质调查中，我们常用到的是建立起拓扑关系的多边形或区域，经常采用一种网结构，这种结构建立起诸元素之间的相互关系。例如：①几个区域可能共有一个结点；②一个区域起始点的相互关系；③相邻区域公用一个边界，具有相同的结点和X 、Y 坐标；④大区域内包含被嵌套的小区域等。此外，还有可以用弧段序列结构来解决类似的问题。 面实体是地质图中最重要的内容之一，除了拓扑关系外，还要注意绘制符号，诸如颜色、网纹。属性也是其中重要特征。一个地质体的属性可以包括名称、代号、岩石特征和同位素年龄等，当完成图形编辑后，还需增加相关的属性，这个问题将在下一章介绍。
总之，数字化图件的种类可以概括为上述两类，即栅格图象和矢量化图件，在GIS 的输入模块中，两种类型都是可以接受的。如果已经有了栅格图象，可以利用矢量化功能将其转化成矢量化图件，也可以直接通过数字化仪获得。
8. 图形图件的编辑
地理信息系统中图形编辑功能是至关重要的，它关系到系统的成败。GIS 的核心是一个地理数据库，它能够将图形和属性特征联系在一起，所以建立GIS 的第一步是将空间信息（图形）和非空间信息（属性）输入计算机中，第二步就要纠正和修改数据采集过程中的误差和错误，需要对图形进行修改和编辑。