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1、MAPGIS操作手册上第一章 MAPGIS基础知识11、MAPGIS基本概念。 用户坐标系：是用户处理自己的图形所采用的坐标系。 设备坐标系：是图形设备的坐标系。数字化仪的原点一般在中心，笔绘图仪以步距为单位，以中心或某一角为原点。 地图：是按一定的数学法则和特有的符号系统及制图综合原则将地球表面的各种自然和社会经济现象缩小表示在平面上的图形，它反映制图现象的空间分布、组合、联系及在时空方面的变化和发展。 窗口：是用户坐标系中的一个矩形区域。用户可以改变这个矩形的大小、或移动位置来选择所要观察的图形。窗口就象照相机的取景框，当我们瞄准不同的地方，就选取了不同的景物。离景物越远框内包括的景物越多

2、而成像就小；当我们靠近它，所包括的景物越少，成像越大。利用窗口技术，我们可以有选择的考察图形的某一部分，观察图形的细致部分或全局。 视区：是设备坐标系中的矩形区域，它是图形在设备上的显示区。可视区是在一定高程和一个或多个视点内，通过计算所得到的一个或多个视点的可见区域。 图层：是用户按照一定的需要或标准把某些相关的物体组合在一起，我们称之为图层。如地理图中水系构成一个图层，铁路构成一个图层等。我们可以把一个图层理解为一张透明薄膜，每一层上的物体在同一张薄膜上。一张图就是由若干层薄膜叠置而成的，图形分层有利于提高检索和显示速度。 靶区：是屏幕上用来捕获被编辑物体(图形)的矩形区域,它由用户在屏幕

3、上形成。 控制点：控制点是指已知平面位置和地表高程的点，它在图形处理中能够控制图形形状，反映图形位置。 点元：点元是点图元的简称，有时也简称点，所谓点元是指由一个控制点决定其位置的有确定形状的图形单元。它包括字、字符串、子图、圆、弧、直线段等几种类型。它与“线上加点”中的点概念不同。 弧段：弧段是一系列有规则的，顺序的点的集合,用它们可以构成区域的轮廓线。它与曲线是两个不同的概念，前者属于面元，后者属于线元。 区/区域：区/区域是由同一方向或首尾相连的弧段组成的封闭图形。 拓扑：拓扑亦即位相关系，是指将点、线、及区域等图元的空间关系加以结构化的一种数学方法。主要包括：区域的定义、区域的相邻性及

4、弧段的接序性。区域是由构成其轮廓的弧段所组成，所有的弧段都加以编码，再将区域看作由弧段代码组成；区域的相邻性是区域与区域间是否相邻，可由它们是否具有共同的边界弧段决定；弧段的接序性是指对于具有方向性的弧段，可定义它们的起始结点和终止结点，便于在网络图层中查讯路径或回路。拓扑性质是变形后保持不变的属性。 透明输出：与透明输出相对的为覆盖输出。用举例来解释这个名词，如果区与区、线与区或点图元与区等等叠加，用透明输出时，最上面的图元颜色发生了改变，在最终的输出时最上面图元颜色为它们的混合色。最终的输出如印刷品等。 数字化：数字化是指把图形、文字等模拟信息转换成为计算机能够识别、处理、贮存的数字信息的

5、过程。 矢量：是具有一定方向和长度的量。一个矢量在二维空间里可表示为(Dx,Dy),其中Dx表示沿x方向移动的距离，Dy表示沿y方向移动的距离。 矢量化：矢量化是指把栅格数据转换成矢量数据的过程。 细化：细化是指将栅格数据中，具有一定宽度的图元，抽取其中心骨架的过程。 网格化(构网)：网格化是指将不规则的观测点按照一定的网格结构及某种算法转换成有规则排列的网格的过程。网格化分为规则网格化和不规则网格化，其中规则网格化是指在制图区域上构成有小长方形或正方形网眼排成矩阵式的网格的过程；不规则网格化是指直接由离散点连成的四边形或三角形网的过程。网格化主要用于绘制等值线。 光栅化：光栅化是指把矢量数据

6、转换成栅格数据的过程。 曲线光滑：就是根据给定点列用插值法或曲线拟合法建立某一符合实际要求的连续光滑曲线的函数，使给定点满足这个函数关系，并按该函数关系用计算加密点列来完成光滑连接的过程。 结点：结点是某弧段的端点，或者是数条弧段间的交叉点。 结点平差(顶点匹配)：本来是同一个结点，由于数字化误差，几条弧段在交叉处，即结点处没有闭合或吻合，留有空隙，为此将它们在交叉处的端点按照一定的匹配半径捏合起来，成为一个真正结点的过程，称为结点平差。 BUF 检索：本来是靠近某一条弧段上的几条弧段，由于数字化误差，这几条弧段在与弧段交叉或连接处的结点没有落在弧段上，为此将弧段按照一定的检索深度检索其周围几

7、条弧段的结点，若落在该深度范围内，就将这些结点落到弧段上，从而使这些弧段靠近于弧段，我们称这个过程为BUF检索。 缓冲区(Buffer)：是绕点、线、面而建立的区域，可视为地物在一定空间范围内的延伸，任何目标所产生的缓冲区总是一些多边形，如建立以湖泊和河道500米宽的砍伐区。缓冲分析的应用包括道路的噪声缓冲区、危险设施的安全区等。裁剪：裁剪是指将图形中的某一部分或全部按照给定多边形所圈定的边界范围提取出来进行单独处理的过程。这个给定的多边形通常称作裁剪框。在裁剪实用处理程序中，裁剪方式有内裁剪和外裁剪，其中内裁剪是指裁剪后保留裁剪框内的部分，外裁剪是指裁剪后保留裁剪框外面的部分。 属性：就是一

8、个实体的特征，属性数据是描述真实实体特征的数据集。显示地物属性的表通常称为属性表，属性表常用来组织属性数据。 重采样：就是根据一类象元的信息内插另一类象元信息的过程。 遥感：广义上讲，遥感就是不直接接触所测量的地物或现象，远距离取得测量地物或现象的信息的技术方法。狭义而言，主要指从远距离、高空以至外层空间的平台上，利用可见光、红外、微波等探测仪器，通过摄影和扫描、信息传感、传输和处理，从而识别地面物质的性质和运动状态的现代化技术系统。 监督分类：根据样本区特征建立反射与分类值的关系，然后再推广到影像的其它位置。它以统计识别函数为理论基础。而非监督分类以集群理论为基础，自动建立规则。 网络(Ne

9、twork)：由节点和边组成的有规则的线的集合，如道路网络、管道网络。节点是线的交叉点或线的端点，边是数据库模型中的链(即定义复杂的线或边界的坐标串)，节点度是节点处边的数目。网络分析多种多样，如交通规划、航线安排等。 TIN：是由一组不规则的具有X、Y坐标和Z值的空间点建立起来的不相交的相邻三角形，包括节点、线和三角形面，用来描述表面的小面区。TIN的数据结构包括了点和它们最相邻点的拓扑关系，所以TIN不仅能高效率地产生各种各样的表面模型，而且也是十分有效的地形表示方法。TIN的模型化能力包括计算坡度、坡向、体积、表面长，决定河网和山脊线，生成泰森多边形等。 数字高程模型(DEM)：即Dig

10、ital Elevation Model，是数字形式的地形定量模型。 数字地形模型(DTM)：即Digital Terrain Model，是数字形式表示的地表面，即区域地形的数字表示，它是由一系列地面点的X，Y位置及其相联系的高程Z所组成。这种数字形式的地形模型是为适应计算机处理而产生的，又为各种地形特征及专题属性的定量分析和不同类型专题图的自动绘制提供了基本数据。在专题地图上，第三维Z不一定代表高程，而可代表专题地图的量测值，如地震烈度、气压值等。 直方图(HistoGram)：统计学中的一种图表。将测定值的范围分成若干个分区，以区间为底，各区间内的测定次数为高，构成若干个长方形，由这些长

11、方形所构成的图叫直方图。 地图投影(Map Projection)：按照一定的数学法则，将地球椭球面经纬网相应投影到平面上的方法。坡度和坡向：如果输入高程，通过计算相邻象元值的差异可求得坡度；斜坡倾斜的水平方向称为坡向。12、县（市）级土地利用数据库管理系统中的专业术语土地利用现状数据库工程：它是一个逻辑概念，与MAPGIS平台的“工程”定义不同，它是指在指定区域范围内所有包含时间和空间特征的土地利用数据的逻辑集合。项目：项目是一个逻辑概念，与MAPGIS平台中定义的“工程”含义完全一致。数据(文件)层：是物理和逻辑概念的中和体，在逻辑上是项目和工程的子集，在物理上是独立存在的文件。图斑和地类

12、界：指的是具有单一土地利用现状类型的闭合区域，与MAPGIS平台中的“区”相对应。行政辖区：就是指行政区。线状地物：指的是具有一定宽度但又不依比例尺表示的地理线状要素的统称。零星地物：指的实在土地利用现状调查中，按照成图比例尺因面积过小而不宜在图上依比例表示的土地利用现状图班。其几何特征为点。混合地类图班：派生名称，指的是其中含有大量的且规则分布的零星地物的土地利用现状图班，其表示方法为：主地类所占百分比，辅地类所占百分比。图幅索引和行政区索引：图幅索引是指行政辖区范围内的标准比例尺分幅的土地利用现状图的索引图；行政区索引是行政辖区范围内的所有下属行政区的索引图。这两个索引图都是在建立土地利用

13、现状数据库工程时所必需的。 飞地：权属为A村的图班，几何位置却处在权属为B村的行政辖区范围内，则该图班为飞地。 权属和权属界：指的是土地利用现状图班的所有权归属。权属的边界就是权属界，它与行政区界有重合之处。 争议地：是指权属有争议的土地利用现状图斑。 基年图班和变更数据：基年图班是指当前所处理的土地利用现状数据，是一个相对概念。变更数据指的是在基年数据基础上的土地利用变更数据，与基年数据相对应。坐标偏移值：系统保存数据坐标文件有两种形式：浮点型和双精度型，浮点型数据文件大小是双精度型的一半且处理速度快，但其有效位短，处理大坐标数据时精度不够。因此需要将用大地坐标纪录的土地利用现状数据做一个统

14、一平移，平移时的平移量就称为坐标偏移值。13、MAPGIS功能简介本节主要介绍与本系统有关的各部分的功能，其主要的操作见MAPGIS操作手册。131、数据输入在建立数据库时，我们需要有转换各种类型的空间数据为数字数据的工具，数据输入是GIS 的关键之一，它的费用常占整个项目投资的80或更多。MAPGIS提供的数据输入有数字化仪输入、扫描矢量化输入、GPS输入和其它数据源的直接转换。1、数字化输入 数字化输入也就是实现数字化过程，即实现空间信息从模拟式到数字式的转换，一般数字化输入常用的仪器为数字化仪。MAPGIS的图形输入子系统的主要功能有： 设备安装及初始化功能-对输入设备(主要是数字化仪)

15、进行联机测试、安装，并对图形的坐标原点、坐标轴、角度校正等进行初始化，实现数字化仪与主机间的连接通讯。对不同类型的数字化仪，可根据用户设置的类型，自动生成或更新数字化仪驱动程序。 底图数字化输入功能-对原始底图可进行手动数字化，采集点、线图元间的关系数据和属性数据，对三维立体图还可进行空间高程数据采集。输入方式有点方式和流线方式，输入类型有圆线、弧线、多边形线、任意线及字符串、子图等。 输入图元的平差校正功能-对输入的点、线、面坐标数据自动进行平差处理，以校正人工输入造成的误差。 输入数据的显示功能-通过设定显示窗口，比例因子，可显示当前输入的图形数据及图元关系数据，并可进行分层管理。 属性联

16、接功能-将指定图的图形数据和属性数据通过关键字联接起来。 属性数据的编辑功能-可动态的定义属性数据结构，输入、浏览、修改属性数据。2、扫描矢量化输入 扫描矢量化子系统，通过扫描仪输入扫描图象，然后通过矢量追踪，确定实体的空间位置。对于高质量的原资料，扫描是一种省时、高效的数据输入方式。MAPGIS扫描矢量化的主要功能有：1) 图象格式转换功能-系统可接受扫描仪输入的TIFF栅格数据格式，并将其转换为MAPGIS系统的标准RBM格式。2) 矢量跟踪导向功能-可对整个图形进行全方位游览，任意缩放，自动调整矢量化时的窗口位置，以保证矢量化的导向光标始终处在屏幕中央。在多灰度级图象上跟踪线划时，保证跟

17、踪中心线。3) 多种矢量化处理功能-系统提供了交互式手动、半自动、细化全自动和非细化全自动矢量化方式，同时提供了全图矢量化和窗口内矢量化功能，供用户选择。4) 自动识别功能-系统应用人工智能及模式识别的技术，在我国率先成功地实现灰度扫描地图矢量化和彩色扫描地图矢量化，克服了二值扫描地图矢量化的致命弱点，使之彩色地图可达全要素一次性矢量化。5) 编辑校正功能-系统提供了对矢量化后的图元（包括点图元和线图元），进行编辑、修改等功能，可随时进行任意大小比例的显示，便于校对；对汉字、图符等特殊图元，可直接调用系统库，根据给定的参数，自动输入生成。3、GPS输入 GPS是确定地球表面精确位置的新工具，它

18、根据一系列卫星的接收信号，快速地计算地球表面特征的位置。由于GPS测定的三维空间位置以数字坐标表示，因此不需作任何转换，可直接输入数据库。132、数据处理 输入计算机后的数据及分析、统计等生成的数据在入库、输出的过程中常常要进行数据校正、编辑、图形的整饰、误差的消除、坐标的变换等工作。MAPGIS通过拓扑结构编辑子系统、图形编辑子系统及投影变换、数据校正等系统来完成，下面分别介绍之。1、图形编辑子系统 该系统用来编辑修改矢量结构的点、线、区域的空间位置及其图形属性、增加或删除点、线、区域边界，并适时自动校正拓扑关系。图形编辑子系统是对图形数据库中的图形进行编辑、修改、检索、造区等，从而使输入的

19、图形更准确、更丰富、更漂亮。它的主要功能有： (1)先进的可视化定位检索功能-提供了多种图形窗口的操作功能，包括开窗口，移动窗口，无级任意放大缩小窗口比例，显示窗口及图元捕获信息等系列可视化技术功能。 (2)灵活方便的线元编辑功能-本系统将各种线型（如点划线、省界、国界、公路、铁路、河堤、水坎等）以线为单位作为线图元来编辑。各种线图元，根据指定的坐标点数据、线型及参数，经过算法处理产生各种线型。线元编辑功能完成对线段进行连接、组合、增加、删除、修改、剪裁、提取、平滑、移位、阵列复制、改向、旋转、产生平行线、修改参数等。 (3)功能强大的点元编辑功能-图形中各种注释（英文、汉字、日文、俄文），各

20、种专用符号、子图、图案以及圆、弧、直线归并为点图元来编辑。点图元编辑功能提供编辑修改注释及其控制点坐标的手段，可增加、删除、移动、复制、阵列复制各注释点，修改各类注释信息，包括字串大小、角度、字体、字号、子图号等，同时还可修改控制点的坐标方位。 (4)快速有效的面元编辑功能-面元编辑功能编辑图形中以颜色或花纹图案填充的区域（面元），包括面元的建立、删除、合并、分割、复制，面元的属性编辑及边界编辑功能。其中建立面元功能允许用户交互式选择组成面元的边界弧段、定义面元属性（颜色、填充花纹等）；属性编辑可以进行匹配查询、修改、删除、定位等；边界编辑可对任意区域的边界进行剪断、连接、移动、删除、添加、光

21、滑以及对弧段上的任意点进行移动、删除、添加等操作。 (5)图形信息的分层管理功能-系统提供了对图形信息进行分层存放、分层管理和分层操作功能，允许用户自行定义、修改图层名，随时打开或关闭个别图层或所有图层，自动检索图形的各个层及每个层上所存放的图形信息。由于图元可分层存放，从而可以利用图层作灵活的组合编图。2、错误检查子系统 错误检查子系统辅助用户检查数据错误，如图元的拓扑关系、面积、参数等，给用户提供一个可视化的错误检查环境，指出错误类型及出错的图元，从而节约数据修编时间，提高数据的质量。3、拓扑结构编辑子系统 拓扑处理子系统可对图形中的位置结构建立拓扑关系，从而使搜区、检查、造区更加快速、方

22、便、简捷，它提供自动生成、检查和校正拓扑关系的工具。经过拓扑处理的数据形成的数据库也称为拓扑数据库，在进行空间分析时，只有建立了拓扑关系的数据才能进行分析，因此，常用到拓扑数据库。4、地图投影变换子系统 地图投影的基本问题乃是如何将地球表面(椭球面或圆球面)表示在地图平面上。这种表示方法有多种，而不同的投影方法实现不同图件的需要，因此在进行图形数据处理中很可能要从一个地图投影坐标系统转换到另一个投影坐标系统，该系统就是为实现这一功能服务的，本系统共提供了20种不同投影间的相互转换及经纬网生成功能。通过图框生成功能可自动生成不同比例尺的标准图框。5、数据校正处理子系统 在图件数字化输入过程中，通

23、常的输入法有：扫描矢量化、数字化仪跟踪数字化、标准数据输入法等。通常由于图纸变形等因素，使输入后的图形与实际图形在位置上出现偏差，个别图元经编辑、修改后，虽可满足精度，但有些图元，由于发生偏移，虽经编辑、很难达到实际要求的精度，此时，说明图形经扫描输入或数字化输入后，存在着变形或畸变。出现变形的图形，必须经过数据校正，消除输入图形的变形，才能使之满足实际要求，该系统就是为这一目的服务的。通过该系统即可实现图形的校正，达到实际需求。6、系统服务库设计 系统库服务子系统是为图形编辑服务的。它将图形中的文字、图形符号、注记、填充花纹及各种线型等抽取出来，单独处理，经过编辑、修改，生成子图库、线型库、

24、填充图案库和矢量字库，自动存放到系统数据库中，供用户编辑图形时使用。主要功能有：1) 形状多样的子图库编辑功能-提供一个可随时在屏幕上编辑、修改、删除、无限量增加的子图库。供各种图件的专业图例、符号的快速重复绘制等使用。2) 各种线元的线型库编辑功能-提供了一个产生各种线型的线型库，用户可根据需要随时在屏幕上浏览、建立、修改、生成一种线型。线型库主要用于绘制公路、铁路、省界、国界、点划线、虚线或任意形状的线图元。3) 花纹美丽的图案库编辑功能-系统提供了一个填充面元花纹图案库，用户可随时在屏幕上编辑、修改、生成任一种类型的图案，并可以随时进行浏览、查询。4) 专用符号库的生成功能-内容丰富、功

25、能完善的系统服务库子系统，使用户可以根据自己的应用而建立专用的系统库。如地质符号库、旅游图符号库等。 MAPGIS的数据库管理是通过空间和属性两个管理系统来实现的。133、MAPGIS数据库管理1、图形数据库管理子系统 图形数据库管理子系统是地理信息系统的重要组成部分。在数据获取过程中，它用于存储和管理地图信息；在数据处理过程中，它既是资料的提供者，也可以是处理结果的归宿处；在检索和输出过程中，它是形成绘图文件或各类地理数据的数据源。图形数据库中的数据经拓扑处理，可形成拓扑数据库，用于各种空间分析。MAPGIS的图形数据库管理系统可同时管理数千幅地理底图，数据容量可达数十千兆，主要用于创建、维

26、护地图库，在图幅进库前建立拓扑结构，对输入的地图数据进行正确性检查，根据用户的要求及图幅的质量，实现图幅配准、图幅校正和图幅接边。其主要功能如下： 图库操作功能-提供了建立图库、修改及删除图库等一系列操作；以及图幅入库的参数设置，包括幅面的大小、经纬跨度和比例尺等等；对编辑好的图库，系统还提供了图库输出功能，将其转化为地理信息系统或管网属性系统等的底图，备其他系统使用。为严格确保数据的完整性，在建库过程中作值域检查、依赖关系检查、重复记录检查，系统对用户数据自动备份，用户数据一旦遭意外而被破坏，可启用备份数据。 引入“库类”的概念，建立了一种数据组织与管理的新方法，使得地图数据的存储与检索非常

27、灵活。库类的操作提供了增加类、删除类、更换类、修改类名、浏览类。 图幅操作功能-提供了记录输入、显示、修改、删除等功能，每个记录（也称一个图幅）包括标识符、控制点及其所代表的图元的图形文件，用户根据需要可随时调用、存取、显示、查询任一图幅。 信息查询功能-系统提供了经纬查询、日期查询、标识查询和条件查询功能，用户根据需要可随时选择任何一种方式进行操作。图幅检索提供了空间条件检索、库类检索、图形属性检索以及综合条件检索；用户利用这些功能可将所需要的图形及属性数据从图库中提取出来。 图幅剪取功能-提供了输入剪取框、读入剪取框和临时构造剪取框三种方式，每种方式都可以任意设置剪取框，系统自动剪取框内的

28、各幅图件，并生成新的图件。 图幅配准功能-提供了图幅变换功能，可随时对装入的图幅进行平移变换、比例变换、旋转变换和控制点变换，以满足用户的需求。 图幅接边功能-可对图幅帧进行分幅、合幅，并进行图幅的自动、半自动及手动接边操作，在接边的过程中，系统自动清除接合误差，既准确、快速，又方便、自然。 图幅提取功能-系统对分层、分类存放的图形数据，按照不同的层号或类别，分层性地提取图幅，或者通过指定相应的图幅，合并生成新的图件，以满足不同用户的需求。2、专业属性库管理子系统 GIS系统应用领域非常广，各领域的专业属性差异甚大，以至不能用一已知属性集描述概括所有的应用专业属性。因此建立一动态属性库是非常必

29、要的。动态就是根据用户的要求能随时扩充和精简属性库的字段(属性项)，修改字段的名称及类型。具备动态库及动态检索的GIS软件，同一软件，就可以管理不同应用的专业属性，也就可以生成不同应用领域的GIS软件。如管网系统，可定义成“自来水管网系统”、“通讯管网系统”、“煤气管网系统”等。 该系统能根据用户的需要，方便地建立动态属性库，从而成为一个有力的数据库管理工具。它的主要功能有：1) 动态建库功能可随时建立一个动态属性库，并可扩充、精简和修改库的字段。2) 属性定义功能可定义属性结构，修改属性域，并对已有属性进行管理、维护等操作。3) 记录编辑功能可随时生成、输入、编辑、修改、查询属性域所对应的记

30、录。4) 多媒体属性库定义功能可定义、编辑、插入、修改多媒体属性数据，并将其与相应的图件联接起来。5) 专业库生成功能可根据不同的应用系统，生成不同的属性数据库。134、空间分析 地理信息系统与机助制图的重要区别就是它具备对空间数据和非空间数据进行分析和查询的功能，它包括矢量空间分析、图像分析、数字高程模型三个子系统。1、空间分析子系统空间分析系统是MAPGIS的一个十分重要的部分，它通过空间叠加分析方法，属性分析方法、数据查询检索来实现GIS对地理数据的分析和查询。2、多源图像处理分析系统 多源图象处理分析系统（MSIMAGES）是一个新一代的32位专业图象（栅格数据）处理分析软件。多源图象

31、处理分析系统能处理栅格化的二维空间分布数据，包括各种遥感数据、航测数据、航空雷达数据、各种摄影的图像数据，以及通过数据化和网格化的地质图、地形图、各种地球物理、地球化学数据和其它专业图像数据。1) 系统完全支持所有的数据类型的处理分析，从8位的无符号整数到64位的双精度浮点数据；2) 系统的文件格式（*.MSI）支持任意多的图层，并支持多类型的图象；3) 系统完全支持所有数据类型的动态显示；4) 系统完全支持局部区域和全图区域的处理分析；5) 系统完全支持任意大的图象的浏览显示；6) 系统支持与MAPGIS的栅格数据格式（*.RBM）的交换；7) 系统支持可视化的监督学习；8) 系统支持灰度变

32、换的动态预示；9) 系统支持图象的任意倍数的缩放显示；10) 系统支持自定义图象算术表达式运算.3、图像配准镶嵌系统 图象配准镶嵌系统一个32位专业图象处理软件，本系统以MSI图象为处理对象。本系统提供了提供了强大的控制点编辑环境，以完成MSI图象的几何控制点的编辑处理；当图象具有足够的控制点时，MSI图象的显示引擎就能实时完成MSI图象的几何变换、重采样和灰度变换，从而实时完成图象之间的配准，图象与图形的配准，图象的镶嵌，图象几何校正，几何变换，灰度变换等功能。1) 系统完全支持MSI图象的所有的数据类型的配准镶嵌，从8位的无符号整数到64位的双精度浮点数据；2) 系统支持三种控制点编辑方式，支持屏幕上取控制点和手工输入控制点，支持控制点的残差分析；3) 系统使用了MSI显示引擎，