數(shù)字城市電子地圖建設(shè)方法概述

喬相飛，孫 磊

(青島市勘察測繪研究院，山東青島266034)

一、引 言

數(shù)字青島電子地圖建設(shè)項目(以下簡稱為“數(shù)字青島項目”)是“數(shù)字青島地理空間框架建設(shè)”的重要組成部分。參照《數(shù)字青島地理信息公共平臺電子地圖數(shù)據(jù)規(guī)范》，該項目完成了比例尺從1∶500～1∶100萬，兩個版本(政務(wù)版、公眾版)共24級地圖的配圖和14個數(shù)據(jù)集的生產(chǎn)工作。本文對該項目的主要工作環(huán)節(jié)和重點工作內(nèi)容進行了說明和總結(jié)，希望能為同類項目的建設(shè)起到一定的參考和啟發(fā)作用。

二、項目建設(shè)要點

1．技術(shù)路線設(shè)計

設(shè)計數(shù)字城市電子地圖建設(shè)的技術(shù)路線，不僅應(yīng)考慮到項目的順利實施和最終成果的取得，同時還應(yīng)考慮到電子地圖后續(xù)的可更新維護性和可擴充推廣性。

傳統(tǒng)電子地圖編制的技術(shù)路線為“數(shù)據(jù)生產(chǎn)—地圖配圖”，即先完成電子地圖的數(shù)據(jù)生產(chǎn)和定稿后，再進行地圖配圖工作。這種工作路線的優(yōu)點在于重復工作量少，工作流程清晰。但其配圖工序必須先等待數(shù)據(jù)定稿后才能開展，且受數(shù)據(jù)脫密、送審等時間周期制約，建設(shè)過程較長。數(shù)字青島項目采用了異步交互式的工作路線設(shè)計，同時展開數(shù)據(jù)生產(chǎn)和地圖編制兩大項工作，通過選擇適當?shù)能浖脚_解決因數(shù)據(jù)調(diào)整引起的重復編圖問題。

圖1為數(shù)字青島項目的工作流程圖。從圖中可以看出，該項目不僅采用了異步交互式工作流程，并且在數(shù)據(jù)生產(chǎn)順序上也有所調(diào)整，優(yōu)先建設(shè)了最大比例尺和最小比例尺數(shù)據(jù)集。這種數(shù)據(jù)生產(chǎn)流程主要是為了兼顧地圖配圖方案編制的需要，在項目初期即能展現(xiàn)出整個地圖配圖的風格和細節(jié)，并通過安排階段進展匯報的形式向各方征集意見，以最終確定整個地圖配圖工作的樣式風格和大方向。

圖1

2．軟件平臺的選擇

為保證數(shù)據(jù)生產(chǎn)與地圖配圖工作能夠同時開展，且避免因數(shù)據(jù)修改帶來的過多重復配圖工作量，要求數(shù)據(jù)生產(chǎn)軟件和地圖配圖軟件之間能夠緊密而靈活地結(jié)合，將數(shù)據(jù)變化帶來的配圖影響降至最低。在軟件的選擇上，不應(yīng)片面追求數(shù)據(jù)生產(chǎn)效率或配圖美觀，而應(yīng)強調(diào)“均衡”策略，全面考慮軟件對數(shù)據(jù)生產(chǎn)、地圖配圖和后續(xù)維護的支持度，以及軟件自身的應(yīng)用性、數(shù)據(jù)兼容性、工作穩(wěn)定性和技術(shù)前瞻性。另外，軟件對海量數(shù)據(jù)的支持能力及大數(shù)據(jù)量環(huán)境下的運行速度也是軟件選擇的重要指標。

基于上述考慮，通過對多種軟件的對比，數(shù)字青島項目最終選擇了ArcGIS 10作為該項目數(shù)據(jù)生產(chǎn)和地圖配圖的主要應(yīng)用軟件平臺，并最終取得了較好的應(yīng)用效果。

3．數(shù)據(jù)的縮編與更新

按照相關(guān)規(guī)范要求，數(shù)字城市電子地圖的各數(shù)據(jù)集生產(chǎn)應(yīng)依托對應(yīng)的基本比例尺地形圖數(shù)據(jù)，依層類和要素提取規(guī)則進行數(shù)據(jù)提取，并進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)加工，經(jīng)處理后形成電子地圖數(shù)據(jù)成果。對于無基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐的小比例尺數(shù)據(jù)集可采用縮編生產(chǎn)的方式獲得。

在實際工作中，由于不同比例尺基礎(chǔ)數(shù)據(jù)間的生產(chǎn)時間、生產(chǎn)單位、參照標準均不盡相同，難免導致數(shù)據(jù)間存在描述差異和現(xiàn)勢性差異。例如對于同一道路，有的數(shù)據(jù)定義為支線，有的則定義為大車路;同一區(qū)域內(nèi)，有的數(shù)據(jù)描述為建成區(qū)，有的還是一片空地。這種差異將導致不同比例尺下的數(shù)據(jù)集不能按照統(tǒng)一的符號化規(guī)則進行套用，或者套用后配圖效果出現(xiàn)“跳躍變化”等問題。

因此，在數(shù)字青島項目中，并未拘泥于“對應(yīng)數(shù)據(jù)橫向提取”的作業(yè)模式，而是對重點圖層采用了貫穿式縮編的方式進行生產(chǎn)，主要包括道路、植被等圖層內(nèi)容。例如道路圖層的生產(chǎn)中，利用1∶500(市區(qū))和1∶5000(郊縣)道路數(shù)據(jù)為基準，全系列逐級縮編至1∶100萬數(shù)據(jù)集的道路數(shù)據(jù)內(nèi)容，使各數(shù)據(jù)集間數(shù)據(jù)描述保持一致。

雖然貫穿式縮編是一種非常有效的生產(chǎn)方法，但并非所有圖層都適用于該方法，例如建筑物及其附屬設(shè)施等圖層。該類圖層的數(shù)據(jù)量非常大，縮編技術(shù)要求也較高，進行全系列貫穿縮編處理是不經(jīng)濟也不現(xiàn)實的。因此，在數(shù)字青島項目中對該類圖層采用了比對更新的方法進行處理。首先，依照各級別對應(yīng)比例尺，對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的相應(yīng)圖層內(nèi)容進行橫向提取;然后以現(xiàn)勢性最好的大比例尺數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對其他比例尺數(shù)據(jù)進行更新，并借助最新的影像數(shù)據(jù)對各級數(shù)據(jù)進行校核，以使所有成果數(shù)據(jù)集間的現(xiàn)勢性保持一致。另外，為增強電子地圖的應(yīng)用效果，除利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行更新外，項目還多方收集了各類新建重點項目、標志性地物的工程測量數(shù)據(jù)，例如跨海大橋、海底隧道、快速路改造、建設(shè)中地鐵項目、建設(shè)中浮山隧道等項目數(shù)據(jù)，在各級別數(shù)據(jù)上進行了相應(yīng)的數(shù)據(jù)更新。

數(shù)字青島項目中，通過貫穿縮編和比對更新這兩種工作方法的結(jié)合，成功且高效地完成了不同數(shù)據(jù)集間的數(shù)據(jù)整合，提升了數(shù)據(jù)成果的現(xiàn)勢一致性和體系性，增強了應(yīng)用效果。

4．分級配圖的數(shù)據(jù)支持

數(shù)字城市電子地圖建設(shè)工作中，存在著一級數(shù)據(jù)集需支持兩級配圖的情況。以數(shù)字青島為例，七級成果數(shù)據(jù)集需要支持12級配圖，即有5個數(shù)據(jù)集需同時支持兩級配圖。如何合理地分配該數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)內(nèi)容，使其在兩級配圖中合理、均衡、美觀地顯現(xiàn)，同時又能保持數(shù)據(jù)集的完整性是需解決的首要問題。

在一些同類項目建設(shè)中，往往采用數(shù)據(jù)集拆分的方式解決這一問題，即將目標數(shù)據(jù)集按照配圖需要拆分為兩個數(shù)據(jù)集，再由這兩個數(shù)據(jù)集分別支持相應(yīng)配圖。這種作業(yè)方式最大的缺陷有兩點：①破壞了成果數(shù)據(jù)的完整性;② 創(chuàng)建了中間數(shù)據(jù)集，如果數(shù)據(jù)變更則中間數(shù)據(jù)集也需隨之變更，增加了工作量。

數(shù)字青島項目通過在數(shù)據(jù)屬性結(jié)構(gòu)中增加配圖控制字段，記錄每個圖元的配圖參與信息。在配圖時利用圖層屬性過濾功能實現(xiàn)數(shù)據(jù)篩選，在不破壞數(shù)據(jù)完整性的前提下，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的分級配圖支持。表1為ZF數(shù)據(jù)集(1∶2000)支持18、19兩級配圖的控制字段賦值說明，通過不同的控制字段賦值，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的分級支持。

表1 ZF數(shù)據(jù)集控制字段賦值說明

5．配圖輔助數(shù)據(jù)建設(shè)

數(shù)字城市電子地圖數(shù)據(jù)集除作為電子地圖編制的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)外，還是整個平臺的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一，需為大量的專題應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持和服務(wù)。因此平臺對電子地圖數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)規(guī)范性及數(shù)據(jù)精度有著較高的要求。但從地圖編制角度看，該數(shù)據(jù)集尚不能完全滿足地圖編圖的需要，還需一些輔助數(shù)據(jù)進行支持。

以數(shù)字青島項目為例，其電子地圖數(shù)據(jù)存在著村落、小區(qū)等注記點相對配圖需求分布稀疏，海岸線與沙灘相對關(guān)系不一致，區(qū)域性注記錨點位置不適合等問題，這些問題從數(shù)據(jù)角度看都具合理性。例如要解決注記稀少問題，可通過點插密的方式進行，但如果在成果數(shù)據(jù)中直接進行點插密，又會造成同名點數(shù)據(jù)冗余，破壞成果數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)質(zhì)量。數(shù)字青島項目通過創(chuàng)建“配圖輔助數(shù)據(jù)集”將僅配圖中需要的，且數(shù)據(jù)應(yīng)用價值不大的各類圖層單獨生產(chǎn)和維護，解決了該類問題。例如，通過“注記點位插密層”的獨立創(chuàng)建，既滿足了配圖要求，又避免了數(shù)據(jù)冗余。相同類型的輔助圖層還包括“配圖岸線層”、“特色點位層”、“輔助注記層”等圖層。項目對配圖輔助數(shù)據(jù)層沒有數(shù)據(jù)精度和拓撲關(guān)系的要求，僅以配圖美觀為唯一制作原則。在保持數(shù)據(jù)完整性和數(shù)據(jù)質(zhì)量的前提下，更好地支持了配圖應(yīng)用。

6．地圖配圖設(shè)計

數(shù)字青島項目的地圖配圖設(shè)計是在“天地圖”電子地圖樣式基礎(chǔ)上，結(jié)合青島城市特色和項目實際情況編制完成的(如圖2所示)。其設(shè)計內(nèi)容力求精細和具可操作性，除作為項目配圖指導文檔外，該設(shè)計還與電子地圖數(shù)據(jù)規(guī)范等文檔共同作為地方性標準編制的藍本使用。該設(shè)計遵循了以下原則：

1)色調(diào)一致，色彩清新，能反映青島濱海城市特色。

2)符號樣式風格一致，符號描述大眾化，便于理解。

3)定位于背景圖，圖面簡潔，為加載專題信息做好準備。

4)配圖內(nèi)容逐級豐富，一般情況下下一級(大比例尺)應(yīng)包含上一級(小比例尺)內(nèi)容。

5)圖層順序設(shè)置合理，圖層之間壓蓋合理，能正確反映實際地物情況。

6)標注設(shè)置合理，無壓蓋，大小適中;遵循編圖規(guī)范，避免圖元沖突，同名注記在各級瀏覽應(yīng)基本一致、無突兀感。

圖2 地圖配圖設(shè)計

7．靜態(tài)注記的全面使用

電子地圖配圖的注記從放置方式上可以分為動態(tài)標注和靜態(tài)放置兩種方式。其中動態(tài)標注的方式是以圖元(點、線、面)為依附，根據(jù)一定標注規(guī)則(放置優(yōu)先級、避讓規(guī)則)進行字段內(nèi)容的自動標注。其優(yōu)點在于生成簡單、效率高;缺點在于不能完全適用于各種情況、可控性差、美觀度低，且無法滿足局部切圖更新要求。靜態(tài)放置則是在動態(tài)標注的基礎(chǔ)上，將標注實體化、固定化，并通過人工干預(yù)使其獲得最佳效果。靜態(tài)注記的應(yīng)用效果較好，但生產(chǎn)工作量較大，對作業(yè)員的編圖水平要求也較高。為最大限度地提升配圖水平和保證項目質(zhì)量，建議在項目條件允許的范圍內(nèi)，盡量使用靜態(tài)注記的方式進行標注配圖。

數(shù)字青島項目配圖中全面采用了靜態(tài)注記的方式進行標注。為減少靜態(tài)數(shù)據(jù)生產(chǎn)的工作量，節(jié)約項目成本，在該項工作中，應(yīng)先通過Maplex標注引擎，科學合理地設(shè)置標注規(guī)則，在動態(tài)標注階段即最大限度得使標注合理化、美觀化;然后在此基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)化為靜態(tài)注記，加以人工干預(yù)和調(diào)整，最終使其最佳化。常用的Maplex規(guī)則包括道路中心線避讓、水系避讓、優(yōu)先標注位置、最小標注間隔、標注偏移設(shè)置等規(guī)則，具體組合應(yīng)用方法和參數(shù)設(shè)置需根據(jù)不同數(shù)據(jù)情況和圖面需求進行調(diào)整，此處不再詳述。

另外，在靜態(tài)注記生產(chǎn)中，保持靜態(tài)注記與矢量數(shù)據(jù)間的屬性關(guān)聯(lián)也是十分必要的。例如某道路名稱變更，如果保持關(guān)聯(lián)關(guān)系，則只需修改矢量數(shù)據(jù)屬性即可，靜態(tài)注記也將隨之改變。而如果沒有建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，則需逐一修改，增加額外工作量，且容易造成遺漏。

8．質(zhì)量控制方法

數(shù)字青島項目中除使用了常規(guī)的質(zhì)量控制措施和質(zhì)量檢查方法外，還將質(zhì)量控制的保障性作用擴展至補充完善領(lǐng)域。項目建設(shè)單位青島市勘察測繪研究院充分發(fā)揮其地方院優(yōu)勢，在常規(guī)質(zhì)量檢查完成后，通過搭建內(nèi)網(wǎng)地圖發(fā)布平臺，發(fā)動所屬各單位、各部門全體人員以在線檢查的方式對自己的業(yè)務(wù)區(qū)域、活動區(qū)域、住宅區(qū)域的電子地圖進行檢查和驗證，對數(shù)據(jù)內(nèi)容、配圖美觀和地圖現(xiàn)勢性等各個方面提出意見或建議，并上傳相關(guān)更新資料，最終由作業(yè)部門負責篩選、匯總和分析，從而對數(shù)據(jù)進行修正和更新。這種質(zhì)量控制方法，不僅能更為有效地提高成果質(zhì)量，同時還在一定程度上為數(shù)字城市電子地圖的“全民更新”模式作出了嘗試和探索，積累了相關(guān)經(jīng)驗。

三、結(jié)束語

數(shù)字城市電子地圖建設(shè)是一項長期性的復雜工作，尤其是首次建設(shè)，需對各類源數(shù)據(jù)進行整合處理，并進行電子地圖編制以滿足各方面的應(yīng)用需求。合理的項目設(shè)計和科學的項目實施，能為該項工作帶來有力的支持和保障。本文通過上述內(nèi)容，對數(shù)字城市電子地圖建設(shè)項目中的各項要點加以敘述和總結(jié)，希望能為項目的建設(shè)者們帶來一點啟發(fā)和提示，以推動數(shù)字城市建設(shè)工作的順利開展。

[1]國家測繪局．GB 21139—2007基礎(chǔ)地理信息標準數(shù)據(jù)基本規(guī)定[S]．北京：[s．n．]，2008．