電子地圖中多尺度地圖數(shù)據(jù)庫的建設(shè)

李旭芳，徐敬仙，涂漢橋，丁 玲

(廈門精圖信息技術(shù)股份有限公司，福建廈門361000)

一、引 言

當(dāng)前，互聯(lián)網(wǎng)電子地圖已成為熱門，也是人們出行前的必查工具。隨著谷歌、百度、天地圖、搜狗、搜搜等電子地圖的上線，越來越多的軟件商熱衷于地圖服務(wù)。前臺網(wǎng)頁上的地圖分級顯示需要通過后臺服務(wù)器中地圖數(shù)據(jù)庫的搭建，來提供不同尺度、不同層次的空間展示。筆者在參與《廈門衛(wèi)星遙感應(yīng)用開發(fā)創(chuàng)新平臺》項目中負責(zé)地圖數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，通過多比例尺地圖數(shù)據(jù)集成及組織，實現(xiàn)從小比例尺到大比例尺之間、小區(qū)域到大區(qū)域之間相互的地圖瀏覽。本文主要探討了互聯(lián)網(wǎng)電子地圖中運用多尺度地圖數(shù)據(jù)來構(gòu)建地圖數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)多尺度地圖表達。

二、數(shù)據(jù)源比例尺選擇

多尺度的地圖數(shù)據(jù)表達了同一區(qū)域下各種分辨率的空間信息，動態(tài)傳遞了整體到局部，主體到細部的連續(xù)性變化。在國家數(shù)字城市地理空間信息公共平臺的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體制下，以國家級、省級、地市級3大級別來選取數(shù)據(jù)源的比例尺。筆者選用國家標(biāo)準(zhǔn)比例尺下的數(shù)據(jù)源。同時，由于實際的基礎(chǔ)設(shè)施及數(shù)據(jù)源獲取的技術(shù)水平的限制，一般只存儲幾個關(guān)鍵的比例尺數(shù)據(jù)集：對于國家級，比例尺般不小于1∶10萬，不選取 1∶50 萬、1∶10 萬數(shù)據(jù)集;對于省級，一般小于1∶1萬;市縣級一般小于1∶2000。可以將小比例尺為總體框架，中比例尺疊套其中，大比例尺再疊套在最大層。

三、存儲組織

多尺度的地圖數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，采用動靜結(jié)合的方式。基本地理要素大類分為8類：境界與政區(qū)、植被與土質(zhì)、地貌、交通、水系、管線、居民地。這里的動態(tài)方式，是指針對不同要素(如水系)可以采用綜合派生多個表達目標(biāo)。對于地貌，通過加載DEM暈渲和數(shù)字高程模型，即相當(dāng)于地貌要素。靜態(tài)方式是指預(yù)先構(gòu)建多個尺度的空間數(shù)據(jù)庫，將一類地圖數(shù)據(jù)要素多尺度地儲存在同一地圖數(shù)據(jù)庫中，將要素類型進行邏輯分類，通過標(biāo)識圖層名稱來區(qū)分尺度。需要注意的是，各尺度地圖既有共用要素又有獨立要素。通過對要素屬性進行標(biāo)識，從而實現(xiàn)從源比例尺到顯示比例尺、源級別到顯示級別的過渡。

四、建庫流程

多尺度地圖數(shù)據(jù)庫建設(shè)，主要經(jīng)過以下幾個過程：

1)要素分類：根據(jù)《基礎(chǔ)地理信息要素分類與代碼》(GB/T 13923—2006)進行地理要素的大類分類。

2)選擇比例尺：以國家的標(biāo)準(zhǔn)比例尺為準(zhǔn);同時根據(jù)實際情況，精簡比例尺。

3)尺度分層：如對于道路、綠地、水系，建立對應(yīng)的國家級、省級、地市級比例尺。

4)要素分級：根據(jù)數(shù)據(jù)源比例尺，對要素的顯示級別進行分級細化。顯示的內(nèi)容或要素需要逐級遞增，圖面承載的信息量也需由少到多。

5)要素編碼：在統(tǒng)一分類與編碼的框架體系下，對要素進行編碼。

6)質(zhì)量檢查：對數(shù)據(jù)進行空間、屬性、邏輯一致性方面的質(zhì)量檢查。

7)數(shù)據(jù)入庫：采用ArcSDE與Oracle管理方式，將數(shù)據(jù)入庫。

五、關(guān)鍵技術(shù)

對于多尺度地圖顯示中，為了保證視覺信息量的變化趨于連貫性，在各個比例尺之間應(yīng)增加一個過渡，即比例尺過渡。通過對地物要素進行標(biāo)識，設(shè)置其分類編碼。同一類地物在不同尺度之間對應(yīng)不同的編碼，以此為依據(jù)設(shè)置要素的顯示等級。對不同比例尺數(shù)據(jù)源，設(shè)置對應(yīng)的顯示級別。比如1∶5萬比例尺的道路，其顯示級別分別是15和16;1∶2000比例尺的道路，則在18級以上顯示。瀏覽時，根據(jù)顯示等級首先在一個比例尺的數(shù)據(jù)庫中進行選取。當(dāng)瀏覽到一定程度時，轉(zhuǎn)到下一個比例尺。以此類推，實現(xiàn)信息瀏覽的自然過渡(如圖1所示)。

圖1 比例尺選擇示意圖

六、圖層組織

搭建地圖數(shù)據(jù)庫，需要對要素圖層進行組織，首先預(yù)先集成各種尺度的空間數(shù)據(jù)。電子地圖主要分為矢量電子地圖、影像電子地圖、暈渲電子地圖。為展示這3種電子地圖，可以將后臺地圖數(shù)據(jù)庫分為矢量數(shù)據(jù)庫、影像數(shù)據(jù)庫、數(shù)字高程數(shù)據(jù)庫、數(shù)字柵格數(shù)據(jù)庫以及元數(shù)據(jù)庫，元數(shù)據(jù)庫中存儲空間數(shù)據(jù)的相關(guān)元數(shù)據(jù)信息。

其中，矢量庫將數(shù)據(jù)按照比例尺進行組織，虛擬地分為國家級、省級、市縣級，每個比例尺的矢量數(shù)據(jù)組成一個數(shù)據(jù)分庫(如圖2所示)。每個分庫中的要素按照要素類進行組織，并按照點、線、面劃分。如交通類要素，按比例尺劃分為不同數(shù)據(jù)層。將較小尺度(由較重要的道路構(gòu)成)的數(shù)據(jù)集作為較大尺度(包括小路)數(shù)據(jù)集的子集。對于植被與土質(zhì)，在小比例尺1∶100萬時地圖一般不進行顯示，因此沒有必要建對應(yīng)尺度的數(shù)據(jù)集。

空間數(shù)據(jù)存儲組織方式采用按政區(qū)分塊存儲，其優(yōu)點是管理方便，利于分塊保存、打開地圖;同時又能較好地保持空間對象的完整性。

圖2 地圖數(shù)據(jù)庫圖層組織示意圖

七、要素更新

多尺度的地圖數(shù)據(jù)庫的更新，首先要基于多源數(shù)據(jù)更新。其中多源數(shù)據(jù)主要包括：紙質(zhì)地圖出版物、國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、遙感和衛(wèi)星影像、GPS數(shù)據(jù)、野外實測數(shù)據(jù)、其他資料。多源數(shù)據(jù)(資料)可信度由高到低為：遙感和衛(wèi)星影像、GPS數(shù)據(jù)、野外實測數(shù)據(jù)、國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、紙質(zhì)地圖出版物、其他資料。從順序可以看出，人工參與度越少，資料可信度越高。

交通要素更新優(yōu)先采用近期遙感和衛(wèi)星影像資料，結(jié)合應(yīng)用交通部門發(fā)布的信息和導(dǎo)航公司實測數(shù)據(jù)。水系要素更新優(yōu)先采用多時期衛(wèi)星影像資料。行政區(qū)劃要素更新依據(jù)各地政府發(fā)布的“紅頭”文件，再結(jié)合地圖數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)和當(dāng)?shù)孛裾块T資料更新數(shù)據(jù)庫。

其次，多尺度地圖數(shù)據(jù)庫更新還要注意比例尺的銜接及過渡。采用更新級別，由高到低;更新比例尺，由小到大，一并更新。當(dāng)更新高級別的圖層時，要同時更新低級別圖層。即當(dāng)更新要素小比例尺圖層時，要對應(yīng)更新比該比例尺大的圖層。如當(dāng)更新了1∶100萬的國家注記圖層時，對應(yīng)的1∶25萬、1∶5 萬、1∶1 萬、1∶5000、1∶2000、1∶500 比例尺的國家注記圖層也要對應(yīng)更新。另外，應(yīng)該采取要素不分割原則，更新時，保持要素不分割。如一條高速公路中的某段需要更新，應(yīng)該整條高速公路作為一個要素整體進行更新。

大級別的要素與小級別的要素進行接邊，要保證要素之間的空間關(guān)系在不同抽象尺度層次下保持一致。

八、結(jié)束語

本文探討了在實踐過程中，多尺度地圖數(shù)據(jù)庫的整體建設(shè)過程，為前端的電子地圖展示提供強大的后臺數(shù)據(jù)組織，可以有效地提高電子地圖的存儲展示效率。地圖數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，對于消除“數(shù)字鴻溝”、“信息孤島”等現(xiàn)象，解決重復(fù)建設(shè)、資金浪費等問題，推動空間信息資源開發(fā)利用進程，提高基礎(chǔ)空間信息資源的利用水平，具有十分重要的戰(zhàn)略意義。

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