多尺度地理市情監(jiān)測(cè)專(zhuān)題地圖表達(dá)研究

張志軍，李 霖，于忠海，邱俊武

(1.天津市測(cè)繪院，天津 300381；2.武漢大學(xué)測(cè)繪遙感信息工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢 430079；3.武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北武漢 430079)

多尺度地理市情監(jiān)測(cè)專(zhuān)題地圖表達(dá)研究

張志軍1，2，李 霖3，于忠海3，邱俊武1

(1.天津市測(cè)繪院，天津 300381；2.武漢大學(xué)測(cè)繪遙感信息工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢 430079；3.武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北武漢 430079)

地理市情監(jiān)測(cè)是以地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的相關(guān)內(nèi)容、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)，并結(jié)合城市地理特點(diǎn)對(duì)市域范圍內(nèi)的相關(guān)要素和主題進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控與分析等。本文以天津市為例，總結(jié)現(xiàn)階段天津地理市情監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容，分析適應(yīng)于天津地理市情監(jiān)測(cè)的專(zhuān)題地圖可視化表達(dá)機(jī)制，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了天津多尺度地理市情監(jiān)測(cè)專(zhuān)題地圖表達(dá)原型系統(tǒng)。

地理國(guó)情監(jiān)測(cè)；地理市情監(jiān)測(cè)；專(zhuān)題地圖；模板

一、引 言

地理國(guó)情是指包括國(guó)土疆域面積、地理區(qū)域劃分、地形地貌特征、道路交通路網(wǎng)、江河湖海分布、土地利用與土地覆蓋、城市布局和城鎮(zhèn)化擴(kuò)張、生產(chǎn)力空間布局、災(zāi)害分布等在內(nèi)的自然和人文地理要素在宏觀(guān)層面的綜合表達(dá)，是基本國(guó)情的重要組成部分[1]。與地理國(guó)情相一致，地理市情也囊括了以上監(jiān)測(cè)內(nèi)容，是以地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的相關(guān)內(nèi)容、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)，結(jié)合城市地理特點(diǎn)，對(duì)市域范圍內(nèi)具有代表性的自然和人文地理要素的分布和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)獲取、綜合分析、實(shí)時(shí)發(fā)布和監(jiān)控評(píng)估。地理市情監(jiān)測(cè)信息包含感知信息、統(tǒng)計(jì)信息和分析信息3類(lèi)[2]。對(duì)于這3類(lèi)信息，有多種表現(xiàn)形式，如文字說(shuō)明、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、視頻動(dòng)畫(huà)、專(zhuān)題地圖等。其中專(zhuān)題地圖是突出而較完備地表示一種或幾種自然或社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象而使地圖內(nèi)容專(zhuān)門(mén)化的地圖[3]，它有著覆蓋面廣、時(shí)效性長(zhǎng)、信息量豐富等優(yōu)勢(shì)[4]，可以更直觀(guān)、更形象地表達(dá)地理市情監(jiān)測(cè)的主題內(nèi)容。

地理市情監(jiān)測(cè)專(zhuān)題地圖與傳統(tǒng)專(zhuān)題地圖又有著區(qū)別。傳統(tǒng)專(zhuān)題地圖制圖主要關(guān)注于表現(xiàn)層，用以表達(dá)某點(diǎn)或某個(gè)區(qū)域的定量或定性信息，并且專(zhuān)題圖形與專(zhuān)題數(shù)據(jù)是松耦合關(guān)系，傳統(tǒng)GIS專(zhuān)題制圖存在著自適應(yīng)差、地圖類(lèi)型單一等不足[5]。而地理市情監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期階段性工程，地理市情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有著覆蓋范圍廣、時(shí)間性、動(dòng)態(tài)性等特點(diǎn)，因此總結(jié)地理市情監(jiān)測(cè)的主題，建立監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與專(zhuān)題表現(xiàn)之間的緊耦合關(guān)系，實(shí)現(xiàn)地理市情監(jiān)測(cè)的數(shù)圖一體化管理及專(zhuān)題表達(dá)，可以更有效地服務(wù)于地理市情監(jiān)測(cè)。本文以天津市為例，總結(jié)了現(xiàn)階段天津地理市情監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容，分析了適應(yīng)于天津地理市情監(jiān)測(cè)的專(zhuān)題地圖可視化表達(dá)方法，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了天津多尺度地理市情監(jiān)測(cè)專(zhuān)題地圖表達(dá)原型系統(tǒng)。

二、地理市情監(jiān)測(cè)

根據(jù)地理要素的影響范圍和程度，我國(guó)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)范圍可以分為3個(gè)級(jí)別[6]，天津地理市情監(jiān)測(cè)主要監(jiān)測(cè)第二、第三級(jí)別地理國(guó)情信息，如圖1所示?，F(xiàn)階段天津地理市情監(jiān)測(cè)內(nèi)容以地理要素的現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)為主，按照監(jiān)測(cè)范圍分為全市域和中心城區(qū)兩個(gè)尺度；按照監(jiān)測(cè)專(zhuān)題，分為5大類(lèi)、46個(gè)子專(zhuān)題。

圖1 天津地理市情監(jiān)測(cè)內(nèi)容

1)城市建設(shè)監(jiān)測(cè)：主要包括公用服務(wù)、公共安全、科教文化、醫(yī)療衛(wèi)生子專(zhuān)題等。

2)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)：主要包括城市綠地現(xiàn)狀、濕地及水系現(xiàn)狀、公園分布等。

3)土地利用監(jiān)測(cè)：指土地利用現(xiàn)狀。

4)地表變化監(jiān)測(cè)：指地表沉降信息。

5)地質(zhì)變化監(jiān)測(cè)：包括地下水位信息、河道信息、土質(zhì)監(jiān)測(cè)等。

三、多尺度地理市情監(jiān)測(cè)專(zhuān)題地圖表達(dá)框架

從認(rèn)知角度，地理市情監(jiān)測(cè)信息是一個(gè)從感知信息到統(tǒng)計(jì)信息，再到分析信息的遞進(jìn)式信息綜合體[7]，覆蓋范圍廣，應(yīng)用層次深，數(shù)據(jù)類(lèi)型多。多尺度地理市情監(jiān)測(cè)專(zhuān)題地圖表達(dá)從根本上來(lái)說(shuō)，是以地理市情監(jiān)測(cè)為驅(qū)動(dòng)、以應(yīng)用為目的、以監(jiān)測(cè)信息為支撐、以知識(shí)庫(kù)為規(guī)范，實(shí)現(xiàn)地理市情監(jiān)測(cè)專(zhuān)題的數(shù)圖轉(zhuǎn)換。

圖2為多尺度地理市情監(jiān)測(cè)專(zhuān)題地圖表達(dá)基本框架，從功能角度可以分為數(shù)據(jù)層、轉(zhuǎn)換層和表現(xiàn)層3個(gè)層次。

圖2 多尺度地理市情監(jiān)測(cè)專(zhuān)題地圖表達(dá)基本框架

1)數(shù)據(jù)層：是地理市情監(jiān)測(cè)專(zhuān)題制圖的基礎(chǔ)層，包含了地理市情監(jiān)測(cè)的影像、矢量等數(shù)據(jù)；服務(wù)于自動(dòng)符號(hào)和注記配置的符號(hào)庫(kù)和知識(shí)庫(kù)；是根據(jù)地理市情監(jiān)測(cè)需求所定制的底圖模板庫(kù)和專(zhuān)題模板庫(kù)。在數(shù)據(jù)層中，地理市情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是整個(gè)專(zhuān)題底圖表達(dá)的基礎(chǔ)；符號(hào)庫(kù)和知識(shí)庫(kù)用以指導(dǎo)轉(zhuǎn)換層的自動(dòng)實(shí)施；模板庫(kù)則是根據(jù)地理市情監(jiān)測(cè)專(zhuān)題地圖中基礎(chǔ)地理要素?cái)?shù)據(jù)和地理市情監(jiān)測(cè)專(zhuān)題數(shù)據(jù)間的層次關(guān)系，于底圖和專(zhuān)題之間建立相應(yīng)的模板知識(shí)，增強(qiáng)轉(zhuǎn)換層在實(shí)施過(guò)程中的智能性。

2)轉(zhuǎn)換層：位于數(shù)據(jù)層和表現(xiàn)層中間，負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)層中的地理市情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在知識(shí)庫(kù)的引導(dǎo)下按照符號(hào)庫(kù)和模板庫(kù)的樣式進(jìn)行制圖表達(dá)。與普通專(zhuān)題地圖類(lèi)似，地理市情監(jiān)測(cè)專(zhuān)題地圖根據(jù)表達(dá)的內(nèi)容也可分為位于底層的基礎(chǔ)底圖和位于頂層的專(zhuān)題內(nèi)容兩個(gè)層次。底圖是專(zhuān)題內(nèi)容的基礎(chǔ)，用于地圖的定向和專(zhuān)題要素的定位[8]；專(zhuān)題內(nèi)容則表現(xiàn)專(zhuān)題地圖的主題。

3)表現(xiàn)層：最終的顯示層，是底圖和專(zhuān)題圖形之間的有序組合，用以向用戶(hù)表達(dá)地理市情監(jiān)測(cè)的專(zhuān)題內(nèi)容。

四、多尺度地理市情監(jiān)測(cè)專(zhuān)題地圖表達(dá)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1.基本流程

本文基于.net CHARTING，以Visual Studio 2010為工具，用C＃設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了多尺度天津地理市情監(jiān)測(cè)專(zhuān)題地圖表達(dá)原型系統(tǒng)。

圖3為本文所設(shè)計(jì)的多尺度地理市情監(jiān)測(cè)專(zhuān)題地圖表達(dá)的基本流程。地理數(shù)據(jù)是原始的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、專(zhuān)題統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及元數(shù)據(jù)等；制圖數(shù)據(jù)則是專(zhuān)門(mén)用于制圖的數(shù)據(jù)，是按照知識(shí)庫(kù)的知識(shí)對(duì)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行修改的結(jié)果。修改過(guò)程包括要素的提取、分類(lèi)和圖形的合并等；地圖數(shù)據(jù)是可直接用于地圖出版的數(shù)據(jù)，包括符號(hào)化結(jié)果、專(zhuān)題圖形、注記、圖外整飾等。結(jié)合知識(shí)庫(kù)的配置知識(shí)，通過(guò)制圖轉(zhuǎn)換，建立地理數(shù)據(jù)與制圖數(shù)據(jù)之間的空間及屬性關(guān)聯(lián)關(guān)系，并通過(guò)底圖和專(zhuān)題配置，建立制圖數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，從而使得專(zhuān)題地圖表達(dá)過(guò)程中地理數(shù)據(jù)、制圖數(shù)據(jù)及地圖數(shù)據(jù)之間建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，使得數(shù)據(jù)和符號(hào)化圖形及專(zhuān)題圖形之間建立空間及屬性聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)地理市情監(jiān)測(cè)專(zhuān)題地圖表達(dá)的數(shù)圖一體化管理，便于在后續(xù)地理市情監(jiān)測(cè)時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)主題數(shù)據(jù)和專(zhuān)題地圖進(jìn)行空間和時(shí)間上的匹配。

圖3 多尺度地理市情監(jiān)測(cè)專(zhuān)題地圖表達(dá)基本流程

數(shù)據(jù)預(yù)處理主要是對(duì)底圖數(shù)據(jù)、專(zhuān)題數(shù)據(jù)等地理數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合及選取。其中模板設(shè)計(jì)主要涉及底圖樣式和專(zhuān)題樣式的制定。底圖模板主要包括色彩意向[9-10]模板和底圖要素的符號(hào)及注記樣式。由于xml文件具有很強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性和可擴(kuò)展性，因此本文采用XML文件來(lái)存儲(chǔ)底圖模板和專(zhuān)題模板，根據(jù)文獻(xiàn)[11—12]的底圖表達(dá)方法對(duì)底圖進(jìn)行配置后，再根據(jù)專(zhuān)題數(shù)據(jù)的特點(diǎn)及專(zhuān)題模板的樣式進(jìn)行專(zhuān)題表達(dá)。

2.專(zhuān)題表達(dá)

底圖符號(hào)庫(kù)在文獻(xiàn)[13—14]基礎(chǔ)上拓展了TrueType點(diǎn)狀符號(hào)，以完善底圖的符號(hào)表達(dá)。圖4為T(mén)rueType符號(hào)設(shè)計(jì)示意圖。

按照專(zhuān)題的表現(xiàn)，天津地理市情監(jiān)測(cè)的專(zhuān)題類(lèi)型可以分為4類(lèi)(如圖5所示)：

1)統(tǒng)計(jì)專(zhuān)題：用以表現(xiàn)某類(lèi)地理市情監(jiān)測(cè)專(zhuān)題在空間分布上的統(tǒng)計(jì)信息，以柱、環(huán)、扇形等為表現(xiàn)形式疊加于基礎(chǔ)地理底圖。本文以.net CHARTING生成統(tǒng)計(jì)專(zhuān)題符號(hào)。

2)分布專(zhuān)題：用以表現(xiàn)某類(lèi)監(jiān)測(cè)主題在空間上的分布狀態(tài)，如土地利用分布、土質(zhì)類(lèi)型分布等。

3)趨勢(shì)專(zhuān)題：用態(tài)勢(shì)箭頭、等值面等以表達(dá)某類(lèi)監(jiān)測(cè)主題在空間上的趨勢(shì)狀態(tài)，如地表沉降趨勢(shì)、地下潛水水質(zhì)分布趨勢(shì)等。

4)標(biāo)注專(zhuān)題：用圖內(nèi)或圖外標(biāo)注[15]的形式突出表達(dá)某類(lèi)監(jiān)測(cè)主題中某些要素的分布狀況。

圖4 TrueType符號(hào)設(shè)計(jì)

圖5 地理市情監(jiān)測(cè)專(zhuān)題地圖類(lèi)型

五、結(jié)束語(yǔ)

地理國(guó)情監(jiān)測(cè)是“十二五”提出的新概念，而地理市情監(jiān)測(cè)是結(jié)合城市地理特點(diǎn)對(duì)市域范圍內(nèi)的相關(guān)要素和主題進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控、分析等。本文以天津市為例，總結(jié)了天津地理市情監(jiān)測(cè)的主要范圍及內(nèi)容，根據(jù)地理市情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)間性、動(dòng)態(tài)性等特點(diǎn)，建立了地理市情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與專(zhuān)題表現(xiàn)之間的緊耦合關(guān)系，探討了地理市情監(jiān)測(cè)的數(shù)圖一體化管理，研究了多尺度地理市情監(jiān)測(cè)專(zhuān)題地圖表達(dá)的主要內(nèi)容，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了天津地理市情監(jiān)測(cè)專(zhuān)題地圖表達(dá)原型系統(tǒng)。隨著網(wǎng)絡(luò)及WebGIS的發(fā)展，如何通過(guò)網(wǎng)絡(luò)更靈活地表達(dá)地理市情監(jiān)測(cè)主題，擴(kuò)展地理市情監(jiān)測(cè)專(zhuān)題的表現(xiàn)形式，還有待于作進(jìn)一步研究。

[1] 李德仁，眭海剛，單杰.論地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的技術(shù)支撐[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)：信息科學(xué)版，2012，37(5)：505-512.

[2] 陳俊勇.地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的學(xué)習(xí)札記[J].測(cè)繪學(xué)報(bào)，2012，41(5)：633-635.

[3] 王家耀.地圖學(xué)原理與方法[M].北京：科學(xué)出版社，2000.

[4] 邊雪清，韓有文，王海芹.專(zhuān)題地圖制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].測(cè)繪科學(xué)，2009，34(S0)：165-168.

[5] 馮濤，江南，張亞軍.GIS專(zhuān)題制圖模式及其優(yōu)化的探討[J].測(cè)繪通報(bào)，2011(3)：34-37.

[6] 呂長(zhǎng)廣.地理國(guó)情監(jiān)測(cè)體系建設(shè)研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2012(S1)：544-546.

[7] 馬萬(wàn)鐘，杜清運(yùn).地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的體系框架研究[J].國(guó)土資源科技管理，2011，28(6)：104-111.

[8] 趙燕.專(zhuān)題地圖的地理要素與專(zhuān)題要素內(nèi)容的關(guān)系[J].北京測(cè)繪，2011(2)：78-79.

[9] 李紅霞，曾薇薇，李霖.基于感性意象的地圖配色研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2011(6)：18-21.

[10] I.R.I.色彩研究所(韓).色彩設(shè)計(jì)師配色圖典[M].李紅姬，譯.北京：人民郵電出版社，2005：13.

[11] 王紅，李霖，楊勇，等.基于基礎(chǔ)地理信息的數(shù)字地圖制圖系統(tǒng)[J].測(cè)繪科學(xué)，2008，33(5)：214-217.

[12] 楊勇，李霖，王紅，等.基于國(guó)家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的地圖制圖系統(tǒng)[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)：信息科學(xué)版，2008，33(3)：261-264.

[13] 梅洋，李霖，鄭新燕.基于圖元參數(shù)模型的通用普通地圖符號(hào)庫(kù)研究[J].測(cè)繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)，2008，25(1)：17-20.

[14] 國(guó)家測(cè)繪地理信息局.CH/T 4017—2012矢量地圖符號(hào)制作規(guī)范[S].北京：測(cè)繪出版社，2013.

[15] 李霖，于忠海，張志軍，等.數(shù)字環(huán)境下的地圖注釋性標(biāo)注自動(dòng)配置方法：中國(guó)，201110063554.2[P].2011-08-17.

Research on Thematic Map Representation for the Geographic City Condition Monitoring

ZHANG Zhijun，LI Lin，YU Zhonghai，QIU Junwu

P208

B

0494-0911(2014)09-0115-04

2013-07-20

張志軍(1983—)，男，湖北京山人，博士，工程師，主要從事智慧城市和空間信息可視化表達(dá)方面的工作。

于忠海引文格式:張志軍，李霖，于忠海，等.多尺度地理市情監(jiān)測(cè)專(zhuān)題地圖表達(dá)研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2014(9)：115-118.

10.13474/j.cnki.11-2246. 2014.0310