利用地理國(guó)情普查信息數(shù)據(jù)研究和實(shí)現(xiàn)地圖自動(dòng)化

陳燕妮，王 宏

(1.貴州省第三測(cè)繪院，貴州 貴陽 550004； 2.貴州省測(cè)繪資料檔案館，貴州 貴陽 550004)

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利用地理國(guó)情普查信息數(shù)據(jù)研究和實(shí)現(xiàn)地圖自動(dòng)化

陳燕妮1，王 宏2

(1.貴州省第三測(cè)繪院，貴州 貴陽 550004； 2.貴州省測(cè)繪資料檔案館，貴州 貴陽 550004)

基于地理國(guó)情數(shù)據(jù)快速成圖應(yīng)用需求，在常規(guī)計(jì)算機(jī)輔助地圖編制方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合GIS數(shù)據(jù)及軟件的特點(diǎn)，探索了由國(guó)情原始數(shù)據(jù)如何快速美觀地實(shí)現(xiàn)地圖自動(dòng)化成圖模式，完善了一些提高地圖自動(dòng)化程度兼美觀制圖的方法，對(duì)地理國(guó)情信息數(shù)據(jù)地圖自動(dòng)化成圖提供了有意義的借鑒。

地理國(guó)情；GIS數(shù)據(jù)；地圖自動(dòng)化

一、引 言

地理國(guó)情主要是指地表自然和人文地理要素的空間分布、特征及其相互關(guān)系，是基本國(guó)情的重要組成部分。地理國(guó)情普查是一項(xiàng)重大的國(guó)情國(guó)力調(diào)查，是全面獲取地理國(guó)情信息的重要手段。當(dāng)前，我國(guó)地理國(guó)情普查工作開展已取得階段性成果，掌握了我國(guó)大量地表自然、生態(tài)及人類活動(dòng)基本情況的基礎(chǔ)性信息，查清了我國(guó)自然和人文地理要素的現(xiàn)狀和空間分布情況，為開展常態(tài)化地理國(guó)情監(jiān)測(cè)奠定了基礎(chǔ)，為滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的需要，提高政府、企業(yè)和公眾的管理決策服務(wù)能力提供了有力支撐信息。而這些豐富的信息數(shù)據(jù)基本上是以專業(yè)復(fù)雜的地理信息數(shù)據(jù)庫或枯燥、生硬的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)形式展現(xiàn)，如何快速將其轉(zhuǎn)化為以直觀、形象、美觀、多樣性結(jié)合具體空間位置的地圖形式表現(xiàn)，達(dá)到社會(huì)各行快速應(yīng)用，充分發(fā)揮展現(xiàn)信息內(nèi)容，挖掘信息蘊(yùn)涵潛在價(jià)值，以地圖的科學(xué)性、實(shí)用性、藝術(shù)性體現(xiàn)，是地圖工作者面對(duì)的問題。而計(jì)算機(jī)輔助制圖雖早已應(yīng)用到地圖制圖中以提高生產(chǎn)效率，但其現(xiàn)有的成圖模式與快速自動(dòng)化成圖尚有一定距離。

二、常規(guī)計(jì)算機(jī)輔助制圖模式及其優(yōu)缺點(diǎn)

現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)輔助制圖技術(shù)隨著多樣化的計(jì)算機(jī)制圖軟件應(yīng)需而生，地圖生產(chǎn)效率、成圖效果、編制工藝都得到了大大的提高。目前常規(guī)計(jì)算機(jī)輔助制圖模式主要有以下3種：①內(nèi)外業(yè)一體化的采編數(shù)據(jù)直接按固定比例尺編繪成大比例尺地形圖模式，以基于CAD軟件上二次開發(fā)的CASS、EPS等軟件為代表。它的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)根據(jù)固定比例符號(hào)化成圖，形式標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化，依比例套用規(guī)范模板符號(hào)庫據(jù)實(shí)反映物體狀況，適合表現(xiàn)形式單一固定的圖形表達(dá)，其數(shù)據(jù)具有少量地理空間屬性，如坐標(biāo)位置信息、地物簡(jiǎn)單屬性信息等，但缺乏地物相互地理空間嚴(yán)格拓?fù)潢P(guān)系，不能利用數(shù)據(jù)屬性進(jìn)行空間數(shù)據(jù)分析及圖表生成，也難以快速進(jìn)行比例尺變更成圖。②將GIS數(shù)據(jù)初處理后分要素及圖層轉(zhuǎn)換到以CorelDRAW或Illustrator為代表的平面設(shè)計(jì)制圖軟件制圖模式，它利用軟件強(qiáng)大的矢量圖形制作和處理功能，創(chuàng)建從簡(jiǎn)單的圖案到表現(xiàn)手法復(fù)雜的地圖產(chǎn)品。在制作圖形的表現(xiàn)形式上生動(dòng)、豐富，易于實(shí)現(xiàn)多樣的表現(xiàn)手法，圖形編輯功能靈活、方便、形式不拘一格，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)圖形、圖像和文字的混合排列，并具有多種特效，因而在編制中小比例尺地圖上得到廣泛的運(yùn)用。但在軟件成圖過程中，人工重復(fù)干預(yù)操作步驟較多，再次改變比例尺成圖時(shí)投影變化困難，對(duì)同類地理信息數(shù)據(jù)成圖重復(fù)制圖流程，不能保留地理信息數(shù)據(jù)的多種屬性信息等，雖然它能二次開發(fā)一些小功能鍵簡(jiǎn)化作業(yè)過程，但因受限于基于平面矢量設(shè)計(jì)軟件，丟失GIS數(shù)據(jù)本身的屬性，制約了地圖快速編制出圖的效率。③目前應(yīng)用越來越廣泛的地理信息軟件，如ArcGIS、MapGIS等。它們基于地理信息空間數(shù)據(jù)而生，既保留了GIS數(shù)據(jù)的各項(xiàng)特點(diǎn)，又具有強(qiáng)大的GIS分析處理功能，能充分利用數(shù)據(jù)的屬性特點(diǎn)快速輔助制圖，簡(jiǎn)便快捷地對(duì)地圖進(jìn)行模板符號(hào)化，并生成各種分析圖表，唯一遺憾的是它在制圖美化功能上仍不夠靈活，在許多地圖的細(xì)節(jié)復(fù)雜表現(xiàn)方面不如平面設(shè)計(jì)軟件，如能將兩者的特點(diǎn)相結(jié)合，將是地圖編制成圖的最佳方法。本文在面對(duì)大量地理國(guó)情信息數(shù)據(jù)噴涌而出，要求盡快服務(wù)應(yīng)用于社會(huì)的需求下，在常規(guī)機(jī)助地圖編制的方法上，結(jié)合地理國(guó)情數(shù)據(jù)及GIS軟件的特點(diǎn)，探索了如何快速美觀地實(shí)現(xiàn)地圖自動(dòng)化成圖模式。

三、基于地理國(guó)情普查信息數(shù)據(jù)的地圖自動(dòng)化制圖模式

地理國(guó)情普查信息數(shù)據(jù)的地圖可按內(nèi)容、制圖單元、幅面等多種方式分類，按內(nèi)容結(jié)合實(shí)用制圖單元而言，可分為縣域地理國(guó)情普查普通地圖、縣域地理國(guó)情普查專題圖(又可分為縣域地理國(guó)情普查專題要素分布圖、縣域地理國(guó)情普查統(tǒng)計(jì)地圖)。從幅面而言，可分為標(biāo)準(zhǔn)分幅幅面的大比例尺地圖及從雙全開到A3幅面的中小比例尺地圖。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)分幅幅面的大比例尺地圖，可采用CASS、EPS等為代表的成圖軟件或較成熟的地理信息桌面應(yīng)用軟件來快速完成。

目前比較成熟的地理信息桌面應(yīng)用軟件，可以基于制圖專家知識(shí)結(jié)合GIS軟件功能及GIS數(shù)據(jù)特點(diǎn)，建立符號(hào)化模板自動(dòng)快速地實(shí)現(xiàn)地圖分層、要素疊蓋關(guān)系處理、自動(dòng)注記、圖層規(guī)范化重命名、要素符號(hào)化等功能，以及利用二次開發(fā)建立地圖自動(dòng)整飾功能，自動(dòng)生成圖名、圖廓、圖幅結(jié)合表、索引格網(wǎng)、圖例等，最后可按地圖要求自動(dòng)以高分辨率圖像、PS/PDF/SVG、直接打印3種方式輸出。人機(jī)協(xié)同部分智能化自動(dòng)化制圖，相當(dāng)程度上提高了地圖生產(chǎn)的效率，為應(yīng)急快速成圖、批量成圖等提供了很好的方式。因此，對(duì)于地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)分幅幅面的大比例尺地圖，利用這些功能就能較好地達(dá)到制圖表達(dá)效果，但對(duì)中小比例尺地圖成圖要達(dá)到自動(dòng)化，以及一些更復(fù)雜的美化效果，在具體的制圖編輯功能上，需結(jié)合拓展GIS數(shù)據(jù)的屬性及軟件的功能來完成。以下為地理國(guó)情數(shù)據(jù)快速自動(dòng)化成圖的一些關(guān)鍵處理方法。

1.基于ArcGIS軟件的地理國(guó)情信息數(shù)據(jù)快速成圖關(guān)鍵

1) 地理國(guó)情信息數(shù)據(jù)要快速成圖，首先在重復(fù)性的制圖工作中可模板化流程實(shí)現(xiàn)一鍵成圖符號(hào)化，即對(duì)GIS數(shù)據(jù)的地圖分層、要素疊蓋關(guān)系處理、自動(dòng)注記、圖層規(guī)范化重命名、要素符號(hào)化等功能設(shè)置好一幅后存為模板工程，其他具有相同屬性的數(shù)據(jù)制作同類圖即可實(shí)現(xiàn)一鍵成圖符號(hào)化，大大減少了需重復(fù)的工作量，快速地將地理信息數(shù)據(jù)制作為一幅初具規(guī)模的地圖。具體表現(xiàn)為：

a.圖層打開模板：按照模板中記錄的數(shù)據(jù)順序打開并具有圖層疊蓋關(guān)系處理的功能。

b.動(dòng)態(tài)比例尺模板：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)比例尺設(shè)置。

c.數(shù)據(jù)重命名模板：對(duì)加載到地圖的圖層根據(jù)該模板進(jìn)行重命名。

d.圖層唯一值符號(hào)化模板：通過唯一值符號(hào)字段對(duì)照表配置，記錄每一圖層要素對(duì)應(yīng)的符號(hào)信息，實(shí)現(xiàn)圖層要素按照相應(yīng)的字段進(jìn)行唯一值符號(hào)化。

e.圖層注記模板：根據(jù)該模板可以對(duì)數(shù)據(jù)的某一字段內(nèi)容進(jìn)行標(biāo)注，并對(duì)注記的大小、字體、顏色、位置等進(jìn)行配置。

2) 在初步符號(hào)化后，對(duì)涉及大比例尺的地表覆蓋圖斑到中小比例尺成圖，則需進(jìn)行綜合成圖，具體方法為：根據(jù)成圖比例尺設(shè)定不同地類最小斑保留面積(如建設(shè)用地綜合保留面積可比林地小)，再依此面積反算原始數(shù)據(jù)圖斑綜合指標(biāo)，對(duì)一些小斑、碎斑按照“就近就大”原則進(jìn)行合理的綜合歸并，再整體對(duì)保留斑的形狀輪廓進(jìn)行簡(jiǎn)化、抽稀綜合，即可達(dá)到成圖要求。

3) 對(duì)一些有特殊要求和細(xì)節(jié)的地理要素，則需拓展GIS數(shù)據(jù)原有的屬性，利用ArcGIS軟件的制圖表達(dá)功能來達(dá)到制圖效果。制圖表達(dá)是一種要素類屬性，存儲(chǔ)在地理數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)表及要素類自身中，使用制圖表達(dá)可將符號(hào)信息與要素幾何存儲(chǔ)在要素類中，從而對(duì)要素的外觀進(jìn)行自定義。通過這一附加控制，可滿足制圖規(guī)范要求或改進(jìn)要素的顯示效果。以下為一些重要基礎(chǔ)地理要素快速符號(hào)化及綜合的處理方法：

a.水系要素：在國(guó)情GIS數(shù)據(jù)中由多條相交處分段、屬性上不同級(jí)別的折線構(gòu)成，在成圖效果中每條河流則要求表現(xiàn)為按級(jí)別從源頭細(xì)到源尾粗的漸變線，并按一定成圖比例尺進(jìn)行取舍保留。處理時(shí)先利用成圖保留最短尺寸反算原數(shù)據(jù)保留長(zhǎng)度指標(biāo)，在指標(biāo)之下的批量選取后刪除。然后進(jìn)行批量漸變：對(duì)已分級(jí)好的水系要素的屬性表中添加為河流漸變起終控制寬度值的fromwidth和towidth字段，并按河流級(jí)別批量選取同級(jí)別河流賦起終漸變值(賦值給這兩個(gè)字段時(shí)注意等級(jí)低的河流控制寬度最大值必須小于等于等級(jí)高的河流控制寬度最小值)，賦值完成后對(duì)河流進(jìn)行制圖表達(dá)，則批量解決了在平面設(shè)計(jì)軟件中由人工逐條干預(yù)設(shè)置為起點(diǎn)至終點(diǎn)不同線寬的漸變線性，大大縮減了制圖美觀中最耗時(shí)的水系要素處理時(shí)間。

b.居民地要素：居民地基于不同比例尺幅面需綜合取舍表示，成圖需對(duì)稀疏不同密度區(qū)域采用算法保留其分布形狀及密度特征，保證取舍前后相同面積內(nèi)居民地密度百分比一致。首先基于屬性中行政級(jí)別建立權(quán)重自動(dòng)分級(jí)保留，保證級(jí)別高的優(yōu)先保留；其次在低級(jí)別需綜合刪減時(shí)優(yōu)先表示有道路連接相通、道路拐彎點(diǎn)等處居民地，可利用GIS軟件中點(diǎn)線拓?fù)潢P(guān)系功能，選取保留設(shè)定道路線一定距離緩沖區(qū)內(nèi)的居民點(diǎn)；最后對(duì)密度仍然過高的低級(jí)別居民點(diǎn)進(jìn)行抽?。合雀鶕?jù)需要的密度對(duì)居民點(diǎn)調(diào)整牽引容差進(jìn)行maplex標(biāo)注抽稀后轉(zhuǎn)注記，再通過屬性表中放置字段的未放置值作為屬性選擇條件來刪除所有未被放置的居民點(diǎn)，最后通過連接功能將抽稀出來的注記連接到自然村點(diǎn)數(shù)據(jù)上，這樣即可實(shí)現(xiàn)只表示抽稀后保留下的居民點(diǎn)(注意使用連接必須在兩個(gè)數(shù)據(jù)間存在一對(duì)一的關(guān)系)。

c.道路要素：對(duì)道路的綜合取舍基于不同比例制圖取舍原則，按道路等級(jí)設(shè)置權(quán)重字段選取表示，優(yōu)先表示等級(jí)高的，在低級(jí)別中需取舍時(shí)對(duì)不能構(gòu)網(wǎng)連通、無居民地通達(dá)的斷頭路、長(zhǎng)度短小的道路根據(jù)屬性及居民點(diǎn)與道路線拓?fù)潢P(guān)系智能化選擇批量舍去。

d.境界要素：為保持境界線完整連續(xù)，需從行政區(qū)塊層由面轉(zhuǎn)線提取成后進(jìn)行制圖表達(dá)，在制圖表達(dá)中對(duì)線層進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)線性設(shè)置，再對(duì)需跳繪處進(jìn)行人工干預(yù)移位等處理。

e.道路與河流、道路與道路之間的避讓問題處理：在比例尺縮小情況下，道路之間及其與河流會(huì)出現(xiàn)相互交叉壓蓋問題，對(duì)此可使用制圖工具—圖形沖突—解決道路沖突工具進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，注意在運(yùn)行前需對(duì)河流及道路要素在原屬性下統(tǒng)一添加一個(gè)等級(jí)字段以控制優(yōu)先避讓級(jí)，同時(shí)在圖層數(shù)據(jù)框—屬性—常規(guī)下設(shè)置參考比例尺。

以上處理可基于ArcGIS功能集成流程批處理，然后對(duì)一些需人工干預(yù)的要素細(xì)節(jié)處理(如境界跳繪)。通過以上在GIS軟件中利用數(shù)據(jù)屬性及軟件功能處理的技巧，大大提高了國(guó)情地圖編制的自動(dòng)化程度及編制時(shí)間。同時(shí)，還可利用GIS軟件及數(shù)據(jù)屬性快速、美觀、精確地生成柱狀和餅狀圖表，直觀地表現(xiàn)了國(guó)情數(shù)據(jù)庫蘊(yùn)含的豐富信息。

2.結(jié)合平面設(shè)計(jì)CorelDRAW軟件進(jìn)一步美化地圖

雖然ArcGIS軟件已經(jīng)可以制作除線條外的各種復(fù)雜花邊，利用ArcGIS軟件的插入對(duì)象功能，可引入平面設(shè)計(jì)CorelDRAW軟件中方便快速地制作或引用的多樣花邊庫，極大地豐富了成圖的花邊選擇素材。另外，對(duì)于一些對(duì)美觀需求更高或有特殊要求的國(guó)情專題地圖，利用此功能也能將CorelDRAW軟件下制作的更多復(fù)雜特殊效果的附圖、附表、字、符號(hào)等插入引用，極大地豐富了GIS軟件制圖的靈活美觀性。

四、自動(dòng)化快速制圖模式的思考

通過上述工藝的實(shí)際應(yīng)用，地圖制圖效率大大提高，地圖制圖模式也得到改進(jìn)，可將地理國(guó)情普查成果信息快速地傳達(dá)表現(xiàn)，地圖自動(dòng)化程度大為提高。但從自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的過程中來看，要達(dá)到較好的自動(dòng)化成圖效果，需要對(duì)GIS數(shù)據(jù)作必要的屬性拓展，數(shù)據(jù)格式也必須規(guī)范，如屬性字段、屬性值完整等；而且，如果成圖比例尺距原始數(shù)據(jù)比例跨度很大，也會(huì)影響成圖效果。因此，可考慮在ArcGIS軟件下對(duì)要素類建立與之關(guān)聯(lián)的、相對(duì)固定的幾個(gè)不同比例尺制圖表達(dá)(如常用的1∶5萬、1∶10萬、1∶25萬等)。這樣，在不同尺度的地圖產(chǎn)品中，同一數(shù)據(jù)能夠以最快、最優(yōu)的方式顯示；而且，隨著原始數(shù)據(jù)的更新，這些不同尺度的制圖表達(dá)也會(huì)自動(dòng)跟隨更新，解決了建立不同地圖庫更新重復(fù)工作困難的問題。因此，隨著GIS軟件功能的不斷完善，GIS制圖模式將來必然是實(shí)現(xiàn)大量地理信息數(shù)據(jù)快速直觀地圖形式表現(xiàn)的首選。同時(shí)，我們也看到，要做到完全的自動(dòng)化一鍵成圖，還需不斷地探索完善GIS軟件的功能，而如何充分利用GIS數(shù)據(jù)屬性特點(diǎn)結(jié)合制圖知識(shí)規(guī)則，成為GIS軟件實(shí)現(xiàn)地圖自動(dòng)化成圖的關(guān)鍵。

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Research and Implementation of Automatic Map Based on National Census Geography Information Data

CHEN Yanni，WANG Hong

陳燕妮，王宏.利用地理國(guó)情普查信息數(shù)據(jù)研究和實(shí)現(xiàn)地圖自動(dòng)化[J].測(cè)繪通報(bào)，2015(7)：106-108.

10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0224

2015-02-04

陳燕妮(1973—)，女，高級(jí)工程師，主要從事地圖制圖、地理信息工程、數(shù)字城市建設(shè)等工作。E-mail：515270545@qq.com

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