基于ArcGIS的多級(jí)比例尺電子地圖制作方法

孫麗敏，鮑立尚

（1.甘肅省基礎(chǔ)地理信息中心，甘肅 蘭州730000）

基于ArcGIS的多級(jí)比例尺電子地圖制作方法

孫麗敏1，鮑立尚1

（1.甘肅省基礎(chǔ)地理信息中心，甘肅 蘭州730000）

提出基于ArcGIS軟件制作多級(jí)比例尺電子地圖的方法，應(yīng)用于甘肅省警用地理信息平臺(tái)13～14級(jí)電子地圖生產(chǎn)。經(jīng)該方法生產(chǎn)出的電子地圖要素滿足了顯示比例尺的要求，使得電子地圖的生產(chǎn)更加快捷、高效。

多級(jí)比例尺；電子地圖；制作方法

1 多級(jí)比例尺電子地圖分析

多級(jí)比例尺電子地圖的源數(shù)據(jù)通常為一個(gè)或多個(gè)比例尺地形圖數(shù)據(jù)，其制作過(guò)程是通過(guò)調(diào)整地圖負(fù)載量，模擬不同分辨率空間尺度下地理要素變化的連續(xù)性，根據(jù)某一比例尺衍生或派生出其他比例尺的不同空間信息，實(shí)現(xiàn)多個(gè)顯示比例尺之間的連續(xù)、協(xié)調(diào)切換[1-5]。

在制作多級(jí)比例尺電子地圖的過(guò)程中，考慮到各級(jí)地圖數(shù)據(jù)的更新，應(yīng)盡量使用同一數(shù)據(jù)源。因此多級(jí)比例尺電子地圖數(shù)據(jù)處理、制作的核心主要是根據(jù)顯示比例尺對(duì)同一比例尺數(shù)據(jù)源進(jìn)行地理要素內(nèi)容的選取，以此來(lái)解決地圖負(fù)載量和多級(jí)顯示比例尺之間的矛盾。

2 各要素選取方法的研究

2.1 數(shù)據(jù)處理

為便于地圖要素自動(dòng)選取，需要對(duì)源數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

1）水系數(shù)據(jù)。進(jìn)行懸掛點(diǎn)處理，采集面狀水系的水系結(jié)構(gòu)線，構(gòu)建水網(wǎng)，并在水系交叉口處進(jìn)行打斷處理。

2）道路數(shù)據(jù)。進(jìn)行懸掛點(diǎn)處理，道路交叉口處打斷。

3）數(shù)據(jù)字段。為了不對(duì)源數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除操作，對(duì)所有要素層增加“visible”字段，賦值使其默認(rèn)為“0”，通過(guò)控制visible的值實(shí)現(xiàn)不同級(jí)別比例尺顯示不同的內(nèi)容。增加“l(fā)evel”字段，按各顯示級(jí)別賦相應(yīng)屬性。

2.2 點(diǎn)狀地名

國(guó)家測(cè)繪地理信息局先后組織生產(chǎn)的1∶25萬(wàn)、1∶5萬(wàn)點(diǎn)狀地名數(shù)據(jù)庫(kù)是中小比例尺地名數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)源。本文將以點(diǎn)狀地名為例，綜合考慮居民點(diǎn)的行政等級(jí)和圖面負(fù)載量等因素，研究其自動(dòng)選取方法。

1）按照顯示比例尺進(jìn)行地物要素與注記符號(hào)的設(shè)置。

2）利用ArcGIS的高級(jí)智能標(biāo)注引擎Maplex Label Engine，以地名點(diǎn)行政等級(jí)即重要性設(shè)置地名的標(biāo)注規(guī)則，調(diào)整不同標(biāo)注位置參數(shù)，根據(jù)標(biāo)注間動(dòng)態(tài)避讓，計(jì)算出圖上所有標(biāo)注的最佳放置位置，得到不同顯示比例下標(biāo)注的地名。

3）在不同顯示比例尺下選擇標(biāo)注的地名要素。為保證各級(jí)電子地圖顯示要素的一致性，在下一級(jí)更大顯示比例尺狀態(tài)下需要修改上級(jí)已選擇的點(diǎn)狀地名數(shù)據(jù)的重要性，保證在下級(jí)比例尺下被選擇。

影響點(diǎn)狀地名選擇的關(guān)鍵因素是設(shè)置不同的動(dòng)態(tài)標(biāo)注參數(shù)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要根據(jù)實(shí)際情況實(shí)驗(yàn)不同參數(shù)的效果。

2.3 點(diǎn)狀居民地

點(diǎn)狀居民地是不依比例尺表示的居民點(diǎn)要素，主要是指單幢房屋、普通房屋、蒙古包、放牧點(diǎn)等。該層數(shù)據(jù)采集密度大，分布較分散，嚴(yán)重影響圖面清晰度，增加地圖負(fù)載量。本文研究點(diǎn)狀居民地?cái)?shù)據(jù)層制圖表達(dá)的意義及與地名定位要素的關(guān)聯(lián)。設(shè)定其與地名定位要素及真形居民地的空間位置關(guān)系，完成點(diǎn)狀居民地的自動(dòng)選擇。首先根據(jù)顯示比例尺分別設(shè)置點(diǎn)狀居民地與真形居民地，人工地名層中鄉(xiāng)鎮(zhèn)、行政村、自然村3層要素空間位置距離關(guān)系，然后利用ArcGIS的Select by Location，選擇一定距離范圍內(nèi)的點(diǎn)狀居民地，選擇距離值按照顯示比例尺越大值越大的原則來(lái)確定，達(dá)到每一級(jí)居民地分布顯示的層次性。

2.4 道路、水系

道路、水系等線狀地物自動(dòng)選擇的基本思想是根據(jù)道路、水系要素的等級(jí)、長(zhǎng)度來(lái)簡(jiǎn)化路網(wǎng)、水網(wǎng)[6]。以道路為例，首先分析制圖區(qū)域內(nèi)路網(wǎng)道路類型的分布特征，根據(jù)道路類型屬性值設(shè)定等級(jí)。經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)證明，道路劃分等級(jí)越少，簡(jiǎn)化效果越明顯。如果鄉(xiāng)村路、小路比較多，則鄉(xiāng)村路、小路劃為最低級(jí)，如表1所示。

表1 道路等級(jí)對(duì)照表

其次，根據(jù)道路屬性表中長(zhǎng)度值字段，分析確定簡(jiǎn)化的最小長(zhǎng)度值。最小長(zhǎng)度參數(shù)在一定程度上決定了所生成的簡(jiǎn)化道路集合的間隔長(zhǎng)度或分辨率。利用ArcGIS10.0中的Thin Road Network工具，該工具可在保證道路網(wǎng)連通性的情況下，刪除“重要性級(jí)別較低，且長(zhǎng)度小于指定值”的道路，從而實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)的取舍表示。該工具的結(jié)果就是等級(jí)、可見(jiàn)性鎖定、分辨率以及道路幾何形態(tài)和連通性等方面要求之間的一種平衡折中。在不同顯示比例尺下需要調(diào)整道路等級(jí)表，調(diào)整簡(jiǎn)化的最小長(zhǎng)度。為取得最佳取舍效果，可以指定不同長(zhǎng)度，反復(fù)進(jìn)行路網(wǎng)的簡(jiǎn)化，或者長(zhǎng)度、等級(jí)這2個(gè)參數(shù)組合進(jìn)行。

2.5 其他要素

其他地物要素如線狀、面狀居民地等，可以根據(jù)屬性代碼來(lái)統(tǒng)一選擇，決定是否顯示。或者設(shè)定不同顯示比例下要素顯示符號(hào)的樣式、顏色等，從視覺(jué)上弱化其形狀碎部特征，使電子地圖的顯示具有相似性。

3 應(yīng)用實(shí)例

本文依托甘肅省警用地理信息平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目，應(yīng)用于甘肅省警用電子地圖13～14級(jí)矢量電子地圖生產(chǎn)。13級(jí)警用電子地圖顯示比例尺為1∶48 000；14級(jí)警用電子地圖顯示比例尺為1∶96 000。采用源數(shù)據(jù)比例尺為1∶5萬(wàn)。應(yīng)用本文方法對(duì)點(diǎn)狀自然村級(jí)地名、居民地、水系、道路等制圖要素進(jìn)行自動(dòng)選取。

3.1 點(diǎn)狀地名

以點(diǎn)狀地名中自然村級(jí)地名為例，圖1是源數(shù)據(jù)中自然村級(jí)地名點(diǎn)數(shù)據(jù)；圖2是自動(dòng)選取后自然村級(jí)地名點(diǎn)數(shù)據(jù)。二者在第14級(jí)顯示比例尺下對(duì)比，綜合選擇后的自然村級(jí)地名點(diǎn)數(shù)據(jù)占自然村總數(shù)的40%左右。

圖1 1∶5萬(wàn)自然村綜合前（顯示比例1∶96 000）

圖2 1∶5萬(wàn)自然村綜合后（顯示比例1∶96 000）

3.2 點(diǎn)狀居民地

在地名層綜合基礎(chǔ)上，進(jìn)行點(diǎn)狀居民地的自動(dòng)選擇。分別設(shè)置真形居民地周圍400 m、鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)地名周圍400 m、行政村級(jí)地名周圍250 m、自然村級(jí)地名周圍200 m，空間位置距離內(nèi)的點(diǎn)狀居民地被選中并顯示，距離外的不顯示。圖3為源數(shù)據(jù)，圖4為經(jīng)處理后得到的點(diǎn)狀居民地。

圖3 源數(shù)據(jù)中點(diǎn)狀居民地圖面顯示（顯示比例1∶48 000）

圖4 點(diǎn)狀居民地自動(dòng)選擇后圖面顯示（顯示比例1∶48 000）

3.3 道路、水系

根據(jù)表1設(shè)定道路等級(jí)，采用本文提出的數(shù)據(jù)處理方法，設(shè)置最小長(zhǎng)度參數(shù)10 km。在保證道路網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)連通性的情況下，對(duì)10 km以內(nèi)的路網(wǎng)（圖5源數(shù)據(jù)）進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇，得到自動(dòng)選擇后的路網(wǎng)圖面顯示效果（圖6）。

圖5 自動(dòng)選擇前道路圖面顯示（顯示比例1∶96 000）

圖6 自動(dòng)選擇后道路圖面顯示（顯示比例1∶96 000）

水系要素與道路相同，需要分析水系數(shù)據(jù)，設(shè)定水系等級(jí)及水網(wǎng)簡(jiǎn)化的最小長(zhǎng)度參數(shù)。

4 結(jié) 語(yǔ)

基于ArcGIS主流地理信息平臺(tái)進(jìn)行各要素的自動(dòng)選取，具有可操作性、普適性，相較于一般電子地圖生產(chǎn)方法更加快捷、科學(xué)，達(dá)到了改進(jìn)作業(yè)方法、提高工作效率的目的。由于各制圖區(qū)域的差異，本方法中相關(guān)參數(shù)的設(shè)置和等級(jí)劃分需因地制宜。

[1] 胡志蕊，祝國(guó)瑞，徐智勇. LOD技術(shù)與制圖綜合在多尺度地圖適時(shí)顯示中的應(yīng)用研究[J].測(cè)繪科學(xué)，2006,31(5):78-79

[2] 成建國(guó). “數(shù)字城市”建設(shè)中的地圖綜合技術(shù)[J].地理空間信息，2006,4(1):69-71

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[4] 江南，白小雙，曹亞妮，等.基礎(chǔ)電子地圖多尺度顯示模型的建立與應(yīng)用[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)：信息科學(xué)版，2010，35(7):768-771

[5] 白小雙，江南，肖穎俊.中小比例尺基礎(chǔ)電子地圖多尺度顯示的尺度劃分 [J].測(cè)繪科學(xué)，2014,39(5):126

[6] 王有弢.網(wǎng)絡(luò)電子地圖要素自動(dòng)綜合方法研究 [J].礦山測(cè)量，2013(6):52-55

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P208

B

1672-4623（2015）04-0171-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.04.061

孫麗敏，工程師，主要從事GIS數(shù)據(jù)處理等方面的研究。

2015-04-02。