探討MAPGIS在地圖制圖中的應(yīng)用

張冬冬

摘 要：MAPGIS于1995年由中地數(shù)碼集團(tuán)研制出來，經(jīng)過近二十年的發(fā)展，已經(jīng)成為完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的綜合開發(fā)平臺。作為全球唯一擁有搭建式的GIS數(shù)據(jù)中心的地理信息系統(tǒng)，其通過結(jié)合遙感技術(shù)和GIS功能，可以對陸空、地下等全空間進(jìn)行三維一體化圖像分析。通過對MAPGIS系統(tǒng)進(jìn)行研究，闡述了MAPGIS技術(shù)在地圖制圖中的實際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：MAPGIS；地圖系統(tǒng)；制圖程序；誤差校正

中圖分類號：P283 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.121

改革開放政策的實行，使得數(shù)十年來我國的經(jīng)濟(jì)水平和科技水平都得到了快速的提高，人們的生活水平越來越高，生活用品也越來越齊全。隨著工業(yè)對科學(xué)技術(shù)生產(chǎn)力需求的增長，越來越多的高科技產(chǎn)品被研制出來。為了滿足地圖制圖的需求，20世紀(jì)70年代初，我國就研發(fā)出第一套彩色地圖系統(tǒng)——MAPCAD，使得我國計算機(jī)制圖邁入一個新的階段。在后來的5年中，中地數(shù)碼集團(tuán)依托于中國地質(zhì)大學(xué)和教育部三維工程研究中心，結(jié)合地理信息技術(shù)研制出了達(dá)到世界先進(jìn)水平的MAPGIS系統(tǒng)，這使得我國地圖制圖系統(tǒng)達(dá)到了一個質(zhì)的飛躍。

1 MAPGIS的系統(tǒng)組成

MAPGIS系統(tǒng)內(nèi)含空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，可以分為六個子系統(tǒng)。子系統(tǒng)及其功能具體如下：①輸入子系統(tǒng)，具有數(shù)字化輸入、掃描矢量化和GPS等數(shù)據(jù)源的功能。②圖形整飾子系統(tǒng)，具有圖形編輯、建立拓?fù)?，圖框生成，投影變換和誤差校正的功能。③庫管理子系統(tǒng)，具有地圖庫管理、屬性庫管理和多媒體數(shù)據(jù)庫管理的功能。④空間分析子系統(tǒng)，具有數(shù)字高程模型、矢量空間分析、櫥格圖像分析和網(wǎng)絡(luò)分析的功能。⑤輸出子系統(tǒng)，具有版面定義、矢量輸出、櫥格輸出和報表定義的功能。⑥實用服務(wù)子系統(tǒng)，具有錯誤檢查、數(shù)據(jù)交換和系統(tǒng)庫編輯的功能。

MAPGIS系統(tǒng)的應(yīng)用極其廣泛，涉及到社會發(fā)展的各個領(lǐng)域，例如地質(zhì)地理、水利測繪、石油煤礦、城建交通、土地規(guī)劃等。使用者可以根據(jù)自身的需求，選用合適的子系統(tǒng)。地圖制圖通常需要輸入、圖形整飾、輸出這三個子系統(tǒng)。

2 MAPGIS系統(tǒng)的制圖應(yīng)用

2.1 制圖前的準(zhǔn)備——收集相關(guān)資料

首先要收集相關(guān)的技術(shù)規(guī)范，以便于實時查閱；然后審查原始圖件，保證其精確度和正確性；再對地質(zhì)地理底圖和相關(guān)圖例進(jìn)行預(yù)先處理，并錄入到MAPGIS中，以免圖像模糊，減少不同地圖間的要素干擾；最后以正在處理的專題地圖為標(biāo)桿，通過對其他各類圖庫的數(shù)據(jù)分析，在系統(tǒng)中補(bǔ)建各種線型庫或顏色庫。

2.2 制圖程序

2.2.1 圖件錄入

準(zhǔn)備工作做好之后就可以將圖件錄入系統(tǒng)，數(shù)字化儀、GPS和矢量掃描儀是輸入數(shù)據(jù)的主要設(shè)備。由于MAPGIS系統(tǒng)具有與其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的接口，因此可以接受MapInfo或AutoCAD等制圖軟件的文件，再直接轉(zhuǎn)換為本系統(tǒng)能夠識別的矢量結(jié)構(gòu)。錄入后，MAPGIS系統(tǒng)對圖形的精度開始審核，如果精確度不合格，則返回輸入環(huán)節(jié)重新操作；如果精度合格，則進(jìn)入下一子系統(tǒng)進(jìn)行矢量化編輯。

輸入方式如下：①數(shù)字化輸入。數(shù)字化輸入憑借的設(shè)備是數(shù)字化儀，數(shù)據(jù)輸入后保存為矢量方式，優(yōu)點(diǎn)是可以立即進(jìn)行編輯和處理。②掃描矢量化輸入。為了保證掃描錄入后原圖上各個要素都能清晰可辨，圖像存入系統(tǒng)時要采用Tiff格式，以便后續(xù)的矢量化處理。其操作順序為：光柵文件掃描錄入系統(tǒng)→新建文件→圖元矢量化→保存文件為Tiff格式。進(jìn)行矢量化操作時，可以對整個圖形采取多種操作，例如瀏覽、縮放、調(diào)整窗口位置，以確保系統(tǒng)的導(dǎo)向光標(biāo)移至位于屏幕正中心。掃描矢量化手段要比數(shù)字化手段間接一些，先使用掃描儀掃描輸入，保存為柵格形式后再轉(zhuǎn)化為矢量數(shù)據(jù)，最后存至點(diǎn)、線文件。區(qū)文件的面元由線文件的線元變形為弧段后進(jìn)行手動或自動的拓?fù)涮幚?。③GPS輸入。GPS具有三維空間坐標(biāo)系，輸入GPS時不必轉(zhuǎn)換，直接輸入即可。

2.2.2 矢量化編輯

MAPGIS系統(tǒng)的矢量結(jié)構(gòu)涉及點(diǎn)、線、面三種圖形元素，原始圖件進(jìn)行矢量輸入后要由圖形編輯的子系統(tǒng)對地圖進(jìn)行編輯，或?qū)D形進(jìn)行壓蓋和避讓，或嵌套復(fù)雜多彩的圖斑。編輯子系統(tǒng)能夠非常靈活、方便地處理復(fù)雜特殊圖形。

利用MAPGIS編輯子系統(tǒng)編制地圖的優(yōu)點(diǎn)主要有：①可視化定位，檢索非常方便。在窗口上可以進(jìn)行多種操作，例如縮放、新建、移動和圖像捕獲等。②線元編輯靈活。線型的操作方式非常豐富，例如剪切、復(fù)制、刪除、連接、長短變化、移動旋轉(zhuǎn)等，可以隨意改變線元的參數(shù)。③點(diǎn)元編輯強(qiáng)大。同線型的操作方式也有很多選擇，例如坐標(biāo)對齊，字串連接、剪切、復(fù)制等，屬性隨意修改。④面元編輯高效。隨意修改區(qū)文件中面元文件的顏色圖案和圖幅邊界的各個弧段。⑤圖形分層管理。專題地圖的圖層非常多，使用者可以自定義圖層、重命名。

需要注意的是，圖形的矢量化編輯要遵守相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，在選擇圖例板文件時，可以參考國家技術(shù)監(jiān)督局下發(fā)的《地質(zhì)圖例及色標(biāo)》。

2.3 誤差校正

圖形繪制后，要對圖形中的地理內(nèi)容進(jìn)行嚴(yán)格檢查，不合格的要返回重新修改編輯，合格后才能進(jìn)行誤差的校正。

原始圖件錄入系統(tǒng)的精度受多種因素的影響，例如操作不當(dāng)、設(shè)備精度不夠、圖紙變形等，都會造成錄入系統(tǒng)的圖紙效果與實際圖件之間存在一定誤差，因此，校正工作非常重要。校正時，要根據(jù)圖紙變形的實際程度，根據(jù)理論計算校正系數(shù)，將校正系統(tǒng)輸入至系統(tǒng)中，再進(jìn)行圖形校正。

具體操作如下：①選擇控制點(diǎn)時，要選擇可以覆蓋全圖的均勻控制點(diǎn)?？刂泣c(diǎn)的數(shù)量要由圖件的大小和精度的高低來決定。對于區(qū)域地圖，控制點(diǎn)要選擇三角點(diǎn)或經(jīng)緯線交點(diǎn)。②要區(qū)分圖形控制點(diǎn)的理論值和實際值，實際值要從圖形文件中采集，而理論值則要從鍵盤輸入或從數(shù)據(jù)文件中采集。③校正參數(shù)要對應(yīng)好相關(guān)的文件，校正后要檢驗精度。如果不符合要求，則要重復(fù)前面的步驟。

2.4 圖幅接邊

部分專題性地圖與地理底圖的套合需要借助圖幅接邊操作才能實現(xiàn)，而圖幅接邊功能從屬于圖庫管理子系統(tǒng)。圖幅接邊功能通過對圖形的幅幀進(jìn)行手動或自動的分合處理來清除接合誤差。圖幅接邊需要建立圖庫，按經(jīng)緯度或等高寬進(jìn)行分幅處理，并設(shè)置接邊參數(shù)。處理完點(diǎn)線文件后，再對區(qū)文件進(jìn)行處理。

2.5 質(zhì)量檢查

圖幅接邊后需要對圖形的多種元素進(jìn)行質(zhì)量檢查，例如圖形的精度是否滿足要求、圖形的內(nèi)容是否全面、圖形上各個要素的位置和相互關(guān)系是否準(zhǔn)確、圖面的整飾處理是否滿足方案設(shè)計要求、圖形的色彩是否正確等。

2.6 圖形輸出

MAPGIS的圖形輸出主要有以下幾種：①矢量輸出。矢量輸出主要為window格式的輸出，通過系統(tǒng)的GDI接口進(jìn)行圖形的輸出，其輸出對象主要為筆式繪圖儀和打印機(jī)。受GDI性能的限制，矢量輸出只能輸出比較簡單的圖像，如果強(qiáng)制輸出復(fù)雜的圖形，就會流失圖形的圖元信息。②光柵輸出。這種輸出方式要求文件要進(jìn)行自動分色處理，處理后生成的文件可以避免圖形失真。由于其色彩豐富鮮艷，所以多使用彩色噴墨繪圖儀進(jìn)行最終的繪制。③報表?？梢栽趫蟊韮?nèi)編寫文字，使用打印機(jī)打印。④印前出版。為了滿足地圖出版印刷的需求，MAPGIS系統(tǒng)提供了多種格式的文件，以供不同的軟件進(jìn)行最后的輸出，例如提供postscrip以各種PS和EPS文件，提供北大方正以相應(yīng)的PS文件，提供AdobeAi以標(biāo)準(zhǔn)的EPS文件。由于其輸出對象為激光照排機(jī)，所以可以輸出四色菲林膠片，這使得排版工序可以被省略，制圖的周期大大縮短。⑤MAPGIS具有外接端口，可以通過接口進(jìn)行不同軟件間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

3 結(jié)束語

隨著GIS技術(shù)的不斷發(fā)展，MAPGIS在社會各領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛，所起到的作用也越來越重要。隨著各行業(yè)產(chǎn)業(yè)化步伐的加快，MAPGIS系統(tǒng)的功能也要不斷完善和提升。MAPGIS功能豐富，技巧繁多，這一系統(tǒng)在地圖制圖領(lǐng)域的應(yīng)用使得人員的工作效率大大提高，只要制圖人員不斷挖掘其潛力，不斷進(jìn)行探索實踐，MAPGIS必將在地圖制圖行業(yè)發(fā)揮出更強(qiáng)大的優(yōu)勢和作用。

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〔編輯：王霞〕