地理國情監(jiān)測專題圖設(shè)計關(guān)鍵問題研究

張 寅，何建寧，劉 媛

（1.國家測繪地理信息局第一地理信息制圖院，陜西 西安 710054）

地理國情監(jiān)測專題圖設(shè)計關(guān)鍵問題研究

張 寅1，何建寧1，劉 媛1

（1.國家測繪地理信息局第一地理信息制圖院，陜西 西安 710054）

地理國情監(jiān)測是從地理空間的角度對我國國情國力的一種綜合展示，地理國情監(jiān)測專題圖可以直觀地反映我國自然與人文要素的演變規(guī)律，為科學(xué)管理決策提供可靠依據(jù)。地理國情監(jiān)測專題圖根據(jù)表達的要素分為基礎(chǔ)性和專題性兩類，從地理國情監(jiān)測專題圖設(shè)計的關(guān)鍵問題出發(fā)，就國情監(jiān)測數(shù)據(jù)分析挖掘、地理國情監(jiān)測專題圖內(nèi)容設(shè)計、編制等方面進行探索，總結(jié)出適合于地理國情監(jiān)測專題圖表達的技術(shù)流程，為后期常態(tài)化地理國情監(jiān)測提供借鑒。

地理國情；統(tǒng)計分析；數(shù)據(jù)挖掘；監(jiān)測專題圖

地理國情監(jiān)測是綜合利用現(xiàn)代測繪技術(shù)，結(jié)合各時期測繪成果檔案，對地形、水系、濕地、冰川、沙漠、地表形態(tài)、地表覆蓋、道路、城鎮(zhèn)等要素進行動態(tài)和定量化、空間化的監(jiān)測，并統(tǒng)計分析其變化量、變化頻率、分布特征、地域差異、變化趨勢等，形成反映各類資源、環(huán)境、生態(tài)、經(jīng)濟要素的空間分布及其發(fā)展變化規(guī)律的監(jiān)測數(shù)據(jù)、地圖圖形和研究報告等，從地理空間的角度客觀、綜合展示國情國力[1]。

地理國情監(jiān)測專題圖是直觀展示地理國情成果的方式之一，如何將地理國情數(shù)據(jù)及其分析挖掘的結(jié)果在專題圖中生動而豐富地表現(xiàn)出來，是地理國情監(jiān)測專題圖制圖的關(guān)鍵。本文以陜西省周至縣為研究對象，從資料收集及數(shù)據(jù)分析挖掘、制圖表達的技術(shù)方法等方面進行探索和總結(jié)，為后期常態(tài)化地理國情監(jiān)測提供借鑒。

1 地理國情監(jiān)測圖件設(shè)計的關(guān)鍵問題研究

1.1 地理國情數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分析挖掘

統(tǒng)計分析是指通過方案設(shè)計、資料搜集和整理，運用統(tǒng)計方法及有關(guān)的知識，在定性與定量結(jié)合的基礎(chǔ)上進行的研究活動。本項目利用基本統(tǒng)計方法對地表覆蓋和地理國情要素的個數(shù)、密度、長度、面積及其變化（率）、位置、高程、范圍等內(nèi)容進行統(tǒng)計、分析和評價[2]，從而反映基本的地理國情現(xiàn)狀和變化趨勢。利用綜合統(tǒng)計分析方法，選擇地表覆蓋空間格局、中心城區(qū)范圍變化、坡耕地、水路網(wǎng)密度等具有區(qū)域特點的方面分析其分布現(xiàn)狀、變化量、變化頻率、變化趨勢等，數(shù)據(jù)分析挖掘的結(jié)果必須客觀反映研究區(qū)自然與社會發(fā)展演變規(guī)律，為各級領(lǐng)導(dǎo)和有關(guān)方面的公眾提供有數(shù)據(jù)、有情況、有分析的資料，為制定計劃和規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

本項目對周至縣2005年、2010年、2013年、2015年4期地表覆蓋和重要地理國情要素數(shù)據(jù)進行分類、分區(qū)、分段統(tǒng)計[3]，并將結(jié)果利用統(tǒng)計圖表的形式進行匯總，直觀地反映了周至縣發(fā)展變化情況及規(guī)律。

1.2 地理國情監(jiān)測專題圖設(shè)計及編制

地理國情監(jiān)測專題圖可根據(jù)表達的要素內(nèi)容分為基礎(chǔ)性和專題性兩類?；A(chǔ)性地理國情監(jiān)測圖側(cè)重于反映整個監(jiān)測區(qū)地表覆蓋和地理國情要素最后一期的發(fā)展現(xiàn)狀和幾期數(shù)據(jù)之間的變化情況及發(fā)展趨勢，其類型和內(nèi)容較為單一，可分為年度專題圖和變化專題圖。專題性地理國情監(jiān)測圖側(cè)重于反映影響監(jiān)測區(qū)發(fā)展變化的地物現(xiàn)狀、變化、進程和效果等，其類型和內(nèi)容豐富多樣，可根據(jù)收集的專業(yè)資料和監(jiān)測區(qū)數(shù)據(jù)分析挖掘結(jié)果擴展專題圖內(nèi)容。

本項目屬于基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測，是以地理國情普查數(shù)據(jù)作為底圖數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)據(jù)分析挖掘形成的圖表結(jié)果，輔以遙感影像數(shù)據(jù)、照片等，通過數(shù)據(jù)整理、圖面符號設(shè)計、制圖編輯、整飾制作、附圖附表等操作形成地理國情監(jiān)測專題圖[4]。為了豐富專題圖的表達內(nèi)容、加強專題圖的規(guī)范統(tǒng)一，在圖件的設(shè)計上將傳統(tǒng)地形圖制圖的統(tǒng)一性、規(guī)范性和專題圖制圖的美觀性與可讀性結(jié)合在一起，使得地理國情監(jiān)測專題圖既具有個性風格又繼承地圖的傳統(tǒng)。

本項目參考《GB/T 20257．3 國家基本比例尺地圖圖式第3 部分：1∶25 000 1∶50 000 1∶100 000 地形圖圖式》和《地理國情普查圖技術(shù)規(guī)定（征求意見稿）》，在ArcGIS和Font Creator軟件中設(shè)計和制作地理國情監(jiān)測專題圖的符號和注記[5-6]。然后在ArcGIS中進行數(shù)據(jù)整理分析和符號化，最終在Illustrator軟件中完成地理國情監(jiān)測專題圖編制，形成的專題圖成果兼具實用性和美觀性，可以直觀地反映區(qū)域現(xiàn)狀及變化規(guī)律，為實行宏觀調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)。

2 地理國情監(jiān)測專題圖制作

2.1 數(shù)據(jù)采集

地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)是統(tǒng)計分析和專題圖制作的重要數(shù)據(jù)源。本項目利用2005年（一期）、2010年（二期）歷史存檔航空、航天影像資料、基礎(chǔ)地理信息成果資料及相關(guān)部門專題資料，2013年（三期）、2015年（四期）地理國情普查成果，開展4期地表覆蓋和重要地理國情要素及其變化的監(jiān)測數(shù)據(jù)生產(chǎn)。流程如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)采集流程

2.2 統(tǒng)計分析

本項目采用第一次全國地理國情普查基本統(tǒng)計分析軟件對陜西省周至縣2005年、2010年、2013年和2015年4期監(jiān)測數(shù)據(jù)中點、線、面等幾何特征類型和地理實體對象按照地表覆蓋和地理國情要素分類指標體系對個數(shù)、長度、面積及占比進行匯總和分析[2]，用于定量描述4個監(jiān)測期和3個變化監(jiān)測時段的地表覆蓋和地理國情要素現(xiàn)狀特征及其變化情況。以地表覆蓋一級類面積及其變化率為例進行分析，結(jié)果如表1所示。

表1 2005～2015地表覆蓋一級類面積變化及其變化率統(tǒng)計表

為了豐富專題圖的表達內(nèi)容，僅對地表覆蓋和地理國情要素進行基本統(tǒng)計遠遠不夠，還需要根據(jù)縣域特點，結(jié)合相關(guān)文字和經(jīng)濟人文資料進行綜合分析。本項目選取地表覆蓋空間格局、主城區(qū)房屋建筑區(qū)空間分布、坡耕地分布、水網(wǎng)路網(wǎng)密度等典型要素，對不同監(jiān)測期和不同監(jiān)測時段的演變規(guī)律進行綜合統(tǒng)計分析。為周至縣圖斑數(shù)增多且形狀趨于復(fù)雜、主城區(qū)主要擴展方向為西南方向、因西部大開發(fā)實施及農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整導(dǎo)致坡耕地減少等實質(zhì)性結(jié)論提供數(shù)據(jù)支持。以主城區(qū)房屋建筑空間分布變化面積及變化率、坡耕地的面積變化及變化率為例進行分析，結(jié)果如表2、3所示。

表2 2005～2015主城區(qū)八方向面積變化及年變化率統(tǒng)計表

表3 2005～2015不同坡度帶內(nèi)耕地面積及占比年變化率統(tǒng)計表

2.3 圖件制作

對2005～2015年4期地表覆蓋和地理國情要素數(shù)據(jù)及其變化監(jiān)測數(shù)據(jù)進行符號化，再將統(tǒng)計分析結(jié)果利用餅狀圖、柱狀圖、雷達圖等多種統(tǒng)計圖形進行可視化表示[7]，再輔以基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、遙感影像成果等編制形成地理國情監(jiān)測年度專題圖和變化監(jiān)測專題圖。技術(shù)流程為：①資料分析和整理。②在總體要求下進行圖幅設(shè)計，包括內(nèi)容的選取、統(tǒng)計分析方法、確定專題內(nèi)容的表示方法、統(tǒng)計圖表的設(shè)計、圖幅整飾設(shè)計等。③編制形成地理國情監(jiān)測專題圖。制作流程如圖2所示。

圖2 地理國情監(jiān)測圖件設(shè)計流程

根據(jù)本文地理國情普查專題圖的制作流程，編制的周至縣地理國情監(jiān)測年度專題圖和變化監(jiān)測專題圖中部分專題圖和相關(guān)整飾要素如圖3、4所示。

3 結(jié) 語

地理國情監(jiān)測專題圖是將海量的地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)通過統(tǒng)計分析后，以可視化的方式直觀地表達出來，為社會經(jīng)濟發(fā)展和政府決策提供服務(wù)的產(chǎn)品。本文選取陜西省周至縣作為地理國情監(jiān)測專題圖制作實驗區(qū)，探討利用地理國情普查數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和挖掘形成圖表、附圖，再結(jié)合傳統(tǒng)地形圖規(guī)范，以統(tǒng)一符號化底圖的方式制作地理國情監(jiān)測年度專題圖和地理國情監(jiān)測變化專題圖，可以在未來的國情監(jiān)測圖件制作中推廣應(yīng)用。但如何將海量地理國情監(jiān)測信息更加精煉地綜合表達到一張圖，以及如何通過其他可視化方法表達還需要進一步研究。

圖3 地理國情要素監(jiān)測圖

圖4 2005～2015年地表覆蓋變化監(jiān)測圖

[1] GDPJ 01-2013,地理國情普查內(nèi)容與指標[S]．

[2] GDPJ 02-2013,地理國情普查基本統(tǒng)計技術(shù)規(guī)定[S]．

[3] 劉耀林,何建華．地理國情多層次統(tǒng)計分析指標體系設(shè)計[J]．地理空間信息,2014,12(3)：1-4

[4] 曹鑾,石江南,潘星．地理國情監(jiān)測圖件產(chǎn)品制作探討[J]．測繪,2015,38(3)：137-140

[5] GB/T 20257．3,國家基本比例尺地圖圖式第3 部分：1∶25000 1∶50000 1∶100000 地形圖圖式[S]．

[6] 國務(wù)院第一次全國地理國情普查領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室,《地理國情普查圖技術(shù)規(guī)定（征求意見稿）》[S]．

[7] 何建寧,王輝,王莉莉,等．地理國情監(jiān)測圖集的設(shè)計研究[J]．測繪技術(shù)裝備,2013,15(4)：35-38

P285

B文章編號：1672-4623（2017）06-0041-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.06.012

2016-05-13。

張寅，碩士研究生，工程師，主要研究方向為地理數(shù)據(jù)可視化。