基于WJ—III地圖工作站的地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)縮編制圖規(guī)則研究

孫敬宇 李俊曉 李席鋒

文章編號(hào)：1672-5603（2018）02-085-6

摘 要 地理國(guó)情普查成果圖集制作是地理國(guó)情普查成果重要應(yīng)用之一。本研究以湖南省寧遠(yuǎn)縣為例，根據(jù)GIS無(wú)級(jí)比例尺的思想，利用WJ-III地圖工作站，建立縮編規(guī)則庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了寧遠(yuǎn)縣地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)從1：10000到1：50000，1：100000，1：150000的無(wú)級(jí)自動(dòng)化縮編制圖。并采用面積變化對(duì)比法對(duì)縮編結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，縮編制圖后各類面積變化量均沒(méi)有超過(guò)10%，制圖效果良好。研究成果進(jìn)一步肯定了利用計(jì)算機(jī)制圖的可行性，可為地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)向其他比例尺的縮編制圖工作提供參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 地圖縮編；自動(dòng)制圖；地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)；WJ-III地圖工作站

中圖分類號(hào)：P283 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

The Research of Geographical Conditions Census Datas Automatic Downsizing Based on WJ-III Map Workstation

Sun Jingyu，Li Junxiao，Li Xifeng

（The Third Survering and Mapping Institute of Hunan Province， Changsha Hunan 410000）

Abstract： The production of atlas of geographic national census results is one of the important applications of geographical national census results. Taking Ningyuan County in Hunan Province as an example， this paper uses the Map Workstation ofWJ-III to establish a map down rule base according to the concept of GIS without scale， and realizes the stepless automation reduced drawing of geographic national survey data of Ningyuan County from 1：10000 to 1：50000 ，1：100000 and 1：150000. The comparison of area changes was used to verify the drawdown results. After the drawdown， the area change amount did not exceed 10% and the mapping effect was good. The research results further confirmed the feasibility of using computer graphics to provide reference value for the census data of geographical national conditions to other scales.

Keywords： map of downsizing； automatic mapping； geographical conditions census data； Map Workstation of WJ-III

0引言

地理國(guó)情普查項(xiàng)目是國(guó)務(wù)院為全面掌握我國(guó)地理國(guó)情現(xiàn)狀，滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的需要而開(kāi)展的工作[1]。目前湖南省已經(jīng)全面完成全省地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)采集、入庫(kù)的工作，建立了大比例尺1：10000地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)庫(kù)，正在開(kāi)展《湖南省地理國(guó)情普成果圖集》的編制工作。由于不同地區(qū)面積大小的不同，制圖時(shí)對(duì)不同地區(qū)的數(shù)據(jù)比例尺提出了不同的需求，因此需要對(duì)各市、各縣、各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的地理國(guó)情數(shù)據(jù)進(jìn)行制圖縮編，以形成最好的制圖成果。地圖縮編是利用已有的大比例尺數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)制圖縮編技術(shù)生成小比例尺數(shù)據(jù)的過(guò)程，是新形勢(shì)下的制圖綜合[2]。專家們提出了無(wú)級(jí)比例尺GIS的概念，即是以一個(gè)大比例尺單精度空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，在一定空間區(qū)域內(nèi)通過(guò)空間對(duì)象的信息量隨比例尺的變化自動(dòng)增減的方法，來(lái)使GIS空間信息的壓縮和復(fù)現(xiàn)與比例尺實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的一種信息處理技術(shù)[3-5]，這種信息處理技術(shù)為湖南省省、市、縣、鄉(xiāng)四級(jí)的地理國(guó)情普查制圖提供了新的辦法。因此，本研究選取湖南省寧遠(yuǎn)縣為試驗(yàn)區(qū)域，利用WJ-III地圖工作站，建立寧遠(yuǎn)縣地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)縮編規(guī)則庫(kù)，開(kāi)展1：1萬(wàn)地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)到1：5萬(wàn)、1：10萬(wàn)、1：15萬(wàn)的數(shù)據(jù)縮編制圖研究。

1 研究方法

1.1 WJ-III地圖工作站

WJ-III地圖工作站是一款由中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院研制，北京四維空間數(shù)碼科技有限公司進(jìn)行成果轉(zhuǎn)化的智能綜合制圖軟件。該軟件采用面向信息化的無(wú)級(jí)式變焦地圖理念，實(shí)現(xiàn)了多級(jí)比例尺或跨尺度自動(dòng)縮編，基于建庫(kù)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，提供了純數(shù)字化快速制圖方案。

相比較于常規(guī)制圖軟件Coreldraw Graphics Suite和基于GIS技術(shù)的制圖軟件ARCGIS，WJ-III地圖工作站采用智能綜合、制圖一站式解決方案，綜合定制多種全要素綜合與制圖知識(shí)庫(kù)，能夠快速實(shí)現(xiàn)地圖分層、要素疊蓋關(guān)系處理、自動(dòng)注記、圖層重命名、要素符號(hào)化等功能。因此，本文選取WJ-III地圖工作站作為地理國(guó)情制圖的軟件平臺(tái)，以“軟件平臺(tái)+綜合算法+縮編規(guī)則+人機(jī)交互”的模式，大大提高了地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)制圖綜合的效果和效率。

1.2 地圖縮編規(guī)則庫(kù)

WJ-III地圖工作站提供了地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)綜合制圖的軟件平臺(tái)，按照國(guó)地普辦《地理國(guó)情普查成果圖技術(shù)規(guī)定》[6]的要求，我們需要根據(jù)試驗(yàn)區(qū)的地形地貌特點(diǎn)，開(kāi)展縮編規(guī)則庫(kù)研究。規(guī)則庫(kù)主要根據(jù)地理要素的空間屬性特征和重要程度，對(duì)各要素縮編方法和縮編指標(biāo)進(jìn)行約束，例如選取長(zhǎng)度、圖斑合并大小等。本研究主要對(duì)地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)中的道路、水系、構(gòu)筑物、地理單元、地表覆蓋進(jìn)行了縮編規(guī)則庫(kù)的研究。

（1）道路要素

地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)中的道路要素包括鐵路（LRRL）、公路（LRDL）、城市道路（LCTL）和鄉(xiāng)村道路（LVLL）四個(gè)圖層。道路要素的縮編技術(shù)指標(biāo)主要是對(duì)道路要素內(nèi)容和基礎(chǔ)地理信息分類碼（GB）、公路技術(shù)等級(jí)（RTEG）、道路類型（TYPE）、道路長(zhǎng)度（LEN）等屬性項(xiàng)的約束。對(duì)道路要素進(jìn)行縮編主要包括道路拓?fù)溥B接、道路選取、道路網(wǎng)構(gòu)建、道路網(wǎng)層次選取、道路幾何化簡(jiǎn)，道路附屬設(shè)施的相關(guān)處理等。

縮編時(shí)，鐵路一般不作取舍和化簡(jiǎn)。公路選取時(shí)，采用基于拓?fù)湎嗨菩缘牡缆肪W(wǎng)綜合算法，要按照由高級(jí)到低級(jí)、由重要到次要的原則進(jìn)行，并保持道路網(wǎng)的密度差別和形狀特征。比如：道路的最小上圖長(zhǎng)度為12 mm；最小彎曲是0.5×0.6 mm；鐵路應(yīng)全部表示；公路類型以比例尺選取。綜合過(guò)后的道路信息需進(jìn)行道路拓?fù)涮幚聿⑦M(jìn)行相應(yīng)化簡(jiǎn)，最后拓?fù)溥B接。

例如，以下是規(guī)則庫(kù)中保持拓?fù)潢P(guān)系的幾何化簡(jiǎn)的算法。

//1：100000規(guī)則庫(kù)中保持拓?fù)潢P(guān)系的幾何化簡(jiǎn)的算法

拉斯； 4 Li-OpenShaw； 5 弧比弦（ThreePoint Length）； 6 弧比弦（ThreeLengthRatio）； 7 三點(diǎn)角度（ThreePointAngle）； 8 建筑物直角特征化簡(jiǎn)”>8

100000

0.3

true

構(gòu)筑物點(diǎn)是通過(guò)設(shè)置格網(wǎng)的大小和選取比例進(jìn)行縮編；構(gòu)筑物線是通過(guò)約束上圖長(zhǎng)度進(jìn)行縮編，比如：隧道的最小上圖長(zhǎng)度為1 mm；構(gòu)筑物面是通過(guò)上圖面積進(jìn)行所辦，比如：碼頭的最小上圖面積為2 mm2。

（4）地理單元要素

地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)中的地理單元要素包括行政區(qū)劃與管理單元、社會(huì)經(jīng)濟(jì)區(qū)域單元、自然地理單元、城鎮(zhèn)綜合功能單元（BUCP、BUCA）等27個(gè)圖層。地理單元要素的縮編技術(shù)指標(biāo)主要是對(duì)要素分層和基礎(chǔ)地理信息分類碼（GB）、面積（AERA）等屬性項(xiàng)的約束。

縮編時(shí)，主要包括對(duì)行政界線的選取和對(duì)居民點(diǎn)數(shù)據(jù)的選取。行政界線包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)界、市界、省界、國(guó)界，當(dāng)不同等級(jí)境界線重合時(shí)，按最高級(jí)境界線表示[11]；居民點(diǎn)數(shù)據(jù)的選取同構(gòu)筑物點(diǎn)的數(shù)據(jù)，通過(guò)設(shè)置格網(wǎng)的大小和選取比例進(jìn)行縮編。例如，以下是規(guī)則庫(kù)中居民點(diǎn)選取算法。

//選取居民點(diǎn)：通過(guò)建立格網(wǎng)，設(shè)置格網(wǎng)的大小和要素的選取比例，從而達(dá)到點(diǎn)選取的目的。

1000

20

（5）地表覆蓋數(shù)據(jù)

地表覆蓋數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在LCA圖層中，其縮編技術(shù)指標(biāo)主要是對(duì)地理國(guó)情信息分類碼（CC）、面積（AREA）等屬性項(xiàng)的約束。圖斑合并是把相互靠得很近的面狀要素拼合在一起表示，是地物縮編的重要環(huán)節(jié)之一，它是基于多邊形間空間鄰近關(guān)系的合并。表2是地表覆蓋數(shù)據(jù)的幾個(gè)主要縮編指標(biāo)。

//圖斑合并：通過(guò)設(shè)置要素類型、面積閾值，從而達(dá)到圖斑合并的目的。

7

0500

2數(shù)據(jù)試驗(yàn)與結(jié)果

2.1數(shù)據(jù)源

寧遠(yuǎn)縣位于湖南省南部（如圖1），地處東經(jīng)110°42′～112°27′，北緯25°11′～26°08′之間，南北長(zhǎng)104.7千米，東西寬52.2千米，總面積2526平方千米。本次試驗(yàn)以寧遠(yuǎn)縣地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)為例，主要包括寧遠(yuǎn)縣地理國(guó)情普查要素?cái)?shù)據(jù)和地表覆蓋分類數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系和1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，按圖層統(tǒng)一存儲(chǔ)在ArcGIS GeoDataBase 數(shù)據(jù)集中。

2.2制圖結(jié)果與分析

（1）成圖效果

利用WJ-III地圖工作站，根據(jù)我們建立的自動(dòng)縮編規(guī)則庫(kù)，開(kāi)展了數(shù)據(jù)的制圖縮編工作。制圖縮編后，在地圖編輯模塊，對(duì)于個(gè)別注記點(diǎn)壓蓋情況，需進(jìn)行人工編輯。寧遠(yuǎn)縣不同地區(qū)的縮編制圖前后結(jié)果如圖2所示，成圖效果基本滿足圖集制作需求。

（2）面積變化檢查

為驗(yàn)證制圖結(jié)果的可靠性，我們采用地類面積變化對(duì)比法對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。以地表覆蓋1：100000縮編結(jié)果為例，通過(guò)自動(dòng)縮編前后面積對(duì)比表（表3）可以看出，變化量最大的為耕地，增加了2.55%，變化量最小的為構(gòu)筑物，減少了0.21%。各類面積變化量均沒(méi)有超過(guò)10%。

3結(jié)束語(yǔ)

本文利用WJ-III地圖工作站，采用無(wú)級(jí)比例尺GIS處理技術(shù)，根據(jù)湖南省寧遠(yuǎn)縣地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，制定了地圖自動(dòng)縮編知識(shí)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了寧遠(yuǎn)縣地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)由1：10000-50000-100000-150000的無(wú)級(jí)縮編制圖。該成果可以為《湖南省地理國(guó)情普查成果圖集》的編制提供技術(shù)方法，也可為湖南省不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等其他系列比例尺的縮編制圖提供方法依據(jù)，提高制圖效率。但是，由于制圖工作本身的復(fù)雜性，盡管國(guó)內(nèi)外已有大量的關(guān)于利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)縮編技術(shù)的研究和成果，目前的計(jì)算機(jī)制圖并沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因此，地圖縮編技術(shù)仍然是一項(xiàng)需要不斷完善、不斷深入研究的重要任務(wù)。

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