1:50000基本比例尺地形圖一鍵成圖技術(shù)研究

王玉麗

（新疆兵團勘測設(shè)計院（集團）有限責(zé)任公司 新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市 830002）

1:50000基本比例尺地形圖在我國經(jīng)濟社會發(fā)展中應(yīng)用廣泛，是國防建設(shè)、國民經(jīng)濟建設(shè)的基本用圖，1:50000 基本比例尺地形圖表示了地表上居民地、道路、水系、境界、土質(zhì)、植被等基本地理要素，是反映工程選址、規(guī)劃設(shè)計、行政管理等信息的基礎(chǔ)載體。目前國家1:5 萬比例尺數(shù)據(jù)庫更新工程已建設(shè)完成，基本比例尺數(shù)據(jù)庫文件成文國家、省市基礎(chǔ)測繪部門下發(fā)的主要數(shù)字產(chǎn)品。傳統(tǒng)制圖方式多數(shù)基于geoway、autocad 等制圖軟件，通過逐層符號化，逐要素編輯等步驟開展制圖工作，生產(chǎn)周期長，且多數(shù)為人工檢查產(chǎn)品質(zhì)量，需要探究新的技術(shù)路線和制圖方法實現(xiàn)快速制圖目的。利用數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)開展1：50000 基本比例尺地形圖制圖工作，不斷滿足各行業(yè)建設(shè)發(fā)展用圖需要。

1 關(guān)鍵技術(shù)手段

1.1 地理數(shù)據(jù)庫

地理數(shù)據(jù)庫是應(yīng)用計算機數(shù)據(jù)庫技術(shù)對地理數(shù)據(jù)進行科學(xué)的組織和管理的硬件與軟件系統(tǒng)，自然地理和人文地理諸要素文件的集合，是地理信息系統(tǒng)的核心部分。它包括一組獨立于應(yīng)用目的的地理數(shù)據(jù)的集合、對地理數(shù)據(jù)集合進行科學(xué)管理的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)軟件和支持管理活動的計算機硬件。地理數(shù)據(jù)庫屬于空間數(shù)據(jù)庫，表示地理實體及其特征的數(shù)據(jù)具有確定的空間坐標(biāo)，為地理數(shù)據(jù)提供標(biāo)準(zhǔn)格式、存貯方法和有效的管理，能方便、迅速地進行檢索、更新和分析，使所組織的數(shù)據(jù)達到冗余度最小的要求，為多種應(yīng)用目的服務(wù)。

地理數(shù)據(jù)庫對地理屬性數(shù)據(jù)可采用通用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進行管理，而對地理空間數(shù)據(jù)則需采用專門的空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)進行管理，并在兩者之間建立有效的連接。地理數(shù)據(jù)庫是地理信息系統(tǒng)中最主要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，應(yīng)用于地理過程、地理環(huán)境分析評價與制圖。

個人地理數(shù)據(jù)庫是地理數(shù)據(jù)庫其中之一，是可存儲、查詢和管理空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)的Microsoft Access 數(shù)據(jù)庫，在Microsoft Access 數(shù)據(jù)文件中存儲和管理的ArcGIS 地理數(shù)據(jù)庫的原始數(shù)據(jù)格式,數(shù)據(jù)格式的大小有限制且僅適用于Windows 操作系統(tǒng)，具有較小的數(shù)據(jù)集,是單個用戶和較小的工作組,允許多位讀取者和一位寫入者。

1.2 制圖表達

制圖表達是一個要素類屬性，用于指定和存儲一系列規(guī)則，這些規(guī)則將指定要素類中要素的繪制方式。一個要素類可具有多個制圖表達，從而允許同一數(shù)據(jù)能夠針對不同的用途以不同方式進行顯示。制圖表達規(guī)則包含符號圖層和幾何效果，以定義制圖表達中一組相關(guān)要素的繪制方式。制圖表達規(guī)則可存儲在樣式中，以便在其他制圖表達中共享和重復(fù)使用這些規(guī)則。

在基于GIS 數(shù)據(jù)的制圖中，大部分都是使用的數(shù)據(jù)+符號應(yīng)用的這種模式。對應(yīng)在ArcGIS 體系里面，就是數(shù)據(jù)+地圖文檔的模式。這種模式的好處就是能夠保存數(shù)據(jù)和地圖的獨立性，任何的地圖渲染都不會影響數(shù)據(jù)本身。通過在地理數(shù)據(jù)庫中隨地圖數(shù)據(jù)一起存儲基于規(guī)則的復(fù)雜符號，要素類制圖表達為地圖符號系統(tǒng)的使用提供了更大的靈活性和控制力。在地理數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建要素類制圖表達的不同方式，將符號化圖層轉(zhuǎn)換為要素類制圖表達。

圖1：軟件總體框架圖

圖2：應(yīng)用展示子系統(tǒng)開發(fā)架構(gòu)圖

圖3：系統(tǒng)主界面

1.3 面向?qū)ο?/h3>

OOAD（Object Orient Analysis & Design，面向?qū)ο蠓治龊驮O(shè)計）方法是當(dāng)前主流的軟件開發(fā)方法，通常采用基于UML（統(tǒng)一建模語言）的圖示法來表示信息系統(tǒng)建設(shè)中所涉及的各類概念、關(guān)系及方法。在應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)之前，通過需求捕獲和領(lǐng)域分析，抽象出業(yè)務(wù)領(lǐng)域模型，制定與模型相關(guān)的元數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計出系統(tǒng)的整體架構(gòu)、接口、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。常用的面向?qū)ο蠓治龊驮O(shè)計方法工具有Visio、Enterprise Architecture、IBM ROSE 等。本項目中將主要用到Visio 和Enterprise Architecture 工具進行面向?qū)ο蠓治龊驮O(shè)計。

2 軟件總體設(shè)計

2.1 技術(shù)指標(biāo)

1:50000 DLG 數(shù)據(jù)一鍵成圖軟件主要實現(xiàn)1:50000 DLG 數(shù)據(jù)的一鍵成圖（符號化和圖幅整飾等），能夠生成基本滿足《 GBT 20257.3-2017 國家基本比例尺地圖圖式 第3 部分：1:25000、1:50000、1:10000 地形圖圖式》的MXD 文件（ArcGIS 格式）和AutoCAD格式的DWG 文件。滿足以下兩方面的技術(shù)指標(biāo)要求：

2.1.1 1:50000 DLG 數(shù)據(jù)一鍵成圖工具

根據(jù)提供的滿足《1:50000 數(shù)據(jù)庫更新工程地形要素數(shù)據(jù)說明》數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)分幅的1:50000 DLG 數(shù)據(jù)（MDB 格式）和元數(shù)據(jù)文件（XLS 格式），能夠自動生成基本滿足《 GBT 20257.3-2017 國家基本比例尺地圖圖式 第3 部分：1:25000、1:50000、1:10000地形圖圖式》的MXD 文件（ArcGIS 格式）。

2.1.2 DWG 輸出插件

根據(jù)1:50000 DLG 數(shù)據(jù)一鍵成圖工具生成的標(biāo)準(zhǔn)分幅的MXD文件（ArcGIS 格式），在AUTOCAD 中能夠自動生成基本滿足《 GBT 20257.3-2017 國家基本比例尺地圖圖式 第3 部分：1:25000、1:50000、1:10000 地形圖圖式》要求的DWG 格式文件。

2.2 軟件功能設(shè)計

2.2.1 基于模板庫的一鍵成圖技術(shù)

基于國家新的《 GB/T 20257.2-2017 國家基本比例尺地圖圖式 第2 部分：1:5000 1:10000 地形圖圖式》規(guī)范要求，制作了1:50000 DLG 地形圖圖式的模板庫，程序可以基于模板庫自動生成符合國家要求的制圖數(shù)據(jù)。如果將來國家圖式調(diào)整，只要修改模板庫即可，而不用修改程序。

2.2.2 生成兩套符合國家標(biāo)準(zhǔn)的制圖數(shù)據(jù)

通過系統(tǒng)可以生成兩套不同數(shù)據(jù)格式的符合國家標(biāo)準(zhǔn)的制圖數(shù)據(jù)：一個是在ArcGIS 環(huán)境下的制圖成果數(shù)據(jù)，另外一個是AutoCAD 環(huán)境下的制圖成果數(shù)據(jù)。滿足不同軟件平臺下的制圖要求。

2.3 軟件總體框架

2.3.1 總體框架

軟件總體框架圖如圖1 所示。

（1）RealStyle.Common.DLL：1:50000 DLG 數(shù)據(jù)一鍵成圖軟件基礎(chǔ)動態(tài)鏈接庫。提供了一些基礎(chǔ)核心的算法和類庫。

（2）RealStyle.LocalUser50000.dll：提供了1:50000 DLG 數(shù)據(jù)一鍵成圖軟件許可的核心算法和類庫。

（3）OneKeyToCartograhic.exe：基于1:50000 原始庫體DLG數(shù)據(jù)生成圖庫一體化數(shù)據(jù)可執(zhí)行程序。

（4）MDB2DWG.dll：AUTOCAD2012 下的1:50000 DLG 圖庫一體化數(shù)據(jù)生成DWG 數(shù)據(jù)的插件。注意：因為其中使用了ArcGIS Engine 10.1，而ArcGIS Engine 10.1 只支持在32 位操作系統(tǒng)下使用，因為需要安裝AUTOCAD2012 32 位版本。

（5）RealStyle.RepresentationExtend.dll：通過新疆1:50000 DLG 數(shù)據(jù)一鍵成圖軟件生成的圖庫一體化數(shù)據(jù)，在ArcMap 環(huán)境下瀏覽和打印的程序符號動態(tài)鏈接庫。目前支持ArcGIS 10.1 和ArcGIS 10.5 環(huán)境兩個不同的版本。

2.3.2 開發(fā)框架設(shè)計

如圖2 所示，該程序模塊主要包含了四個方面，即：系統(tǒng)主框架模塊、功能模塊、系統(tǒng)配置模塊及數(shù)據(jù)控制模塊。

系統(tǒng)主框架模塊為一鍵成圖工具和DWG 輸出插件最主要的應(yīng)用程序。

功能模塊包括三部分，即：功能操作模塊、功能界面模塊和功能邏輯模塊。通過功能操作模塊，可以獲取系統(tǒng)實現(xiàn)該功能所需要的各種資源；功能界面模塊主要是實現(xiàn)人機之間的交互功能；邏輯模塊主要是為該項功能的邏輯實現(xiàn)提供保證。

系統(tǒng)配置模塊主要是負責(zé)對該系統(tǒng)所有的配置信息進行邏輯管理。

數(shù)據(jù)控制模塊主要是進行系統(tǒng)數(shù)據(jù)的基層操作，對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行物理管理。

3 軟件成果

3.1 1:50000 DLG數(shù)據(jù)一鍵成圖工具

3.1.1 系統(tǒng)主界面

系統(tǒng)主界面如圖3 所示。

3.1.2 軟件操作流程

文件列表操作：選擇1:50000 標(biāo)準(zhǔn)分幅的庫數(shù)據(jù)文件添加到文件列表，自動添加指定目錄下的所有1:50000 標(biāo)準(zhǔn)分幅的庫數(shù)據(jù)，從文件列表中移除選中的文件等功能。

輸出目錄選擇操作：選擇要輸出的1:50000 成圖數(shù)據(jù)的目錄。

開始轉(zhuǎn)換操作：系統(tǒng)自動對添加到文件列表中的1:50000 標(biāo)準(zhǔn)分幅的庫數(shù)據(jù)文件進行一鍵成圖處理。自動生成對應(yīng)的符號表達的ArcGIS 的MXD 文件。

日志記錄操作：在一鍵成圖的過程中，記錄相關(guān)的轉(zhuǎn)換信息和出錯信息，便于遇到問題時查看原因。

3.2 DWG輸出插件

文件列表操作：包括通過選擇1:50000 標(biāo)準(zhǔn)分幅的成圖數(shù)據(jù)文件添加到文件列表，自動添加指定目錄下的所有1:50000 標(biāo)準(zhǔn)分幅的成圖數(shù)據(jù)，從文件列表中移除選中的文件等功能。

輸出目錄選擇操作：選擇要輸出的1:50000 DWG 成圖數(shù)據(jù)的目錄。

開始轉(zhuǎn)換操作：系統(tǒng)自動對添加到文件列表中的1:50000 標(biāo)準(zhǔn)分幅的成圖數(shù)據(jù)文件進行轉(zhuǎn)換處理，自動生成對應(yīng)AUTOCAD 的DWG 格式的成圖數(shù)據(jù)文件。

日志記錄操作：在轉(zhuǎn)換的過程中，記錄相關(guān)的轉(zhuǎn)換信息和出錯信息，便于遇到問題時查看原因。

4 應(yīng)用實例

（1）收集整理1:5 萬比例尺地形圖：按標(biāo)幅收集各團場1:5 萬比例尺地形圖數(shù)據(jù)整理成mdb 數(shù)據(jù)庫，mdb 數(shù)據(jù)庫內(nèi)各圖層名稱、各圖層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與規(guī)范保持一致。

（2）元數(shù)據(jù)制作：按元數(shù)據(jù)規(guī)范格式要求，填寫圖名、圖號、中央經(jīng)線、三北方向角、相鄰接邊圖幅名稱，形成一鍵成圖元數(shù)據(jù)文件（xls 格式，元表格名稱與mdb 庫名稱保持一致）。

（3）導(dǎo)入界線、地形圖符號化處理：將收集到的界線導(dǎo)入標(biāo)幅數(shù)據(jù)庫中，標(biāo)注界線等級修改界線代碼、及面狀行政區(qū)域名稱，將mdb 數(shù)據(jù)庫與元數(shù)據(jù)表格放置同一路徑下，運行一鍵成圖軟件，按軟件工具條選擇輸入輸出文件及路徑，進行地形圖符號化處理（一鍵成圖）。成圖效果如下（未顯示內(nèi)部地形圖）。

5 結(jié)束語

本文針對1:5 萬標(biāo)準(zhǔn)比例尺地形圖制圖的實際需要，筆者分析研究了數(shù)據(jù)庫驅(qū)動地形圖快速制圖技術(shù)方面的有關(guān)內(nèi)容，通過利用一鍵成圖軟件，從而實現(xiàn)快速成圖，這一軟件實用性較強，將其應(yīng)用于1:5 萬地形圖數(shù)據(jù)生產(chǎn)中，大大減輕了制圖編輯工作量，減少了產(chǎn)品生產(chǎn)周期。有效提高了作業(yè)效率。