地圖制圖技術(shù)在地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)中的應(yīng)用

趙海艷

摘? 要：利用計(jì)算機(jī)輔助人工的地圖制圖技術(shù)具有制圖效率低下、周期長(zhǎng)等缺陷，無法滿足時(shí)代發(fā)展需求。該文通過簡(jiǎn)要介紹地理信息系統(tǒng)概念、數(shù)據(jù)特征、地圖制圖技術(shù)概念，在明確地圖制圖技術(shù)在地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)應(yīng)用中的研究現(xiàn)狀的前提下，以某省地理國(guó)情普查地圖集制作為例，探討借助WJ-Ⅲ軟件實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化地理制圖技術(shù)在地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)中的應(yīng)用實(shí)例，證實(shí)自動(dòng)化地圖制圖技術(shù)能夠大幅提升制圖效率，為實(shí)現(xiàn)省內(nèi)國(guó)情數(shù)據(jù)圖庫(kù)一體化提供技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞：地圖制圖技術(shù)；地理信息系統(tǒng)；數(shù)據(jù)集成；自動(dòng)化；制圖效率

中圖分類號(hào)：P283? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2024）05-0152-04

Abstract： The technology of computer-aided manual cartography has some defects such as low efficiency and long cycle， which can not meet the needs of the development of the times. This paper briefly introduces the concepts of geographic information system， data features and cartographic technology， and on the premise of clarifying the research status of cartographic technology in the application of geographic information system data， this paper takes the production of the geographical national condition census atlas of a province as an example， and discusses the application example of automatic geographic mapping technology realized by WJ-Ⅲ software in GIS data. It is proved that automatic cartography technology can greatly improve the cartographic efficiency and provide technical guarantee for the integration of national condition data base in the province.

Keywords： cartographic technology; geographic information system; data integration; automation; cartographic efficiency

在信息化、大數(shù)據(jù)技術(shù)被廣泛應(yīng)用在測(cè)繪行業(yè)的背景下，促使測(cè)繪行業(yè)對(duì)空間數(shù)據(jù)處理工作提出更高要求。為滿足數(shù)據(jù)現(xiàn)代化處理需求，實(shí)現(xiàn)基于地圖精確性、可靠性的高效地圖制圖工作，需正確認(rèn)識(shí)地圖制圖技術(shù)，明確傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助人工地圖制圖技術(shù)的缺陷，逐漸掌握新型、自動(dòng)化地圖制圖技術(shù)的核心，加強(qiáng)對(duì)地圖制圖技術(shù)的深入研究，將地圖制圖技術(shù)與地理信息系統(tǒng)高度結(jié)合，為地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)集合的生成提供技術(shù)保障?；诖?，現(xiàn)深入開展地圖制圖技術(shù)在地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)中的應(yīng)用分析。

1? 地圖制圖技術(shù)

計(jì)算機(jī)是地圖制圖技術(shù)的主要技術(shù)手段，在現(xiàn)代化技術(shù)推動(dòng)下，地圖制圖技術(shù)正朝著自動(dòng)化、數(shù)字化方向發(fā)展，自動(dòng)化、數(shù)字化地圖制圖技術(shù)大幅提升地圖制圖效率[1-3]。地圖制圖技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用步驟包括：①獲取地理位置數(shù)據(jù)信息，利用數(shù)字化方式顯示圖像；②開展編輯工作，依據(jù)繪圖標(biāo)準(zhǔn)、繪圖要求等針對(duì)數(shù)據(jù)信息格式加以調(diào)整；③處理、整合地圖數(shù)據(jù)信息后輸出成像[4-5]。在具體應(yīng)用過程中，地圖制圖技術(shù)能夠憑借可視、不可視之間的形式轉(zhuǎn)換形成系統(tǒng)軟件，進(jìn)而為地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)應(yīng)用提供支持，大幅提升地圖制圖效率和地理信息系統(tǒng)應(yīng)用水平。

2? 地圖制圖技術(shù)在地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)應(yīng)用中的研究現(xiàn)狀

伴隨地理信息系統(tǒng)、現(xiàn)代化制圖軟件的應(yīng)用與普及，計(jì)算機(jī)輔助地圖制圖技術(shù)在地圖制圖中得以廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)階段，常用的計(jì)算機(jī)輔助地圖制圖技術(shù)分為2類。一類是平面設(shè)計(jì)類制圖軟件，典型代表包括CorelDRAW、Illustrator等[6]，分層轉(zhuǎn)換不同種類的地理信息數(shù)據(jù)，在軟件內(nèi)進(jìn)行編輯并將地理信息數(shù)據(jù)符號(hào)化。此類地圖制圖技術(shù)具有顯而易見的表達(dá)效果，圖片編輯具有靈活性、便捷性等優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用在專題地圖編輯與制作中。但此種地圖制圖技術(shù)不能保留空間位置和屬性，多種地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)需要經(jīng)過大量反復(fù)轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致地圖制圖工作存在大量重復(fù)性操作和人為干涉，大大降低地圖制圖自動(dòng)化程度。另一類是基于地理信息系統(tǒng)的平臺(tái)化制圖模式，ARCGIS、MapGIS等最為常用[7]，能夠憑借地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)屬性特征，利用地理信息系統(tǒng)強(qiáng)大數(shù)據(jù)分析功能對(duì)重復(fù)工作展開批量處理，如自動(dòng)生成標(biāo)記、模板符號(hào)化等。但應(yīng)用此類地理制圖技術(shù)所得到最終表達(dá)效果較差，美觀性較為低下，同時(shí)對(duì)于應(yīng)用此類技術(shù)的工作人員專業(yè)水平要求較高，在應(yīng)用過程中仍需要大量人為干涉，自動(dòng)化程度仍然較低。由此可見，現(xiàn)階段常用的地圖制圖技術(shù)具有人工干預(yù)多、制圖周期長(zhǎng)、效率低下等缺陷，無法滿足高精度、高效率地圖制圖要求?；诖朔N現(xiàn)狀，需盡快提出一種自動(dòng)化程度更高、制圖效果更高、效率更高的地理制圖技術(shù)。

3? 地圖制圖技術(shù)在地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)中的應(yīng)用實(shí)例

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)不同地區(qū)地理環(huán)境、地質(zhì)條件發(fā)生改變，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助人工地圖制圖技術(shù)無法滿足當(dāng)前地圖制圖需求，在地圖制圖過程中易發(fā)生信息滯后、數(shù)據(jù)真實(shí)度低下、完成度較差等問題，同樣會(huì)對(duì)地圖制圖工作順利展開帶來不利影響。將地圖制圖技術(shù)與地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)相結(jié)合，借助地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)特征，有效解決地圖制圖面臨的多種工作難題，能夠大幅提升數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性、全面性，規(guī)避數(shù)據(jù)滯后等問題。與此同時(shí)，將二者有機(jī)結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)2種數(shù)據(jù)信息的轉(zhuǎn)變，大幅提升地圖制圖時(shí)效，保證地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。為解決某省地理國(guó)情普查地圖集（以下簡(jiǎn)稱“地圖集”）編制中存在的時(shí)間緊、任務(wù)重、編制效率低和對(duì)制圖質(zhì)量要求高等問題，經(jīng)過慎重考慮，選擇WJ-III地圖工作站，該軟件可以根據(jù)某省的地形特征，建立一個(gè)綜合地圖知識(shí)庫(kù)，能夠?qū)崿F(xiàn)不同尺寸的自動(dòng)化成圖，極大地提高地圖集編制效率。結(jié)合地圖集實(shí)例，分析地理制圖技術(shù)在地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)中的應(yīng)用，具體如下。

3.1? 地圖集制圖工藝流程

地圖集的繪制流程可劃分為數(shù)據(jù)預(yù)處理、主圖繪制綜合、主圖制圖編輯、附圖附表制作、圖廓整飾制作5個(gè)階段，其中地圖自動(dòng)化制圖的關(guān)鍵集中在前3步，具有數(shù)據(jù)處理工作量大等特點(diǎn)。整個(gè)制圖過程中是以地圖專家知識(shí)模塊寫入綜合知識(shí)庫(kù)為基礎(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化程序代替人工干預(yù)實(shí)現(xiàn)的。地圖集制圖工藝具體流程如圖1所示。

3.2? 地圖集地圖自動(dòng)化制圖關(guān)鍵步驟

3.2.1? 數(shù)據(jù)預(yù)處理

為了滿足WJ-III軟件對(duì)其進(jìn)行全面精簡(jiǎn)的要求，需要對(duì)其進(jìn)行重新投影、拓?fù)?、分層更名和修改等預(yù)處理工作。在此基礎(chǔ)上，通過水庫(kù)、雙線河等面狀河流的GB編碼屬性值，根據(jù)其在空間上的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將其分配給對(duì)應(yīng)線性河流結(jié)構(gòu)線（起始編碼999999），進(jìn)而完成河流屬性修正，保證直線河流繪制準(zhǔn)確、連續(xù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水系自動(dòng)化批量漸變。

3.2.2? 主圖制圖綜合

根據(jù)制圖知識(shí)規(guī)格的需求，建立自動(dòng)綜合的全過程成圖算法模型，將1∶10 000的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成壓縮，將數(shù)據(jù)壓縮至389 mm×546 mm的平面圖中，實(shí)現(xiàn)主圖數(shù)據(jù)的自動(dòng)化縮編和簡(jiǎn)化，大大提高主圖編制工作效率，可以避免由于主觀判斷偏差和工作疲勞造成的失誤，從而保證地圖集的自動(dòng)化繪制。

1）面狀要素縮編。地類圖斑縮編需滿足不同類型用地相應(yīng)的上圖標(biāo)準(zhǔn)（詳見表1），同時(shí)應(yīng)正確反映不同類型用地的區(qū)域分布特征。依據(jù)成圖比例尺寸反向計(jì)算原始地類圖斑數(shù)據(jù)的綜合指標(biāo)，低于指標(biāo)要求應(yīng)遵循“同類近類”原則，將此種地類圖斑與其他圖斑合并，再針對(duì)合并后地類圖斑加以概括、簡(jiǎn)化。

2）線狀要素縮編。針對(duì)線狀地物彎曲程度進(jìn)行簡(jiǎn)化、取舍。將行政區(qū)域作為基本單位，以高等級(jí)公路和干線河流為骨干，將整體圖分為若干分區(qū)，從等級(jí)、密度、長(zhǎng)度多角度綜合考慮，以1.5 cm為標(biāo)準(zhǔn)開展自動(dòng)篩選，篩選時(shí)要確保各地區(qū)之間的相對(duì)密度差異。

3）點(diǎn)狀要素縮編。選定成圖區(qū)域，將地圖劃分為多個(gè)網(wǎng)格，根據(jù)網(wǎng)格內(nèi)的元素密度、等級(jí)與道路的連通性等，構(gòu)造出加權(quán)指數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地圖權(quán)重指標(biāo)的自動(dòng)選擇，并對(duì)其進(jìn)行分類。

3.2.3? 主圖制圖編輯

在完成地圖數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)之后，根據(jù)要素名稱、GB代碼屬性等，利用預(yù)先設(shè)計(jì)好的符號(hào)，對(duì)省級(jí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分層、元素堆疊等處理，進(jìn)行自動(dòng)編輯、標(biāo)準(zhǔn)化層重命名、元素符號(hào)化等設(shè)定工作，建立項(xiàng)目模板。對(duì)于其他地區(qū)則可以使用大量的符號(hào)處理方式，從而達(dá)到“一鍵生圖”的目的。在主圖繪制中，以制圖專家知識(shí)和算法等為基礎(chǔ)，對(duì)水系進(jìn)行批處理，并解決道路、水系、行政邊界之間的矛盾。其中，行政界線的自動(dòng)繪制與注記的自動(dòng)布局是實(shí)現(xiàn)地圖快速繪制的關(guān)鍵。

4? 地圖制圖技術(shù)在地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)中的應(yīng)用成效

4.1? 大幅提升制圖效率

WJ-III將地圖專家知識(shí)與多個(gè)優(yōu)化算法相融合，實(shí)現(xiàn)集綜合要素精簡(jiǎn)、要素關(guān)系處理和行政界線跳畫方法、注記自動(dòng)化布置等為一體的自動(dòng)化地圖制圖技術(shù)，通過仿真人的思維和認(rèn)識(shí)過程，在智能化戰(zhàn)略下實(shí)現(xiàn)地圖制圖的自動(dòng)合成，大大地提高了地圖制圖的工作效率。以某省A市、B縣為例，結(jié)合A市、B縣土地面積現(xiàn)狀，分別采用計(jì)算機(jī)輔助人工地圖制圖技術(shù)和本研究應(yīng)用WJ-III自動(dòng)化地圖制圖技術(shù)，對(duì)比A市、B縣地理國(guó)情普查地圖的所耗費(fèi)的繪圖時(shí)間，對(duì)比結(jié)果詳見表2。

由表2可知，A市地理面積為1 936 km2，圖斑為15萬，應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助人工地圖制圖技術(shù)需要應(yīng)用3人開展數(shù)據(jù)處理與繪制工作，用時(shí)長(zhǎng)達(dá)20 d。但應(yīng)用WJ-III自動(dòng)化地圖制圖技術(shù)僅需1人即可完成地圖制圖工作，且用時(shí)僅為4 h。B縣面積及圖斑數(shù)量均大于A市，為此在繪制A市地理國(guó)情地圖集時(shí)所耗費(fèi)的時(shí)間更長(zhǎng)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助人工地圖制圖技術(shù)同樣需要應(yīng)用3人開展數(shù)據(jù)處理與繪制工作，用時(shí)長(zhǎng)達(dá)30 d。但應(yīng)用WJ-III自動(dòng)化地圖制圖技術(shù)僅需1人即可完成地圖制圖工作，且用時(shí)僅為9 h。由此可見，應(yīng)用WJ-III自動(dòng)化地圖制圖技術(shù)可以極大提升地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理效率，提升地圖制圖效率。

4.2? 實(shí)現(xiàn)省內(nèi)國(guó)情數(shù)據(jù)圖庫(kù)一體化

應(yīng)用WJ-III自動(dòng)化地圖制圖技術(shù)針對(duì)地理國(guó)情數(shù)據(jù)展開自動(dòng)綜合處理后，針對(duì)原始數(shù)據(jù)基本屬性、坐標(biāo)等要素加以保留，可以將此類數(shù)據(jù)導(dǎo)入多種地理信息系統(tǒng)軟件中編輯使用，可建成容納省級(jí)、市級(jí)、縣級(jí)，從1∶100 000到1∶1 600 000的地圖數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠真正實(shí)現(xiàn)省內(nèi)國(guó)情數(shù)據(jù)圖庫(kù)一體化，為聯(lián)動(dòng)更新省內(nèi)地理國(guó)情數(shù)據(jù)提供技術(shù)支持。

5? 結(jié)束語

本文經(jīng)應(yīng)用實(shí)例證實(shí)，相比于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助人工地圖制圖技術(shù)，應(yīng)用WJ-III自動(dòng)化地圖制圖技術(shù)能夠大幅縮短某省地理國(guó)情普查地圖集繪制時(shí)間，能夠極大降低人工出錯(cuò)率。但是，從其編寫流程和實(shí)施效果來看，其自動(dòng)化水平仍需提高：一是將河道分段賦起點(diǎn)和終點(diǎn)，使其能夠在不同尺度上進(jìn)行合理的過渡，并能有效地解決主要流域及其鄰近流域邊界上的水系符號(hào)化漸變。二是研究如何將現(xiàn)有圖庫(kù)與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行重疊，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖庫(kù)的自動(dòng)識(shí)別與更新，從而實(shí)現(xiàn)多層次的協(xié)同更新。所以，要實(shí)現(xiàn)完整的自動(dòng)制圖仍需進(jìn)行深入探索與實(shí)踐，使測(cè)繪地理信息更好地為社會(huì)發(fā)展提供科學(xué)支持與技術(shù)支持。

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