地圖制圖技術在地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)中的應用

趙海艷

摘? 要：利用計算機輔助人工的地圖制圖技術具有制圖效率低下、周期長等缺陷，無法滿足時代發(fā)展需求。該文通過簡要介紹地理信息系統(tǒng)概念、數(shù)據(jù)特征、地圖制圖技術概念，在明確地圖制圖技術在地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)應用中的研究現(xiàn)狀的前提下，以某省地理國情普查地圖集制作為例，探討借助WJ-Ⅲ軟件實現(xiàn)的自動化地理制圖技術在地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)中的應用實例，證實自動化地圖制圖技術能夠大幅提升制圖效率，為實現(xiàn)省內國情數(shù)據(jù)圖庫一體化提供技術保障。

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

中圖分類號：P283? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：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)技術被廣泛應用在測繪行業(yè)的背景下，促使測繪行業(yè)對空間數(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，需正確認識地圖制圖技術，明確傳統(tǒng)計算機輔助人工地圖制圖技術的缺陷，逐漸掌握新型、自動化地圖制圖技術的核心，加強對地圖制圖技術的深入研究，將地圖制圖技術與地理信息系統(tǒng)高度結合，為地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)集合的生成提供技術保障?；诖耍F(xiàn)深入開展地圖制圖技術在地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)中的應用分析。

1? 地圖制圖技術

計算機是地圖制圖技術的主要技術手段，在現(xiàn)代化技術推動下，地圖制圖技術正朝著自動化、數(shù)字化方向發(fā)展，自動化、數(shù)字化地圖制圖技術大幅提升地圖制圖效率[1-3]。地圖制圖技術的實際應用步驟包括：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)繪圖標準、繪圖要求等針對數(shù)據(jù)信息格式加以調整；③處理、整合地圖數(shù)據(jù)信息后輸出成像[4-5]。在具體應用過程中，地圖制圖技術能夠憑借可視、不可視之間的形式轉換形成系統(tǒng)軟件，進而為地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)應用提供支持，大幅提升地圖制圖效率和地理信息系統(tǒng)應用水平。

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

伴隨地理信息系統(tǒng)、現(xiàn)代化制圖軟件的應用與普及，計算機輔助地圖制圖技術在地圖制圖中得以廣泛應用。現(xiàn)階段，常用的計算機輔助地圖制圖技術分為2類。一類是平面設計類制圖軟件，典型代表包括CorelDRAW、Illustrator等[6]，分層轉換不同種類的地理信息數(shù)據(jù)，在軟件內進行編輯并將地理信息數(shù)據(jù)符號化。此類地圖制圖技術具有顯而易見的表達效果，圖片編輯具有靈活性、便捷性等優(yōu)勢，現(xiàn)已被廣泛應用在專題地圖編輯與制作中。但此種地圖制圖技術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)過大量反復轉換，導致地圖制圖工作存在大量重復性操作和人為干涉，大大降低地圖制圖自動化程度。另一類是基于地理信息系統(tǒng)的平臺化制圖模式，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)強大數(shù)據(jù)分析功能對重復工作展開批量處理，如自動生成標記、模板符號化等。但應用此類地理制圖技術所得到最終表達效果較差，美觀性較為低下，同時對于應用此類技術的工作人員專業(yè)水平要求較高，在應用過程中仍需要大量人為干涉，自動化程度仍然較低。由此可見，現(xiàn)階段常用的地圖制圖技術具有人工干預多、制圖周期長、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化程度更高、制圖效果更高、效率更高的地理制圖技術。

3? 地圖制圖技術在地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)中的應用實例

現(xiàn)階段，國內不同地區(qū)地理環(huán)境、地質條件發(fā)生改變，傳統(tǒng)計算機輔助人工地圖制圖技術無法滿足當前地圖制圖需求，在地圖制圖過程中易發(fā)生信息滯后、數(shù)據(jù)真實度低下、完成度較差等問題，同樣會對地圖制圖工作順利展開帶來不利影響。將地圖制圖技術與地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)相結合，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)信息的準確性、全面性，規(guī)避數(shù)據(jù)滯后等問題。與此同時，將二者有機結合能夠實現(xiàn)2種數(shù)據(jù)信息的轉變，大幅提升地圖制圖時效，保證地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準確性。為解決某省地理國情普查地圖集（以下簡稱“地圖集”）編制中存在的時間緊、任務重、編制效率低和對制圖質量要求高等問題，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，建立一個綜合地圖知識庫，能夠實現(xiàn)不同尺寸的自動化成圖，極大地提高地圖集編制效率。結合地圖集實例，分析地理制圖技術在地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)中的應用，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個階段，其中地圖自動化制圖的關鍵集中在前3步，具有數(shù)據(jù)處理工作量大等特點。整個制圖過程中是以地圖專家知識模塊寫入綜合知識庫為基礎，利用計算機自動化程序代替人工干預實現(xiàn)的。地圖集制圖工藝具體流程如圖1所示。

3.2? 地圖集地圖自動化制圖關鍵步驟

3.2.1? 數(shù)據(jù)預處理

為了滿足WJ-III軟件對其進行全面精簡的要求，需要對其進行重新投影、拓撲、分層更名和修改等預處理工作。在此基礎上，通過水庫、雙線河等面狀河流的GB編碼屬性值，根據(jù)其在空間上的對應關系，將其分配給對應線性河流結構線（起始編碼999999），進而完成河流屬性修正，保證直線河流繪制準確、連續(xù)，進而實現(xiàn)水系自動化批量漸變。

3.2.2? 主圖制圖綜合

根據(jù)制圖知識規(guī)格的需求，建立自動綜合的全過程成圖算法模型，將1∶10 000的數(shù)據(jù)進行集成壓縮，將數(shù)據(jù)壓縮至389 mm×546 mm的平面圖中，實現(xiàn)主圖數(shù)據(jù)的自動化縮編和簡化，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的上圖標準（詳見表1），同時應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算原始地類圖斑數(shù)據(jù)的綜合指標，低于指標要求應遵循“同類近類”原則，將此種地類圖斑與其他圖斑合并，再針對合并后地類圖斑加以概括、簡化。

2）線狀要素縮編。針對線狀地物彎曲程度進行簡化、取舍。將行政區(qū)域作為基本單位，以高等級公路和干線河流為骨干，將整體圖分為若干分區(qū)，從等級、密度、長度多角度綜合考慮，以1.5 cm為標準開展自動篩選，篩選時要確保各地區(qū)之間的相對密度差異。

3）點狀要素縮編。選定成圖區(qū)域，將地圖劃分為多個網(wǎng)格，根據(jù)網(wǎng)格內的元素密度、等級與道路的連通性等，構造出加權指數(shù)，實現(xiàn)對地圖權重指標的自動選擇，并對其進行分類。

3.2.3? 主圖制圖編輯

在完成地圖數(shù)據(jù)精簡之后，根據(jù)要素名稱、GB代碼屬性等，利用預先設計好的符號，對省級數(shù)據(jù)進行分層、元素堆疊等處理，進行自動編輯、標準化層重命名、元素符號化等設定工作，建立項目模板。對于其他地區(qū)則可以使用大量的符號處理方式，從而達到“一鍵生圖”的目的。在主圖繪制中，以制圖專家知識和算法等為基礎，對水系進行批處理，并解決道路、水系、行政邊界之間的矛盾。其中，行政界線的自動繪制與注記的自動布局是實現(xiàn)地圖快速繪制的關鍵。

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

4.1? 大幅提升制圖效率

WJ-III將地圖專家知識與多個優(yōu)化算法相融合，實現(xiàn)集綜合要素精簡、要素關系處理和行政界線跳畫方法、注記自動化布置等為一體的自動化地圖制圖技術，通過仿真人的思維和認識過程，在智能化戰(zhàn)略下實現(xiàn)地圖制圖的自動合成，大大地提高了地圖制圖的工作效率。以某省A市、B縣為例，結合A市、B縣土地面積現(xiàn)狀，分別采用計算機輔助人工地圖制圖技術和本研究應用WJ-III自動化地圖制圖技術，對比A市、B縣地理國情普查地圖的所耗費的繪圖時間，對比結果詳見表2。

由表2可知，A市地理面積為1 936 km2，圖斑為15萬，應用計算機輔助人工地圖制圖技術需要應用3人開展數(shù)據(jù)處理與繪制工作，用時長達20 d。但應用WJ-III自動化地圖制圖技術僅需1人即可完成地圖制圖工作，且用時僅為4 h。B縣面積及圖斑數(shù)量均大于A市，為此在繪制A市地理國情地圖集時所耗費的時間更長，應用計算機輔助人工地圖制圖技術同樣需要應用3人開展數(shù)據(jù)處理與繪制工作，用時長達30 d。但應用WJ-III自動化地圖制圖技術僅需1人即可完成地圖制圖工作，且用時僅為9 h。由此可見，應用WJ-III自動化地圖制圖技術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? 實現(xiàn)省內國情數(shù)據(jù)圖庫一體化

應用WJ-III自動化地圖制圖技術針對地理國情數(shù)據(jù)展開自動綜合處理后，針對原始數(shù)據(jù)基本屬性、坐標等要素加以保留，可以將此類數(shù)據(jù)導入多種地理信息系統(tǒng)軟件中編輯使用，可建成容納省級、市級、縣級，從1∶100 000到1∶1 600 000的地圖數(shù)據(jù)庫，能夠真正實現(xiàn)省內國情數(shù)據(jù)圖庫一體化，為聯(lián)動更新省內地理國情數(shù)據(jù)提供技術支持。

5? 結束語

本文經(jīng)應用實例證實，相比于傳統(tǒng)計算機輔助人工地圖制圖技術，應用WJ-III自動化地圖制圖技術能夠大幅縮短某省地理國情普查地圖集繪制時間，能夠極大降低人工出錯率。但是，從其編寫流程和實施效果來看，其自動化水平仍需提高：一是將河道分段賦起點和終點，使其能夠在不同尺度上進行合理的過渡，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化漸變。二是研究如何將現(xiàn)有圖庫與數(shù)據(jù)庫進行重疊，實現(xiàn)對圖庫的自動識別與更新，從而實現(xiàn)多層次的協(xié)同更新。所以，要實現(xiàn)完整的自動制圖仍需進行深入探索與實踐，使測繪地理信息更好地為社會發(fā)展提供科學支持與技術支持。

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