地圖制圖與生產(chǎn)新思路

摘 要:空間數(shù)據(jù)的地圖表達(dá)實際上就是恢復(fù)地圖直接信息的過程，而從地圖到空間數(shù)據(jù)表達(dá)易造成地圖信息的損失，需要進(jìn)行地圖信息的補(bǔ)充，才能實現(xiàn)地圖的完整表達(dá)。本文通過分析空間數(shù)據(jù)與地圖表達(dá)之間的相對性與差異性，以集成地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的地圖制圖技術(shù)為研究對象，提出了地圖制圖與空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)的新思維，即通用軟件系統(tǒng)的開發(fā)研究，實現(xiàn)地圖制圖與空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)有機(jī)融合。

關(guān)鍵詞:GIS空間數(shù)據(jù)地圖制圖融合

中圖分類號:TP2文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(b)-0016-02

1 空間數(shù)據(jù)的地圖約束性

我們一般認(rèn)為空間數(shù)據(jù)具有三個基本特征:空間特征、屬性特征和時間特征。空間數(shù)據(jù)的三個特征反映了所表現(xiàn)空間實體的本質(zhì)，但是對空間數(shù)據(jù)來講，它并不是不受限的反映空間實體，在描述空間目標(biāo)時有一定的限制，這個限制就是空間數(shù)據(jù)的第四個特征——地圖約束性特征。

空間數(shù)據(jù)是地理環(huán)境的數(shù)據(jù)抽象，這種抽象的過程也是地圖制圖的過程，幾乎所有的空間矢量數(shù)據(jù)的生產(chǎn)都是基于地圖數(shù)字化來完成，它繼承了人類的知識成果，同時也繼承了地圖自身的特性，如用途、比例尺、要素關(guān)系等，這也就意味著空間數(shù)據(jù)必然會受到來自原始地圖的約束。在使用其他途徑對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行更新時，這種約束性也是實時存在的。例如使用航片或者遙感影像，則空間數(shù)據(jù)也會受到航片、遙感影像分辨率的限制。因此不管使用哪種數(shù)據(jù)源，空間數(shù)據(jù)都會受到來自數(shù)據(jù)源的約束，而地圖的約束最具有代表性，因而統(tǒng)稱為“地圖約束性”。

空間數(shù)據(jù)的地圖約束性是對由Kate Beard提出的地圖概括約束概念的繼承。Kate Beard將地圖概括約束分為圖形約束、結(jié)構(gòu)約束、應(yīng)用約束和過程約束四種類型。圖形約束是反映距離、長度、面積等度量關(guān)系，與地圖符號相關(guān);結(jié)構(gòu)約束則要求保持對象間的空間和語義聯(lián)系以反映對象的本質(zhì)特點;應(yīng)用約束則與地圖目的相聯(lián)系;過程約束控制地圖概括操作的執(zhí)行順序及其相互作用。從這里可以看出?？臻g數(shù)據(jù)的地圖約束性主要反映在前三個約束上，而空間數(shù)據(jù)與地圖表達(dá)具有一致的目的，因此空間數(shù)據(jù)主要體現(xiàn)了地圖的圖形約束和結(jié)構(gòu)約束。

空間數(shù)據(jù)的地圖約束性特征是實現(xiàn)根據(jù)空間數(shù)據(jù)直接進(jìn)行地圖等尺度表達(dá)的基礎(chǔ)，且反映了地圖符號、地理屬性和拓?fù)潢P(guān)系的相互依賴關(guān)系。

2 空間數(shù)據(jù)與地圖信息的轉(zhuǎn)換

在地圖到空間數(shù)據(jù)表達(dá)的過程中，空間數(shù)據(jù)的要求決定了在數(shù)據(jù)采集中不會把地圖全部信息采集下來，這就構(gòu)成了地圖信息傳遞中的第一次轉(zhuǎn)換矛盾，損失了部分地圖信息。而空間數(shù)據(jù)到地圖表達(dá)是地圖信息的第二次轉(zhuǎn)換，它是第一次轉(zhuǎn)換的逆運(yùn)算。因為第一次轉(zhuǎn)換矛盾的存在，導(dǎo)致了空間數(shù)據(jù)不可能完全恢復(fù)到地圖原來的面貌，這造成了第二次轉(zhuǎn)換矛盾，這兩個轉(zhuǎn)換矛盾互為因果關(guān)系。數(shù)字制圖目前要重點解決的關(guān)鍵問題，是消除第二次轉(zhuǎn)換矛盾，即補(bǔ)充第一次轉(zhuǎn)換時損失的地圖信息。

造成空間數(shù)據(jù)與地圖之間不能完全匹配的根本原因是它們之間存在以下的主要矛盾:

(1)概括范圍上的矛盾，最為詳細(xì)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不能完全匹配圖形規(guī)范;

(2)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中要素的描述不對應(yīng)圖形標(biāo)準(zhǔn)中的符號規(guī)范;

(3)地圖上的要素不對應(yīng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的編碼。

3 空間數(shù)據(jù)的地圖表達(dá)過程

空間數(shù)據(jù)的地圖表達(dá)實際上就是恢復(fù)地圖直接信息的過程，即實現(xiàn)地圖符符號化，并對地圖信息進(jìn)行補(bǔ)充。

3.1 空間數(shù)據(jù)按對應(yīng)關(guān)系轉(zhuǎn)換

在空間數(shù)據(jù)地圖表達(dá)過程中，空間數(shù)據(jù)與地圖符號具有一定的對應(yīng)關(guān)系，具體表現(xiàn)就是依據(jù)要素編碼實現(xiàn)地圖符號化及其附加處理。所謂符號化指制圖對象或數(shù)據(jù)經(jīng)綜合處理后，選用恰當(dāng)?shù)姆柋硎驹趫D上的過程，而附加處理則是指除去地圖符號以外的其它信息符號化，這些信息與該目標(biāo)無關(guān)，例如，高程點的符號化，其高程注記顯示的位置、形式與該目標(biāo)有關(guān)。

空間數(shù)據(jù)到地圖表達(dá)按照規(guī)則轉(zhuǎn)換的步驟如下:

(1)地圖表達(dá)主要是實現(xiàn)點線面要素的符號化，而一般的空間數(shù)據(jù)具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，面狀要素通過拓?fù)潢P(guān)系推算出來，因此在實現(xiàn)地圖表達(dá)的第一步就是要實現(xiàn)拓?fù)淠Ｐ拖蚧灸Ｐ偷霓D(zhuǎn)換，實現(xiàn)面狀目標(biāo)的生成;

(2)根據(jù)空間數(shù)據(jù)中地圖要素編碼與地圖符號的對應(yīng)關(guān)系，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，這個過程可以使用程序自動完成。

3.2 地圖信息的補(bǔ)充

由于空間數(shù)據(jù)與地圖表達(dá)之間的矛盾，造成地圖的空間數(shù)據(jù)表達(dá)的過程是一個地圖信息損失的過程，因此在實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的地圖表達(dá)時，必須進(jìn)行地圖信息的補(bǔ)充，才能得到符合地圖規(guī)范要求的地圖。

如屬性注記的配置，例如橋梁的分式注記，等高線注記;地名注記的配置問題;河流漸變問題(空間數(shù)據(jù)不能反映河流的圖形寬度變化);地圖整飾(地圖整飾內(nèi)容不作為空間數(shù)據(jù)的一部分);同色要素的覆蓋處理問題;不同要素的壓蓋優(yōu)先問題。

這些問題在實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的地圖表達(dá)時，必需通過地圖編輯和地圖出版處理才能解決。

4 地圖制圖與空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)結(jié)合

空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)是為地理信息系統(tǒng)提供基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，并建立基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫。因此，空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)組織反映了地理信息系統(tǒng)的要求，使用“屬性編碼＋定位數(shù)據(jù)”的形式。

由于地圖制圖不是空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)的主要目的，因此在空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)中不會提出與地圖制圖結(jié)合的要求。但從制圖者的角度來看，地圖制圖與空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)能結(jié)合起來，統(tǒng)一到一個軟件系統(tǒng)中實現(xiàn)融合生產(chǎn)，則會起到事半功倍的效果，可以節(jié)省大量的資源。我國的地圖生產(chǎn)以及空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)需要很大的投入，但整體的經(jīng)濟(jì)投入還很有限，在這種情況下，能保證兩者內(nèi)容的一致性，使用更加方便的融合的生產(chǎn)技術(shù)方法更具現(xiàn)實意義和應(yīng)用價值。

地圖制圖過程與空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)既有相似性又有差異性，相似性是融合生產(chǎn)的基礎(chǔ)，差異性是造成兩者不同的主要矛盾，找出矛盾并解決矛盾就能把兩者結(jié)合起來。從圖1的生產(chǎn)流程可以看出，地圖制圖過程中，從地圖中采集的是圖形數(shù)據(jù)，實現(xiàn)地圖出版;而空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中則是從地圖中采集空間數(shù)據(jù)。如果通過地圖符號化方法，可以把空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形數(shù)據(jù)，同時進(jìn)行相應(yīng)的地圖信息補(bǔ)充(地圖出版處理)，就可以把兩個流程結(jié)合起來，得到空間數(shù)據(jù)和紙質(zhì)地圖兩種產(chǎn)品。

5 系統(tǒng)的更新效應(yīng)

如果融合系統(tǒng)中可以接受系統(tǒng)所產(chǎn)生的空間數(shù)據(jù)(這是地圖生產(chǎn)的重要數(shù)據(jù)源)，則系統(tǒng)就具有了空間數(shù)據(jù)的再生能力。如圖2所示，空間數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)i的接收、處理和輸出的對象，又成為系統(tǒng)i＋1的接收對象。這樣空間數(shù)據(jù)不斷更新，使系統(tǒng)一直具有生命力，產(chǎn)生良性循環(huán)。系統(tǒng)的這種特性，為空間數(shù)據(jù)的更新提供了一個舞臺，同時有助于建立相應(yīng)的地圖和空間數(shù)據(jù)的更新機(jī)制。

6 融合生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用

以融合生產(chǎn)技術(shù)為支持的數(shù)字制圖系統(tǒng)，可以有四個應(yīng)用方向(如圖3):

(1)沒有地圖數(shù)據(jù)庫支持的情況下，通過采集編輯屬性完整的空間數(shù)據(jù)，完成地圖數(shù)據(jù)庫建庫任務(wù)。

(2)通過其他方式獲取的空間數(shù)據(jù)有時存在一些非常隱蔽的數(shù)據(jù)質(zhì)量問題，如屬性錯誤，指針錯位等等，這些問題只有通過空間數(shù)據(jù)可視化手段(如地圖符號化等)才能發(fā)現(xiàn)，在此平臺下可直接修改錯誤，得到正確的空間數(shù)據(jù)。

(3)在此環(huán)境下，可以實現(xiàn)基于地理屬性的地圖編輯。相對基于圖形符號的編輯來說，可以大大提高編圖效率，并最終實現(xiàn)紙質(zhì)地圖的出版。

(4)為空間數(shù)據(jù)的更新提供了手段和方法，它把在地圖編輯中新增的地圖內(nèi)容和更新信息保留下來，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的更新，完成地圖數(shù)據(jù)庫更新任務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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