多尺度地理市情監測專題地圖表達研究

張志軍，李 霖，于忠海，邱俊武

(1.天津市測繪院，天津 300381；2.武漢大學測繪遙感信息工程國家重點實驗室，湖北武漢 430079；3.武漢大學資源與環境科學學院，湖北武漢 430079)

多尺度地理市情監測專題地圖表達研究

張志軍1，2，李 霖3，于忠海3，邱俊武1

(1.天津市測繪院，天津 300381；2.武漢大學測繪遙感信息工程國家重點實驗室，湖北武漢 430079；3.武漢大學資源與環境科學學院，湖北武漢 430079)

地理市情監測是以地理國情監測的相關內容、規范和標準為指導，并結合城市地理特點對市域范圍內的相關要素和主題進行動態監控與分析等。本文以天津市為例，總結現階段天津地理市情監測的主要內容，分析適應于天津地理市情監測的專題地圖可視化表達機制，設計并實現了天津多尺度地理市情監測專題地圖表達原型系統。

地理國情監測；地理市情監測；專題地圖；模板

一、引 言

地理國情是指包括國土疆域面積、地理區域劃分、地形地貌特征、道路交通路網、江河湖海分布、土地利用與土地覆蓋、城市布局和城鎮化擴張、生產力空間布局、災害分布等在內的自然和人文地理要素在宏觀層面的綜合表達，是基本國情的重要組成部分[1]。與地理國情相一致，地理市情也囊括了以上監測內容，是以地理國情監測的相關內容、規范和標準為指導，結合城市地理特點，對市域范圍內具有代表性的自然和人文地理要素的分布和發展趨勢進行動態獲取、綜合分析、實時發布和監控評估。地理市情監測信息包含感知信息、統計信息和分析信息3類[2]。對于這3類信息，有多種表現形式，如文字說明、統計報表、視頻動畫、專題地圖等。其中專題地圖是突出而較完備地表示一種或幾種自然或社會經濟現象而使地圖內容專門化的地圖[3]，它有著覆蓋面廣、時效性長、信息量豐富等優勢[4]，可以更直觀、更形象地表達地理市情監測的主題內容。

地理市情監測專題地圖與傳統專題地圖又有著區別。傳統專題地圖制圖主要關注于表現層，用以表達某點或某個區域的定量或定性信息，并且專題圖形與專題數據是松耦合關系，傳統GIS專題制圖存在著自適應差、地圖類型單一等不足[5]。而地理市情監測是一項長期階段性工程，地理市情監測數據有著覆蓋范圍廣、時間性、動態性等特點，因此總結地理市情監測的主題，建立監測數據與專題表現之間的緊耦合關系，實現地理市情監測的數圖一體化管理及專題表達，可以更有效地服務于地理市情監測。本文以天津市為例，總結了現階段天津地理市情監測的主要內容，分析了適應于天津地理市情監測的專題地圖可視化表達方法，設計并實現了天津多尺度地理市情監測專題地圖表達原型系統。

二、地理市情監測

根據地理要素的影響范圍和程度，我國地理國情監測范圍可以分為3個級別[6]，天津地理市情監測主要監測第二、第三級別地理國情信息，如圖1所示。現階段天津地理市情監測內容以地理要素的現狀監測為主，按照監測范圍分為全市域和中心城區兩個尺度；按照監測專題，分為5大類、46個子專題。

圖1 天津地理市情監測內容

1)城市建設監測：主要包括公用服務、公共安全、科教文化、醫療衛生子專題等。

2)生態環境監測：主要包括城市綠地現狀、濕地及水系現狀、公園分布等。

3)土地利用監測：指土地利用現狀。

4)地表變化監測：指地表沉降信息。

5)地質變化監測：包括地下水位信息、河道信息、土質監測等。

三、多尺度地理市情監測專題地圖表達框架

從認知角度，地理市情監測信息是一個從感知信息到統計信息，再到分析信息的遞進式信息綜合體[7]，覆蓋范圍廣，應用層次深，數據類型多。多尺度地理市情監測專題地圖表達從根本上來說，是以地理市情監測為驅動、以應用為目的、以監測信息為支撐、以知識庫為規范，實現地理市情監測專題的數圖轉換。

圖2為多尺度地理市情監測專題地圖表達基本框架，從功能角度可以分為數據層、轉換層和表現層3個層次。

圖2 多尺度地理市情監測專題地圖表達基本框架

1)數據層：是地理市情監測專題制圖的基礎層，包含了地理市情監測的影像、矢量等數據；服務于自動符號和注記配置的符號庫和知識庫；是根據地理市情監測需求所定制的底圖模板庫和專題模板庫。在數據層中，地理市情監測數據是整個專題底圖表達的基礎；符號庫和知識庫用以指導轉換層的自動實施；模板庫則是根據地理市情監測專題地圖中基礎地理要素數據和地理市情監測專題數據間的層次關系，于底圖和專題之間建立相應的模板知識，增強轉換層在實施過程中的智能性。

2)轉換層：位于數據層和表現層中間，負責將數據層中的地理市情監測數據在知識庫的引導下按照符號庫和模板庫的樣式進行制圖表達。與普通專題地圖類似，地理市情監測專題地圖根據表達的內容也可分為位于底層的基礎底圖和位于頂層的專題內容兩個層次。底圖是專題內容的基礎，用于地圖的定向和專題要素的定位[8]；專題內容則表現專題地圖的主題。

3)表現層：最終的顯示層，是底圖和專題圖形之間的有序組合，用以向用戶表達地理市情監測的專題內容。

四、多尺度地理市情監測專題地圖表達設計與實現

1.基本流程

本文基于.net CHARTING，以Visual Studio 2010為工具，用C＃設計并實現了多尺度天津地理市情監測專題地圖表達原型系統。

圖3為本文所設計的多尺度地理市情監測專題地圖表達的基本流程。地理數據是原始的基礎地理數據、專題統計數據及元數據等；制圖數據則是專門用于制圖的數據，是按照知識庫的知識對地理數據進行修改的結果。修改過程包括要素的提取、分類和圖形的合并等；地圖數據是可直接用于地圖出版的數據，包括符號化結果、專題圖形、注記、圖外整飾等。結合知識庫的配置知識，通過制圖轉換，建立地理數據與制圖數據之間的空間及屬性關聯關系，并通過底圖和專題配置，建立制圖數據和地圖數據的關聯關系，從而使得專題地圖表達過程中地理數據、制圖數據及地圖數據之間建立關聯關系，使得數據和符號化圖形及專題圖形之間建立空間及屬性聯系，實現地理市情監測專題地圖表達的數圖一體化管理，便于在后續地理市情監測時對監測主題數據和專題地圖進行空間和時間上的匹配。

圖3 多尺度地理市情監測專題地圖表達基本流程

數據預處理主要是對底圖數據、專題數據等地理數據進行綜合及選取。其中模板設計主要涉及底圖樣式和專題樣式的制定。底圖模板主要包括色彩意向[9-10]模板和底圖要素的符號及注記樣式。由于xml文件具有很強的結構性和可擴展性，因此本文采用XML文件來存儲底圖模板和專題模板，根據文獻[11—12]的底圖表達方法對底圖進行配置后，再根據專題數據的特點及專題模板的樣式進行專題表達。

2.專題表達

底圖符號庫在文獻[13—14]基礎上拓展了TrueType點狀符號，以完善底圖的符號表達。圖4為TrueType符號設計示意圖。

按照專題的表現，天津地理市情監測的專題類型可以分為4類(如圖5所示)：

1)統計專題：用以表現某類地理市情監測專題在空間分布上的統計信息，以柱、環、扇形等為表現形式疊加于基礎地理底圖。本文以.net CHARTING生成統計專題符號。

2)分布專題：用以表現某類監測主題在空間上的分布狀態，如土地利用分布、土質類型分布等。

3)趨勢專題：用態勢箭頭、等值面等以表達某類監測主題在空間上的趨勢狀態，如地表沉降趨勢、地下潛水水質分布趨勢等。

4)標注專題：用圖內或圖外標注[15]的形式突出表達某類監測主題中某些要素的分布狀況。

圖4 TrueType符號設計

圖5 地理市情監測專題地圖類型

五、結束語

地理國情監測是“十二五”提出的新概念，而地理市情監測是結合城市地理特點對市域范圍內的相關要素和主題進行動態監控、分析等。本文以天津市為例，總結了天津地理市情監測的主要范圍及內容，根據地理市情監測數據的時間性、動態性等特點，建立了地理市情監測數據與專題表現之間的緊耦合關系，探討了地理市情監測的數圖一體化管理，研究了多尺度地理市情監測專題地圖表達的主要內容，設計并實現了天津地理市情監測專題地圖表達原型系統。隨著網絡及WebGIS的發展，如何通過網絡更靈活地表達地理市情監測主題，擴展地理市情監測專題的表現形式，還有待于作進一步研究。

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Research on Thematic Map Representation for the Geographic City Condition Monitoring

ZHANG Zhijun，LI Lin，YU Zhonghai，QIU Junwu

P208

B

0494-0911(2014)09-0115-04

2013-07-20

張志軍(1983—)，男，湖北京山人，博士，工程師，主要從事智慧城市和空間信息可視化表達方面的工作。

于忠海引文格式:張志軍，李霖，于忠海，等.多尺度地理市情監測專題地圖表達研究[J].測繪通報，2014(9)：115-118.

10.13474/j.cnki.11-2246. 2014.0310