數據庫制圖技術在小比例尺世界地圖出版中的應用

趙　娟

(中國地圖出版社，北京 100055)

The Use of Database Mapping Technology in the Publication of

Small-scale World Map

ZHAO Juan

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數據庫制圖技術在小比例尺世界地圖出版中的應用

趙娟

(中國地圖出版社，北京 100055)

The Use of Database Mapping Technology in the Publication of

Small-scale World Map

ZHAO Juan

摘要：主要探討了數據庫制圖技術在小比例尺世界地圖公開出版中的應用。結合我國全球地圖數據庫建設實際情況及已有地圖數據庫制圖出版成果，對數據庫制圖技術、工藝流程在小比例尺世界地圖公開出版上的具體運用和制作過程中的關鍵環節進行了詳細說明，并與當前仍處于世界地圖出版主流的計算機輔助制圖工藝進行了比較，對數據庫制圖的優勢進行了闡述。

關鍵詞：數據庫；數據庫制圖；全球地圖數據庫；小比例尺世界地圖；地圖出版

一、引言

隨著經濟全球化和社會的飛速發展，各級政府部門、企事業單位、社會各界和普通百姓，都開始對世界各國的自然地理、人文經濟等情況產生濃厚興趣，因此對全球范圍大幅面的小比例尺世界地圖產品的需求也越來越迫切。當前市場上提供的產品種類還十分有限，且大部分還是數年前甚至數十年前依靠傳統制圖工藝生產的產品。產品更新速度慢、缺乏新意是其突出特點。隨著技術的進步，利用地圖數據庫結合專業制圖軟件來生產制作高質量、高效率的地圖產品已越來越多。雖然當前國內在數據庫建設、特別是小比例尺全球地圖數據庫建設方面還不完善，可利用資源還不夠豐富，用于實際生產還存在很多有待解決的問題，但國內的地圖數據庫建庫工作正在如火如荼地進行，未來幾年國內數據庫建設將日趨完善，多尺度的數據庫產品將極大地提高地圖生產效率，縮短成圖周期[1]。因此，利用數據庫制圖技術，大規模地生產小比例尺世界地圖，必將成為未來地圖公開出版的發展方向。

二、數據庫制圖工藝流程

全球地圖數據庫將空間地理要素(包括水系、境界、交通、居民點等)以點、線、面的形式，對其空間位置、屬性信息及相互空間關系，按照一定的規則進行存儲和管理。數據庫制圖工藝則是根據成圖需求，將存儲在地圖數據庫中的這些抽象地理信息數據，通過科學的手段，借助于豐富的地圖語言表達，轉換為形象、直觀、易讀的圖形數據，滿足公開出版地圖的要求。具體的工藝流程如圖1所示。

圖1　數據庫制圖工藝流程

三、數據庫制圖的關鍵環節

當前我國覆蓋世界范圍的地圖數據庫僅有國家基礎地理信息中心的1∶100萬全球基礎地理底圖數據庫。該數據庫的建庫目的是建立內容相對完整、反映我國政治觀點的全球基礎地理底圖數據庫，為政府部門管理決策和公眾信息服務提供基礎數據框架[2]，其數據質量還難以滿足實際出版生產需求。國外生產的小比例尺全球地圖數據庫由于政治立場、拼寫規則、制圖規范等原因與國內存在差異。因此在實際生產中，無論使用哪套數據，都必須進行大量的數據處理。

1. 要素的分類分級

地理、地圖數據庫是各種地理要素信息的龐大集合，只有對各要素進行詳細的屬性分類分級，才能讓使用者用最便捷的方式從繁雜的數據集合中提取出最準確的信息。當前能利用的世界數據庫都不夠完善，而且不同的部門有其不同的應用需求，在長期相對獨立的生產作業中形成了不同的分類分級體系[3]，因此，用戶需要根據自己的實際需求，對原數據的要素重新進行分類分級工作，主要包括居民點、水系、道路、界線等要素的重新分類分級。如在中圖版的《世界全圖(九全張)》和《世界交通圖(三全張)》的生產過程中，根據制圖需求對1∶1500萬世界地圖數據進行重新分類分級。將原數據庫中按比例尺進行的居民點分級形式，轉換成符合我國常規地圖出版的按行政意義及重要性的分級。如圖2所示。

圖2　要素重新分級后屬性表

2. 地名的核對、漢化

地名是一種文化現象[4]，也是個體地域的指稱[5]，在信息傳遞中發揮著重要作用。它既具有相對穩定性，又具有相當的變動性[6]。全球數據庫涉及兩百多個國家的地名，各國語言、文字等情況不同，都有地名標準化的具體規定[7]，導致同一個地名不同國家資料的拼寫不盡相同。因此，在世界地圖出版中，按我國規范進行標準地名拼寫就顯得至關重要，這將直接影響到產品質量的好壞。另外，各國家地名時有改動，為了保證數據的現勢性及權威性，需要對地名按最新規范進行標準化，并實施現勢更新。

目前1∶100萬全球基礎地理地圖數據庫中不僅有大量要素地名需要更新，同時還存在部分要素只有外文地名沒有中文地名的情況；而國外的全球地圖數據庫則是全外文，因此還需對數據庫要素進行漢化。對于1∶100萬的數據庫，可直接在原數據基礎上修改、核實；而對于國外數據庫，則需要增加相應的中文名字段。經處理后的地名屬性如圖3所示。

圖3　處理后的數據庫地名屬性表

3. 投影變換

世界地圖產品形式多樣，不同的用途對地圖投影有不同的要求[8]。制圖區域的位置、形狀和范圍，以及地圖的比例尺、內容、出版方式都直接影響了投影方式的選擇[9]。1∶100萬全球基礎地理底圖數據庫和國外全球地圖數據庫多采用WGS-84地理坐標系，因此在利用數據之前，首先需要根據制圖目的，確定投影坐標系，并對原始數據進行相應的投影變換。對于全球范圍小比例尺世界地圖，我國通常采用正切差分緯線多圓錐投影(如圖4所示)或等差分緯線多圓錐投影(如圖5所示)；而交通地圖則采用等角航線的墨卡托投影，高緯度地區為了防止變形過大，可改用任意投影，如圖6所示。

圖4　正切差分緯線多圓錐投影

圖5　等差分緯線多圓錐投影

圖6　墨卡托投影+任意投影

4. 要素的選取導出及與制圖軟件的結合應用

基于數據庫的地圖制圖采用數據庫作為數據源[10]。在實際生產中，受已有全球地圖數據庫產品種類的局限，與生產目標一致的數據目前還不存在。如在《世界全圖(九全張)》和《世界交通圖(三全張)》的生產過程中，均采用1∶1500萬數據庫作為基礎數據，但兩張圖的比例尺及用途卻完全不一樣，所選取的要素及表現的專題內容也不相同，因此在進行要素導出時，須根據實際需求，有選擇性地導出。

對導出的數據，還需要進行后期處理。GIS軟件在建庫及數據空間分析、處理方面存在優勢，但在制圖表達方面卻表現不盡如人意；傳統設計制圖軟件雖然不能攜帶地理空間屬性信息，但卻在符號設計、色彩表現等方面更加生動、靈活。為了結合兩種軟件的優點，目前國內外已有不少公司開發研制了專門用于數據庫地圖制圖的軟件，如加拿大Avenza公司生產的MAPublisher制圖插件，就能將GIS數據在屬性信息不丟失的情況下導入到傳統制圖軟件Illustrator當中，利用制圖軟件在色彩、設計等方面的優勢，結合人工處理，生成美觀的地圖產品。筆者在前期已完成的小比例尺世界地圖編制過程中就是借助該插件來完成后續出版任務的。

5. 圖形樣式、符號庫的建立及與要素屬性信息的鏈接

公開版小比例尺世界地圖要滿足人們對全球地理信息獲取的需求，就必須實現科學性、藝術性、實用性的統一。而地圖符號則是表達地圖內容、傳遞地理信息的基本標記和有效手段。因此，根據地圖生產目的，建立美觀、實用的圖形樣式及符號庫是地圖生產的關鍵。

傳統的計算機輔助地圖制圖模式借助于制圖設計軟件平臺，忽略了空間數據屬性信息的獲取，地圖編輯基于圖形和符號，而不是基于地理要素專題屬性，導致地理屬性與地圖符號的對應關系被分割，編輯處理起來相當復雜。如果遇到符號樣式較多的專題圖，人為錯誤更是難以避免。而借助于數據庫制圖技術，屬性信息與地圖符號的對應關系得以重新建立，因此不再是將圖例中的符號一個一個地手動放置在相應位置，而是通過導入數據的屬性值與符號庫符號進行一一匹配。這樣不僅能保證各要素的精確地理位置，而且后期進行符號修改或替換也非常方便，可大大降低錯誤率。如在《世界港口圖集》生產過程中，不同港口的功能類型多達上百種，如果依靠傳統的制圖工藝，基本無法完成，而依靠符號庫的建立，這項難題就迎刃而解。以下為利用1∶100萬全球基礎地理底圖數據庫生產制作的《世界港口圖集》中設計的符號庫(如圖7所示)及專題要素與符號庫建立鏈接關系后的樣式(如圖8所示)。

圖7　符號庫

圖8　匹配效果

6. 現勢性更新

數據的現勢性和準確性是地圖質量的一個重要保障。獲取的數據庫原始數據很難保證所有信息都是最新的，而且地圖生產需要一定的周期，在數據處理過程中，難免會有新資料、新信息出現。小比例尺世界地圖生產過程中經常出現的地名變更、國界線走向修改等重要信息，絕對不能出錯，需及時修改。因此，為了提高產品質量，在后期還須根據收集到的最新權威資料和有關部門發布的信息對數據進行實時更新。

7. 制圖綜合

地圖制圖是一項既注重信息傳達，又注重視覺表現的工作[11]。它除了表現地理要素的空間位置和相互關系，還融合了美學和人類視覺感知學。而數據庫則更側重于表達數據地理位置的準確性。因此，兩者存在不可避免的差異。直接導出的數據庫數據不僅與成果圖存在比例尺差異，而且線條不夠光滑、表現不夠生動是其明顯缺點，因此還需要人工進行適當的綜合處理，以滿足制圖生產的需求。圖9和圖10分別為導出原始數據與綜合后數據。

圖9　原始數據　　　　　　圖10　綜合后數據

四、數據庫制圖的優勢

1. 準確的數學基礎

傳統的計算機輔助制圖已經基本丟棄了這一關鍵環節，僅靠簡單的拼湊、拉伸、扭曲、跟蹤來完成復雜的數學運算，其誤差非常大，無法實現數據的無縫拼接。而利用數據庫制圖技術，可根據實際制圖需求對數據進行嚴格的投影轉換和數據格式變換，以保證地圖數學基礎的準確性及不同要素之間的完整匹配。如中圖版的《世界全圖(九全張)》采用了正切差分緯線多圓錐投影，其顯著的特點是：保持大西洋和印度洋的完整，世界主要大陸上的輪廓形狀沒有明顯的變形，中國變形相對較小，完整的南北美大陸則位于圖幅東部。

2. 便捷的生產流程

制作一張小比例尺的世界地圖依靠傳統的制圖工藝不僅需要投入大量的人力、物力，而且由于技術約束，有很多地圖產品表現形式是根本無法完成的。在2009年底之前，傳統的手工版世界掛圖一直以其單一的形式占據市場多年。而使用數據庫制圖技術，可靈活地選擇合適的投影，提取需要的數據，疊加相關的要素，并根據屬性數據和符號的匹配動態更換樣式，以達到不同的效果，滿足不同用戶的需求。這樣不僅豐富了產品的多樣性，在流程上也大大縮短了生產周期，而且制作生產的數據還能再次進行數據轉換，以滿足同類比例尺其他地圖的生產需求；既避免了重復勞動，提高了生產效率，又保證了數據的一致性。

五、結束語

利用數據庫制圖技術，并結合制圖軟件來生產制作高品質的地圖產品，在國外已經是相當成熟的技術，一些大的制圖公司都有符合各自出版規范的、滿足不同比例尺需求的基礎數據庫作支撐。而國內在數據庫建設及應用方面均起步較晚，在小比例尺世界地圖數據庫建設方面才剛剛起步，遠不能滿足正規地圖出版的需求，但是已經借用國內外的不同數據庫做了多次生產試驗，對整個技術流程均已掌握，且正在逐步推廣。如同計算機輔助制圖取代小筆尖一樣，數據庫制圖技術也必將取代當前仍處于主流的計算機輔助制圖技術，成為未來小比例尺世界地圖出版的發展方向。

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引文格式： 趙娟. 數據庫制圖技術在小比例尺世界地圖出版中的應用[J].測繪通報，2015(3)：90-93.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0085

作者簡介：趙娟(1982—)，女，碩士，編輯，主要從事地圖編輯出版及數據庫建庫工作。E-mail：64937230@qq.com

收稿日期：2014-02-13

中圖分類號：P28

文獻標識碼：B

文章編號：0494-0911(2015)03-0090-04