數字線劃地圖建模中所遇問題分析

楊　珍，張永志，張文軍

(1.長安大學 地質工程與測繪學院，陜西 西安 710000；2.甘肅省測繪地理信息局 地圖院,甘肅 蘭州 730000)

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數字線劃地圖建模中所遇問題分析

楊珍1，張永志1，張文軍2

(1.長安大學 地質工程與測繪學院，陜西 西安 710000；2.甘肅省測繪地理信息局 地圖院,甘肅 蘭州 730000)

摘要：數字線劃地圖建模是從一體化空間數據模型入手，有效地解決一次生產兩套數據的難題，實現制圖與建庫數據的聯動，使得空間數據與地圖符號在統一框架下管理。文中結合在Geoway軟件下的生產實踐，對數字線劃地圖建模中遇到的水系漸變處理、道路實部相交、境界跳繪，面狀填充符號4個問題進行研究，并提出模型的改進方法，從而提高空間數據和制圖數據的生產效率，增強數據的正確性，使得大批量生產時，人工編輯的工作量減少，自動化的生產效率得到提高。

關鍵詞：數字線劃地圖；空間數據；地圖符號；Geoway；制圖數據

數字線劃地圖(Digital Line Graphs and Map,DLGM)是表達地形圖要素的矢量數據集，拓撲地圖模型是其理論基礎，要素間的空間關系、要素相關的屬性信息、要素的地圖表達數據同時保存在其中。要素的幾何、屬性以及按一定規則和描述信息構成的符號信息都包括在要素的地圖表達數據中。陜西省測繪地理信息局武文忠、張新利等、長安大學郭新成對數字線劃地圖建模進行了深入研究，同時在西部測圖項目中得到成功應用，制圖數據生產中采用了建庫和制圖一體化的技術路線，成圖周期縮短，工作效率得以提高(2011年)[1-6]。但是在生產實踐中，仍然還存在一些自動化程度不高的部分。本文結合在Geoway軟件下的生產實踐，針對需人工處理的水系漸變處理、道路實部相交、境界跳繪對模型提出改進方法，以提高制圖的自動化程度；為了制圖數據的符號化顯示能滿足不同比例尺的要求，提出多分辨率建模的意見。

1數字線劃地圖

數字線劃地圖是地形圖要素的矢量數據集，并保存要素間的空間關系、要素相關的屬性信息、要素的地圖表達數據。要素的地圖表達數據的集合是地圖[7-11]。

要素集用DMS 表示，要素用DM表示，具體表述：

DMS={{DMi}，R},

數據集由多個要素構成；R是要素之間的符號圖形的規則。

DM={G，A，S}，

式中：G為要素的幾何；A為要素的屬性；S為要素的符號。

2模型改進

2.1水系漸變處理

地面河流、河道干河均是有流向的，所以都為有向線，線段的方向代表著河流的流向，沿著流向河流寬度越來越寬。如圖1所示。Geoway軟件下河流保持統一寬度，如圖2所示，需要人工對線寬進行設置，這樣效率極其低下，正確率及美觀程度均不高，對此，數字線劃地圖建模中對河流應引入“鍥線”，網狀水系的符號化不能受斷線的影響。實現過程分3步進行，第1步，對一個水系網進行檢索，找出干流和直流，干流是最長的一條，其它為支流。第2步，根據矢量方向，即河流流向，由細到粗對干流進行漸變。第3步，限制支流符號最粗處的寬度，支流最粗處寬度不能超過與干流相交處干流符號的粗度。在實際生產中，一般采取分幅作業的方式，在圖幅接邊處的水系網有可能出現干流判斷錯誤的情況，這時便需要人工對接邊處進行排查改錯，模型中有人工定義干流，支流的功能。

圖1　水系漸變

圖2　水系未漸變

2.2道路實部相交

制圖數據要求道路應以實部相交，如圖3所示，在 Geoway軟件下，自動生成的道路情況有可能是圖3所示實部與實部相交，也有可能是圖4所示實部與虛部相交，圖5所示虛部與虛部相交，即線性相交具有隨機性。這時便需要人工進行排查，如隨機出現的是圖3所示的情況，無需人工做任何處理，隨機出現圖4、圖5的情況，便需要人工通過軟件下的“符號偏移量調整”命令對道路符號進行調整，保證道路實部與實部相交。這樣不但浪費時間、人力，而且也不能排除由于作業人員的疏忽而出現道路實部與虛部相交或虛部與虛部相交的情況。為保證所有道路以實部相交，可對模型中道路的線層給以限制，要求“線尾符號必為實部”經過此設置后，就能自動實現道路以實部相交，提高作業效率，正確率也得到保障。

圖3　道路實部與實部相交

圖4　道路實部與虛部相交

2.3境界跳繪

如果境界與線狀地物重合，線狀地物可包括河流、河流的中心線、道路、溝渠等，就要對境界進行跳繪操作，如圖6所示。在Geoway軟件下自動生成的境界如圖7所示，跳繪是通過人工完成的，效率很低，美觀性也不高，所以模型中實現境界自動跳繪的功能十分必要。

圖5　道路虛部與虛部相交

圖6　境界跳繪

圖7　境界未跳繪

境界跳繪2種類型，①中心跳繪，以線狀地物為界時，在線狀地物中心繪出符號，且在境界線的開始處和結束處繪制符號。②兩側跳繪，以線狀地物為界時，沿線狀地物兩側交錯繪出符號，在境界的開始和結束處不進行符號繪制[12]。

境界跳繪問題總結：確定好跳繪的境界，依據境界線的點坐標組和每節符號的長度，確定跳繪類型，根據制圖規范，以恰當的間隔在境界線上繪制出符號段，這些符號段必須是由相同符號節數所組成，且在拐彎處要保證有境界符號。

在數字線劃地圖建模中，對模型進行改進:

1)對一條境界進行跳繪段的劃分。通常一條境界可劃分為多個跳繪段，每個跳繪段包含跳繪符號段、跳繪空白段。

2)確定各跳繪符號段的中點，分配跳繪符號和跳繪間隔。

如果縣界與一條河流重合，需要跳繪，跳繪縣界分析如圖8所示。

選擇3節縣界符號作為跳繪符號，當對縣界進行兩側跳繪時，即根據制圖數據規定的偏移距離取跳繪符號段的上平行線或下平行線，要對整條縣界進行跳繪，就要分配整條縣界的跳繪符號和跳繪間隔，如果各跳繪符號段的中點確定下來，便可完成分配過程。

2.4面狀填充符號

在空間數據可視化機制的地圖表達機制中，對面狀填充符號可以通過調整符號間距離來調整填充符號的疏密程度。對于大比例地圖而言，符號要求填充密集些，對于小比例尺，符號要求填充相對稀疏。在Geoway軟件下，根據不同出圖比例尺對符號密度的要求，需要人工調整符號密度，如圖9所示，旱地的符號密度通過人工調整“點填充橫向距離，點填充縱向距離”來實現，對于復雜地類，調整符號密度相對麻煩，如圖10所示，沙礫地上長有半荒草地，包含3類符號，調整“點填充1橫向距離，點填充1縱向距離，點填充2橫向距離，點填充2縱向距離，點填充3橫向距離，點填充3縱向距離”。

圖8　跳繪境界分析

圖9　旱地

圖10　沙礫地上長有半荒草地

如果一幅圖植被面和水系面較多，人工調整的工作量會非常大，而且人與人之間存在對符號疏密程度認識上的差異，也很難保證填充符號的整體一致性。

多分辨率建模是指為同一現象建立具有不同分辨率的一個模型、一個集成的模型族或者是二者的組合[13]。

如今，國內外很多學者、科研機構都對多分辨率建模進行了深入研究，提出的代表性方法：聚合解聚法、視點選擇法、IHVR建模方法、UNIFY方法。

每種方法都有缺陷，只是針對某類特定問題，目前還沒有研究出解決問題的一般方法。針對數字線劃地圖模型，對于面狀填充符號多分辨率建模可以嘗試用UNIFY方法。

依據多個常用比例尺下的符號填充設計多個模型，多個模型間是并發表示的關系，即存在多個并發表示的模型。模型設計考慮4個方面。

1)要保證能夠實現不同比例尺模型下屬性間的變換。設計一個映射函數，通過該函數建立起模型間的映射關系，來實現屬性間的變換;

2)必須設計“消解策略”，來消解模型間交互的相互依賴性;

3)假設不同比例尺模型間的時間步長是兼容的;

4)保證不同比例尺模型之間的一致性需通過屬性關系圖，映射函數和一致性增強器。

3結束語

本文結合在Geoway軟件下的生產實踐，對數字線劃地圖建模中的問題進行分析，提出模型的改進方法，使生產的自動化程度有所提高，制圖數據的美觀性、一致性得到保證，有效地提高工作效率。本文提出的多分辨率建模應用到數字線劃地圖建模中需要結合生產實踐，有待對模型進行改進，不斷完善。數字線劃地圖建模奠定了“建庫與制圖數據生產與管理一體化”應用的基礎，經過模型的不斷改進完善，“建庫與制圖數據生產與管理一體化”技術必將對生產起到積極的推動作用。

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[責任編輯：李銘娜]

On the problems in digital line graphs and map modelingYANG Zhen1，ZHANG Yongzhi1，ZHANG Wenjun2

(1.School of Geology Engineering and Geomatics，Chang’an University，Xi’an 710000, China; 2.Institute of Map,Gansu Administration of Surveying and Mapping Geoinformation,Lanzhou 730000, China)

Abstract：Started with integrated spatial data model，DLGM modeling has effectively solved the problem in producing two sets of data at one time and realized the linkage of drawing and library creation data，thus enabling spatial data and cartographic symbols to be managed under a unified framework.On the basis of the production practice combined with Geoway software，four problems in DLGM modeling，namely gradual change processing for water systems，road intersection，boundary jump-drawing and facet filling symbols are researched.Meanwhile，corresponding improvement methods are also put forward for this model，thus increasing the production efficiency of spatial data and drawing data and enhancing the correctness of data.As a result，during the mass-production，not only the manual editing workload will be reduced，but the automated production efficiency will be improved.

Key words：digital line graphs and map(DLGM);spatial data;map symbol;Geoway;drawing data

中圖分類號：P208

文獻標識碼：A

文章編號：1006-7949(2016)05-0006-04

作者簡介：楊珍(1984—)，女，博士研究生.

基金項目：國家自然科學基金資助項目(41374028)

收稿日期：2015-06-02；修回日期：2015-07-03