地理國情監測專題圖設計關鍵問題研究

2017-06-26 17:58:44何建寧

地理空間信息 2017年6期

張寅，何建寧，劉媛

（1.國家測繪地理信息局第一地理信息制圖院，陜西西安 710054）

地理國情監測專題圖設計關鍵問題研究

張寅1，何建寧1，劉媛1

（1.國家測繪地理信息局第一地理信息制圖院，陜西西安 710054）

地理國情監測是從地理空間的角度對我國國情國力的一種綜合展示，地理國情監測專題圖可以直觀地反映我國自然與人文要素的演變規律，為科學管理決策提供可靠依據。地理國情監測專題圖根據表達的要素分為基礎性和專題性兩類，從地理國情監測專題圖設計的關鍵問題出發，就國情監測數據分析挖掘、地理國情監測專題圖內容設計、編制等方面進行探索，總結出適合于地理國情監測專題圖表達的技術流程，為后期常態化地理國情監測提供借鑒。

地理國情；統計分析；數據挖掘；監測專題圖

地理國情監測是綜合利用現代測繪技術，結合各時期測繪成果檔案，對地形、水系、濕地、冰川、沙漠、地表形態、地表覆蓋、道路、城鎮等要素進行動態和定量化、空間化的監測，并統計分析其變化量、變化頻率、分布特征、地域差異、變化趨勢等，形成反映各類資源、環境、生態、經濟要素的空間分布及其發展變化規律的監測數據、地圖圖形和研究報告等，從地理空間的角度客觀、綜合展示國情國力[1]。

地理國情監測專題圖是直觀展示地理國情成果的方式之一，如何將地理國情數據及其分析挖掘的結果在專題圖中生動而豐富地表現出來，是地理國情監測專題圖制圖的關鍵。本文以陜西省周至縣為研究對象，從資料收集及數據分析挖掘、制圖表達的技術方法等方面進行探索和總結，為后期常態化地理國情監測提供借鑒。

1 地理國情監測圖件設計的關鍵問題研究

1.1 地理國情數據數據分析挖掘

統計分析是指通過方案設計、資料搜集和整理，運用統計方法及有關的知識，在定性與定量結合的基礎上進行的研究活動。本項目利用基本統計方法對地表覆蓋和地理國情要素的個數、密度、長度、面積及其變化（率）、位置、高程、范圍等內容進行統計、分析和評價[2]，從而反映基本的地理國情現狀和變化趨勢。利用綜合統計分析方法，選擇地表覆蓋空間格局、中心城區范圍變化、坡耕地、水路網密度等具有區域特點的方面分析其分布現狀、變化量、變化頻率、變化趨勢等，數據分析挖掘的結果必須客觀反映研究區自然與社會發展演變規律，為各級領導和有關方面的公眾提供有數據、有情況、有分析的資料，為制定計劃和規劃提供科學依據。

本項目對周至縣2005年、2010年、2013年、2015年4期地表覆蓋和重要地理國情要素數據進行分類、分區、分段統計[3]，并將結果利用統計圖表的形式進行匯總，直觀地反映了周至縣發展變化情況及規律。

1.2 地理國情監測專題圖設計及編制

地理國情監測專題圖可根據表達的要素內容分為基礎性和專題性兩類?；A性地理國情監測圖側重于反映整個監測區地表覆蓋和地理國情要素最后一期的發展現狀和幾期數據之間的變化情況及發展趨勢，其類型和內容較為單一，可分為年度專題圖和變化專題圖。專題性地理國情監測圖側重于反映影響監測區發展變化的地物現狀、變化、進程和效果等，其類型和內容豐富多樣，可根據收集的專業資料和監測區數據分析挖掘結果擴展專題圖內容。

本項目屬于基礎性地理國情監測，是以地理國情普查數據作為底圖數據，結合數據分析挖掘形成的圖表結果，輔以遙感影像數據、照片等，通過數據整理、圖面符號設計、制圖編輯、整飾制作、附圖附表等操作形成地理國情監測專題圖[4]。為了豐富專題圖的表達內容、加強專題圖的規范統一，在圖件的設計上將傳統地形圖制圖的統一性、規范性和專題圖制圖的美觀性與可讀性結合在一起，使得地理國情監測專題圖既具有個性風格又繼承地圖的傳統。

本項目參考《GB/T 20257．3 國家基本比例尺地圖圖式第3 部分：1∶25 000 1∶50 000 1∶100 000 地形圖圖式》和《地理國情普查圖技術規定（征求意見稿）》，在ArcGIS和Font Creator軟件中設計和制作地理國情監測專題圖的符號和注記[5-6]。然后在ArcGIS中進行數據整理分析和符號化，最終在Illustrator軟件中完成地理國情監測專題圖編制，形成的專題圖成果兼具實用性和美觀性，可以直觀地反映區域現狀及變化規律，為實行宏觀調控提供科學依據。

2 地理國情監測專題圖制作

2.1 數據采集

地理國情監測數據是統計分析和專題圖制作的重要數據源。本項目利用2005年（一期）、2010年（二期）歷史存檔航空、航天影像資料、基礎地理信息成果資料及相關部門專題資料，2013年（三期）、2015年（四期）地理國情普查成果，開展4期地表覆蓋和重要地理國情要素及其變化的監測數據生產。流程如圖1所示。

圖1 數據采集流程

2.2 統計分析

本項目采用第一次全國地理國情普查基本統計分析軟件對陜西省周至縣2005年、2010年、2013年和2015年4期監測數據中點、線、面等幾何特征類型和地理實體對象按照地表覆蓋和地理國情要素分類指標體系對個數、長度、面積及占比進行匯總和分析[2]，用于定量描述4個監測期和3個變化監測時段的地表覆蓋和地理國情要素現狀特征及其變化情況。以地表覆蓋一級類面積及其變化率為例進行分析，結果如表1所示。

表1 2005～2015地表覆蓋一級類面積變化及其變化率統計表

為了豐富專題圖的表達內容，僅對地表覆蓋和地理國情要素進行基本統計遠遠不夠，還需要根據縣域特點，結合相關文字和經濟人文資料進行綜合分析。本項目選取地表覆蓋空間格局、主城區房屋建筑區空間分布、坡耕地分布、水網路網密度等典型要素，對不同監測期和不同監測時段的演變規律進行綜合統計分析。為周至縣圖斑數增多且形狀趨于復雜、主城區主要擴展方向為西南方向、因西部大開發實施及農業結構調整導致坡耕地減少等實質性結論提供數據支持。以主城區房屋建筑空間分布變化面積及變化率、坡耕地的面積變化及變化率為例進行分析，結果如表2、3所示。

表2 2005～2015主城區八方向面積變化及年變化率統計表

表3 2005～2015不同坡度帶內耕地面積及占比年變化率統計表

2.3 圖件制作

對2005～2015年4期地表覆蓋和地理國情要素數據及其變化監測數據進行符號化，再將統計分析結果利用餅狀圖、柱狀圖、雷達圖等多種統計圖形進行可視化表示[7]，再輔以基礎地理信息數據、遙感影像成果等編制形成地理國情監測年度專題圖和變化監測專題圖。技術流程為：①資料分析和整理。②在總體要求下進行圖幅設計，包括內容的選取、統計分析方法、確定專題內容的表示方法、統計圖表的設計、圖幅整飾設計等。③編制形成地理國情監測專題圖。制作流程如圖2所示。

圖2 地理國情監測圖件設計流程

根據本文地理國情普查專題圖的制作流程，編制的周至縣地理國情監測年度專題圖和變化監測專題圖中部分專題圖和相關整飾要素如圖3、4所示。

3 結語

地理國情監測專題圖是將海量的地理國情監測數據通過統計分析后，以可視化的方式直觀地表達出來，為社會經濟發展和政府決策提供服務的產品。本文選取陜西省周至縣作為地理國情監測專題圖制作實驗區，探討利用地理國情普查數據進行統計分析和挖掘形成圖表、附圖，再結合傳統地形圖規范，以統一符號化底圖的方式制作地理國情監測年度專題圖和地理國情監測變化專題圖，可以在未來的國情監測圖件制作中推廣應用。但如何將海量地理國情監測信息更加精煉地綜合表達到一張圖，以及如何通過其他可視化方法表達還需要進一步研究。