地理數(shù)據(jù)庫驅(qū)動(dòng)的地形圖制圖表達(dá)技術(shù)及集成應(yīng)用研究

張秋月

摘 要 地形圖作為基礎(chǔ)地理信息最直觀的表達(dá)載體，在國民經(jīng)濟(jì)與國防建設(shè)中獲得廣泛的應(yīng)用，多種地理信息數(shù)據(jù)除了應(yīng)用到各行各業(yè)的用戶當(dāng)中外，圖形化的制圖數(shù)據(jù)在其中同樣發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。長期以來，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與技術(shù)條件的限制影響下，國家基本比例尺地形圖的更新非常緩慢，內(nèi)容陳舊，大多數(shù)是20世紀(jì)的測繪或修測，而用戶地形現(xiàn)勢圖的需求基本是幾個(gè)月或幾年，因此對其進(jìn)行更新刻不容緩。基礎(chǔ)地形圖具有可靠性高、更新速度快和現(xiàn)實(shí)性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以為制作和更新地形圖提供有效的數(shù)據(jù)，但是基于地形圖在生產(chǎn)技術(shù)更新方面存在缺陷，致使更新速度與現(xiàn)勢性遠(yuǎn)比不上基礎(chǔ)數(shù)據(jù)圖，為此需要不斷改造升級地形圖的制圖與技術(shù)的更新。

關(guān)鍵詞 地理數(shù)據(jù)庫驅(qū)動(dòng)；地形圖；制圖表達(dá)技術(shù)；集成應(yīng)用

中圖分類號 TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）211-0119-02

近年來，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，國家基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)了逐步建設(shè)和更新，國家已經(jīng)建成1︰100萬、1︰25萬和1︰5萬的數(shù)據(jù)庫并實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)化的更新，更新速度為一年一次，關(guān)于1︰1萬的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫在全國大范圍內(nèi)已經(jīng)建立，更大比例尺寸的地理框架在許多城市也已經(jīng)建立，各地根據(jù)自身發(fā)展情況和經(jīng)濟(jì)條件，實(shí)現(xiàn)了快速化的更新。

1 地理數(shù)據(jù)庫驅(qū)動(dòng)的地形圖制圖表達(dá)理論

地理數(shù)據(jù)庫在一定程度上可以將空間對象抽象為3種類型，即點(diǎn)、線、面，以標(biāo)準(zhǔn)分類與編碼標(biāo)準(zhǔn)分層為依據(jù)，可以將空間地理實(shí)體各方面數(shù)據(jù)的集合較為直觀的反映出來，即位置、屬性和拓?fù)潢P(guān)系等，國家基本比例尺地形圖具有四大基本特征，肩負(fù)著重要職責(zé)，即信息負(fù)載和存儲(chǔ)、注記和地圖整飾、地圖模擬和模型、認(rèn)知和感受，在地圖符號、標(biāo)記和整飾的幫助下，根據(jù)制圖規(guī)范規(guī)定的樣式可以實(shí)現(xiàn)對地理信息的有效傳達(dá)。

地理信息系統(tǒng)源自于計(jì)算機(jī)輔助地圖技術(shù)，其技術(shù)發(fā)展能夠有效推動(dòng)地圖制圖技術(shù)的發(fā)展，但是基于地理表達(dá)對象，二者特質(zhì)相同，要求和基礎(chǔ)相同，在具體應(yīng)用中范圍不同。然而，在多種原因的影響下，如應(yīng)用需求等，地圖制圖和空間數(shù)據(jù)管理在當(dāng)初數(shù)字化環(huán)境下沒有得到有效的統(tǒng)一和融合，導(dǎo)致嚴(yán)重限制了后續(xù)的發(fā)展，制圖和數(shù)據(jù)庫一體化的實(shí)現(xiàn)成為急需要解決的重大科技問題。

基于當(dāng)下地理數(shù)據(jù)庫和地形圖產(chǎn)品二者相輔相成和各自獨(dú)立的局面，在數(shù)據(jù)庫一體化制圖技術(shù)的影響下逐漸將一體化的思想提出來，即先將基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫建立起來并將制圖數(shù)據(jù)庫衍生出來，然后在GIS軟件所具有的制圖表達(dá)功能的幫助下，采用符號化的形式來完整的表達(dá)地理數(shù)據(jù)，最終確保用圖者的需求能夠得到最大限度的滿足。

2 地形圖制圖技術(shù)研究

2.1 含義和重要性

第一，含義：地理數(shù)據(jù)庫驅(qū)動(dòng)的地形圖制圖技術(shù)主要借助地理數(shù)據(jù)，采用一體化模型擴(kuò)展存儲(chǔ)制圖數(shù)據(jù)的模型，將基本素材庫結(jié)合起來，自動(dòng)配置和派生制圖信息，如專用符號庫、圖廓整飾庫等，然后經(jīng)過智能優(yōu)化和交互調(diào)整，生產(chǎn)出與國家標(biāo)準(zhǔn)相符的地形圖制圖數(shù)據(jù)，這對于一體化的存儲(chǔ)與管理地理和制圖數(shù)據(jù)至關(guān)重要。

第二，重要性：其可以有效彌補(bǔ)當(dāng)下地形圖生產(chǎn)的空白。與當(dāng)下測繪行業(yè)發(fā)展模式相適應(yīng)，可以在地圖制圖方面應(yīng)用屬性管理技術(shù)，有助于在關(guān)系數(shù)據(jù)庫的支持下進(jìn)行地圖編輯操作，并且在傳統(tǒng)GIS數(shù)據(jù)生產(chǎn)流程后期有助于地理信息數(shù)據(jù)的建庫，從而可以實(shí)現(xiàn)地圖出版處理，即配置符號、圖廓整飾和注記處理等。同時(shí)，有助于集成管理和聯(lián)動(dòng)更新“地形-制圖”。基于數(shù)據(jù)庫的地形圖制圖可以憑借數(shù)字地圖制圖功能，通過對制圖工作中所有工作內(nèi)容的抽象，可以促進(jìn)制圖模型的形成，然后在地形數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)，供制圖人員能夠從地形數(shù)據(jù)中將全套圖面的表達(dá)內(nèi)容衍生出來，并且該模型可以在其他制圖工程中進(jìn)行重復(fù)使用，以此有助于促進(jìn)地圖制圖效率的極大提高。

總之，該地形圖制圖通過采用一體化存儲(chǔ)模型可以在地里數(shù)據(jù)庫中擴(kuò)展制圖數(shù)據(jù)，這對于集成管理地理數(shù)據(jù)和制圖數(shù)據(jù)至關(guān)重要。

2.2 多源驅(qū)動(dòng)的要素智能符號化

地圖符號是地圖表達(dá)地理空間信息的語言單位，根據(jù)符號的視覺變量可以將不同的空間信息傳輸表達(dá)出來，而地圖符號庫則是對信息進(jìn)行描述的符號集合，地圖的基本特征之一便是采用地圖符號將地理事物的現(xiàn)象表達(dá)出來，用圖者通過正確解決地圖符號，可以將地圖所傳達(dá)的地理空間信息更加直觀的表達(dá)出來。

所謂的地圖要素的符號化，即地形要素的制圖配置，主要是通過配置圖面符號和特殊效果，根據(jù)制圖配置規(guī)則來符號化地形要素的過程中，一般需要嚴(yán)格遵循兩個(gè)規(guī)則，即制圖規(guī)范和配置符號的動(dòng)態(tài)、可編輯。

2.3 屬性驅(qū)動(dòng)的智能化注記配置

地圖注記是一種專門傳輸?shù)貓D信息的語言，可以說明和補(bǔ)充地圖符號，促進(jìn)地圖可讀性與轉(zhuǎn)譯性的顯著提升。然而，關(guān)于這些工作十分繁瑣且復(fù)雜，自進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代后關(guān)于這方面的研究非常多，但是基于數(shù)據(jù)庫且相對成熟的注記派生算法仍然沒有形成。為此，智能化的配置地圖注記是影響與評定地圖制圖系統(tǒng)優(yōu)劣性的重要指標(biāo)。

首先完成注記配置原則的制定，并在數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)，然后采用地理數(shù)據(jù)庫中的屬性數(shù)據(jù)將可編輯、靜態(tài)顯示、聯(lián)動(dòng)更新的特性地圖注記自動(dòng)派生出來，最后通過對不同權(quán)重的設(shè)置可以有效的避讓優(yōu)先級或在發(fā)生沖突時(shí)將自動(dòng)隱藏規(guī)則設(shè)定下來，以此注記之間、符號之間的壓蓋沖突可以得到有效解決。在該技術(shù)的幫助下，可以準(zhǔn)確的定位和派生具有要素屬性的驅(qū)動(dòng)注記，且基于邏輯性可以有效的解決注記顯示的沖突問題，從而可以促進(jìn)地形圖制圖美觀性和高效性的顯著提高。

2.4 元數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能化圖面整飾

在生產(chǎn)傳統(tǒng)分幅地形圖制圖過程中，都需要單獨(dú)的完成每幅圖的圖廓整飾，且多采用手工方式進(jìn)行配置，具有較強(qiáng)的人工干預(yù)性，導(dǎo)致制圖效率不高。為此，可以在先將整飾要素構(gòu)建起來的基礎(chǔ)上進(jìn)行自動(dòng)生成和配置規(guī)則，內(nèi)容主要由地形數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)派生出來，定位時(shí)需要嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)式規(guī)范，在后臺整飾要素素材庫的輔助支持下，可以得出圖面圖廓的整飾效果，最后在數(shù)據(jù)庫層次的支持下可以自動(dòng)生成和配置整飾要素。

3 集成應(yīng)用研究——國家1︰5萬地形圖制圖工程

3.1 應(yīng)用

地形圖作為基礎(chǔ)地理信息最直觀的表達(dá)載體，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到國民經(jīng)濟(jì)與國防建設(shè)當(dāng)中。針對新形勢下地形圖更新技術(shù)和測繪地理信息發(fā)展要求間的沖突，再加上基礎(chǔ)地形圖數(shù)據(jù)庫的完備性，早在2008年國家測繪地理信息局已經(jīng)對1︰5萬地形圖制圖工程進(jìn)行立項(xiàng)，更新后期具有更高的可靠性和更強(qiáng)的現(xiàn)勢性，在地理數(shù)據(jù)庫驅(qū)動(dòng)地形圖制圖存儲(chǔ)模型與表達(dá)規(guī)則的幫助下，通過對快速制圖和集成管理軟件系統(tǒng)的研究，可以促進(jìn)制圖編輯工作自動(dòng)化水平的極大提高，進(jìn)而關(guān)于國家基本地形圖制圖數(shù)據(jù)可以智能化的完成，即快速制圖、打印準(zhǔn)備和集成管理，從而可以高效地完成該制圖數(shù)據(jù)庫的建設(shè)工作。

新版國家基本地形圖制圖和數(shù)據(jù)建庫是更新國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)項(xiàng)目的重要內(nèi)容，在最新地形要素?cái)?shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，利用制圖技術(shù)可以對制圖數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范、更新和印刷，最終有助于一體化的存儲(chǔ)和集成管理地理數(shù)據(jù)、制圖數(shù)據(jù)。

3.2 成效

為更好滿足實(shí)際應(yīng)用需求，該制圖工程經(jīng)過更新后具有更強(qiáng)的規(guī)范性、更高的可靠性與更好的現(xiàn)勢性，成功研發(fā)出具備全面功能、友好界面、穩(wěn)定性能、實(shí)用性高和規(guī)模化的軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了快速制圖和建庫管理，同時(shí)通過廣泛實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了一體化的存儲(chǔ)和集成管理全面地理與制圖數(shù)據(jù)，對地理和制圖數(shù)據(jù)進(jìn)行快速的聯(lián)動(dòng)更新，可以進(jìn)一步完成地形圖制圖數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)紙質(zhì)印刷。

4 結(jié)論

綜上所述，本文在系統(tǒng)介紹地理數(shù)據(jù)庫驅(qū)動(dòng)的地形圖制圖表達(dá)理論的基礎(chǔ)上，對其技術(shù)和集成應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的探究。

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