現(xiàn)代數(shù)字地圖制圖的綜合技術(shù)應(yīng)用研究

王 荔

（江蘇省金威測(cè)繪服務(wù)中心，江蘇 南京 211100）

1 傳統(tǒng)地圖與數(shù)字地圖的比較

傳統(tǒng)地圖主要通過(guò)注記、線條、色彩以及符號(hào)等元素形式來(lái)表達(dá)地物地形，這些元素一旦被表達(dá)在地圖上后就無(wú)法輕易修改。傳統(tǒng)地圖一般是二維的紙質(zhì)地圖，更新周期長(zhǎng)，使用時(shí)間長(zhǎng)，攜帶不便且容易變形。此外，一些像海洋、大氣、地表等多變屬性的系統(tǒng)只能使用二維平面表達(dá)，無(wú)法利用三維空間形式表達(dá)。因此，傳統(tǒng)地圖的使用具有很大的局限性，數(shù)字地圖則是地圖史上的重大改變。數(shù)字地圖在傳統(tǒng)地圖上增添了三維信息和時(shí)態(tài)信息，極大地完善和豐富了數(shù)字地圖的內(nèi)容，更具多樣性。

2 數(shù)字地圖制圖技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 三維性

最早的地圖是手繪平面地圖，而后通過(guò)大地測(cè)量以及地形測(cè)量及地面勘察等方式獲取數(shù)據(jù)后分析加工并制作出二維的印刷地圖。隨后又逐漸發(fā)展為影像地圖，主要通過(guò)航空攝影、多科學(xué)綜合考察以及定位觀測(cè)站臺(tái)等方式獲得。直到20世紀(jì)后半世紀(jì)，利用衛(wèi)星遙感、航空遙感、全球定位系統(tǒng)等方式并利用計(jì)算機(jī)編輯系統(tǒng)繪制成為數(shù)字地圖。數(shù)字地圖技術(shù)采用三維信息技術(shù)，使地圖更貼近生活，具有空間感和立體感，所展示出的數(shù)據(jù)也是更為多元化，具體化，豐富化，這相對(duì)于傳統(tǒng)地圖制圖是一個(gè)卓越的進(jìn)步！

2.2 服務(wù)性

由于數(shù)字地圖技術(shù)的快速發(fā)展，一些導(dǎo)航地圖也孕育而生，為人們提供了極大的便利性。同時(shí)，數(shù)字地圖也不段研發(fā)一些新功能，推出分析信息、查詢(xún)信息等便民的服務(wù)性功能。此外，數(shù)字地圖制圖技術(shù)還結(jié)合了多種功能，提高了地圖的精確性及使用價(jià)值，相對(duì)于傳統(tǒng)地圖的使用感更為便捷。在城市信息系統(tǒng)、交通管理信息系統(tǒng)、區(qū)域規(guī)劃系統(tǒng)以及自然災(zāi)害評(píng)估系統(tǒng)中，都已經(jīng)離不開(kāi)數(shù)字地圖的重要地理信息保障。

2.3 易更新性快及共享性

數(shù)字地圖的易更新性及共享性是其受到青睞的重要原因之一。數(shù)字地圖以數(shù)字方式在計(jì)算機(jī)內(nèi)以地圖數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)，利用衛(wèi)星影像等對(duì)地理環(huán)境進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并及時(shí)對(duì)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的信息進(jìn)行更新并檢查，該方法節(jié)省了大量的勞動(dòng)力，制圖速度快，并保證地圖與現(xiàn)實(shí)地理環(huán)境的一致性，保證數(shù)字地圖的真實(shí)準(zhǔn)確性。

3 數(shù)字地圖制圖技術(shù)的技術(shù)基礎(chǔ)

3.1 計(jì)算機(jī)及多媒體技術(shù)

數(shù)字地圖制圖技術(shù)是以地圖學(xué)為理論基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)為技術(shù)支撐的一門(mén)技術(shù)，主要將地圖信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可識(shí)別數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)處理、修正數(shù)據(jù)，并生成和顯示出圖形。此外，地圖制圖學(xué)還涉及文本、圖像、聲音及圖像動(dòng)畫(huà)等可供傳遞的元素，即涉及多媒體技術(shù)。

3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

地圖制圖過(guò)程中將需要大量豐富的數(shù)據(jù)，這就需要用到數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。地圖制圖所涉及的數(shù)據(jù)不僅需要長(zhǎng)期存儲(chǔ)，反復(fù)的使用及更新，以及數(shù)據(jù)共享等特點(diǎn)。為了使數(shù)據(jù)能夠以最優(yōu)形式，最少交替重復(fù)，最準(zhǔn)確數(shù)字地應(yīng)用到多種系統(tǒng)中，這些數(shù)據(jù)必須按照一定的方式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的外存儲(chǔ)器中。因此，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，作為信息系統(tǒng)的核心技術(shù)，主要研究組織及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)得以更高效地獲取到數(shù)據(jù)并處理數(shù)據(jù)，是地圖制圖學(xué)的個(gè)重要支撐技術(shù)。

3.3 數(shù)字圖像處理

數(shù)字地圖制圖技術(shù)中包含著抽象化、變換化處理圖像，即涉及數(shù)字圖像處理技術(shù)。數(shù)字圖像處理是通過(guò)像元數(shù)值來(lái)處理圖像，其有效方法還包括圖像分割、圖像增強(qiáng)與圖像恢復(fù)、圖像匹配與圖像識(shí)別、圖像二維重建與圖像三維重建、圖像信息的壓縮與圖像信息的編碼。

4 數(shù)字地圖制圖技術(shù)流程

4.1 編輯準(zhǔn)備階段

編輯準(zhǔn)備階段即為前期準(zhǔn)備工作，最為基礎(chǔ)但也極為重要。該階段主要包括收集信息、分析并確定編圖資料，明確編圖需求并選擇地圖投影、比例尺表示方法及地圖內(nèi)容，按照制圖要求做好前期準(zhǔn)備工作。

4.2 數(shù)字化階段

數(shù)字化即為使抽象型的模擬圖形及一些含有具體意義的屬性轉(zhuǎn)換為電子計(jì)算機(jī)可讀的數(shù)字。手扶跟蹤及掃描數(shù)字化是數(shù)字化的2大方法。

4.3 數(shù)據(jù)處理及編輯階段

數(shù)字制圖技術(shù)的核心階段即為數(shù)據(jù)處理及編輯階段。其中，數(shù)據(jù)處理是對(duì)數(shù)字化信息做規(guī)范化處理，主要包含對(duì)數(shù)字的檢查、糾錯(cuò)并生成為數(shù)字化文件、統(tǒng)一化坐標(biāo)點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)化比例尺、特征碼轉(zhuǎn)換以及合并歸類(lèi)不同的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)編輯階段即在數(shù)字地圖制圖過(guò)程中所需進(jìn)行的數(shù)據(jù)處理，包含建立地圖數(shù)學(xué)坐標(biāo)原點(diǎn)、轉(zhuǎn)換不同地圖的投影、選取并概況數(shù)據(jù)、繪制處理圖形、符號(hào)及注記、選取并綜合概括數(shù)據(jù)等。

4.4 圖形輸出階段

將數(shù)據(jù)導(dǎo)入電子計(jì)算機(jī)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并進(jìn)行編輯以后，再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可視化的圖形，并保存在磁盤(pán)上的過(guò)程稱(chēng)之為圖形輸出階段。圖形輸出可以真實(shí)準(zhǔn)確地反映地理與人文環(huán)境，還可以多樣化呈現(xiàn)，比如可以通過(guò)打印機(jī)輸出或者通過(guò)繪圖儀紙質(zhì)輸出。

5 數(shù)字地圖制圖綜合技術(shù)探究

5.1 點(diǎn)圖形的制圖綜合技術(shù)

點(diǎn)圖元是實(shí)現(xiàn)點(diǎn)圖形制圖技術(shù)的主要基本元素，主要包括點(diǎn)符號(hào)、注記等基本內(nèi)容。點(diǎn)圖形制圖技術(shù)并不是充分利用每一個(gè)點(diǎn)圖元，并全部詳細(xì)說(shuō)明，而是首先需要對(duì)點(diǎn)圖元進(jìn)行一定的取舍。大量的點(diǎn)圖元通過(guò)人工進(jìn)行篩選是一項(xiàng)龐大且易錯(cuò)的工作，因此需要借助電子計(jì)算機(jī)來(lái)輔助，將點(diǎn)圖元輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行編輯整理，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)繪制出不同比例的地圖，還需要在制圖系統(tǒng)中確定好不同的圖元信息，以使得點(diǎn)圖元可生成相對(duì)應(yīng)的屬性代碼，這就要求對(duì)所有的有效點(diǎn)圖元進(jìn)行屬性分析，以確定不同圖元的屬性信息。

也就是說(shuō)，點(diǎn)圖形制圖過(guò)程中需要標(biāo)注數(shù)據(jù)，但在標(biāo)注過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一些差異，這就導(dǎo)致在代碼輸入過(guò)程中也產(chǎn)生一定的差異，因此需要對(duì)大媽進(jìn)行必要的區(qū)分，在取舍過(guò)程中也要遵循一定的原則與標(biāo)準(zhǔn)。可以通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)備或者計(jì)算機(jī)制圖軟件系統(tǒng)中設(shè)定好條件參數(shù)，并對(duì)點(diǎn)圖元進(jìn)行篩選，在多次篩選下選擇出符合基本條件和的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)圖元。

5.2 線圖形的制圖綜合技術(shù)

線圖形制圖方法是數(shù)字地圖制圖技術(shù)中不可或缺的一部分，主要通過(guò)各種畫(huà)線符號(hào)來(lái)反映地貌形狀。與點(diǎn)圖元相似，在實(shí)現(xiàn)地圖制圖過(guò)程中也需要對(duì)線圖形的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的取舍和篩選，保證線圖紙制圖技術(shù)的精確有效應(yīng)用。同時(shí)需要客觀分析不同線圖形要素，確保有效準(zhǔn)確取舍數(shù)據(jù)信息。但線圖形制圖與點(diǎn)圖元制圖也存在一定的不同，線圖元不僅要準(zhǔn)確取舍不同的數(shù)據(jù)點(diǎn)，還需要結(jié)合比例尺大小、地圖用途、不同地區(qū)的地理因素等合理取舍不同的地形數(shù)據(jù)，確保綜合選擇不同的數(shù)據(jù)。

5.3 區(qū)圖形的制圖綜合技術(shù)

區(qū)圖形是由多條線條連接而成的多邊形面域，該面域也是形成數(shù)字地圖的一個(gè)重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。區(qū)圖形制圖過(guò)程中需要對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)間建立相關(guān)聯(lián)的拓?fù)潢P(guān)系，轉(zhuǎn)換成拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)及非空間數(shù)據(jù)，并作為空間數(shù)據(jù)的懸掛體，形成完整的體系。因此，對(duì)空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)的綜合取舍問(wèn)題對(duì)數(shù)字地圖制圖是不可或缺的一步。區(qū)圖形制圖可分為2個(gè)步驟：首先是線圖形的制圖綜合，即構(gòu)成多邊形面域的線元素的制圖綜合，包含選取線劃要素和概括輪廓圖形；然后是面域的制圖綜合，主要工作是概括和合并空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)，即概括與合并物體的類(lèi)別和數(shù)據(jù)屬性。

6 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字地圖制圖以地圖學(xué)為理論基礎(chǔ)，以電子計(jì)算機(jī)為技術(shù)支撐，具備三維性、服務(wù)性、易更新性及共享性，具有一定的綜合性、聯(lián)系性及科學(xué)性。其涉及的技術(shù)范圍也較為廣闊，包括計(jì)算機(jī)及多媒體技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)與數(shù)字圖像處理。但是，數(shù)字地圖制圖技術(shù)仍存在一定的不足之處，比如軟件開(kāi)發(fā)的局限性等均對(duì)數(shù)字地圖的發(fā)展有所制約。因此，為推動(dòng)地圖制圖技術(shù)的發(fā)展，還需要加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，努力解決一些技術(shù)性問(wèn)題，加快數(shù)字地圖制圖技術(shù)的發(fā)展。