淺析MapGIS編制地理底圖技術(shù)

李 娜 王美娟

（中國地質(zhì)調(diào)查局地球物理調(diào)查中心，河北 廊坊 065000）

0 引言

地理底圖是地質(zhì)圖件的地理基礎(chǔ)，在制圖和用圖時具有定向和定位的作用[1]。一張現(xiàn)勢性強(qiáng)的地理底圖有助于了解調(diào)查區(qū)的地形地貌、交通路線等情況，為調(diào)查路線選取、測點布設(shè)、工作部署以及進(jìn)度控制提供依據(jù)。

MapGIS集圖形圖像、地質(zhì)地理、遙感測繪、人工智能以及計算機(jī)科學(xué)于一體，廣泛應(yīng)用于地礦領(lǐng)域中各類地質(zhì)圖件的制作。筆者根據(jù)MapGIS 6.7軟件的應(yīng)用實踐，從制圖數(shù)據(jù)的選擇入手，論述了采用紙介質(zhì)地形圖和ArcGIS格式地形圖編制地理底圖的技術(shù)方法及注意事項。

1 制圖數(shù)據(jù)的選擇

多渠道了解制圖區(qū)域以往的工作程度，廣泛搜集可用于編制地理底圖的各種現(xiàn)勢性強(qiáng)的最新圖件資料及文字說明。如果收集到的資料不是近期成圖，那么還需要廣泛收集交通、水利、行政區(qū)劃和近期的航片等作為補(bǔ)充資料。

對已獲得的基礎(chǔ)資料進(jìn)行全面分析和系統(tǒng)比較，首選現(xiàn)勢性強(qiáng)、同比例尺的圖件資料；其次，選擇同比例尺、變更資料齊全的圖件資料，并將變更資料疊加在圖件上進(jìn)行要素更新；最后，選擇現(xiàn)勢性強(qiáng)、比例尺大一級的圖形資料[1]，利用地理底圖縮編技術(shù)獲得符合要求比例尺的圖件[2]；對一些既往工作缺失、已有資料不足的地區(qū)也可以選擇比例尺大一級、變更資料比較齊全的圖件資料，將變更資料疊加在圖件上進(jìn)行編繪，但是在該情況下獲得的圖件的精度較低，一般只可以在粗略定向及定位中使用。

2 常見數(shù)據(jù)制圖流程

目前，地礦領(lǐng)域常見的制圖數(shù)據(jù)主要有紙介質(zhì)圖、MapGIS格式數(shù)據(jù)和ArcGIS格式數(shù)據(jù)，此外還有符合精度要求的航空、衛(wèi)星等影像圖。其中，利用MapGIS格式地形圖編制地理底圖時，由于是同平臺操作，一般只涉及平臺內(nèi)部的編輯、裁剪或拼接以及投影轉(zhuǎn)換等工作，因此該文主要介紹紙介質(zhì)地形圖和ArcGIS格式地形圖2種常見數(shù)據(jù)的制圖方法。

2.1 紙介質(zhì)地形圖

紙介質(zhì)圖包括早期的手繪圖紙以及丟失或無法獲取矢量數(shù)據(jù)的圖件。隨著計算機(jī)制圖技術(shù)的普及，目前常用的紙介質(zhì)圖主要是無法獲得矢量數(shù)據(jù)的原計算機(jī)成圖圖件，其制圖流程包括掃描、校正以及圖件矢量化，從而獲得可編輯的MapGIS格式地理底圖。

2.1.1 掃描

盡量采用幅面大于原圖的掃描儀一次完成，以減少由圖像拼接所造成的誤差，同時注意掃描參數(shù)的設(shè)置，確保掃描結(jié)果具有較高的精度。最后將掃描后的圖片以柵格的形式進(jìn)行存儲，一般保存為無壓縮的TIF格式。

2.1.2 校正

為了方便存儲，紙介質(zhì)圖一般會經(jīng)過多次折疊，加之氣候溫度變化等因素，幅面一般會產(chǎn)生1 mm～2 mm的誤差，導(dǎo)致掃描后的圖件比例尺也發(fā)生相應(yīng)的變化。為消除外因?qū)е碌膱D件幅面誤差以及掃描誤差，需要對圖像進(jìn)行校正，以滿足制圖的要求。

首先，在MapGIS圖像處理的圖像分析模塊進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，將TIF格式掃描圖轉(zhuǎn)換成MSI格式。其次，利用MapGIS實用服務(wù)的投影變換模塊，根據(jù)原圖的經(jīng)緯度或圖幅號以及投影參數(shù)生成與所需區(qū)間投影參數(shù)相同的經(jīng)緯網(wǎng)或標(biāo)準(zhǔn)圖框。最后，利用圖像分析中的鑲嵌融合功能，通過在掃描圖件與對應(yīng)經(jīng)緯網(wǎng)或標(biāo)準(zhǔn)圖框中添加相應(yīng)控制點的方法，將掃描圖件校正到對應(yīng)經(jīng)緯網(wǎng)或標(biāo)準(zhǔn)圖框上。選取控制點時要確保控制點均勻覆蓋全圖，一般為整公里網(wǎng)、內(nèi)圖廓點或者明顯地物的拐角點等，一般至少采集4個控制點，但是控制點的個數(shù)也不是越多越好。

2.1.3 在MapGIS中進(jìn)行圖件矢量化

根據(jù)圖面的整潔程度以及干擾因素的多少在自動矢量化和交互式矢量化2種方法中進(jìn)行靈活選擇。實際工作中經(jīng)常使用的是交互式矢量化，該方法可以人為干預(yù)追蹤矢量化進(jìn)程，如果在過程中出現(xiàn)人為錯誤，就可以通過編輯的方式對錯誤進(jìn)行修改。

在圖件矢量化過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)制圖目的和分類指標(biāo)對圖層進(jìn)行合理分配，矢量化內(nèi)容也可根據(jù)實際工作需要進(jìn)行合理取舍。為了提高圖件矢量化的工作效率，可根據(jù)圖件內(nèi)涉及的點、線以及面文件類型建立圖例文件，以存儲所需要的圖元參數(shù)，矢量化的過程中只需要按照預(yù)設(shè)圖例輸入數(shù)據(jù)即可。

2.2 ArcGIS格式地形圖

國土資源部門的信息編制一般采用ArcGIS格式。為了便于后續(xù)地質(zhì)圖件的制作，通常把ArcGIS格式地形圖轉(zhuǎn)換成MapGIS格式來編制地理底圖，一般流程包括格式轉(zhuǎn)換、修改地圖參數(shù)、要素符號化及屬性標(biāo)注。

2.2.1 ArcGIS格式轉(zhuǎn)換成MapGIS格式

SHAPE文件是MapGIS和ArcGIS都支持的中間文件，且按照點、線和面的方式存儲空間要素，類似于MapGIS的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)[3]，因此借助SHAPE文件，利用MapGIS自帶的文件轉(zhuǎn)換功能就可以將ArcGIS格式轉(zhuǎn)換成MapGIS格式。

打開MapGIS圖形處理的文件轉(zhuǎn)換模塊，單擊輸入菜單，在下拉菜單中選擇裝入SHAPE文件，選擇要轉(zhuǎn)換的SHAPE文件，最后單擊文件菜單，選擇對應(yīng)的存點或者保存線、保存區(qū)選項，命名文件即完成轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后，對照原SHAPE文件檢查轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)屬性的完整性是否一致，確保轉(zhuǎn)換前后的數(shù)據(jù)不會丟失。

2.2.2 修改地圖參數(shù)

在MapGIS中新建工程，彈出設(shè)置工程的地圖參數(shù)窗口，根據(jù)原數(shù)據(jù)坐標(biāo)系設(shè)置工程坐標(biāo)系。添加所有文件并處于編輯狀態(tài)，修改地圖參數(shù)，彈出工程地圖參數(shù)轉(zhuǎn)換/設(shè)置窗口（如圖1所示），將所有文件投影轉(zhuǎn)換至目的投影。為保證轉(zhuǎn)換后圖元參數(shù)不變，需要對地圖參數(shù)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置，在單位及比例尺子界面中，將參數(shù)比例x、y均改為1。

圖1 MapGIS中工程地圖參數(shù)轉(zhuǎn)換/設(shè)置窗口

2.2.3 在Section平臺下按照最新圖式進(jìn)行要素符號化

ArcGIS與MapGIS軟件系統(tǒng)的符號庫、線型庫、圖案庫以及顏色表不一致，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換前后的圖面數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差[3]，因此須進(jìn)行要素符號化處理。

根據(jù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)說明文件及相應(yīng)比例尺最新圖式標(biāo)準(zhǔn)，確定數(shù)據(jù)文件符號式樣、符號色值以及注記式樣等，分別形成點、線和區(qū)屬性數(shù)據(jù)表（Excel格式）。然后在Section制圖系統(tǒng)中將處于編輯狀態(tài)的某一點、線或區(qū)文件的參數(shù)轉(zhuǎn)為屬性，通過編輯屬性結(jié)構(gòu)來查看對應(yīng)點、線或區(qū)文件的屬性結(jié)構(gòu)，將Excel屬性表中各屬性數(shù)據(jù)字段名稱修改成與原屬性結(jié)構(gòu)中一致的字段名稱。

要素符號化的過程主要借助Section制圖系統(tǒng)輔助工具中的導(dǎo)入導(dǎo)出功能，包括連接屬性數(shù)據(jù)（Excel）、選擇關(guān)鍵詞段以及屬性轉(zhuǎn)為參數(shù)等操作，在屬性轉(zhuǎn)為參數(shù)之前需要修改屬性結(jié)構(gòu)，使新連接的屬性結(jié)構(gòu)與原文件屬性結(jié)構(gòu)一致，否則會導(dǎo)致屬性連接失敗。打開Excel屬性表，屬性信息與將要進(jìn)行符號化的文件對應(yīng)，按照上述流程，依次對點、線以及面文件進(jìn)行符號化操作（如圖2所示）。

圖2 Section制圖系統(tǒng)中要素符號化的一般步驟

2.2.4 在MapGIS軟件中進(jìn)行屬性標(biāo)注

標(biāo)注點文件屬性，使用點編輯下根據(jù)屬性標(biāo)注釋的選項。例如標(biāo)注地名及注記文件AANP（自然地名）和AGNP（居民地地名）（見表1），首先確定需要標(biāo)注的CLASS項，為其分配新的圖層，然后根據(jù)圖層分離文件，使新分離的文件處于編輯狀態(tài)，選擇根據(jù)屬性標(biāo)注釋，就可以對已選CLASS項進(jìn)行標(biāo)注。

表1 1∶25萬地形要素數(shù)據(jù)說明（2016版）中地名及注記的屬性及定義

如果是整個文件統(tǒng)一標(biāo)注，則無須分離圖層，不過為了便于編輯以及防止誤操作移位，一般將注釋文件作為單獨文件進(jìn)行保存。例如為CPTP（測量控制點）與TERP（地貌點）文件（見表2）標(biāo)注高程值時，就無須分離標(biāo)注項，選擇根據(jù)屬性標(biāo)注釋，標(biāo)注域名ELEV，根據(jù)需要設(shè)置標(biāo)注點的位移或者標(biāo)注完成后使用整圖變換進(jìn)行整體移動，小數(shù)點位數(shù)一般為0。

表2 1∶25萬地形要素數(shù)據(jù)說明（2016版）中CPTP與TERP數(shù)據(jù)的屬性及定義

使用自動區(qū)標(biāo)注選項標(biāo)注區(qū)文件屬性。例如采用區(qū)編輯下自動區(qū)標(biāo)注選項對 HYDA（水系面）文件的 TYPE（類型）進(jìn)行標(biāo)注，彈出對話框，字段選擇TYPE，通過參數(shù)設(shè)置就就可以設(shè)置標(biāo)注參數(shù)（如圖3所示）。

圖3 MapGIS中自動區(qū)標(biāo)注及設(shè)置標(biāo)注參數(shù)窗口

3 圖面整飾

紙介質(zhì)地形圖和ArcGIS格式地形圖經(jīng)過一系列制圖流程后得到可編輯的MapGIS格式地理底圖，接下來進(jìn)行圖面整飾。

紙介質(zhì)圖在矢量化過程中可對圖面內(nèi)容進(jìn)行編輯或調(diào)整，而ArcGIS格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成MapGIS格式之后，再經(jīng)要素符號化及屬性標(biāo)注，圖面內(nèi)容會存在大量注記壓蓋現(xiàn)象，因此要通過移位避免壓蓋，當(dāng)圖面負(fù)載過多時可適量刪減。如果存在圖幅拼接，還需要進(jìn)行圖幅接邊工作。

圖面整飾還包括對標(biāo)題、比例尺、圖框以及圖例等內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整或添加，要綜合考慮頁面整體布局，以達(dá)到較好的成圖效果。

4 地理底圖編制過程中的注意事項

編制地理底圖，應(yīng)根據(jù)制圖目的與性質(zhì)確定各要素之間的主次關(guān)系[4]，結(jié)合圖面負(fù)載量限制，適當(dāng)?shù)貙σ剡M(jìn)行簡化和取舍。在該過程中，要做好備份，方便對圖面內(nèi)容或布局進(jìn)行調(diào)整。

數(shù)據(jù)資料進(jìn)行跨平臺轉(zhuǎn)換時，要核查轉(zhuǎn)換前后的屬性信息是否一致，如果屬性丟失或者出現(xiàn)亂碼信息，可嘗試更換其他轉(zhuǎn)換方法。

地理底圖與影像數(shù)據(jù)套合進(jìn)行現(xiàn)勢性更新，注意保持地圖參數(shù)的一致性，確保地貌、交通路線、境界、地物形態(tài)及位置的準(zhǔn)確。此外，地理底圖各要素可與其他同地理參數(shù)圖件配套使用，例如可以把交通要素或地名注記與遙感影像圖配套使用。

5 結(jié)論

在MapGIS平臺編制地理底圖，紙介質(zhì)地形圖可通過掃描、校正以及矢量化來編制，ArcGIS格式地形圖可通過格式轉(zhuǎn)換、修改地圖參數(shù)、要素符號化以及屬性標(biāo)注來編制，結(jié)合頁面布局及成圖效果，最后進(jìn)行圖面整飾。編制過程中應(yīng)注意以下3點：1） 分清主次，以確保要素簡化合理。2） 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換前后的屬性信息要保持一致。3） 現(xiàn)勢性更新時，不同數(shù)據(jù)的地圖參數(shù)應(yīng)保持一致。

利用MapGIS平臺強(qiáng)大的圖形圖像處理功能，結(jié)合Section輔助制圖系統(tǒng)，簡化了地理底圖的編制過程，能夠為項目工作部署以及進(jìn)度控制提供更加快速、準(zhǔn)確的信息支撐。