大比例尺地图制图与建库一体化方案研究（陈余才,曹天一,张永光）

时间：2021-01-14 08:06:22　来源：柠檬阅读网本文已影响人

图一

［摘要］从大比例尺地图生产现状出发，分析了大比例尺地图制图与地图建库存在的问题，结合笔者工作经验，探讨大比例尺地图制图与建库一体化方案研究。

［关键词］大比例尺地图地图制图地图建库一体化

1 前言

随着计算机科学在地图制图领域的应用和发展，加快了数字地图的发展，并使其得到更广泛的应用。社会经济的迅速发展，城市建设步伐进一步加快，作为基础建设必不可少的大比例尺地图，越来越成为各级政府部门与规划建设部门必不可少的第一手资料。但由于用图单位不同，地图的用途不同，需要地图的类型也不同，有的需要地图能够满足传统的出版印刷或满足喷墨绘图,即地图制图；
有的需要地图数据能够具有一定的数据分析功能，即地图建库。如何能够更好地解决地图制图与地图建库之间的衔接，实现地图制图与地图建库一体化生产，更直观地反映社会经济要素，更好地服务于社会基础建设。

2 制图与建库一体化问题分析

大比例尺地图制图与建库，被看成是两个不同的地图产品，其生产工序也不相同。前者是注重地图的喷墨出图与出版印刷，而不能兼顾地图的入库；
后者是注重地图的数据建库，满足地图的分析功能，但建库数据不能满足地图的喷墨出图与出版印刷的要求。从而产生了“两层皮”现象，不得不分为地图出图数据和地图建库数据，导致产品成果不能一致，不利于数据的更新和保存，同时增加了地图生产的成本，降低了生产效率。

分析目前测绘单位大比例尺地图制图与地图建库生产情况，主要存在以下问题：

（1）为了满足大比例尺地图出图与出版印刷，不得不制作“出图数据”。目前测绘单位在大比例尺地图制图生产过程中，计算机地图制图实现地图数据的获取、处理、显示、存储和输出，改变了地图的传统生产方式，节约了人力，缩短了成图周期，提高了生产效率和地图制作质量，使得地图手工生产方式逐渐被数字化地图生产所代替。但是，为了保证大比例尺地图制图数据能够满足喷墨出图与出版印刷，达到地图整饰和美学的需要，不得不制作“出图数据”。

（2）大比例尺地图建库技术还不成熟。目前国内测绘机构和部门还没有制定一个统一的完善的标准，以适用于大比例尺地图建库；
各测绘单位及相关行业都是根据自己的经验进行大比例尺地图建库。大比例尺地图建库技术还不成熟。

（3）制图软件的缺陷。现在，在我们基础测绘数据生产部门，一般使用两种软件，一种是CAD设计制图软件，如：AUTOCAD和MICROSTATION等，另一种是GIS软件，如ARCINFO、MAPINFO等，实际上这两种软件从底层设计上，都不是为空间数据所设计，而且两者有很大的差异。设计制图软件很注重于微观的事物，它更多的是考虑制图的精美，而很少考虑数据的结构化问题，它可以制作出精美的图，但只是为了好看而已，计算机如何记录，如何分析，它没有太多的考虑。而GIS软件恰好相反，它比较注重于宏观它是要做宏观的分析，要有好的拓扑结构，要为很多行业所应用，而没有太多考虑精美制图。故两者都不能解决地图制图与地图建库的统一。

（4）大比例尺地图制图与地图建库相脱节。大比例尺地图制图与地图建库的矛盾还一直没有解决。在制作大比例尺地图时，往往考虑比较多的是将来地图的出图与印刷，对于地图建库，只是在地图编辑的基础上，进行地图数据的整理、建库，没有在地图编辑时就考虑入库问题；
当地图数据入库后，不能直接进行地图输出，还得要进行符号化、编辑处理、地图整饰等过程。

（5）大比例尺地图建库数据还原显示与输出存在问题。目前，大比例尺地图虽进行了数据建库，但是要想从数据库中提取数据，用于地图的真实再现或地图的输出，还存在很多问题。大比例尺地图要素很复杂，想要通过计算机直接符号化，实现起来比较困难，即使能够实现，也达不到地图的整饰与地图美学效果。

3 技术方案研究

传统的大比例尺地图要素类型分为：点、线、面、注记。这样在地图制图过程中，能够达到地图的出图与出版印刷的需要，但是在地图建库过程中，大量的图形信息被丢失，以致于地图建库数据不能够直接用于地图还原再现和地图输出。

为了满足地理信息系统数据入库和地图制图的需要，实现制图与建库一体化，引入“复合要素”和“辅助制图要素”的概念。将大比例尺地图要素类型分为：点、线、面、注记、复合要素。复合要素由点要素、线要素、面要素及辅助制图要素组合而成。“辅助制图要素”是为了保证地图符号化表示时的正确性而增加的辅助点、线、面，主要满足地图建库数据符号化以及地图的出图、出版印刷的需要。当地图建库时，辅助制图要素只作为图形要素存储，不参与地理信息统计与空间分析，只是用于后期的地图数据符号化。

为了满足地图输出与出版印刷的需要，要处理好点状符号与线状符号的压盖问题，文字注记与线状符号的压盖问题。针对文字注记压盖问题，可以通过文字掩盖来实现。而点状符号的压盖问题，也可以通过掩盖来实现。但是由于符号的形状和大小不等，就会出现符号压盖要素太多，影响图面美观；
同时在编辑图面移动点状符号时，就会造成掩盖和符号不能同时编辑移动或者要移动两次，给编辑增加工作量。为了更好地处理点状符号的压盖问题，提出在制作符号的同时，就把掩盖同符号制作成为一个整体，这样在编辑符号时，就避免了压盖。

地图的要素从其图形表现看是有一定层次关系的。有些地图要素，其它任何要素同它的图形冲突都不能影响其图形的完整性，这种地图要素的图形可以看成第一层，例如控制点、不依比例尺点状符号等点状地图要素；
依次类推，线状地图要素放在第二层；
面状地图要素放在第三层。同时线状地图要素从空间位置关系上，也有上下之分，要保证高一级要素压盖低一级要素，例如桥梁在河流上面。

4 要素符号与代码设计

4.1 符号的类型及命名规则

数字线划图的要素符号类型分为点状符号、线状符号、面状符号。

点状符号、线状符号按照其要素代码来命名；
面状符号分为可图案化和不可图案化：可图案化的如居民地晕线等，不可图案化的如面状植被等。

4.2 点状符号

点要素的表示有三种形式：标注点、定位点、有向点。

标注点指无实体对应的点要素的表现形式，如高程点、比高点、特殊高程点等。

定位点指有实体对应的点要素的表现形式，如路灯、水塔等。

有向点指具有方向性的点要素的表现形式，如泉、窑洞等。

点符号库制作：

（1）应严格按照图式规范所规定的样式制作；

（2）符号库中单元（块）名称应唯一；

（3）制作点符号时应将单元（块）的定位点作为单元（块）的原点；

（4）所有点符号制作的基准方向应为正北方向；

（5）符号库中不应存在多余（或错误）符号；

（6）点符号制作时，要把掩盖作为符号的一部分，加在点符号下面。

4.3 线状符号

线要素的表示有三种形式：线、中心线、有向线。

线指无实体对应的线要素的表现形式，如等高线、地类界、境界线等。

中心线指有实体对应的线要素的表现形式，如铁路、机耕路等。

有向线指具有方向性的线要素的表现形式，是要求依照一定方向采集的线，如单线河、坎、自然文化保护区界等。

为了便于地图入库与符号化，将线状符号按其定位线的位置及符号化的要求，规定了线型识别码，简称线型码：

（1）定位线为符号的中心线（即符号图形以定位线为轴线对称），且在定位线的两侧按对称方式进行符号化，线型码为“C”。

（2）沿数字化过程中鼠标前进方向，定位线为符号右边线的中心（或与符号的右侧相切），且在定位线的左侧进行符号化，线型码为“L”。

（3）以定位线为轴线，在两侧按非对称方式进行符号化，线型码为“X”。

（4）定位线为符号本身（如境界、公路等）的实线、虚线或点线，线型码为空。线型库制作：

（1）应严格按照图式规范所规定的样式制作；

（2）线型名称应唯一；

（3）制作点状线型（如行树）时应先定义基准线，然后加入点符号；

（4）基准线的定位线应与图式规范规定一致；

（5）线型库中不应存在多余（或错误）的线型符号。

4.4 面状符号

面状符号分为可图案化和不可图案化。

可图案化的面状符号，可以通过程序自动实现其符号化。

不可图案化的面状符号，如植被符号不能用填充方式放置，应采用相应的点符号表示。

4.5 要素代码设计

地图要素分类编码主要用于对数据进行存储、管理、检索和变换，同时引入 “辅助图形码”用于实现地图数据的输出。在设计和建立地图数据库时，将数据类型作为基本存储单元，一类或几类相关的数据构成一个数据层，从而利用分类码实现对数据的有效组织和存储。

按照地图要素分类为基础，参照国标分类原则，结合本行业标准，依次细分为：大类、小类、一级、二级和辅助图形码。要素分类代码由7位数字层次组成，分别表示大类码、小类码、一级码、二级码和辅助图形码，其结构如图一：

前两位数表示大类码，取值11-21；

第三位数表示小类码，取值0-9；

第四、五位数表示一级类码，取值01-99；

第六位数表示二级类码，取值0-9；

第七位数表示辅助图形码，取值0-9；
用于区别地图制图与建库数据，实现地图数据的再输出。

要素代码表结构：要素名称、空间类型、采集方式、单元名/线型名、说明等。

“要素名称”：说明所表示要素的名称。

“空间类型”：是为了说明要素的空间类型，包括：点、线、面，分别用1、2、3表示。

“采集方式”：说明所表示要素在数据采集时，所采用的方式。点分为：有向点、无向点，分别用F、空表示；
线状符号：按其定位线的位置及符号化的要求，规定了线型识别码，简称线型码，分别用C、L、X和空表示，注意采集时按照右手法则进行（即沿采集前进方向左侧符号化）；
面状符号：按照其是否要符号化，分为要符号化和不要符号化，分别用Y、空表示。

“单元名/线型名”：说明所表示点状要素的块名或线状要素的线型名。

“说明”：是指要说明要素的特殊情况。

5 地图要素编辑

5.1 点要素编辑要求

点符号要求直接从符号库中调入，不应在图形中另行绘制，所有的点符号应存储在单一的符号库中；
植被符号不能用填充方式放置，应采用相应的点符号表示。

5.2 线要素编辑要求

（1）所有应实交的地物线划都应完全吻合，不得出现悬挂；

（2）线状符号在绘制时，其定位线的线型名称应唯一；

（3）线状符号被点状符号、注记压盖的，线状符号应保持连通；

（4）线条应光滑，但不得拟合处理；

（5）同层地物要素共线（即公共边）时，按主次取舍；
不同层地物要素共线时，要数应在相应层分别表示，并在共线处保证严格重合（复杂线型的定位线应严格重合）；

5.3 面要素编辑要求

面要素的表示有两种形式，轮廓线构面和范围线构面。

轮廓线构面用于表示具有明确边界的面要素，如单幢房屋等。

范围线构面用于表示不具有明确边界的面要素，如自然、文化保护区界等。

5.4 制图数据要求

（1）数据以满足制图，兼顾建库。所有地形图要素的采集符合空间地理数据的基本要求，概括为：线要连通、面要闭合、点要准确。

（2）多边形对象能封闭的，要严格闭合；
存在公共边的多边形，相交处严格捕捉（咬合）不允许出现缝隙，不允许出现多次重叠；
公共边只采集一次，其它层通过拷贝生成。多边形不允许使用块表示。

（3）线对象保证连通（即：采集时不应人为中断。如：被注记压盖的图形不允许只顾出图效果而人为截断地形要素，在保留地形要求完整前提下由软件完成压盖）；
不同地物间按规范必须合理捕捉，不允许出现不合理悬挂；
如使用程序生成特殊符号，其骨架线、骨架信息必须保留完好且编码正确。

（4）点符号不允许炸开。图形要素除了点符号外，尽量杜绝使用块对象。

（5）各个工序使用的地形图的符号库和线型库必须一致。各种地形图的符号库和线型库的制作尺寸必须符合引用标准，点状符号库的定位点应与实地测绘的采集点一致，线型库必须按右手法则制作。

6 结语

计算机科学、自动化技术的产生和发展引发了传统地图学领域的一次重大变革。数字地图的出现将人们从繁重的手工作业中解放了出来，数字制图环境下地图生产的一体化也就成了制图学者们与GIS软件制造商们共同奋斗的目标。本文也是基于这一目标进行研究，虽然取得一定进展，但是还有待进一步的发展与完善，以便实现真正的一体化。

参考文献

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