地圖制圖與生產新思路

摘 要:空間數據的地圖表達實際上就是恢復地圖直接信息的過程，而從地圖到空間數據表達易造成地圖信息的損失，需要進行地圖信息的補充，才能實現地圖的完整表達。本文通過分析空間數據與地圖表達之間的相對性與差異性，以集成地理信息系統數據的地圖制圖技術為研究對象，提出了地圖制圖與空間數據生產的新思維，即通用軟件系統的開發研究，實現地圖制圖與空間數據生產有機融合。

關鍵詞:GIS空間數據地圖制圖融合

中圖分類號:TP2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(b)-0016-02

1 空間數據的地圖約束性

我們一般認為空間數據具有三個基本特征:空間特征、屬性特征和時間特征。空間數據的三個特征反映了所表現空間實體的本質，但是對空間數據來講，它并不是不受限的反映空間實體，在描述空間目標時有一定的限制，這個限制就是空間數據的第四個特征——地圖約束性特征。

空間數據是地理環境的數據抽象，這種抽象的過程也是地圖制圖的過程，幾乎所有的空間矢量數據的生產都是基于地圖數字化來完成，它繼承了人類的知識成果，同時也繼承了地圖自身的特性，如用途、比例尺、要素關系等，這也就意味著空間數據必然會受到來自原始地圖的約束。在使用其他途徑對空間數據進行更新時，這種約束性也是實時存在的。例如使用航片或者遙感影像，則空間數據也會受到航片、遙感影像分辨率的限制。因此不管使用哪種數據源，空間數據都會受到來自數據源的約束，而地圖的約束最具有代表性，因而統稱為“地圖約束性”。

空間數據的地圖約束性是對由Kate Beard提出的地圖概括約束概念的繼承。Kate Beard將地圖概括約束分為圖形約束、結構約束、應用約束和過程約束四種類型。圖形約束是反映距離、長度、面積等度量關系，與地圖符號相關;結構約束則要求保持對象間的空間和語義聯系以反映對象的本質特點;應用約束則與地圖目的相聯系;過程約束控制地圖概括操作的執行順序及其相互作用。從這里可以看出。空間數據的地圖約束性主要反映在前三個約束上，而空間數據與地圖表達具有一致的目的，因此空間數據主要體現了地圖的圖形約束和結構約束。

空間數據的地圖約束性特征是實現根據空間數據直接進行地圖等尺度表達的基礎，且反映了地圖符號、地理屬性和拓撲關系的相互依賴關系。

2 空間數據與地圖信息的轉換

在地圖到空間數據表達的過程中，空間數據的要求決定了在數據采集中不會把地圖全部信息采集下來，這就構成了地圖信息傳遞中的第一次轉換矛盾，損失了部分地圖信息。而空間數據到地圖表達是地圖信息的第二次轉換，它是第一次轉換的逆運算。因為第一次轉換矛盾的存在，導致了空間數據不可能完全恢復到地圖原來的面貌，這造成了第二次轉換矛盾，這兩個轉換矛盾互為因果關系。數字制圖目前要重點解決的關鍵問題，是消除第二次轉換矛盾，即補充第一次轉換時損失的地圖信息。

造成空間數據與地圖之間不能完全匹配的根本原因是它們之間存在以下的主要矛盾:

(1)概括范圍上的矛盾，最為詳細的數據標準不能完全匹配圖形規范;

(2)數據標準中要素的描述不對應圖形標準中的符號規范;

(3)地圖上的要素不對應數據標準中的編碼。

3 空間數據的地圖表達過程

空間數據的地圖表達實際上就是恢復地圖直接信息的過程，即實現地圖符符號化，并對地圖信息進行補充。

3.1 空間數據按對應關系轉換

在空間數據地圖表達過程中，空間數據與地圖符號具有一定的對應關系，具體表現就是依據要素編碼實現地圖符號化及其附加處理。所謂符號化指制圖對象或數據經綜合處理后，選用恰當的符號表示在圖上的過程，而附加處理則是指除去地圖符號以外的其它信息符號化，這些信息與該目標無關，例如，高程點的符號化，其高程注記顯示的位置、形式與該目標有關。

空間數據到地圖表達按照規則轉換的步驟如下:

(1)地圖表達主要是實現點線面要素的符號化，而一般的空間數據具有拓撲結構，面狀要素通過拓撲關系推算出來，因此在實現地圖表達的第一步就是要實現拓撲模型向基本模型的轉換，實現面狀目標的生成;

(2)根據空間數據中地圖要素編碼與地圖符號的對應關系，實現空間數據的轉換，這個過程可以使用程序自動完成。

3.2 地圖信息的補充

由于空間數據與地圖表達之間的矛盾，造成地圖的空間數據表達的過程是一個地圖信息損失的過程，因此在實現空間數據的地圖表達時，必須進行地圖信息的補充，才能得到符合地圖規范要求的地圖。

如屬性注記的配置，例如橋梁的分式注記，等高線注記;地名注記的配置問題;河流漸變問題(空間數據不能反映河流的圖形寬度變化);地圖整飾(地圖整飾內容不作為空間數據的一部分);同色要素的覆蓋處理問題;不同要素的壓蓋優先問題。

這些問題在實現空間數據的地圖表達時，必需通過地圖編輯和地圖出版處理才能解決。

4 地圖制圖與空間數據生產結合

空間數據生產是為地理信息系統提供基礎地理數據，并建立基礎地理信息數據庫。因此，空間數據的數據組織反映了地理信息系統的要求，使用“屬性編碼＋定位數據”的形式。

由于地圖制圖不是空間數據生產的主要目的，因此在空間數據生產中不會提出與地圖制圖結合的要求。但從制圖者的角度來看，地圖制圖與空間數據生產能結合起來，統一到一個軟件系統中實現融合生產，則會起到事半功倍的效果，可以節省大量的資源。我國的地圖生產以及空間數據生產需要很大的投入，但整體的經濟投入還很有限，在這種情況下，能保證兩者內容的一致性，使用更加方便的融合的生產技術方法更具現實意義和應用價值。

地圖制圖過程與空間數據生產既有相似性又有差異性，相似性是融合生產的基礎，差異性是造成兩者不同的主要矛盾，找出矛盾并解決矛盾就能把兩者結合起來。從圖1的生產流程可以看出，地圖制圖過程中，從地圖中采集的是圖形數據，實現地圖出版;而空間數據生產過程中則是從地圖中采集空間數據。如果通過地圖符號化方法，可以把空間數據轉換成圖形數據，同時進行相應的地圖信息補充(地圖出版處理)，就可以把兩個流程結合起來，得到空間數據和紙質地圖兩種產品。

5 系統的更新效應

如果融合系統中可以接受系統所產生的空間數據(這是地圖生產的重要數據源)，則系統就具有了空間數據的再生能力。如圖2所示，空間數據作為系統i的接收、處理和輸出的對象，又成為系統i＋1的接收對象。這樣空間數據不斷更新，使系統一直具有生命力，產生良性循環。系統的這種特性，為空間數據的更新提供了一個舞臺，同時有助于建立相應的地圖和空間數據的更新機制。

6 融合生產系統的應用

以融合生產技術為支持的數字制圖系統，可以有四個應用方向(如圖3):

(1)沒有地圖數據庫支持的情況下，通過采集編輯屬性完整的空間數據，完成地圖數據庫建庫任務。

(2)通過其他方式獲取的空間數據有時存在一些非常隱蔽的數據質量問題，如屬性錯誤，指針錯位等等，這些問題只有通過空間數據可視化手段(如地圖符號化等)才能發現，在此平臺下可直接修改錯誤，得到正確的空間數據。

(3)在此環境下，可以實現基于地理屬性的地圖編輯。相對基于圖形符號的編輯來說，可以大大提高編圖效率，并最終實現紙質地圖的出版。

(4)為空間數據的更新提供了手段和方法，它把在地圖編輯中新增的地圖內容和更新信息保留下來，實現空間數據的更新，完成地圖數據庫更新任務。

參考文獻

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