地圖制圖中引入GIS屬性數據庫方法探討

摘 要:由于地圖要素的多樣性和復雜性，使圖形符號與屬性記錄關系呈多樣性，這些關系在地圖編輯時分別起不同的作用。本文以GIS屬性數據庫在地圖編輯中的應用技術為研究對象，探討了制圖過程中連接GIS屬性數據庫的必要性，內涵以及方式方法，全文是筆者基于實踐基礎上的理論升華，相信對同行能有所裨益。

關鍵詞:屬性數據庫地圖制圖編輯地理屬性

中圖分類號:P28文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(a)-0103-02

屬性管理是GIS中一項非常成熟的技術，所有相關的GIS應用都是建立在此之上的。但是由于地圖出版對圖形技術(也就是符號化技術)的嚴格要求，目前地圖制圖軟件都是基于圖形或符號的基礎上的，基本沒有使用屬性管理技術和方法。如果在地圖制圖中借鑒GIS中屬性管理，就能使空間數據管理與制圖系統有機結合，開發出一種全新意義的地圖制圖系統，實現空間數據的采集、編輯、更新、地圖出版等多功能的一體化生產系統。

1 在制圖過程中連接屬性數據庫

在地圖數據庫中，空間數據按點、線、面分別進行管理(存儲)，一般包含四類信息，即定位坐標、屬性信息、拓撲信息和地名信息。如果要實現空間數據的生產或更新則必須在地圖編輯完成以后，得到這四類信息以形成空間數據。我們知道地圖內容的符號化是實現地圖編輯與出版的基礎，它必須由屬性信息確定所使用的符號，由定位坐標確定其空間位置，利用拓撲信息可以完成區域提取和面狀符號配置，地名信息完成注一記配置等。目前，商品化制圖軟件都能實現地圖的符號化生產，直接與印前系統相連，但是一旦地圖符號化以后，地圖要素所固有的地理信息都轉變成了圖形內容，要素屬性不能根據地圖符號完整的讀取，不能把屬性信息從圖形中分離出來。例如公路，當把路面性質和里程注記布置到圖面上后，這些屬性說明注記就“脫離”了公路符號，它們之間不存在實際的聯系，這種圖形形式就再也不能恢復到符號化以前的空間數據形式。這樣的地圖數據(圖形文件)不是地理信息數據，也就不能作為空間數據生產或更新的基石。因此必須在地圖制圖過程中，設法存儲空間數據的屬性信息。

如果要存儲屬性信息，就必須在地圖制圖的過程中連接屬性數據庫，用它存放地圖要素各種地理屬性信息，地圖符號通過地址指針與之相應記錄相連。只有這樣，經地圖編輯修改后，地圖要素的屬性信息不會丟失，有希望進行空間數據的生產或更新。其中地圖要素的空間坐標可從作圖平面上獲取平面坐標，再經投影變換后得到;屬性信息從屬性數據庫中提取;拓撲信息可根據地圖要素的屬性信息和定位坐標重新建立而獲得。地名信息從圖上提取地名坐標和地名屬性庫中提取地名屬性合并而成。因此從空間數據生產的意義上說，存儲地圖要素的屬性信息是問題的關鍵所在。由原始的空間數據經過地圖符號化(包括要素符號化和屬性信息符號化)，符號化的同時在關系型數據庫中存儲了該要素的全部屬性信息，通過指針連接起地圖符號與屬性記錄的聯系。空間數據的提取是從地圖符號中提取坐標，通過指針提取屬性信息，最終得到更新后的空間數據，這就是空間數據的生產過程。

2 地圖編輯從基于圖形、符號到基于地理屬性

在地圖制圖的過程中使用屬性數據庫管理要素屬性，可以實現地圖編輯從基于圖形、符號到基于地理屬性的飛躍。在目前的大部分地圖制圖軟件系統中，都是以地圖出版為目的不考慮空間數據獲取，因此地圖編輯是基于圖形和符號的，直接編輯地圖符號的圖形屬性，如顏色、線型、符號、線寬、層，注記則是直接修改它的字體、字大、顏色、字型等等。這種編輯不考慮所編輯要素的地理屬性，割斷了地理屬性與地圖符號的聯系。例如一條普通公路符號現在改為省級道路符號，在作業時要修改這條普通公路的線型、顏色、層。用戶直接面對是一系列的圖形控制，這種修改不是從地理屬性角度出發，操作起來就比較麻煩。

實際上，在確定了制圖要求和目的之后，地理屬性與地圖符號之間就建立了“固定”的聯系，這種聯系就定義在地圖符號化控制表中。如果地圖編輯環境連接了屬性數據庫，則屬性數據庫就能存儲地圖符號的各種屬性信息。如果要修改一個地圖要素，首先修改屬性庫中它的屬性信息，然后由要素編碼和屬性參數確定改變的符號，完成修改操作。比如道路的等級發生變化，則修改道路的等級信息后，就可實現道路符號的改變，這種改變是自動完成的。

這樣，地圖符號都有地理屬性信息，地圖編輯的對象是地圖符號的要素編碼和屬性參數。通過這種方式對地圖要素進行編輯修改簡單、直觀，可大大的提高工作效率。

3 基于地理屬性的地圖編輯

由于地圖要素的多樣性和復雜性，使圖形符號與屬性記錄關系呈多樣性，這些關系在地圖編輯時分別起不同的作用。地圖文件中不是所有的要素都有地理屬性，例如地圖整飾的內容，屬性說明注記，填充后的面狀符號等等。這些內容沒有必要與屬性庫連接，因此含有屬性的內容是整個地圖要素中的一個子集，針對地圖要素與屬性庫連接與否，編輯修改工具也相應不同。地圖制圖的特殊性決定了地圖要素與屬性庫相連是單項的，而這種單項性又決定了地圖制圖必然是以圖形符號為主，屬性庫為輔的原則，即地圖圖形效果必須滿足地圖出版要求，屬性庫的內容不需要與地圖符號一一對應。

3.1 地圖編輯的三個層次

地圖編輯從操作的方法可以劃分成三個層次:基于圖形符號的編輯、基于地理屬性的編輯和基于制圖綜合的編輯。其中圖形符號編輯最為常用，在商品化圖形編輯軟件中使用。

基于地理屬性的編輯是我們討論的重點，它根據要素屬性，實現地圖的符號化。基于制圖綜合的編輯，由于在解決制圖綜合問題時必須提供相應的“人機協同”的地圖編輯環境，這種編輯形式與前兩種明顯不同，并以前兩個層次作為它的基礎，形成“金字塔”地圖編輯結構。(基于制圖綜合的編輯這里不作研究)

在不考慮地圖綜合的情況下，前兩個層次的地圖編輯需要三大類功能工具。

(1)視口工具，包括視口的放大、縮小、開窗、漫游，分層控制顯示，參考網格等。(2)圖形創建工具(創建各種圖形元素，如線、圖元、線串、曲線、形、復合線)，圖形修改工具(刪除、移動、復制、去點、加點、移點等)，圖形屬性工具(修改顏色、層、寬度、線型，填充類型)，其它輔助工具(圍柵、拆散、量算等)。這類工具是符號制作的基本工具，也是編輯修改與屬性無關要素的工具。(3)基于地理屬性的各種屬性編輯工具，這是針對地理屬性進行編輯修改的工具。視口工具和圖形工具兩大類功能是各種己有商品化制圖軟件的基本功能，只是使用方法有差異，功能有強弱。如果只為完成地圖符號化和出版任務，這些已足夠了。但如果使地圖制圖與空間數據生產一體化，就必須有基于地理屬性的編輯管理工具。GIS類軟件可以完成空間數據獲取和更新的任務，但它們的圖形表現還不能滿足地圖出版的要求。因此一體化生產的關鍵問題就是能對地圖要素的屬性進行編輯修改，在實現屬性修改的同時，依靠全符號化技術，使圖面上的符號也相應發生改變。

3.2 一對一關系的應用

一對一關系就是一個圖形符號對應一個屬性庫記錄，是屬性連接的基本關系，屬性記錄中保存了相應要素的地理信息。

如果要素的位置、形狀發生變化，則直接使用圖形編輯修改工具進行修改，如果要素的屬性信息發生變化，則使用屬性編輯修改工具。如果采集新要素，則先確定屬性，再確定位置，通過符號化控制表布置符號。

由一一對應關系可以派生出一對多、多對一、多對多三種關系。

3.3 一對多關系的應用

一對多關系就是一個圖形元素與多個數據庫屬性記錄相連。例如，圈形居民地符號有兩個指針:指向圖形要素屬性表中的屬性記錄和指向地名屬性表中相應的地名記錄。其目的是保持圖形要素與地名之間的聯系，通過地名指針最終實現地圖符號與地名建立聯系。一對多關系反映了地圖要素屬性的多樣化，這種關系也是GIS中最為常用的關系，某一要素可以通過連接的不同屬性表記錄反映出這一要素的多樣的屬性信息。

3.4 多對一關系的應用

多對一關系是多個圖形符號指向一個數據屬性記錄，這種情況適用圖形符號的地理屬性完全相同的情況，以下幾種情況用到了多對一的關系。

(1)圖形符號的地理屬性完全一致。例如，一條河流分成幾段，每一段都有地理屬性，如果它們屬性完全相同，則可以共用一條屬性記錄。(2)逐字布置的地名注記。例如，河流名稱在地圖中是逐字布置，每個字都是一個獨立的圖形元素，但是為了最終提前數據時形成一個地名數據，因此每一個字要連接同一個地名屬性。(3)有地名屬性的居民地。地名本身與地名屬性表中一條記錄對應，同時與之對應的居民地符號也與這條記錄連接，這樣在數據提取時可以保持居民地的地名指針。

3.5 多對多關系的應用

多對多的關系是由多對一關系和一對多關系演變而來，即多個圖形元素指向多個數據庫記錄。例如，國家行政區面域點，一個國家如果由幾個面組成，每個面都有屬性完全相同的面域點，即多個面域點指向同一屬性記錄，同時，每個面域點也指向同一地名屬性記錄，這種情況就可以看作是多對多關系。再如多個街區組成的居民地，每個街區都有一個面域點，所有面域點同時指向一個屬性表記錄，同時也指向一個地名記錄。

當制圖人員掌握了地圖上各種要素與屬性表記錄關系后，就可充分利用這些關系進行地圖編輯，能大大提高作業效率。例如，國家行政區面域點和街區面域點，每個都要連接兩個屬性記錄，如果一一的進行，效率很低，可以先安全配置好一個面域點后，通過復制的方式完成其它區域面域點的布置。

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