利用地理國情普查信息數據研究和實現地圖自動化

陳燕妮，王 宏

(1.貴州省第三測繪院，貴州 貴陽 550004； 2.貴州省測繪資料檔案館，貴州 貴陽 550004)

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利用地理國情普查信息數據研究和實現地圖自動化

陳燕妮1，王 宏2

(1.貴州省第三測繪院，貴州 貴陽 550004； 2.貴州省測繪資料檔案館，貴州 貴陽 550004)

基于地理國情數據快速成圖應用需求，在常規計算機輔助地圖編制方法的基礎上，結合GIS數據及軟件的特點，探索了由國情原始數據如何快速美觀地實現地圖自動化成圖模式，完善了一些提高地圖自動化程度兼美觀制圖的方法，對地理國情信息數據地圖自動化成圖提供了有意義的借鑒。

地理國情；GIS數據；地圖自動化

一、引 言

地理國情主要是指地表自然和人文地理要素的空間分布、特征及其相互關系，是基本國情的重要組成部分。地理國情普查是一項重大的國情國力調查，是全面獲取地理國情信息的重要手段。當前，我國地理國情普查工作開展已取得階段性成果，掌握了我國大量地表自然、生態及人類活動基本情況的基礎性信息，查清了我國自然和人文地理要素的現狀和空間分布情況，為開展常態化地理國情監測奠定了基礎，為滿足經濟社會發展和生態文明建設的需要，提高政府、企業和公眾的管理決策服務能力提供了有力支撐信息。而這些豐富的信息數據基本上是以專業復雜的地理信息數據庫或枯燥、生硬的統計數據形式展現，如何快速將其轉化為以直觀、形象、美觀、多樣性結合具體空間位置的地圖形式表現，達到社會各行快速應用，充分發揮展現信息內容，挖掘信息蘊涵潛在價值，以地圖的科學性、實用性、藝術性體現，是地圖工作者面對的問題。而計算機輔助制圖雖早已應用到地圖制圖中以提高生產效率，但其現有的成圖模式與快速自動化成圖尚有一定距離。

二、常規計算機輔助制圖模式及其優缺點

現有的計算機輔助制圖技術隨著多樣化的計算機制圖軟件應需而生，地圖生產效率、成圖效果、編制工藝都得到了大大的提高。目前常規計算機輔助制圖模式主要有以下3種：①內外業一體化的采編數據直接按固定比例尺編繪成大比例尺地形圖模式，以基于CAD軟件上二次開發的CASS、EPS等軟件為代表。它的特點是數據根據固定比例符號化成圖，形式標準規范化，依比例套用規范模板符號庫據實反映物體狀況，適合表現形式單一固定的圖形表達，其數據具有少量地理空間屬性，如坐標位置信息、地物簡單屬性信息等，但缺乏地物相互地理空間嚴格拓撲關系，不能利用數據屬性進行空間數據分析及圖表生成，也難以快速進行比例尺變更成圖。②將GIS數據初處理后分要素及圖層轉換到以CorelDRAW或Illustrator為代表的平面設計制圖軟件制圖模式，它利用軟件強大的矢量圖形制作和處理功能，創建從簡單的圖案到表現手法復雜的地圖產品。在制作圖形的表現形式上生動、豐富，易于實現多樣的表現手法，圖形編輯功能靈活、方便、形式不拘一格，同時能實現圖形、圖像和文字的混合排列，并具有多種特效，因而在編制中小比例尺地圖上得到廣泛的運用。但在軟件成圖過程中，人工重復干預操作步驟較多，再次改變比例尺成圖時投影變化困難，對同類地理信息數據成圖重復制圖流程，不能保留地理信息數據的多種屬性信息等，雖然它能二次開發一些小功能鍵簡化作業過程，但因受限于基于平面矢量設計軟件，丟失GIS數據本身的屬性，制約了地圖快速編制出圖的效率。③目前應用越來越廣泛的地理信息軟件，如ArcGIS、MapGIS等。它們基于地理信息空間數據而生，既保留了GIS數據的各項特點，又具有強大的GIS分析處理功能，能充分利用數據的屬性特點快速輔助制圖，簡便快捷地對地圖進行模板符號化，并生成各種分析圖表，唯一遺憾的是它在制圖美化功能上仍不夠靈活，在許多地圖的細節復雜表現方面不如平面設計軟件，如能將兩者的特點相結合，將是地圖編制成圖的最佳方法。本文在面對大量地理國情信息數據噴涌而出，要求盡快服務應用于社會的需求下，在常規機助地圖編制的方法上，結合地理國情數據及GIS軟件的特點，探索了如何快速美觀地實現地圖自動化成圖模式。

三、基于地理國情普查信息數據的地圖自動化制圖模式

地理國情普查信息數據的地圖可按內容、制圖單元、幅面等多種方式分類，按內容結合實用制圖單元而言，可分為縣域地理國情普查普通地圖、縣域地理國情普查專題圖(又可分為縣域地理國情普查專題要素分布圖、縣域地理國情普查統計地圖)。從幅面而言，可分為標準分幅幅面的大比例尺地圖及從雙全開到A3幅面的中小比例尺地圖。對于標準分幅幅面的大比例尺地圖，可采用CASS、EPS等為代表的成圖軟件或較成熟的地理信息桌面應用軟件來快速完成。

目前比較成熟的地理信息桌面應用軟件，可以基于制圖專家知識結合GIS軟件功能及GIS數據特點，建立符號化模板自動快速地實現地圖分層、要素疊蓋關系處理、自動注記、圖層規范化重命名、要素符號化等功能，以及利用二次開發建立地圖自動整飾功能，自動生成圖名、圖廓、圖幅結合表、索引格網、圖例等，最后可按地圖要求自動以高分辨率圖像、PS/PDF/SVG、直接打印3種方式輸出。人機協同部分智能化自動化制圖，相當程度上提高了地圖生產的效率，為應急快速成圖、批量成圖等提供了很好的方式。因此，對于地理國情普查數據標準分幅幅面的大比例尺地圖，利用這些功能就能較好地達到制圖表達效果，但對中小比例尺地圖成圖要達到自動化，以及一些更復雜的美化效果，在具體的制圖編輯功能上，需結合拓展GIS數據的屬性及軟件的功能來完成。以下為地理國情數據快速自動化成圖的一些關鍵處理方法。

1.基于ArcGIS軟件的地理國情信息數據快速成圖關鍵

1) 地理國情信息數據要快速成圖，首先在重復性的制圖工作中可模板化流程實現一鍵成圖符號化，即對GIS數據的地圖分層、要素疊蓋關系處理、自動注記、圖層規范化重命名、要素符號化等功能設置好一幅后存為模板工程，其他具有相同屬性的數據制作同類圖即可實現一鍵成圖符號化，大大減少了需重復的工作量，快速地將地理信息數據制作為一幅初具規模的地圖。具體表現為：

a.圖層打開模板：按照模板中記錄的數據順序打開并具有圖層疊蓋關系處理的功能。

b.動態比例尺模板：對數據進行動態比例尺設置。

c.數據重命名模板：對加載到地圖的圖層根據該模板進行重命名。

d.圖層唯一值符號化模板：通過唯一值符號字段對照表配置，記錄每一圖層要素對應的符號信息，實現圖層要素按照相應的字段進行唯一值符號化。

e.圖層注記模板：根據該模板可以對數據的某一字段內容進行標注，并對注記的大小、字體、顏色、位置等進行配置。

2) 在初步符號化后，對涉及大比例尺的地表覆蓋圖斑到中小比例尺成圖，則需進行綜合成圖，具體方法為：根據成圖比例尺設定不同地類最小斑保留面積(如建設用地綜合保留面積可比林地小)，再依此面積反算原始數據圖斑綜合指標，對一些小斑、碎斑按照“就近就大”原則進行合理的綜合歸并，再整體對保留斑的形狀輪廓進行簡化、抽稀綜合，即可達到成圖要求。

3) 對一些有特殊要求和細節的地理要素，則需拓展GIS數據原有的屬性，利用ArcGIS軟件的制圖表達功能來達到制圖效果。制圖表達是一種要素類屬性，存儲在地理數據庫的系統表及要素類自身中，使用制圖表達可將符號信息與要素幾何存儲在要素類中，從而對要素的外觀進行自定義。通過這一附加控制，可滿足制圖規范要求或改進要素的顯示效果。以下為一些重要基礎地理要素快速符號化及綜合的處理方法：

a.水系要素：在國情GIS數據中由多條相交處分段、屬性上不同級別的折線構成，在成圖效果中每條河流則要求表現為按級別從源頭細到源尾粗的漸變線，并按一定成圖比例尺進行取舍保留。處理時先利用成圖保留最短尺寸反算原數據保留長度指標，在指標之下的批量選取后刪除。然后進行批量漸變：對已分級好的水系要素的屬性表中添加為河流漸變起終控制寬度值的fromwidth和towidth字段，并按河流級別批量選取同級別河流賦起終漸變值(賦值給這兩個字段時注意等級低的河流控制寬度最大值必須小于等于等級高的河流控制寬度最小值)，賦值完成后對河流進行制圖表達，則批量解決了在平面設計軟件中由人工逐條干預設置為起點至終點不同線寬的漸變線性，大大縮減了制圖美觀中最耗時的水系要素處理時間。

b.居民地要素：居民地基于不同比例尺幅面需綜合取舍表示，成圖需對稀疏不同密度區域采用算法保留其分布形狀及密度特征，保證取舍前后相同面積內居民地密度百分比一致。首先基于屬性中行政級別建立權重自動分級保留，保證級別高的優先保留；其次在低級別需綜合刪減時優先表示有道路連接相通、道路拐彎點等處居民地，可利用GIS軟件中點線拓撲關系功能，選取保留設定道路線一定距離緩沖區內的居民點；最后對密度仍然過高的低級別居民點進行抽稀：先根據需要的密度對居民點調整牽引容差進行maplex標注抽稀后轉注記，再通過屬性表中放置字段的未放置值作為屬性選擇條件來刪除所有未被放置的居民點，最后通過連接功能將抽稀出來的注記連接到自然村點數據上，這樣即可實現只表示抽稀后保留下的居民點(注意使用連接必須在兩個數據間存在一對一的關系)。

c.道路要素：對道路的綜合取舍基于不同比例制圖取舍原則，按道路等級設置權重字段選取表示，優先表示等級高的，在低級別中需取舍時對不能構網連通、無居民地通達的斷頭路、長度短小的道路根據屬性及居民點與道路線拓撲關系智能化選擇批量舍去。

d.境界要素：為保持境界線完整連續，需從行政區塊層由面轉線提取成后進行制圖表達，在制圖表達中對線層進行標準線性設置，再對需跳繪處進行人工干預移位等處理。

e.道路與河流、道路與道路之間的避讓問題處理：在比例尺縮小情況下，道路之間及其與河流會出現相互交叉壓蓋問題，對此可使用制圖工具—圖形沖突—解決道路沖突工具進行實現，注意在運行前需對河流及道路要素在原屬性下統一添加一個等級字段以控制優先避讓級，同時在圖層數據框—屬性—常規下設置參考比例尺。

以上處理可基于ArcGIS功能集成流程批處理，然后對一些需人工干預的要素細節處理(如境界跳繪)。通過以上在GIS軟件中利用數據屬性及軟件功能處理的技巧，大大提高了國情地圖編制的自動化程度及編制時間。同時，還可利用GIS軟件及數據屬性快速、美觀、精確地生成柱狀和餅狀圖表，直觀地表現了國情數據庫蘊含的豐富信息。

2.結合平面設計CorelDRAW軟件進一步美化地圖

雖然ArcGIS軟件已經可以制作除線條外的各種復雜花邊，利用ArcGIS軟件的插入對象功能，可引入平面設計CorelDRAW軟件中方便快速地制作或引用的多樣花邊庫，極大地豐富了成圖的花邊選擇素材。另外，對于一些對美觀需求更高或有特殊要求的國情專題地圖，利用此功能也能將CorelDRAW軟件下制作的更多復雜特殊效果的附圖、附表、字、符號等插入引用，極大地豐富了GIS軟件制圖的靈活美觀性。

四、自動化快速制圖模式的思考

通過上述工藝的實際應用，地圖制圖效率大大提高，地圖制圖模式也得到改進，可將地理國情普查成果信息快速地傳達表現，地圖自動化程度大為提高。但從自動化實現的過程中來看，要達到較好的自動化成圖效果，需要對GIS數據作必要的屬性拓展，數據格式也必須規范，如屬性字段、屬性值完整等；而且，如果成圖比例尺距原始數據比例跨度很大，也會影響成圖效果。因此，可考慮在ArcGIS軟件下對要素類建立與之關聯的、相對固定的幾個不同比例尺制圖表達(如常用的1∶5萬、1∶10萬、1∶25萬等)。這樣，在不同尺度的地圖產品中，同一數據能夠以最快、最優的方式顯示；而且，隨著原始數據的更新，這些不同尺度的制圖表達也會自動跟隨更新，解決了建立不同地圖庫更新重復工作困難的問題。因此，隨著GIS軟件功能的不斷完善，GIS制圖模式將來必然是實現大量地理信息數據快速直觀地圖形式表現的首選。同時，我們也看到，要做到完全的自動化一鍵成圖，還需不斷地探索完善GIS軟件的功能，而如何充分利用GIS數據屬性特點結合制圖知識規則，成為GIS軟件實現地圖自動化成圖的關鍵。

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Research and Implementation of Automatic Map Based on National Census Geography Information Data

CHEN Yanni，WANG Hong

陳燕妮，王宏.利用地理國情普查信息數據研究和實現地圖自動化[J].測繪通報，2015(7)：106-108.

10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0224

2015-02-04

陳燕妮(1973—)，女，高級工程師，主要從事地圖制圖、地理信息工程、數字城市建設等工作。E-mail：515270545@qq.com

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：0494-0911(2015)07-0106-03