基于WJ—III地圖工作站的地理國情普查數據縮編制圖規則研究

孫敬宇 李俊曉 李席鋒

文章編號：1672-5603（2018）02-085-6

摘 要 地理國情普查成果圖集制作是地理國情普查成果重要應用之一。本研究以湖南省寧遠縣為例，根據GIS無級比例尺的思想，利用WJ-III地圖工作站，建立縮編規則庫，實現了寧遠縣地理國情普查數據從1：10000到1：50000，1：100000，1：150000的無級自動化縮編制圖。并采用面積變化對比法對縮編結果進行驗證，縮編制圖后各類面積變化量均沒有超過10%，制圖效果良好。研究成果進一步肯定了利用計算機制圖的可行性，可為地理國情普查數據向其他比例尺的縮編制圖工作提供參考價值。

關鍵詞 地圖縮編；自動制圖；地理國情普查數據；WJ-III地圖工作站

中圖分類號：P283 文獻標識碼：A

The Research of Geographical Conditions Census Datas Automatic Downsizing Based on WJ-III Map Workstation

Sun Jingyu，Li Junxiao，Li Xifeng

（The Third Survering and Mapping Institute of Hunan Province， Changsha Hunan 410000）

Abstract： The production of atlas of geographic national census results is one of the important applications of geographical national census results. Taking Ningyuan County in Hunan Province as an example， this paper uses the Map Workstation ofWJ-III to establish a map down rule base according to the concept of GIS without scale， and realizes the stepless automation reduced drawing of geographic national survey data of Ningyuan County from 1：10000 to 1：50000 ，1：100000 and 1：150000. The comparison of area changes was used to verify the drawdown results. After the drawdown， the area change amount did not exceed 10% and the mapping effect was good. The research results further confirmed the feasibility of using computer graphics to provide reference value for the census data of geographical national conditions to other scales.

Keywords： map of downsizing； automatic mapping； geographical conditions census data； Map Workstation of WJ-III

0引言

地理國情普查項目是國務院為全面掌握我國地理國情現狀，滿足經濟社會發展和生態文明建設的需要而開展的工作[1]。目前湖南省已經全面完成全省地理國情普查數據采集、入庫的工作，建立了大比例尺1：10000地理國情普查數據庫，正在開展《湖南省地理國情普成果圖集》的編制工作。由于不同地區面積大小的不同，制圖時對不同地區的數據比例尺提出了不同的需求，因此需要對各市、各縣、各鄉鎮的地理國情數據進行制圖縮編，以形成最好的制圖成果。地圖縮編是利用已有的大比例尺數據，通過計算機制圖縮編技術生成小比例尺數據的過程，是新形勢下的制圖綜合[2]。專家們提出了無級比例尺GIS的概念，即是以一個大比例尺單精度空間數據庫為基礎數據源，在一定空間區域內通過空間對象的信息量隨比例尺的變化自動增減的方法，來使GIS空間信息的壓縮和復現與比例尺實現自適應的一種信息處理技術[3-5]，這種信息處理技術為湖南省省、市、縣、鄉四級的地理國情普查制圖提供了新的辦法。因此，本研究選取湖南省寧遠縣為試驗區域，利用WJ-III地圖工作站，建立寧遠縣地理國情普查數據縮編規則庫，開展1：1萬地理國情普查數據到1：5萬、1：10萬、1：15萬的數據縮編制圖研究。

1 研究方法

1.1 WJ-III地圖工作站

WJ-III地圖工作站是一款由中國測繪科學研究院研制，北京四維空間數碼科技有限公司進行成果轉化的智能綜合制圖軟件。該軟件采用面向信息化的無級式變焦地圖理念，實現了多級比例尺或跨尺度自動縮編，基于建庫基礎地理信息數據，提供了純數字化快速制圖方案。

相比較于常規制圖軟件Coreldraw Graphics Suite和基于GIS技術的制圖軟件ARCGIS，WJ-III地圖工作站采用智能綜合、制圖一站式解決方案，綜合定制多種全要素綜合與制圖知識庫，能夠快速實現地圖分層、要素疊蓋關系處理、自動注記、圖層重命名、要素符號化等功能。因此，本文選取WJ-III地圖工作站作為地理國情制圖的軟件平臺，以“軟件平臺+綜合算法+縮編規則+人機交互”的模式，大大提高了地理國情普查數據制圖綜合的效果和效率。

1.2 地圖縮編規則庫

WJ-III地圖工作站提供了地理國情普查數據綜合制圖的軟件平臺，按照國地普辦《地理國情普查成果圖技術規定》[6]的要求，我們需要根據試驗區的地形地貌特點，開展縮編規則庫研究。規則庫主要根據地理要素的空間屬性特征和重要程度，對各要素縮編方法和縮編指標進行約束，例如選取長度、圖斑合并大小等。本研究主要對地理國情普查數據中的道路、水系、構筑物、地理單元、地表覆蓋進行了縮編規則庫的研究。

（1）道路要素

地理國情普查數據中的道路要素包括鐵路（LRRL）、公路（LRDL）、城市道路（LCTL）和鄉村道路（LVLL）四個圖層。道路要素的縮編技術指標主要是對道路要素內容和基礎地理信息分類碼（GB）、公路技術等級（RTEG）、道路類型（TYPE）、道路長度（LEN）等屬性項的約束。對道路要素進行縮編主要包括道路拓撲連接、道路選取、道路網構建、道路網層次選取、道路幾何化簡，道路附屬設施的相關處理等。

縮編時，鐵路一般不作取舍和化簡。公路選取時，采用基于拓撲相似性的道路網綜合算法，要按照由高級到低級、由重要到次要的原則進行，并保持道路網的密度差別和形狀特征。比如：道路的最小上圖長度為12 mm；最小彎曲是0.5×0.6 mm；鐵路應全部表示；公路類型以比例尺選取。綜合過后的道路信息需進行道路拓撲處理并進行相應化簡，最后拓撲連接。

例如，以下是規則庫中保持拓撲關系的幾何化簡的算法。

//1：100000規則庫中保持拓撲關系的幾何化簡的算法

拉斯； 4 Li-OpenShaw； 5 弧比弦（ThreePoint Length）； 6 弧比弦（ThreeLengthRatio）； 7 三點角度（ThreePointAngle）； 8 建筑物直角特征化簡”>8

100000

0.3

true

構筑物點是通過設置格網的大小和選取比例進行縮編；構筑物線是通過約束上圖長度進行縮編，比如：隧道的最小上圖長度為1 mm；構筑物面是通過上圖面積進行所辦，比如：碼頭的最小上圖面積為2 mm2。

（4）地理單元要素

地理國情普查數據中的地理單元要素包括行政區劃與管理單元、社會經濟區域單元、自然地理單元、城鎮綜合功能單元（BUCP、BUCA）等27個圖層。地理單元要素的縮編技術指標主要是對要素分層和基礎地理信息分類碼（GB）、面積（AERA）等屬性項的約束。

縮編時，主要包括對行政界線的選取和對居民點數據的選取。行政界線包括鄉鎮界、市界、省界、國界，當不同等級境界線重合時，按最高級境界線表示[11]；居民點數據的選取同構筑物點的數據，通過設置格網的大小和選取比例進行縮編。例如，以下是規則庫中居民點選取算法。

//選取居民點：通過建立格網，設置格網的大小和要素的選取比例，從而達到點選取的目的。

1000

20

（5）地表覆蓋數據

地表覆蓋數據存儲在LCA圖層中，其縮編技術指標主要是對地理國情信息分類碼（CC）、面積（AREA）等屬性項的約束。圖斑合并是把相互靠得很近的面狀要素拼合在一起表示，是地物縮編的重要環節之一，它是基于多邊形間空間鄰近關系的合并。表2是地表覆蓋數據的幾個主要縮編指標。

//圖斑合并：通過設置要素類型、面積閾值，從而達到圖斑合并的目的。

7

0500

2數據試驗與結果

2.1數據源

寧遠縣位于湖南省南部（如圖1），地處東經110°42′～112°27′，北緯25°11′～26°08′之間，南北長104.7千米，東西寬52.2千米，總面積2526平方千米。本次試驗以寧遠縣地理國情普查數據為例，主要包括寧遠縣地理國情普查要素數據和地表覆蓋分類數據。數據采用2000國家大地坐標系和1985國家高程基準，按圖層統一存儲在ArcGIS GeoDataBase 數據集中。

2.2制圖結果與分析

（1）成圖效果

利用WJ-III地圖工作站，根據我們建立的自動縮編規則庫，開展了數據的制圖縮編工作。制圖縮編后，在地圖編輯模塊，對于個別注記點壓蓋情況，需進行人工編輯。寧遠縣不同地區的縮編制圖前后結果如圖2所示，成圖效果基本滿足圖集制作需求。

（2）面積變化檢查

為驗證制圖結果的可靠性，我們采用地類面積變化對比法對數據結果進行驗證。以地表覆蓋1：100000縮編結果為例，通過自動縮編前后面積對比表（表3）可以看出，變化量最大的為耕地，增加了2.55%，變化量最小的為構筑物，減少了0.21%。各類面積變化量均沒有超過10%。

3結束語

本文利用WJ-III地圖工作站，采用無級比例尺GIS處理技術，根據湖南省寧遠縣地理國情普查數據的特點，制定了地圖自動縮編知識庫，實現了寧遠縣地理國情普查數據由1：10000-50000-100000-150000的無級縮編制圖。該成果可以為《湖南省地理國情普查成果圖集》的編制提供技術方法，也可為湖南省不動產統一登記基礎數據等其他系列比例尺的縮編制圖提供方法依據，提高制圖效率。但是，由于制圖工作本身的復雜性，盡管國內外已有大量的關于利用計算機自動縮編技術的研究和成果，目前的計算機制圖并沒有完全實現自動化，因此，地圖縮編技術仍然是一項需要不斷完善、不斷深入研究的重要任務。

參考文獻/References

[1] 吳瓊.淺談地理國情普查成果的應用[J].測繪與空間地理信息，2015，38（10）：106-108.

[2] 胡云崗，陳軍，李志林等.地圖數據縮編更新的模式分類與選擇[J].地理與地理信息科學，2007，（04）：22-24.

[3] 張繼成，李琦，易善楨.國家空間信息基礎與數字地球.北京：清華大學出版社，1999.

[4] 賈利峰. 無級比例尺GIS的線狀要素化簡算法研究[D].西南交通大學，2005.

[5] 王占昌.無級比例尺GIS中空間屬性的自動綜合[J].遼寧師范大學學報（自然科學版），2002（02）：144-146.

[6] 國地普辦〔2016〕9號-關于印發《地理國情普查成果圖技術規定》的通知[S].北京：2016.