應(yīng)急地圖快速制圖模式淺析
——以廣西快速制圖供圖服務(wù)體系為例

王思平

廣西地圖院，廣西 南寧 530023

應(yīng)急地圖可以為突發(fā)事件的預(yù)測預(yù)報(bào)、搶險(xiǎn)救援、調(diào)查研究提供最新的信息，是應(yīng)急測繪保障中一項(xiàng)重要的測繪成果[1]。由于應(yīng)急地圖用途的特性，因此在時(shí)間緊急性、數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性、地圖準(zhǔn)確性、要素專業(yè)性、直觀易讀性上都有極高的要求。

1 應(yīng)急地圖常規(guī)制作模式

應(yīng)急地圖常規(guī)制作模式與一般的專題地圖制作方式一致，主要是通過專業(yè)軟件來完成設(shè)計(jì)和制作，制作流程是：根據(jù)總體設(shè)計(jì)，對專題資料的表格或文字進(jìn)行整理和信息提取，利用GIS 軟件對地理底圖進(jìn)行編輯，采集相關(guān)專題信息要素，將地理信息數(shù)據(jù)導(dǎo)入圖形處理軟件，制作專題圖、表，并進(jìn)行排版、整飾、出圖。

2 應(yīng)急地圖常規(guī)制作模式存在的問題

隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和地理信息應(yīng)用服務(wù)的普及，應(yīng)急地圖常規(guī)制作模式與政務(wù)應(yīng)急對地圖服務(wù)的形式、內(nèi)容及響應(yīng)時(shí)間提出的要求還有一定差距。

2.1 數(shù)據(jù)方面

制圖工作中收集到的數(shù)據(jù)大多是地理空間數(shù)據(jù)，而不是制圖數(shù)據(jù)。地理空間數(shù)據(jù)是表示地理實(shí)體位置、形狀、大小及其分布等信息的數(shù)據(jù)類型，制圖數(shù)據(jù)是通過圖形和樣式表示地理實(shí)體特征的數(shù)據(jù)類型[2]。直接利用一套基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行多個(gè)比例尺成圖的方式會產(chǎn)生多種制圖表達(dá)不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的問題，影響地圖圖面美觀及可讀性。如要素沒有經(jīng)過綜合選取，地圖載負(fù)量不均衡，導(dǎo)致部分地區(qū)出現(xiàn)要素過密而部分地區(qū)要素過稀的情況；要素沒有經(jīng)過制圖綜合、避讓等制圖編輯處理，中小比例尺下容易呈現(xiàn)要素粘連、堆疊及要素相對關(guān)系不正確等現(xiàn)象；水系沒進(jìn)行河流分級，無法做水系漸變效果，使得河流等級及上下游關(guān)系不明顯，影響地圖閱讀與使用等。如果要達(dá)到傳統(tǒng)地圖的效果，則需要花費(fèi)大量時(shí)間與資源進(jìn)行制圖編輯，嚴(yán)重影響供圖響應(yīng)速度。

2.2 軟件方面

目前地圖編制的各個(gè)環(huán)節(jié)使用的主要軟件和數(shù)據(jù)格式各不相同，如數(shù)據(jù)處理階段主要使用的是 ArcGIS，編圖、制圖階段主要使用的是MapGIS，排版階段主要使用的是CorelDraw等。這些軟件之間相互獨(dú)立，各個(gè)環(huán)節(jié)之間的銜接要經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、導(dǎo)入和導(dǎo)出。不同軟件之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與傳導(dǎo)不僅增加了工作量，而且還可能造成數(shù)據(jù)錯(cuò)漏，降低了地圖編制的效率及快速應(yīng)急供圖的能力。

2.3 效率方面

制圖過程中的地圖設(shè)計(jì)、符號化、制圖綜合等環(huán)節(jié)高度依賴人工作業(yè)，生產(chǎn)效率受限。

2.4 成果管理方面

地圖成果文件分散、格式多樣、拼接困難，增量信息獲取方法有限，成果復(fù)用和更新困難。

3 廣西快速制圖供圖服務(wù)體系的構(gòu)建

廣西快速制圖供圖服務(wù)體系成功構(gòu)建了應(yīng)急地圖快速制圖模式。一是制定了多尺度地圖的數(shù)據(jù)庫規(guī)范，指導(dǎo)多尺度地圖數(shù)據(jù)庫建設(shè)。建設(shè)了快速地圖制圖標(biāo)準(zhǔn)（內(nèi)容、版式、圖幅、符號、色彩、裝幀），指導(dǎo)各比例尺快速地圖設(shè)計(jì)與制圖。二是研發(fā)了快速制圖供圖系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了多尺度地圖數(shù)據(jù)庫生產(chǎn)、多尺度地圖庫級聯(lián)更新、快速地圖制圖等技術(shù)流程。三是建成了覆蓋廣西全域及廣西周邊部分區(qū)域的1 ∶5 萬、1 ∶10 萬、1 ∶25 萬、1 ∶50 萬、1 ∶100 萬等5個(gè)結(jié)構(gòu)一致、尺度連貫的系列比例尺地圖數(shù)據(jù)庫，滿足了全區(qū)多幅面、常用尺度地圖快速制圖的數(shù)據(jù)需求。項(xiàng)目成果可實(shí)現(xiàn)全區(qū)任意位置、任意范圍、常用尺度全天候應(yīng)急地圖服務(wù)響應(yīng)，對于自治區(qū)、市、縣、鄉(xiāng)四級地理地圖，形成6 h 供圖反應(yīng)能力；對于一般專題地圖，形成12 h 供圖反應(yīng)能力。廣西快速制圖供圖服務(wù)體系下的應(yīng)急地圖快速制圖技術(shù)流程如圖1所示。

圖1 應(yīng)急地圖快速制圖技術(shù)流程圖

3.1 廣西快速制圖供圖服務(wù)體系下的應(yīng)急地圖編制

傳統(tǒng)的專題制圖工序繁瑣，無法滿足搶險(xiǎn)救災(zāi)對地圖的應(yīng)急需求，廣西快速制圖供圖服務(wù)體系下的快速制圖供圖系統(tǒng)可以最大限度地利用計(jì)算機(jī)技術(shù)研發(fā)的核心功能模塊，支撐、管理與控制整個(gè)工藝流程，實(shí)現(xiàn)地圖要素的半自動化編輯、符號化和地圖整飾配置，完成專題圖制作和輸出。

（1）確定需求。根據(jù)用戶需求分析地圖類型和表達(dá)方式，確定應(yīng)急地圖制作內(nèi)容。

（2）資料整理。一是收集整理現(xiàn)有的數(shù)據(jù)、影像，根據(jù)實(shí)際情況對多尺度地圖數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更新；二是向用戶、專題數(shù)據(jù)保管部門收集最新相關(guān)專題數(shù)據(jù)，包括圖表、文字、圖片、數(shù)據(jù)等。

（3）模板調(diào)用。系統(tǒng)預(yù)配置了多個(gè)制圖模版,也允許用戶根據(jù)需求自行添加新的模板,或?qū)ΜF(xiàn)有模板進(jìn)行修改。制圖模板的內(nèi)容包括制圖規(guī)則庫、制圖工程數(shù)據(jù)組織（如圖層列表、圖層順序、圖層顯示狀態(tài)）、圖層符號化所需的制圖表達(dá)規(guī)則等。

（4）數(shù)據(jù)裁切。系統(tǒng)根據(jù)編圖人員設(shè)定的成圖尺寸自動計(jì)算相應(yīng)的成圖比例尺，從多尺度地圖數(shù)據(jù)庫里與該比例尺最接近的子庫中裁切下載基礎(chǔ)地理底圖數(shù)據(jù)。

（5）地圖符號化。把以無符號形式存儲的底圖數(shù)據(jù)按照選定的制圖模板進(jìn)行數(shù)據(jù)組織，形成制圖工程，并根據(jù)對應(yīng)的制圖表達(dá)規(guī)則對相應(yīng)圖層及要素進(jìn)行地圖符號化，從而實(shí)現(xiàn)從庫數(shù)據(jù)到制圖數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，完成地圖符號化。

（6）圖面編輯。包括水系漸變、境界跳繪、境界著色、色帶生成、要素選取等。系統(tǒng)已根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)及地圖知識為這些常規(guī)地圖編輯開發(fā)了相應(yīng)的功能模塊，通過這些功能模塊能快速地完成相應(yīng)的地圖編輯工作。

（7）專題標(biāo)繪。根據(jù)用戶需求及專題資料，在基礎(chǔ)地理底圖的基礎(chǔ)上加載或標(biāo)繪專題數(shù)據(jù)，完成專題數(shù)據(jù)的符號化及注記。

（8）圖面整飾。包括圖名、圖廓、圖例、比例尺、坐標(biāo)格網(wǎng)、花邊和必要的文字說明等。系統(tǒng)可以對這些整飾內(nèi)容進(jìn)行配置，快速地實(shí)現(xiàn)圖面整飾。

（9）輸出打印。將編輯完成的地圖輸出打印常用的格式，支持的格式有PDF、TIF、EPS、JPG 等。

3.2 優(yōu)勢分析

以問題為導(dǎo)向，廣西快速制圖供圖服務(wù)體系下的應(yīng)急地圖編制相較于傳統(tǒng)制作模式具有以下3 個(gè)方面的優(yōu)勢。

（1）對制圖知識進(jìn)行總結(jié)與應(yīng)用。通過總結(jié)當(dāng)前地圖制圖工藝流程和地圖設(shè)計(jì)編制經(jīng)驗(yàn)，參照相關(guān)國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，制定包含符號、色彩、整飾、約束規(guī)則等的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，解決地圖設(shè)計(jì)知識累積復(fù)用的問題。

（2）對制圖軟件進(jìn)行整合與研發(fā)。基于應(yīng)用性和靈活性的原則，從數(shù)據(jù)生產(chǎn)、聯(lián)動更新、快速制圖3 個(gè)層面，有針對性地研發(fā)一套整合應(yīng)急地圖編制各環(huán)節(jié)需求的快速制圖供圖系統(tǒng)，解決軟件不一致、出圖效率低、成果管理難的問題。

（3）對制圖數(shù)據(jù)進(jìn)行歸集與統(tǒng)一。整理最新基礎(chǔ)測繪成果及資料，根據(jù)制定的多尺度地圖數(shù)據(jù)庫規(guī)范建設(shè)多尺度地圖數(shù)據(jù)庫。利用多尺度地圖數(shù)據(jù)庫快速得到基礎(chǔ)底圖數(shù)據(jù)，解決應(yīng)急地圖編制的底圖數(shù)據(jù)資源問題。

3.3 關(guān)鍵技術(shù)

3.3.1 圖庫一體化的制圖數(shù)據(jù)庫模型構(gòu)建

傳統(tǒng)的制圖數(shù)據(jù)庫和地理數(shù)據(jù)庫需在同一時(shí)期生產(chǎn)2 套數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的重復(fù)生產(chǎn)在加大工作量的同時(shí)也造成了數(shù)據(jù)的冗余，2 套數(shù)據(jù)的分別存儲和更新難以保證數(shù)據(jù)的一致性[3]。廣西快速制圖供圖服務(wù)體系使用圖庫一體化的制圖數(shù)據(jù)庫模型，制圖數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)原則是以地理數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，針對要素分類分級、符號優(yōu)化表達(dá)等地圖表達(dá)要求，在數(shù)據(jù)模型的不同層次上進(jìn)行設(shè)計(jì)和擴(kuò)展，并通過自動符號化、沖突探測、地圖綜合等操作完成對擴(kuò)展后數(shù)據(jù)庫的增強(qiáng)和填充，實(shí)現(xiàn)地圖表達(dá)符號的離線處理及固化存儲，減少應(yīng)急制圖時(shí)在線符號處理的工作量，滿足應(yīng)急制圖所需的出圖要求。擴(kuò)展設(shè)計(jì)示例如表1 所示。

表1 制圖數(shù)據(jù)模型擴(kuò)展設(shè)計(jì)表

3.3.2 地圖編制流程知識庫構(gòu)建

廣西快速制圖供圖服務(wù)體系將地圖設(shè)計(jì)流程結(jié)構(gòu)化與模型化用信息化的語言描述地圖設(shè)計(jì)的各個(gè)過程，并總結(jié)以往專題地圖設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)與常用設(shè)計(jì)方案形成模板，從而形成地圖設(shè)計(jì)流程專家知識庫，實(shí)現(xiàn)地圖設(shè)計(jì)流程的系統(tǒng)工程化，滿足地圖設(shè)計(jì)過程的向?qū)Щc智能化。

（1）地圖模板庫。用戶根據(jù)地圖需求，結(jié)合符號庫、顏色庫及字體庫，構(gòu)建地圖及整飾內(nèi)容，并將地圖的配置信息、制圖規(guī)范指標(biāo)庫、數(shù)據(jù)字典等進(jìn)行統(tǒng)一的保存管理，形成模板，構(gòu)建模板庫。在應(yīng)急制圖過程中，系統(tǒng)根據(jù)用戶選擇的模板完成地圖渲染，快速實(shí)現(xiàn)由“數(shù)據(jù)”到“圖”的過程。

（2）整飾知識庫。對專題圖指北針、圖例、比例尺、地圖花邊等整飾要素進(jìn)行總結(jié)歸納，將整飾要素以制圖表達(dá)的方式制作并存儲于點(diǎn)要素類中，并實(shí)現(xiàn)整飾要素在空間數(shù)據(jù)庫中以點(diǎn)要素存在，在地圖上以相應(yīng)的圖形符號表現(xiàn)地圖花邊等要素。

（3）注記知識庫。在遵守制圖規(guī)范的基礎(chǔ)上，根據(jù)地理要素的特征和重要性確定地圖注記的樣式與布局，如注記大小、顏色、字體、位置等信息，構(gòu)建成注記配置知識庫，并以規(guī)則化的語言存儲到知識庫。

4 應(yīng)用成效

截至2022年2 月，制圖單位基于廣西快速制圖供圖服務(wù)體系完成了地圖制圖3 680 幅，保障了自治區(qū)重大活動或緊急任務(wù)100 多次，特別是在百色市疫情防控、靖西市抗震救災(zāi)等突發(fā)情況下，實(shí)現(xiàn)3 h 內(nèi)完成應(yīng)急地圖制作，有力保障指揮救援的決策需求。應(yīng)急地圖的特征決定了應(yīng)急地圖保障的時(shí)效性與準(zhǔn)確性，廣西快速制圖供圖服務(wù)體系在多次應(yīng)急地圖保障工作中的生產(chǎn)實(shí)踐有效驗(yàn)證了該體系的先進(jìn)性和實(shí)用性，大大減少了制圖的工作量，提高了工作效率和生產(chǎn)質(zhì)量。

5 結(jié) 語

應(yīng)急地圖常規(guī)制作模式已難以滿足當(dāng)前政務(wù)應(yīng)急對地圖服務(wù)形式、內(nèi)容以及響應(yīng)時(shí)間提出的要求，廣西快速制圖供圖服務(wù)體系通過對應(yīng)急地圖快速制圖模式的探索與實(shí)踐，成功破解了傳統(tǒng)制圖模式中數(shù)據(jù)雜、軟件多、效率低、更新難等難題，有效改變了地圖制圖以天或者星期的耗時(shí)現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)了全區(qū)常用尺度、任意區(qū)域地圖的快速制圖，在相關(guān)部門處理應(yīng)急事件過程中起到了積極的作用，有很好的應(yīng)用前景及推廣價(jià)值。