安徽省基礎地理信息數據庫制圖系統設計與實現

胡小彭

(安徽省基礎測繪信息中心，安徽 合肥 230031)

1 引 言

基礎地理信息是國家空間數據基礎設施的重要組成部分，是國家信息化權威、統一的定位基準和空間載體，是國民經濟建設、自然資源管理、生態環境保護、防災減災、公共突發事件處置、國防建設和信息化工作等不可缺少的基礎數據[1]。隨著安徽省省級基礎測繪工作的不斷深化，大量的基礎測繪數據逐步積累，已成為全面、準確、客觀反映全省地表自然與人文地理的基礎性、戰略性信息資源，也是各級政府部門科學管理決策的重要依據。

地圖制圖進入數字化，生產的工藝流程也發生了根本性的轉變，不再是傳統的先有圖后建庫，而是先建庫后出圖[2]。近年來，安徽省基礎測繪生產主要側重于數據的采集與建庫，“十三五”期間實現了基礎測繪數據的年度更新目標[3]，形成了每年一版的基礎地理信息數據庫，目前最新的數據庫為2020版。雖然安徽省基礎地理信息數據庫的內容不斷豐富、現勢性不斷提高，但未同步更新地形圖制圖數據和紙質地形圖，缺少該方面的地圖產品。省級 1∶10 000基本比例尺地形圖是國民經濟和國防建設的基本用圖，應用十分廣泛[4～6]，為了滿足社會需要，豐富基礎測繪產品體系，需在已有的基礎地理信息數據庫基礎上開發制圖輸出功能，將數據庫中的基礎地理信息數據輸出為電子或紙質圖件，為有需求的用戶提供地圖產品。

2 需求分析

目前，安徽省測繪檔案資料館中現存的 1∶10 000地形圖制圖數據成果為“十二五”期間生產，現勢性2012年左右。隨著近年來經濟社會的飛速發展，現實中的自然和人文地理要素都發生了很大變化，而現存的地形圖制圖數據沒有及時更新，地圖內容陳舊，很多已經無法滿足當前的應用需求。

“十三五”期間安徽省要求實現基礎測繪年度更新，突破了以往五年更新一次的頻率。由于時間緊、任務重，每年基礎測繪主要的工作任務是數據的采集與建庫，生產單位沒有同步生產地形圖制圖數據，從而導致未能及時向社會提供最新的地圖產品。為此，需要研發基于數據庫自動生成地形圖制圖數據技術，將數據庫中的基礎地理信息數據快速輸出為電子或紙質圖件，豐富基礎測繪產品體系。一方面滿足各行業應用的需要，另一方面為應急測繪保障提供圖件成果[7，8]。

安徽省基礎地理信息數據庫制圖系統的主要需求是基于數據庫直接輸出地形圖制圖數據成果，建立以空間數據庫為基礎的地圖生產體系，形成一套新的地圖生產技術和工藝流程，提高地圖生產的自動化和智能化程度，并滿足向社會各界提供基于持續更新的基礎地理信息數據的多樣化地圖服務的需求，實現制圖輸出功能與現有數據庫關系系統的無縫對接。要求通過制圖系統，可以直接生成各年度版本的 1∶10 000標準分幅的紙質地形圖，也可以生成矢量和柵格形式的 1∶10 000地形圖制圖數據。

3 數據庫制圖系統實現

3.1 技術路線

目前安徽省已建成基礎地理信息數據庫及管理系統，其中數據庫管理系統采用C/S體系結構，利用C#和ArcGIS Engine 10.1開發，數據庫采Oracle11g，空間數據庫引擎采用ArcSDE 10.1，數據庫制圖系統需要開發接口，能夠實現與現有數據庫系統進行數據及功能的交互操作。

數據庫制圖的總體技術路線是在已有的數據庫及管理系統的基礎上，按照國家基本比例尺地形圖圖式，建立專家制圖規則庫并配置制圖模板，通過數據庫制圖系統自動生成制圖數據，根據應用場景要求輸出所需的地圖產品，如圖1所示。

圖1 制圖技術流程圖

3.2 系統功能設計

數據庫制圖系統是按照國家基本比例尺地形圖圖式要求，基于數據庫直接輸出地形圖成果，滿足日常和應急使用要求。系統功能主要包括符號庫管理、制圖模板配置、快速成圖、制圖編輯與成果輸出等五大模塊，如圖2所示。

圖2 系統功能結構圖

(1)符號庫管理

符號庫管理是制圖系統不可缺少的部分。符號庫管理包括符號庫建立、符號編輯修改、特殊符號加載，提供制圖所需的各類符號制作能力，支持符號導入導出、瀏覽查詢等基本管理操作。

(2)制圖模板配置

制圖模板配置包括圖廓整飾、符號化、符號沖突處理、智能標注、同色壓蓋處理、制圖精編配置、制圖輸出參數設置等可視化配置功能。通過制圖模板配置功能可進行制圖模板自定義配置，制作滿足各版本的制圖模板。

(3)快速成圖

快速成圖功能是基于數據庫系統傳輸數據、圖號、元數據等相關信息，依賴制圖模板，實現自動掛接符號、注記生成、制圖預處理、圖廓整飾等一系列制圖處理，自動生成地形圖制圖數據。支持通過點選、框選或者指定圖幅號等多種方式來獲取庫內數據集中需要進行出圖的數據。

快速成圖功能模塊，一方面支持基于制圖模板實現從數據庫到制圖成果的自動快速出圖，圖面總體效果良好，符號與注記表達正確，可滿足應急使用；另一方面支持使用MDB、GDB等常用格式的本地數據進行快速自動制圖。

(4)制圖編輯

開發制圖編輯功能模塊，提供便捷的符號編輯工具、注記編輯工具，實現只編輯要素符號而不改變數據本身形態。對于圖面效果需要精細化編輯的場景，系統提供符號、注記編輯功能，提供沖突檢查能力輔助編輯。制圖精編過程中只編輯制圖要素，不編輯庫體要素。使用優化的圖庫一體化數據模型，消除制圖輔助圖層，將制圖的符號表達信息直接存儲到要素對象屬性內，使地理數據和制圖數據上保持緊密關聯，方便制圖時同時調用。

(5)成果輸出

成果輸出功能模塊，實現制圖成果可按照標準圖幅、行政區劃和任意范圍進行輸出，支持無損輸出GeoPDF、EPS、DWG、TIF等常用電子格式制圖成果。

3.3 系統實現

制圖輸出系統基于安徽省基礎地理信息數據庫建設，提供了常用的功能接口，將制圖輸出相關功能集成到現有的數據庫管理系統中，可以根據數據版本、圖號從數據庫中提取數據，快速生成制圖工程文件，在界面中可查看所選圖件或打開所選制圖工程文件，實現了制圖輸出與數據庫一體化管理與應用，如圖3所示。

圖3 制圖輸出與數據庫管理系統集成

在專家制圖規則庫引導和制圖模板的驅動下，能夠快速完成地形圖自動化制作，5 min～10 min即可完成一幅標準 1∶10 000地形圖制作，基本符合國家基本比例尺地圖圖式要求，可滿足日常和應急使用。

系統也可以作為一個制圖輸出工具獨立運行(圖4)，獨立運行時需要指定數據源生成制圖工程文件。制圖輸出工具提供了數據預處理、制圖處理、符號編輯、注記編輯、成果輸出等功能，通過人工干預，能夠實現對自動化快速制圖成果的進一步優化。

圖4 制圖輸出工具界面

4 關鍵技術與創新

(1)專家制圖規則庫

目前基礎測繪數據生產側重數據的采集與建庫，主要考慮數據采集指標和精度，沒有著重考慮圖面效果，對數據直接符號化后會出現圖面混亂的問題，而基于數據庫制圖需要考慮圖面效果，保證圖件的可讀性。本項目通過對制圖工藝流程的梳理優化，在圖庫一體化數據模型的基礎上，按照國家基本比例尺地形圖圖式，建立了專家制圖規則庫，包括圖廓整飾規則、符號規則、要素規則、圖層規則、注記規則等，進一步提高軟件自動化制圖效果與效率。只需指定輸出內容、輸出范圍及制圖模板即可在專家制圖規則庫的引導下快速制圖，無須進行圖面數據處理，極大縮短制圖時間。

(2)地物名稱智能標注技術

研發了地物名稱智能標注技術，利用數據庫中地理要素的屬性數據自動派生出具有可編輯的、靜態顯示特性的地圖注記，最后通過設置不同的權重作為避讓的優先級或設定沖突時自動隱藏知識，實現了名稱注記關鍵字處自動換行、實現道路注記、河流注記以及注記與注記、注記與圖面其他要素的自動避讓。使自動出圖的注記幾乎不用精編，便可達到制圖的要求，提高了地形圖制圖的美觀性、高效性。

(3)圖庫一體的快速制圖技術

基于圖庫一體化模型，實現從地理信息數據到制圖數據的產品生成，并在數據庫中保存初次成圖成果數據，地理信息要素數據增量更新后，結合增量更新包能快速實現制圖數據聯動更新。消除了制圖輔助圖層，實現了地理信息數據與制圖數據的要素級強關聯，確保圖數高度一致。

5 結 語

數據庫制圖系統實現了按需提供的圖件的目標，可根據用戶的要求和使用目的，批量生成指定區域內的圖件，可以電子或紙質的形式提供使用，無須提前制作地圖，節約了人力成本投入，節省了圖件存儲的數字空間和物理空間，也減輕了測繪檔案部門的管理工作任務。目前成果已應用于工程勘察、規劃設計、測繪應急演練、公安教學訓練等行業和部門，具有顯著的經濟和社會效益。