研析GIS的數(shù)據(jù)庫(kù)地圖制圖應(yīng)用

姜曉虎

摘要：GIS數(shù)據(jù)庫(kù)地圖制度在近幾年的應(yīng)用越來越廣泛，其表現(xiàn)的性能也越來越出色。本文將結(jié)合GIS系統(tǒng)的基本原理和方法，對(duì)GIS數(shù)據(jù)庫(kù)地圖制圖存在的主要問題和技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：GIS 地圖制圖 數(shù)據(jù)庫(kù)

中圖分類號(hào)：TN206 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）01-0045-02

數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理的重要技術(shù)，在近幾年的發(fā)展速度非?？?。大型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)于空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的支持不斷擴(kuò)展，使其在對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行管理方面也具備了極好的性能，已經(jīng)發(fā)展成為GIS基本的空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理方式。GIS軟件的一項(xiàng)重要功能就是地圖制圖以及輸出，這同樣是GIS軟件表現(xiàn)數(shù)據(jù)的方式。GIS在我國(guó)已經(jīng)發(fā)展了二十幾年，許多學(xué)者對(duì)這方面進(jìn)行了深入的研究，貢獻(xiàn)了許多關(guān)于GIS軟件的論文和書籍。但是對(duì)于GIS數(shù)據(jù)庫(kù)地圖制圖的研究卻非常少。

1 GIS的原理和方法

傳統(tǒng)的制圖是根據(jù)不同比例尺或不同專題圖的要求，靠制圖工作者的專業(yè)技能和專業(yè)知識(shí)來完成制圖。這種方式由主觀帶來的影響非常大，制圖工作者的能力和經(jīng)驗(yàn)將直接影響到地圖的質(zhì)量高低。而運(yùn)用GIS軟件進(jìn)行地圖的制作，可以幫助制圖工作來處理各種地理信息及其相互關(guān)系，使得制作出的地圖更加的準(zhǔn)確、客觀。

用GIS軟件進(jìn)行制圖時(shí)，將地理空間上的實(shí)體抽象為點(diǎn)、線、面等，這些要素有自己的屬性特征和空間幾何特征。矢量型的空間數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，地理空間實(shí)體全部是以點(diǎn)及其集合的形式來進(jìn)行幾何形態(tài)和空間位置的描述，空間實(shí)物之間的關(guān)系用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來表現(xiàn)，并且建立起屬性特性和幾何特性的關(guān)系，他們通過用戶識(shí)別碼和計(jì)算機(jī)內(nèi)部代碼進(jìn)行聯(lián)系。在柵格空間數(shù)據(jù)庫(kù)中，用柵格單元之間的組合來表示空間實(shí)體，其對(duì)應(yīng)的屬性用柵格單元的值來表示，集合坐標(biāo)用柵格單元的位置來表示。在GIS系統(tǒng)中，柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)是可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換的，GIS系統(tǒng)用地學(xué)空間信息處理和計(jì)算機(jī)圖形處理方法，利用柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)混合、相互轉(zhuǎn)換，將不同類型、不同來源的數(shù)據(jù)和其屬性進(jìn)行綜合分析、處理以及有機(jī)的結(jié)合，把結(jié)果用報(bào)表、圖形的方式輸出來，或者將紙質(zhì)地圖出版出來，或者以刻錄成光盤的形式，或者借助計(jì)算機(jī)來顯示。

GIS制圖的方法為：將原圖用掃描儀進(jìn)行掃描，以柵格的方式進(jìn)行存儲(chǔ)，然后將其轉(zhuǎn)化為矢量，用點(diǎn)文件或者線文件的方式存儲(chǔ)，通過區(qū)編輯，最后將圖形輸出。

2 GIS數(shù)據(jù)庫(kù)地圖制圖的主要問題

空間分析是GIS軟件的主要功能，因此，GIS采集數(shù)據(jù)和組織數(shù)據(jù)進(jìn)行建庫(kù)時(shí)，必須要達(dá)到進(jìn)行空間分析的要求。為了地圖表達(dá)的需要，地圖數(shù)據(jù)需要在采集數(shù)據(jù)和組織數(shù)據(jù)方面做出一定的處理。制圖數(shù)據(jù)和GIS數(shù)據(jù)側(cè)重的功能不同，直接影響了GIS數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行地圖制圖的輸出。GIS數(shù)據(jù)與制圖數(shù)據(jù)相比在進(jìn)行制圖輸出時(shí)，要進(jìn)行以下處理。

2.1 處理共位地物沖突

GIS數(shù)據(jù)庫(kù)需要保持地物完整以保證量算、空間分析功能的正常行使。其中的線要素需要保持連續(xù)，面要素需要具備完整構(gòu)面。進(jìn)行地圖的編輯時(shí)，要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的要素進(jìn)行一些分割處理以使地圖可以滿足制圖規(guī)范的要求。比如水系，經(jīng)過水閘、水槽、橋梁時(shí)要打斷。其他的境界跟單線水發(fā)生重合時(shí)，不但要打斷，還要用跳繪來防止重疊。在進(jìn)行地圖制圖時(shí)，因?yàn)橐獙?duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，這會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的完整性造成破壞，會(huì)最終影響到GIS分析的準(zhǔn)確性。

2.2 調(diào)整地物關(guān)系沖突

GIS數(shù)據(jù)庫(kù)需要將地物的原始空間關(guān)系保持下來以使空間分析的結(jié)果盡量準(zhǔn)確，比如位置關(guān)系、方位關(guān)系分析、拓?fù)潢P(guān)系查詢等，都要建立在地物真實(shí)的空間關(guān)系上才能保證分析結(jié)果的正確性。在運(yùn)用GIS進(jìn)行地圖制圖時(shí)，需要將地圖的載負(fù)量考慮進(jìn)去以保證地圖的清晰性，制圖的要點(diǎn)在對(duì)地圖圖形的關(guān)系進(jìn)行藝術(shù)的正確處理。在地圖制圖輸出時(shí)，如果地物的圖形位置之間的間隔比較小而給閱讀帶來困難，要根據(jù)地物的重要性差異和地物類型，或者根據(jù)特定的規(guī)則進(jìn)行地物的移位處理，這會(huì)對(duì)地物實(shí)際的位置關(guān)系產(chǎn)生影響，造成GIS分析結(jié)果的失真。

2.3 地圖綜合和圖形的修飾處理

在用GIS進(jìn)行地圖制圖輸出時(shí)，要對(duì)地物進(jìn)行編輯以保證地圖的美觀。比如，連接用實(shí)線代表的要素與用虛線代表的要素，就需要一定的編輯來避免虛接。大比例尺的地圖數(shù)據(jù)要生成小比例尺的進(jìn)行輸出時(shí)，要通過比較多的處理以保證視覺上的舒適。這些修飾處理同樣會(huì)對(duì)GIS的分析產(chǎn)生影響。

此外，在進(jìn)行GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的建立時(shí)，為了數(shù)據(jù)顯示接邊、無縫的要求以及管理的方便，通常會(huì)用同樣的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，將數(shù)據(jù)組合成整體。但是在制圖時(shí)，根據(jù)制圖要求和地圖用途的差異，要選擇不同的投影方式，而且只將制圖區(qū)域輸出。因?yàn)橛行〨IS系統(tǒng)是不支持?jǐn)?shù)據(jù)顯示時(shí)的實(shí)時(shí)投影變化和裁切顯示的，這也會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)地圖制圖產(chǎn)生影響。因?yàn)镚IS數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢和統(tǒng)計(jì)分析功能，所以，數(shù)據(jù)的完整性是必須的，不能因?yàn)橹茍D的需要做出改變。這就需要調(diào)整建立數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)組織等方面的內(nèi)容，以保證數(shù)據(jù)庫(kù)既能滿足進(jìn)行空間分析的需要，又能達(dá)到制圖的要求。

3 GIS數(shù)據(jù)庫(kù)地圖制圖的技術(shù)要點(diǎn)

3.1 地圖設(shè)計(jì)和編輯要認(rèn)真準(zhǔn)確

GIS系統(tǒng)的圖形編輯器有五項(xiàng)系統(tǒng)庫(kù)選擇板：顏色庫(kù)選擇板、字庫(kù)選擇板、圖案庫(kù)選擇板、線庫(kù)選擇板和子圖庫(kù)選擇板，這五項(xiàng)選擇板是進(jìn)行地圖設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。進(jìn)行地圖設(shè)計(jì)需要做好的工作包括：一是要表示的地理信息的確定；二是如何對(duì)不同信息進(jìn)行表示；三是每一種地理信息表示的詳細(xì)程度；四是對(duì)點(diǎn)、線、面符號(hào)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.2 地理信息特征點(diǎn)的采集要正確

線編輯是整個(gè)數(shù)字地圖制圖中進(jìn)行圖形編輯非常重要的環(huán)節(jié)，占的比重也非常大，包括將用線型表示的信息，比如運(yùn)河、鐵路、行政界限等進(jìn)行矢量化。尤其是在進(jìn)行等高線的數(shù)字化時(shí)，一旦采點(diǎn)不夠準(zhǔn)確合理，會(huì)導(dǎo)致等高線變形，直接影響到地圖的精度。通常來說，曲線段（比如等高線等）上曲率變化大的位置是地理信息特征點(diǎn)的位置。

3.3 采點(diǎn)密度的掌握要正確

在地圖制圖進(jìn)行線編輯時(shí)，如果線上的采點(diǎn)少會(huì)造成曲線數(shù)字化后會(huì)不夠光滑或者嚴(yán)重的變形，反之，如果采點(diǎn)過于密集會(huì)增加數(shù)據(jù)量，使存儲(chǔ)的負(fù)擔(dān)加重，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的冗余。另外，不同曲率的曲線的采點(diǎn)密度是不同的，曲率大的采點(diǎn)密度也大，相反，曲率小的采點(diǎn)密度也小。只有采點(diǎn)密度的掌握正確，才能夠保證曲線的光滑，將曲線最真實(shí)的特征反映出來，將最詳實(shí)可靠的數(shù)據(jù)源提供給地理信息系統(tǒng)。

3.4 要運(yùn)用色彩的作用

作為地圖的重要語(yǔ)言，色彩的運(yùn)用能夠使地圖信息的表現(xiàn)力增強(qiáng)，還可以增加地圖符號(hào)表示地理信息的種類以及區(qū)分地圖內(nèi)容的能力，增強(qiáng)地圖的清晰度和美學(xué)價(jià)值。GIS有顏色色譜庫(kù)，對(duì)庫(kù)中的顏色進(jìn)行了編號(hào)，稱為色號(hào)。在進(jìn)行地圖的制作時(shí)，可以根據(jù)地形的特征用同一種色號(hào)的線型來表示同一高程的等高線。完成線編輯后，還可以選擇不同色號(hào)的線型進(jìn)行面的編輯，最后再將線參數(shù)的色號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一修改。

3.5 充分運(yùn)用分層的功能

GIS對(duì)于圖形信息的處理有分層的功能，比如分層操作、分層管理和分層存放，可以對(duì)多個(gè)任意圖層進(jìn)行打開、關(guān)閉，任意顯示工作區(qū)的現(xiàn)有圖層，還能將指定的圖層從多個(gè)圖層文件中分離出來。因?yàn)閳D形信息可以進(jìn)行分層的存放，因此可以通過不同圖層的組合來形成專題地圖。比如在制作城市地圖集時(shí)，地勢(shì)圖、交通圖、城鎮(zhèn)體系圖的設(shè)計(jì)和編輯可以運(yùn)用圖形信息的分層功能，將這三幅圖共用的城市地理底圖進(jìn)行掃描，把圖中的主要地理信息，即經(jīng)緯度、居民地、交通線、境界線、地形、水系等進(jìn)行一次性的信息采集，以防止重復(fù)勞動(dòng)，再借助分層功能進(jìn)行圖形數(shù)據(jù)分層，然后疊加起來，編輯、組合成新的專題圖。地圖信息的疊加要根據(jù)每幅圖所負(fù)載數(shù)據(jù)的詳細(xì)度和要表達(dá)的主題內(nèi)容來完成。

4 結(jié)語(yǔ)

人類終將進(jìn)入全面信息化的階段，而地圖作為提供服務(wù)信息的產(chǎn)品，其需求將逐漸增加。對(duì)于地圖制圖專家來說，由傳統(tǒng)地圖制圖向數(shù)字化地圖制圖將是他們面臨的挑戰(zhàn)。通過新型技術(shù)的運(yùn)用，將催生更多更優(yōu)秀的數(shù)字地圖的出現(xiàn)，為人類面臨的環(huán)境、資源等問題的集成研究和綜合分析提供便利。而目前，我們的首要任務(wù)是順應(yīng)信息發(fā)展的方向，學(xué)習(xí)更多更專業(yè)的技能。

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