空間GIS文本動(dòng)態(tài)標(biāo)注方法研究

李冬，孔平，曲曉白，王玉家

（1.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司，濟(jì)南250001；2.國(guó)網(wǎng)山東濟(jì)陽縣供電公司，山東濟(jì)陽251400；3.國(guó)網(wǎng)山東莒縣供電公司，山東莒縣276500）

空間GIS文本動(dòng)態(tài)標(biāo)注方法研究

李冬1，孔平1，曲曉白2，王玉家3

（1.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司，濟(jì)南250001；2.國(guó)網(wǎng)山東濟(jì)陽縣供電公司，山東濟(jì)陽251400；3.國(guó)網(wǎng)山東莒縣供電公司，山東莒縣276500）

地理信息系統(tǒng)（GIS）采用文字標(biāo)注方式提高地圖可讀性，以實(shí)現(xiàn)對(duì)地理信息的顯示和提取。而如何使地圖文本標(biāo)注更易于理解是GIS的重要問題。針對(duì)復(fù)雜多變的中文文本信息，為找到最佳的地圖標(biāo)注位置，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于GIS平臺(tái)、電網(wǎng)資源以及氣象平臺(tái)的空間GIS文本動(dòng)態(tài)標(biāo)注方法，該方法能夠?yàn)榭臻g關(guān)系抽取和場(chǎng)景構(gòu)建提供準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，有效地描述GIS中的空間關(guān)系，并實(shí)現(xiàn)文本類信息動(dòng)態(tài)標(biāo)注，優(yōu)化GIS平臺(tái)的展示效果。

地理信息系統(tǒng)；空間標(biāo)注；地理空間關(guān)系；標(biāo)注算法

0　引言

地理信息系統(tǒng)（GIS）中，標(biāo)注作為不可缺少的重要組成部分，不僅能夠影響地圖的表達(dá)效果，還具有為用戶提供直接有效地理信息的能力［1］。然而長(zhǎng)期以來地圖標(biāo)注工作需要大量手工作業(yè)和人工干預(yù)，使得地圖表達(dá)效率大大降低，造成數(shù)據(jù)資源浪費(fèi)。因此，文本標(biāo)注技術(shù)在GIS中的研究和應(yīng)用迫切需要完善和提高。

在GIS中如何有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)空間位置的優(yōu)化標(biāo)注是重要的研究方向［2］。根據(jù)現(xiàn)有GIS平臺(tái)地圖的使用情況來看，由于標(biāo)注數(shù)量過多，需要進(jìn)行大量的交互式修改，降低了數(shù)字地圖制圖表達(dá)的效率?？臻g文本動(dòng)態(tài)標(biāo)注技術(shù)的研究有助于提高數(shù)字化制圖的表達(dá)速度，對(duì)于GIS平臺(tái)功能的完善具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1　地圖標(biāo)注技術(shù)

1.1GIS標(biāo)注

利用標(biāo)注算法計(jì)算出標(biāo)注合理位置，從而完成對(duì)地理位置的文字標(biāo)注是GIS的一個(gè)重要應(yīng)用［3］。對(duì)于標(biāo)注位置的評(píng)價(jià)有多種標(biāo)準(zhǔn)，例如：任意兩個(gè)標(biāo)注位置不重疊，標(biāo)注點(diǎn)數(shù)量最多重疊最少，甚至還包括美學(xué)等標(biāo)準(zhǔn)。在繪圖法中，有3種不同的標(biāo)注任務(wù)：區(qū)域特征的標(biāo)注（如海洋或者國(guó)家），線特征的標(biāo)注（如河流或者道路），點(diǎn)特征的標(biāo)注（如城市或山峰）。在標(biāo)注中需要特別注意文本標(biāo)簽與圖形符號(hào)或者其他標(biāo)注的重疊問題［4］。

1.2基本原則

地圖的表現(xiàn)形式主要分為點(diǎn)、線、面，同樣針對(duì)地圖的標(biāo)注形式也包括為點(diǎn)、線、面。盡管不同形式的地理要素所需要的地圖標(biāo)注有所差異，但是對(duì)于地理目標(biāo)的標(biāo)注都普遍遵循3條基本原則：所屬關(guān)系的原則、避讓的原則和習(xí)慣的原則［5］，另外除了這3條基本的原則之外，針對(duì)不同的標(biāo)注還需要滿足其特殊性的原則，如圖1所示。

圖1　標(biāo)注模式分類

地圖標(biāo)注主要包括以下兩方面。

1）地理要素形態(tài)與分布特征分析［6］。需要分別對(duì)點(diǎn)、線和面狀要素進(jìn)行形態(tài)分析，在對(duì)標(biāo)注位置進(jìn)行精確定位后，才能夠?yàn)榈貓D要素的表達(dá)與配置提供可靠的實(shí)體形態(tài)的最佳表達(dá)。

2）拓?fù)潢P(guān)系和關(guān)聯(lián)性分析［7］。在地圖的標(biāo)注配置中，需要保持符號(hào)要素和圖形要素之間的拓?fù)潢P(guān)系以及關(guān)聯(lián)性，從而保證對(duì)地圖要素的正確表達(dá)，否則容易造成地物獲取的誤導(dǎo)。拓?fù)潢P(guān)系與要素之間的關(guān)聯(lián)性主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：首先，居民點(diǎn)所參與表達(dá)的點(diǎn)狀標(biāo)注需要與多邊形的面狀、線狀地理參考體系中的拓?fù)潢P(guān)系相一致；其次，地理空間中的線狀要素的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系需要正確表達(dá)，例如在河流的網(wǎng)絡(luò)體系中，標(biāo)注配置位置與主支流關(guān)系的拓?fù)浼s束應(yīng)表達(dá)清楚；最后，面狀要素的標(biāo)注要與島嶼形狀區(qū)域之間的關(guān)系相匹配，面狀區(qū)域與包含于其中的其他要素保持一致。

2　空間GIS文本動(dòng)態(tài)標(biāo)注方法

為彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)一種基于GIS平臺(tái)的空間GIS文本動(dòng)態(tài)標(biāo)注方法，在GIS平臺(tái)中，以中文文本標(biāo)注中的空間關(guān)系以及標(biāo)注規(guī)范為基礎(chǔ)，正確表達(dá)地理標(biāo)注中中文文本的空間關(guān)系，為空間關(guān)系的提取和場(chǎng)景的構(gòu)建提供充分?jǐn)?shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.1設(shè)計(jì)分析

基于GIS平臺(tái)的空間GIS文本動(dòng)態(tài)標(biāo)注方法的設(shè)計(jì)，應(yīng)包含以下方面：GIS平臺(tái)后端服務(wù)器代碼編制及部署；動(dòng)態(tài)調(diào)用圖層算法編制與部署；實(shí)現(xiàn)中文文本空間關(guān)系標(biāo)注方法；針對(duì)中文文本復(fù)雜多變的特點(diǎn)，制定GIS平臺(tái)詳細(xì)的標(biāo)注規(guī)范；所綜合設(shè)備需要標(biāo)注的信息推送到GIS平臺(tái)前端；GIS平臺(tái)前端事件監(jiān)聽；GIS平臺(tái)前端展示容器文本類信息動(dòng)態(tài)標(biāo)注效果。

精細(xì)化管理，是不斷提升企業(yè)整體管理水平的重要舉措，也是解決企業(yè)存在問題的重要方法。精細(xì)化管理是指三個(gè)層次化的管理：規(guī)范化管理、精細(xì)化管理、創(chuàng)新化管理。

該設(shè)計(jì)面向中文文本的地理命名實(shí)體和空間關(guān)系標(biāo)記語言。制定中文文本中地理命名實(shí)體和空間關(guān)系標(biāo)注規(guī)范，通過事件監(jiān)聽到GIS平臺(tái)后端推送的數(shù)據(jù)，自動(dòng)顯示文本標(biāo)注信息，把GIS平臺(tái)推送的最新數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的展示，從而完成該標(biāo)注方法。

2.2具體方案

基于電網(wǎng)資源和氣象服務(wù)平臺(tái)的空間GIS文本動(dòng)態(tài)標(biāo)注方法主要有8個(gè)步驟。1）后臺(tái)服務(wù)代碼編寫，依據(jù)所需展示結(jié)果編寫前端容器代碼。2）給前端容器添加事件監(jiān)聽，并搭建后臺(tái)服務(wù)。其中，前端容器的用戶界面由組件構(gòu)成，一個(gè)容器能夠包含其他容器或組件。3）編寫后臺(tái)接收電網(wǎng)綜合設(shè)備以及氣象檢測(cè)設(shè)備分析的信息數(shù)據(jù)服務(wù)代碼，根據(jù)接收的電網(wǎng)綜合設(shè)備以及氣象檢測(cè)設(shè)備分析數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯處理，并動(dòng)態(tài)調(diào)用圖層數(shù)據(jù)。4）編寫GIS平臺(tái)后端文本標(biāo)記算法，實(shí)現(xiàn)中文文本空間關(guān)系標(biāo)注方法，根據(jù)地理命名實(shí)體和空間關(guān)系在中文文本和GIS中的不同表達(dá)特點(diǎn)，制定GIS平臺(tái)標(biāo)記語言。其中，GIS平臺(tái)標(biāo)記語言即為中文文本空間關(guān)系標(biāo)注方法研究中面向中文文本的空間關(guān)系標(biāo)記語言設(shè)計(jì)。5）針對(duì)中文文本復(fù)雜多變的特點(diǎn)，制定GIS平臺(tái)詳細(xì)的標(biāo)注規(guī)范，對(duì)GIS平臺(tái)進(jìn)行地理命名實(shí)體和空間關(guān)系的語言庫構(gòu)建，并對(duì)語言庫進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)GIS平臺(tái)文本動(dòng)態(tài)標(biāo)注。其中，GIS平臺(tái)詳細(xì)的標(biāo)注規(guī)范即為中文文本空間關(guān)系標(biāo)注方法研究中面向中文文本的空間關(guān)系標(biāo)注規(guī)范。6）編寫推送代碼，將所需標(biāo)注的文本信息推送至前端容器；7）前端容器按照功能要求進(jìn)行顯示；8）代碼編譯及部署。

如圖2所示為利用該空間GIS文本動(dòng)態(tài)標(biāo)注方法的具體應(yīng)用實(shí)例。

圖2　空間GIS文本動(dòng)態(tài)研究辦法實(shí)施流程

具體包括：GIS平臺(tái)后端服務(wù)器代碼編制及部署，實(shí)時(shí)接收電網(wǎng)資源文本標(biāo)注信息；動(dòng)態(tài)調(diào)用圖層算法編制與部署，依據(jù)接收的資源設(shè)備綜合信息的邏輯處理調(diào)用其圖層數(shù)據(jù)；實(shí)現(xiàn)中文文本空間關(guān)系標(biāo)注方法，根據(jù)地理命名實(shí)體和空間關(guān)系在中文文本和GIS中的不同表達(dá)特點(diǎn)，制定GIS平臺(tái)標(biāo)記語言；針對(duì)中文文本復(fù)雜多變的特點(diǎn)，制定GIS平臺(tái)詳細(xì)的標(biāo)注規(guī)范，對(duì)GIS平臺(tái)進(jìn)行地理命名實(shí)體和空間關(guān)系的語言庫構(gòu)建，并對(duì)語言庫進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)GIS平臺(tái)文本動(dòng)態(tài)標(biāo)注；GIS平臺(tái)后端把所綜合設(shè)備信息需要標(biāo)注的信息推送到GIS平臺(tái)前端；GIS平臺(tái)前端事件監(jiān)聽，在GIS平臺(tái)前端的展示容器中編寫事件監(jiān)聽程序，監(jiān)聽到GIS平臺(tái)后端數(shù)據(jù)推送；GIS平臺(tái)前端展示容器文本類信息動(dòng)態(tài)標(biāo)注效果。

2.3實(shí)際效果

空間文本動(dòng)態(tài)標(biāo)注方法能夠很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)地理實(shí)體的命名和空間關(guān)系的標(biāo)注。在參考現(xiàn)有GIS平臺(tái)中地理信息標(biāo)記語言的基礎(chǔ)上，結(jié)合中文文本、GIS中地理命名實(shí)體和空間關(guān)系的表達(dá)設(shè)計(jì)了針對(duì)GIS平臺(tái)的文本標(biāo)記語言。

完善和制定出空間關(guān)系標(biāo)注規(guī)范，實(shí)現(xiàn)中文文本的地理命名實(shí)體的空間標(biāo)注。在GIS平臺(tái)中針對(duì)地理空間位置的不同特點(diǎn)統(tǒng)一標(biāo)注規(guī)范，使得GIS平臺(tái)中的中文文本標(biāo)注方法更加完善。

3　結(jié)語

總結(jié)分析目前GIS中文本標(biāo)注的實(shí)際情況，針對(duì)GIS標(biāo)注方法中存在的問題提出完善方法，同時(shí)在已有GIS標(biāo)注算法的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行說明，實(shí)現(xiàn)了文本信息的動(dòng)態(tài)標(biāo)注，優(yōu)化了GIS平臺(tái)的展示效果。

［1］于秀蘭，陳澄，饒芳艷，等.WebGIS中地圖點(diǎn)狀要素標(biāo)注算法設(shè)計(jì)［J］.GIS技術(shù)-遙感信息，2002（3）：32-37.

［2］黃杏元.地理信息系統(tǒng)概念［M］.北京：高等教育出版社，1989.

［3］烏盡倫，任伏虎，謝昆青，等.地理信息系統(tǒng)教程［M］.北京：北京大學(xué)出版社，1994.

［4］賈奮勵(lì).電子地圖多尺度表達(dá)的理論與方法研究［D］.鄭州：解放軍信息工程大學(xué)，2002.

［5］劉光.地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)教程——組件篇［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2003.

［6］龔健雅.GIS的數(shù)據(jù)組織及處理方法［M］.武漢：武漢測(cè)繪大學(xué)出版社，2007.

［7］祝國(guó)瑞.地圖學(xué)［M］.武漢：武漢大學(xué)出版社，2004.

Space Dynamic GIS Text Annotation Method

LI Dong1，KONG Ping1，QU Xiaobai2，WANG Yujia3
（1.State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250001，China；2.State Grid Jiyang Power Supply Company，Jiyang 251400，China；3.State Grid Juxian Power Supply Company，Juxian 276500，China）

Geographic information system（GIS）uses the text annotation way to improve the readability of the map，to achieve the display and extraction of geographical information.How to use label text to make the map easier to understand is an important problem of GIS.In view of the complicated Chinese text information，in order to find the best location for map label，and to compensate for the inadequacy of existing technology，a spatial GIS dynamic text annotation method is provided based on GIS platform，the grid resources and meteorological platform.The method can prepare data for spatial relation extraction and provide scene building，effectively describe the spatial relationships in GIS，realize the dynamic annotation of the text information，and optimize the display effect of GIS platform.

GIS；space notation；geographical spatial relations；labeling algorithm

P208；TP391

A

1007－9904（2015）12－0034－03

2015-08-03

李冬（1971），男，高級(jí)工程師，從事信息管理工作；

孔平（1973），男，高級(jí)工程師，從事信息管理工作；

曲曉白（1984），男，工程師，從事信息化管理工作；

王玉家（1985），男，助理工程師，從事信息化管理工作。