福州市行政區(qū)電子地圖的設(shè)計(jì)與研究

官文潔

(福州市勘測院　福建福州　350003)

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福州市行政區(qū)電子地圖的設(shè)計(jì)與研究

官文潔

(福州市勘測院福建福州350003)

為專題地圖生產(chǎn)在理論、方法和技術(shù)上提供參考，文章結(jié)合《福州市行政區(qū)電子地圖》設(shè)計(jì)與制作過程，介紹了行政區(qū)電子地圖的編制方法，探討了電子地圖的總體技術(shù)路線、電子地圖設(shè)計(jì)、制圖加工、地圖數(shù)據(jù)整理等技術(shù)問題。

行政區(qū)；電子地圖；地圖設(shè)計(jì)；制圖加工

0　引言

目前，“數(shù)字福州”建設(shè)正積極穩(wěn)步推進(jìn)，福州市數(shù)字城市地理空間框架已趨于完善。福州市“空間地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫”數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺、公眾版電子地圖服務(wù)平臺已基本建成。福州市五大基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫(DLG、DOM、地址編碼、地下綜合管線、DEM)陸續(xù)建成并投入使用，為“數(shù)字福州”邁向“智慧化”提供基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)。福州市行政區(qū)電子地圖的編制，將為政府重大決策、電子政務(wù)建設(shè)、應(yīng)急指揮、社會公眾服務(wù)等提供統(tǒng)一、權(quán)威的空間定位基礎(chǔ)，對促進(jìn)我市信息化建設(shè)具有重大意義。

1　總體技術(shù)路線

福州市行政區(qū)電子地圖包括矢量電子地圖與影像電子地圖。

(1)矢量電子地圖以2012年福州市大都市基礎(chǔ)測繪1∶2 000、中心城區(qū)1∶500數(shù)字線劃地形圖為基礎(chǔ)資料；以現(xiàn)勢好、精度高的1∶500規(guī)劃竣工數(shù)據(jù)、最新的高分辨率航空影像數(shù)據(jù)等為補(bǔ)充數(shù)據(jù)，對矢量電子地圖進(jìn)行更新。

(2)影像電子地圖以現(xiàn)勢性2012年福州市大都市基礎(chǔ)測繪1∶2 000正射影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，融合2015年福州城區(qū)正射影像數(shù)據(jù)。

對上述數(shù)據(jù)更新、融合后，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行地圖編制，緩存切片最終形成矢量電子地圖、影像電子地圖(網(wǎng)絡(luò)發(fā)布格式)，見圖1。

2　電子地圖編制

2.1編制技術(shù)路線

矢量電子地圖以DLG數(shù)據(jù)框架(河流、道路、建筑物)為主要數(shù)據(jù)源，經(jīng)過圖層設(shè)計(jì)、符號設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分級、可視化設(shè)置；影像電子地圖以航空影像為基礎(chǔ)，并配以矢量線劃和適量注記，詳見圖2。

2.2圖面設(shè)計(jì)

圖面設(shè)計(jì)是在特定的比例尺下，對圖面布局與配置、清晰度及美觀性等內(nèi)容進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，即圖面內(nèi)容是否滿足地圖表達(dá)的需要，包括符號(類型、樣式、大小、顏色)、注記(字體、大小、色彩)、色彩等設(shè)計(jì)，形成配圖模板，指導(dǎo)后續(xù)工作。

(1)圖層設(shè)計(jì)與空間配圖

電子地圖表示是通過用不同圖層表示不同內(nèi)容，根據(jù)地圖表達(dá)需要，按圖層加載需要各類數(shù)據(jù)，并根據(jù)符號庫文件和字體文件，將地物與符號進(jìn)行掛接，初步形成電子地圖。

(2)精細(xì)化編輯

根據(jù)配圖模板，將經(jīng)過數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行符號化表示，同時對不合理的地方進(jìn)行精細(xì)化編輯，以滿足在線地圖展示的需要，如圖3所示。

(3)符號庫設(shè)計(jì)

地圖符號可分為點(diǎn)符號、線符號、面符號和文本符號，它是地圖與GIS表達(dá)空間信息的語言單位，通過符號表達(dá)信息內(nèi)容。

符號的制作是基于ARCGIS軟件平臺創(chuàng)建各種符號并直接應(yīng)用于要素和圖形，使用“樣式(.Style)”的方式將多種符號組合到一起進(jìn)行存儲、管理和共享。在Style中，根據(jù)符號的幾何類型，通過Styles Manager打開樣式管理器，可增加多個自定義的“*.Style”文件，以此管理、制作各級別的符號。

由于ARCGIS基于字體文件驅(qū)動的符號庫，對于特殊點(diǎn)符號，由于字體庫文件沒有符號模板，需要單獨(dú)制作字體符號，制作特殊點(diǎn)符號。本次項(xiàng)目基于AUTOCAD、Font Creator 軟件平臺制作字體文件。

特殊符號制作的程序如下：

①基于AUTOCAD或CorelDraw等繪圖軟件平臺，依據(jù)地圖符號的規(guī)格與樣式，繪制地圖符號樣本圖片(*.jpg)。

②基于Font Creator軟件平臺，將繪制好的符號樣本圖片逐個轉(zhuǎn)化成可編輯矢量字體模型數(shù)據(jù)，作適當(dāng)編輯與調(diào)整后編制為字體符號，然后將制作好的字體符號進(jìn)行分類整合轉(zhuǎn)化為字體符號文件庫(*.ttf)。

③基于arcgis軟件平臺，利用符號編輯工具，對字體符號逐個進(jìn)行色彩、大小調(diào)整，編制成ArcGIS平臺能使用的符號，然后將制作好的符號進(jìn)行分類整合形成項(xiàng)目要求的符號庫(*.style)，如見圖4和圖5所示。

2.3地圖配圖

地圖配圖是在ARCGIS軟件平臺中進(jìn)行，主要工作如下：

(1)數(shù)據(jù)加載與圖層組織

矢量電子地圖與影像電子地圖采用的數(shù)據(jù)源不同，采用不同的圖層組織。矢量電子地圖加載數(shù)據(jù)：圖面注記(水系、交通、居民地及信息點(diǎn)注記等)、點(diǎn)狀要素(信息點(diǎn)位置)、線狀要素(鐵路)、面狀要素(水面、交通、居民地、綠地)等；可以調(diào)整圖層順序，使圖層由上而下為:注記層、點(diǎn)要素層、線要素層、面要素圖層。影像電子地圖加載時，充分考慮影像地圖的特點(diǎn)，減少壓蓋，保證圖面清晰、易讀，只加載道路注記、鐵路地注記、水系注記、及相對重要的信息點(diǎn)注記和符號等。

(2)地圖要素符號化處理

采用基于ArcGIS的電子地圖配圖，加載數(shù)據(jù)后，并設(shè)置每級的顯示比例尺，按照地圖符號樣式，根據(jù)地圖要素和地圖符號庫進(jìn)行對應(yīng)，將地圖要素符號化，完成電子地圖的配圖工作，使地圖美觀、清晰、易讀。如見圖6所示。

2.4地圖整飾處理

在完成電子地圖的基本配圖后，后期對電子地圖整飾處理，主要包括路口溶解、注記動態(tài)標(biāo)注、注記避讓(壓蓋)、立交橋、地下通道、過街天橋以及東部辦公區(qū)圖面優(yōu)化處理等。下面重點(diǎn)介紹福州市東部辦公區(qū)圖面優(yōu)化處理的方法：

東部辦公區(qū)是福州市局級單位集中辦公場所，每一棟樓有近10家行政單位，每一個信息點(diǎn)都很重要，根據(jù)圖面載負(fù)量，每一棟樓只選擇有代表性的單位在圖面表達(dá)，配置對應(yīng)點(diǎn)位符號，這樣能直觀展示到圖面的單位較有限，為化解這個矛盾，方便用戶快速定位，針對此片區(qū)域優(yōu)化設(shè)計(jì)。主要思路：在18級顯示辦公區(qū)的樓棟號信息，19級將單位名稱信息跟點(diǎn)位信息表達(dá)對應(yīng)的樓棟上，在同一棟樓的單位共用一個信息點(diǎn)符號。具體處理結(jié)果見圖7和圖8。

2.5地圖瓦片庫建設(shè)

電子地圖制作完成后，對其進(jìn)行服務(wù)發(fā)布和瓦片制作。按照本次建設(shè)要求，對全市18～19級矢量電子地圖，影像電子地圖分別進(jìn)行地圖緩存瓦片裁切。項(xiàng)目基于在ArcGIS Server中，將制作完成的地圖文檔(MXD或MSD)發(fā)布為地圖服務(wù)。ArcGIS 提供了一套完整的切圖方案，從地圖的發(fā)布到緩存的創(chuàng)建以及管理維護(hù)，都體現(xiàn)了工作流的思想。

(1)地圖切片技術(shù)流程

通過對保存的地圖工程文檔進(jìn)行緩存切片處理，形成地圖瓦片數(shù)據(jù)庫；本次地圖瓦片庫生產(chǎn)包括18～19個級別，2種類型：矢量電子地圖、影像電子地圖。具體流程詳見圖9。

(2)地圖切片參數(shù)

根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求，本項(xiàng)目切圖主要參數(shù)如下：

①坐標(biāo)系統(tǒng)：本項(xiàng)目提供2 000國家大地坐標(biāo)系統(tǒng)下和福州城市地方平面直角坐標(biāo)系的瓦片數(shù)據(jù)，將配置好的電子地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行切圖生產(chǎn)。

②切圖比例尺：瓦片數(shù)據(jù)分為18～19級，切片等級與切圖比例尺之間的對應(yīng)關(guān)系如表1所示。

表1　地圖切片比例尺

③成果樣圖

切片建庫后的地圖瓦片庫樣圖見圖10和圖11。

3　技術(shù)難點(diǎn)及解決辦法

3.1基于多源數(shù)據(jù)融合的數(shù)據(jù)更新技術(shù)

地圖的現(xiàn)勢性就是地圖的生命力，在城市快速發(fā)展的當(dāng)下，如何保證電子地圖的現(xiàn)勢性，成為地圖的編制難點(diǎn)。經(jīng)過多次試驗(yàn)和研究，通過采用多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)，可以大大提高地圖的現(xiàn)勢性。

地圖更新充分發(fā)揮城市大比例尺數(shù)據(jù)資源優(yōu)勢，特別在城市規(guī)劃建設(shè)、竣工測量、航空影像、衛(wèi)星影像及各種專項(xiàng)調(diào)查資料。在多源數(shù)據(jù)資料利用過程中抓住現(xiàn)勢性原則和精度優(yōu)先的原則，首先以現(xiàn)勢性高的資料為更新依據(jù)，在現(xiàn)勢性一致的情況下以精度高的資料為依據(jù)，在保證現(xiàn)勢性情況下盡量提高數(shù)據(jù)源精度。目前主要采用更新源特點(diǎn)：

(1)最新航空正射影像現(xiàn)勢性高，覆蓋全面，是優(yōu)先采用的更新數(shù)據(jù)源，并作為地圖更新的基本資料，其它資料在與其進(jìn)行比較后選擇性采用。

(2)建筑放樣數(shù)據(jù)，現(xiàn)勢性超前，但數(shù)據(jù)僅限局部有工程資料的地塊，一般是重點(diǎn)工程或已經(jīng)動工但未建設(shè)完成，是電子地圖的一大亮點(diǎn)。

(3)建筑竣工測量數(shù)據(jù)，現(xiàn)勢性強(qiáng)精度高，在各種資料重疊的情況下，是最優(yōu)先采納的更新源，僅限局部有工程資料的地塊。

(4)其它地理國情普查、部件調(diào)查、地名普查、高分辨率衛(wèi)星影像等數(shù)據(jù)資料，是更新電子地圖輔助資料。

通過以上各類更新數(shù)據(jù)資源利用，在保證地圖現(xiàn)勢性和精度同時，極大提高地圖實(shí)用性，及時滿足各行各業(yè)用圖需要，且大大節(jié)約建設(shè)成本，縮短成圖周期。

3.2基于網(wǎng)格化分級抽稀技術(shù)

信息點(diǎn)不僅是電子地圖展示的重要要素，而且是用戶查詢定位的后臺數(shù)據(jù)庫。由于本次項(xiàng)目采集的信息點(diǎn)非常多，且在城市中心密集存在，如全部在圖面上展示信息點(diǎn)符號和名稱，將極大影響地圖的美觀。如何保證地圖直觀美觀、又方便查詢定位，成為項(xiàng)目建設(shè)的技術(shù)難點(diǎn)。

經(jīng)過多次試驗(yàn)區(qū)數(shù)據(jù)測試研究，通過采用網(wǎng)格化分級抽稀信息點(diǎn)表達(dá)技術(shù)，全部的信息點(diǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到后臺數(shù)據(jù)庫中，供用戶查詢定位，而通過網(wǎng)格化分級抽稀綜合方法選取重要的、有標(biāo)志意義的信息點(diǎn)進(jìn)行圖面展示。

網(wǎng)格化分級抽稀綜合方法主要是根據(jù)比例尺分級設(shè)置合理空間網(wǎng)格大小，然后設(shè)置信息點(diǎn)類別權(quán)重，再根據(jù)網(wǎng)格與信息點(diǎn)的空間關(guān)系以及信息點(diǎn)權(quán)重關(guān)系提取要展示的信息點(diǎn)。通過上述自動化提取，既保證權(quán)重高的信息點(diǎn)能在地圖直觀表達(dá)，又使信息點(diǎn)在地圖合理分布、使地圖更為美觀，減少了人工挑選工作量大、密度不均勻、重點(diǎn)不一致等缺點(diǎn)。

3.3立體交通直觀表達(dá)

隨著城市交通基礎(chǔ)設(shè)施迅猛發(fā)展，立體交通設(shè)計(jì)與建設(shè)都十分復(fù)雜，導(dǎo)致人們經(jīng)常出現(xiàn)在立體交通中走錯及迷路的情況。如何在室內(nèi)提供給用戶直觀立體交通連通信息的地圖，是本次項(xiàng)目解決又一技術(shù)難點(diǎn)。

采用線面兩層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對電子地圖進(jìn)行精細(xì)化編輯，達(dá)到了立體交通立體展示效果。通過比對高新影像，對一般道路、立交橋、高架橋、橋梁等交通要素的上下空間關(guān)系以及連通關(guān)系細(xì)化繪制，將立交橋、高架橋等要素根據(jù)實(shí)際層數(shù)以及連通關(guān)系分層繪制，道路連通的接口不繪制道路邊線，不連通的接口繪制道路邊線，使用戶直觀明白各層道路的連通性(圖12)。

4　結(jié)語

通過福州市行政區(qū)電子地圖建設(shè)的實(shí)踐與研究，為今后電子地圖生產(chǎn)、更新提供借鑒，將有效降低地理信息項(xiàng)目建設(shè)成本，縮短建設(shè)周期，促進(jìn)地理信息在政府決策和電子政務(wù)建設(shè)中的廣泛應(yīng)用，同時發(fā)揮基礎(chǔ)地理信息資源的最大效益。從根本上改變當(dāng)前的地理信息服務(wù)模式，為政府、企業(yè)、社會公眾等提供權(quán)威高效的地理信息服務(wù)，有效緩解地理信息服務(wù)需求矛盾，大幅度提升我市地理信息公共服務(wù)能力。

[1]崔文紅.電子地圖的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J].測繪與空間地理信息, 2008, 31(3):87-89.

[2]陳盛銀.地理信息系統(tǒng)電子地圖設(shè)計(jì)[J].測繪與空間地理信息, 2012, 35(12).

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The Design And Research Of Fuzhou City Administrative Region Electronic Map

GUANWenjie

(Fuzhou Institute of Geotechnical Investigation and Surveying， Fuzhou 350003)

In order to provide references for future production of thematic maps in theory, method and technology.in this paper, combined with the “Fuzhou City Administrative Region electronic map” design and production process, the formation of the administrative region map was introduced, and several main technical problems were discussed, such as the overall implementation route for the map, the design of electronic map, the electronic map processing and map data sorting out.

Administrative area; Electronic map; Map designing;Map processing

官文潔(1967.05-),女，工程師。

E-mail:362839467@qq.com

2016-06-02

P2

A

1004-6135(2016)07-0113-06