基于多源數(shù)據(jù)的專題海圖底圖工藝方法研究

摘 要 地理底圖是地圖的重要組成部分，底圖數(shù)據(jù)資料來源廣泛， 數(shù)據(jù)采用的多源性決定了底圖的多樣化。本文詳細分析研究了基于多種數(shù)據(jù)源基礎(chǔ)上不同表現(xiàn)手法在專題海圖中的實際運用效果，探索底圖間相互融合的方法。

關(guān)鍵詞 專題海圖;地理底圖;多源數(shù)據(jù)

1 地理底圖概況

專題海圖區(qū)別于一般地圖能夠客觀真實地反映港口風(fēng)貌以及表現(xiàn)海底地形，為海上安全航行和管理提供服務(wù)。地理底圖是作圖過程中置于多個圖層的最底部、用于標繪各種要素的基本框架。底圖是地圖的重要構(gòu)成部分，底圖的采用在一定程度上決定了地圖的品質(zhì)及圖面效果。地理底圖的內(nèi)容一般包括適當選取一定數(shù)量的居民地和地物，例如學(xué)校、醫(yī)院、政府機構(gòu)等在國民經(jīng)濟、交通、歷史、文化等方面具有重要意義的點狀要素;鐵路（包括在建鐵路）、公路、通航河道、自然河流以及地級以上行政區(qū)劃境界的線狀要素;表示地貌地勢的面狀要素。各地理要素表示的詳細程度根據(jù)專題地圖的需要和比例尺而定，以滿足用戶需求為標準。

底圖數(shù)據(jù)資料來源廣泛，包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、高分辨率DEM數(shù)據(jù)、海圖數(shù)據(jù)、界限數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感影像、各港區(qū)文本和圖片資料等。數(shù)據(jù)采用的多源性決定了底圖的多樣化，制圖過程中對多種數(shù)據(jù)進行搜集、處理和加工，變?yōu)榭衫玫牡讏D數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)源不同，地理底圖有多種表現(xiàn)手法，包括平面線畫底圖、分層設(shè)色底圖、遙感影像底圖、暈渲底圖及其他底圖等多種類型。通過不同的底圖樣式合理地融合展現(xiàn)出港區(qū)地形起伏狀態(tài)以及地理分布情況，能夠適用于不同類型的專題圖。本文主要分析研究基于多種數(shù)據(jù)源基礎(chǔ)上不同表現(xiàn)手法在專題海圖中的實際運用效果，以及探索底圖間相互融合、達到實現(xiàn)最優(yōu)效果的方法[1]。

2 地理底圖分類及特點

2.1 平面線畫底圖

平面線畫底圖即最常見的普通地圖，以表現(xiàn)該區(qū)域內(nèi)的自然地理及人文經(jīng)濟要素為主。數(shù)據(jù)源通常為電子矢量圖，該圖面內(nèi)包含有地形、河流湖泊、土壤、植被覆蓋、行政區(qū)劃、交通、界線等內(nèi)容，可充分表示制圖區(qū)域內(nèi)的地理特征。作為底圖使用時具有通用性、靈活性的特點：通用性指的是此類底圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)可以根據(jù)實際的制圖需求而變化，比例尺、地圖投影及圖廓范圍可在合理范圍內(nèi)任意調(diào)整;靈活性是指此類底圖的內(nèi)容和表示方法可以由專題圖用途而確定，專題圖編制時通過綜合、精煉與提取可篩選出需要的要素，作為其他底圖的信息補充。

2.2 分層設(shè)色底圖

分層設(shè)色底圖是地理底圖中最常見的一種，數(shù)據(jù)源為等高線地形圖，是以等高線和等深線為基礎(chǔ)進行繪制的。在地圖中按照陸地上等高線的高度及海洋中等深線的深度變化，參考用戶的讀圖習(xí)慣，賦以深淺不同的顏色，作為底圖使用能夠直觀的表示出地貌地勢和海洋海底的形態(tài)。分層設(shè)色通用的顏色順序是：海拔低的平原及盆地使用綠色，海拔較高的丘陵及低山使用黃色，海拔高的高原山地用棕色，圖中的水系以及海洋部分用藍色表示。漸變過渡的顏色可以表示出高度與深度的變化。陸地部分綠色愈深，海拔則低;棕色越濃，海拔越高;雪線以上的地區(qū)通常用白色表示。海洋部分則是藍色越濃，表示水深越深。制圖時通常也可以配合附上分層設(shè)色圖例用來說明不同顏色所顯示出的高度數(shù)值范圍。分層設(shè)色法用在底圖中既能表示海拔的高度，又可以顯示出不同海拔之間的差值，所以它既表示地勢高低，又能反映出地形類型的特點[2]。

2.3 影像底圖

影像地圖是指采用衛(wèi)星遙感影像，并利用遙感影像及航空相片表達空間地理信息的地圖。影像數(shù)據(jù)一般在衛(wèi)星地圖軟件中下載獲得，通過購買的方式在地圖服務(wù)器中下載獲取衛(wèi)星圖片、高程數(shù)據(jù)、剖面圖、歷史影像、三維數(shù)據(jù)等。經(jīng)過授權(quán)后下載的影像數(shù)據(jù)清晰度高、沒有水印，支持無縫拼接、數(shù)據(jù)糾偏及投影變換。將遙感影像數(shù)據(jù)通過幾何校正、投影變換和比例尺變化后應(yīng)用在專題圖底圖中，再通過影像的拼接、色彩校正、色彩增強處理等手段，使影像內(nèi)容更好的顯示，更加的清晰美觀。

在專題圖中能夠通過影像直接獲取地理要素信息，部分地理要素可以直接由影像顯示表達，比如道路、河流、湖泊等，不需要額外加注矢量線劃;而在影像中判讀有困難或顯示不清晰的內(nèi)容，則需要適當疊加矢量線劃和注記，繼而得到一幅滿足專題需求的底圖。影像底圖、矢量要素、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)及圖廓整飾幾部分內(nèi)容共同組成了一張完整的遙感影像專題圖。區(qū)別于其他專題海圖，遙感影像地圖具有以下特點：一是通過影像表現(xiàn)地理要素特征具有更強的直觀性，更加的真實，更能充分反映地理要素的細枝末節(jié)。二是只需基于影像底圖添加簡單的線劃、符號及注記，其他內(nèi)容則直接由影像顯示，不僅能夠減少工作量，縮短成圖周期，還使地圖具有更強的現(xiàn)勢性。也正是因為這種高效的信息傳輸表達方式，使得影像地圖在專題圖運用中也越來越廣泛。

2.4 立體暈渲底圖

暈渲法是指應(yīng)用陰影原理，通過設(shè)置光源的高度角和方位角，以色調(diào)明暗及冷暖變化直觀形象地表現(xiàn)出地貌特征的一種方法。依據(jù)光源所在的位置變化和地形的起伏狀態(tài)，用深淺不一的顏色與色調(diào)在陡坡上塑造出陰影效果，形成富有立體感的地貌地形。并依據(jù)地勢海拔高低等因素，設(shè)置深淺不一的冷暖色，通常與分層設(shè)色法遵循相似的色彩配置規(guī)律[3]。

暈渲圖以高分辨率的DEM為數(shù)據(jù)源，制圖時需根據(jù)制圖比例尺來選擇對應(yīng)精度的DEM數(shù)據(jù)，原則上DEM精度越高地形表面立體效果越好，當然地圖負載的數(shù)據(jù)量也會更大。將暈渲圖和矢量要素如建筑區(qū)域、道路交通、行政區(qū)劃、地名等要素進行疊加，不僅可以模擬實際的地貌形態(tài)，也可以表現(xiàn)出地理要素與地形之間的位置關(guān)系。

在專題圖中通常采用暈渲法來表現(xiàn)立體地形，暈渲底圖通過利用陰影和明暗的變化、色調(diào)的漸變，形象地表現(xiàn)出地貌地形特征，在圖面上顯示出三維的立體效果。相較于其他底圖，暈渲底圖表現(xiàn)的地貌形態(tài)更加立體，能更清晰直觀地反映出制圖區(qū)域的自然地貌特征和整體情況，同時也兼具圖面效果美觀的特點。

2.5 其他底圖

除了以上所述底圖方法之外，針對不同專題地圖需求，為了豐富趣味性與觀賞性，還可以采用更多靈活的底圖表現(xiàn)手法，例如手繪素描法、圖表法、專題符號法等。其中素描法是利用繪畫的方式表現(xiàn)地面起伏的方法，用手繪的方式描繪出山峰、丘陵以及港區(qū)的地形和位置變化，能突出表現(xiàn)地貌類型的特征，成圖方式新穎，具有更強的藝術(shù)表現(xiàn)力與觀賞價值。而對于表現(xiàn)專題統(tǒng)計類數(shù)據(jù)可以采用圖表法、專題符號法等方式，達到專題要素突出、清晰、直觀的目的。多種多樣的底圖表現(xiàn)手法賦予了專題地圖新的生命，增強了地圖的藝術(shù)表現(xiàn)力，讓讀者有耳目一新的感覺[4]。

3 多源數(shù)據(jù)融合的應(yīng)用

在專題圖編制的過程中底圖方法的運用沒有拘泥于單一的表現(xiàn)手段，不同的底圖表達方式相互結(jié)合能夠適用于不同類型的專題海圖。例如，暈渲法與分層設(shè)色法配合運用能夠更好地建立地形地貌的立體感覺。在表示自然地貌的專題圖中，整體地形采用暈渲的方法，山體通過分層設(shè)色表示，綜合運用色彩、陰影、明暗等因素更好地反映地貌立體起伏。對于反映區(qū)域整體風(fēng)貌的專題圖，可以將遙感影像作為底圖運用，并疊加平面線畫底圖，實現(xiàn)圖面信息豐富、服務(wù)專題要素的目的。繪制一張以觀賞性為主的專題海圖時，可以陸地部分采用手繪素描法而海區(qū)部分運用分層設(shè)色表示，實現(xiàn)圖面效果更加美觀的目的。

多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)及新型表現(xiàn)方法的運用拓寬了海圖測繪產(chǎn)品的表現(xiàn)形式，提高了專題海圖有效信息傳輸效率，使圖面產(chǎn)生更加清晰的視覺層次，色彩更加豐富，更加具有表現(xiàn)力和閱讀性[5]。

4 結(jié)束語

本文詳細列舉分析了專題海圖中基于不同數(shù)據(jù)源的多種底圖形式的表現(xiàn)方式及其實際運用效果，并探索底圖間相互結(jié)合的制圖工藝方法。以期在專題圖中實現(xiàn)更優(yōu)的表現(xiàn)效果，豐富專題圖種類，使圖面具有更多的藝術(shù)性和觀賞價值，為今后專題圖的編制提供思路與參考。

參考文獻

[1] 廖小韻，佘世建，薛懷平，等.新編世界地勢圖的分層設(shè)色[J].地理空間信息，2014，（3）：149-151.

[2] 董慶金，左都美.淺析城市影像地圖與普通線劃地圖在設(shè)計制作上的差異[J].城市勘測，2010，（z1）：97-99.

[3] 廖永峰.林業(yè)3S技術(shù)（遙感影像的特點與解譯標志）[M].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)出版社，2010：47.

[4] 王興華，崔文宏.遙感影像在地圖中的應(yīng)用[J].北京測繪，2015，（4）： 117，127-129.

[5] 江秀明.基于ArcGIS的地貌暈渲圖制作[J].測繪技術(shù)裝備，2014， （2）：68-70.

作者簡介

張宇婷（1991-），女，天津人;畢業(yè)院校：武漢大學(xué)，專業(yè)：測繪工程，學(xué)歷：本科，現(xiàn)就職單位：天津海事測繪中心，研究方向：專題海圖制圖、海洋地理信息研究等。