地理信息生成與地圖制圖一體化的分析

單 悅

（沈陽市勘察測(cè)繪研究院有限公司，遼寧沈陽 110000）

0.引言

在應(yīng)用需求上，地圖制圖和地理信息系統(tǒng)沒有很大聯(lián)系，過去都是建立各自的數(shù)據(jù)庫，滿足地理信息研究需求。但在具體工作過程中，應(yīng)用不同的數(shù)據(jù)庫極易浪費(fèi)大量數(shù)據(jù)信息，從而給數(shù)據(jù)信息的更新和維護(hù)造成一定負(fù)面影響。這就要求不斷探索其一體化，以便二者在同一系統(tǒng)中發(fā)揮巨大效果和作用。

1.地理信息生成與地圖制圖

1.1 制圖數(shù)據(jù)和建庫數(shù)據(jù)的差異

制圖數(shù)據(jù)和建庫數(shù)據(jù)存在很多方面的差異，仔細(xì)分析可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行總結(jié)，首先從概念和側(cè)重點(diǎn)來分析，GIS 數(shù)據(jù)庫主要反映的是空間地理的實(shí)際位置和屬性以及數(shù)據(jù)之間的拓?fù)潢P(guān)系，數(shù)據(jù)庫建立的過程中注重的是地理物體的空間物質(zhì)，側(cè)重反映了空間的信息屬性，而制圖數(shù)據(jù)所反映的產(chǎn)品就是由地圖所輸出的有關(guān)數(shù)據(jù)，側(cè)重點(diǎn)在于對(duì)地球表面人文、社會(huì)和各要素進(jìn)行直觀的描述，注重幾何圖形的客觀數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)的表達(dá)方式上，前者將目標(biāo)的對(duì)象抽象為點(diǎn)線面的幾何類型，而后者更加擅長于用地圖上特殊的記號(hào)和注釋來表達(dá)地圖上各種點(diǎn)線面的變化。在數(shù)據(jù)連續(xù)性方面，建庫數(shù)據(jù)具有標(biāo)準(zhǔn)的分類和分層編碼，圖形的產(chǎn)生具有連續(xù)性的特點(diǎn)，表達(dá)方式也是更加完整，而后者為了能夠達(dá)到地圖的美觀設(shè)計(jì)，需要用人為的操作去進(jìn)行空間實(shí)體的斷開，相比之下這種方式所能夠?qū)崿F(xiàn)的難度比前者更加簡便。綜上所述，為了能夠?qū)⒅茍D工作進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，地圖的制圖通常不能夠維護(hù)地圖的完整性，所以二者的不同之處在于數(shù)據(jù)的連續(xù)性不同，完整性不同等[1]。

1.2 一體化重要價(jià)值

衛(wèi)星遙感是空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分類的主要技術(shù)手段，而GIS 技術(shù)則是對(duì)于空間信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的重要工具，這二者是當(dāng)前地理信息工作系統(tǒng)最為主要的技術(shù)手段，既存在著一定的聯(lián)系也存在一定的區(qū)別，將二者進(jìn)行一體化設(shè)置，可以使得信息系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)、多時(shí)采集的能力。地理信息系統(tǒng)一體化，遙感影像可以為GIS 系統(tǒng)提供及時(shí)的位置信息，同時(shí)遇到了突發(fā)的情況遙感信息是當(dāng)前唯一能夠利用的技術(shù)手段，我國當(dāng)前的科技發(fā)展速度不是很快，在制圖技術(shù)落后的情況下，遙感技術(shù)是我們最為重要的技術(shù)。

2.地理信息生成體系數(shù)據(jù)與地圖制圖數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)換進(jìn)程中呈現(xiàn)的問題及解決措施

首先，從地理信息生成系統(tǒng)的概念來看，它所反映的數(shù)據(jù)主要集中在空間地理實(shí)體位置、屬性以及拓?fù)潢P(guān)系，而且其重心主要放在空間信息及其屬性方面；地圖制圖突出的是空間數(shù)據(jù)的直觀展示，從而通過點(diǎn)、線、面3 種主要形式的結(jié)合來為人們呈現(xiàn)最直觀、最易于接受和理解的地圖形式；而地圖主要傾向于通過符號(hào)、標(biāo)記等形式來傳達(dá)不同的地理空間信息數(shù)據(jù)。兩者記錄和展示空間數(shù)據(jù)的方式方法不同，但總體而言，地理信息生成系統(tǒng)傳遞的是完整的數(shù)據(jù)，而地圖是立體、實(shí)體的空間數(shù)據(jù)。前者側(cè)重于文字表達(dá)；后者側(cè)重于幾何展示。

其次，將地圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為GIS 數(shù)據(jù)。地理信息體系首要由三類基本信息組成，語義描繪模型首要描繪要素的類型和分類[2]；數(shù)據(jù)項(xiàng)負(fù)責(zé)描繪要素的數(shù)量特征、質(zhì)量特征等輔助信息；首要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)體是用來描繪元素的空間分布特征和空間聯(lián)系的。但是，地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)涵質(zhì)量不能滿足空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換規(guī)范的相應(yīng)要求。

最后，將GIS 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為地圖數(shù)據(jù)。直接信息和直接信息是地圖信息的兩大類，信息質(zhì)量和數(shù)量都很清晰。直接信息往往是經(jīng)過直接剖析取得的，反應(yīng)進(jìn)程是經(jīng)過元素的分布和組合來完成的。因而，不能直接從空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換中獲取地圖信息，需要經(jīng)過空間數(shù)據(jù)生成符號(hào)來制造地圖產(chǎn)品；此外，還可以經(jīng)過其他途徑取得合理的地圖信息。從兩者的區(qū)別來看，地圖數(shù)據(jù)具有愈加多樣化的數(shù)據(jù)表達(dá)形式，空間數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)的內(nèi)涵質(zhì)量提出了更為嚴(yán)格的要求。因而，運(yùn)用地圖符號(hào)化辦法，將地圖數(shù)據(jù)分為符號(hào)信息和空間數(shù)據(jù)，在空間數(shù)據(jù)生成進(jìn)程中，可以提高地圖數(shù)據(jù)的內(nèi)涵質(zhì)量。

總之，解決地理信息生成系統(tǒng)數(shù)據(jù)與地圖制圖數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)換過程中存在問題的主要措施是要在制圖數(shù)據(jù)上下功夫，即建立地理信息數(shù)據(jù)庫。這個(gè)數(shù)據(jù)庫的建立要同時(shí)滿足地理信息數(shù)據(jù)庫的生成與地圖制圖的制作，因此，它的建立必須要同時(shí)滿足三大要求：第一，要有明確且易于區(qū)分的標(biāo)注；第二，要有準(zhǔn)確的線化型對(duì)象；第三，要有對(duì)應(yīng)的填充對(duì)象。這幾種要求同時(shí)代表著數(shù)據(jù)庫在建立過程中需要的全部數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可能是統(tǒng)一數(shù)據(jù)的不同分析結(jié)果，也可能是為了幫助繪圖者在調(diào)動(dòng)數(shù)據(jù)信息時(shí)能夠更加易于理解與繪制，從而更好地為其選擇制圖工具。

3.地理信息生成與地圖制圖的一體化探究

3.1 設(shè)計(jì)方案與設(shè)計(jì)模型

建立以空間分析為最終應(yīng)用目標(biāo)的完整、連續(xù)的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫，在滿足制圖規(guī)范的前提下，利用地理信息系統(tǒng)的制圖表達(dá)功能，更好地完成地理實(shí)體的符號(hào)表達(dá)是一體化設(shè)計(jì)方案的整體思路。換言之，為了制定切實(shí)可行的地理空間數(shù)據(jù)整編方案，合理整編已經(jīng)達(dá)到數(shù)據(jù)出圖要求的數(shù)據(jù)，不僅要滿足數(shù)據(jù)入庫標(biāo)準(zhǔn)，而且還要借助數(shù)據(jù)符號(hào)化達(dá)到數(shù)據(jù)地圖制圖標(biāo)準(zhǔn)，最終順利完成數(shù)據(jù)庫整編成果。一體化設(shè)計(jì)模型不但能夠直觀呈現(xiàn)出實(shí)體空間位置，而且還能形象地表達(dá)數(shù)據(jù)屬性和其相互關(guān)系，同時(shí)完全符合地理信息系統(tǒng)軟件正常運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。地理信息系統(tǒng)與地圖制圖一體化設(shè)計(jì)模式主要涵蓋以下幾點(diǎn)：首先，地理信息系統(tǒng)軟件分析模型是在基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫中的點(diǎn)、線、面等元素基礎(chǔ)上繪制的矢量地圖，參照編碼和基礎(chǔ)信息分類相結(jié)合的數(shù)據(jù)字典建立地理信息標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范即分析性模型。其次，地圖制圖數(shù)據(jù)模型，嚴(yán)格按照?qǐng)D式構(gòu)建圖信息的生成規(guī)則和地圖制圖的規(guī)范建立的數(shù)據(jù)模型。從上述內(nèi)容可以推斷，因?yàn)槿鄙俦匾妮o助制圖元素，只分析了對(duì)應(yīng)模型的信息，導(dǎo)致相關(guān)制圖工作失敗[3]。為了更好地滿足制圖要求，相關(guān)工作人員有必要通過一些機(jī)制來有效補(bǔ)償丟失的數(shù)據(jù)。

3.2 數(shù)據(jù)篩選

按照地圖制圖的要求，相關(guān)人員可以利用GIS 軟件提取的SQL 語句完成數(shù)據(jù)篩選與分類，在篩選過程中，相關(guān)人員要確保原有數(shù)據(jù)在要素種類的劃分上是一致的，這樣能夠減少符號(hào)化后的處理難度。在技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)，基于GIS 的檢測(cè)數(shù)據(jù)可以按照要素種類進(jìn)行劃分，其中地形圖可以根據(jù)居民地、水系、管線、行政區(qū)域、植被等多種類型進(jìn)行劃分；在土地調(diào)查圖制圖中，則可以根據(jù)權(quán)屬界線、權(quán)屬區(qū)、形成界限、線狀地物等方法進(jìn)行劃分。根據(jù)集成GIS 數(shù)據(jù)要求地圖制圖中按照不同屬性對(duì)應(yīng)的國標(biāo)碼來分類提取數(shù)據(jù)，如在地形圖中提取國道數(shù)據(jù)時(shí)，則可以在SQL 語句中通過“IfGB=4201013orGB=4201014，ThenMovetoLayer=101”的方法，將“半依比例建成國道的中心線、依比例建成國道的中心線”等數(shù)據(jù)納入圖層中，滿足地圖制圖要求。

3.3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

在地圖制圖中，需要按照多樣化的梯形圖建立數(shù)據(jù)庫，在對(duì)地圖進(jìn)行藝術(shù)設(shè)計(jì)之后，將GIS 數(shù)據(jù)導(dǎo)入不同功能的設(shè)計(jì)軟件就能實(shí)現(xiàn)圖形編輯。但是根據(jù)現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)可知，GIS技術(shù)與設(shè)計(jì)軟件分屬于不同類型，難以完全實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致GIS 數(shù)據(jù)的坐標(biāo)信息以及屬性信息等轉(zhuǎn)換困難，其中常見的方法如下。（1）基于集成GIS 數(shù)據(jù)的成圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法。該模式適用于普通的地圖制圖要求，在GIS 軟件編制后，通過文件轉(zhuǎn)化方法將地圖要素體現(xiàn)在特定的板式，最終形成地形圖。該轉(zhuǎn)化方法為在GIS 軟件中設(shè)定相應(yīng)的圖面尺寸，并將編輯后的地圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為PDF 文件模式，在轉(zhuǎn)換期間，選擇CMYK 模式（添加地圖板式），最后將PDF 文件導(dǎo)入地圖制圖軟件中。（2）做非圖數(shù)據(jù)分層轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換方法常見于專題地形圖編制中，制圖中需要將GIS 原始數(shù)據(jù)逐層導(dǎo)入地圖制圖軟件中，再分層套合數(shù)據(jù)。這個(gè)過程需要工作人員先檢查地圖數(shù)據(jù)是否可以符號(hào)化，在實(shí)現(xiàn)去符號(hào)化后，將其中的特殊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為點(diǎn)、線、面的數(shù)據(jù)，再將其導(dǎo)入制圖軟件中；在制圖軟件的支持下，可以分層套合數(shù)據(jù)，這個(gè)過程為確保每一層導(dǎo)出的數(shù)據(jù)都是精準(zhǔn)的，需要將圖像與地圖數(shù)據(jù)一起導(dǎo)出，此時(shí)在重組圖像時(shí)就可以實(shí)現(xiàn)圖廓套合。

3.4 提取表面標(biāo)記

在集成GIS 處理中，地圖制圖技術(shù)中要求相關(guān)人員能夠在提取其中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)后，以表面注記的方法展示地圖的關(guān)鍵資料，包括行政區(qū)域、水系、道路等。常見的表面注記分為3 種類型，即點(diǎn)狀、線狀以及面狀，其中點(diǎn)狀常見于景點(diǎn)、居民地、單位注記中；線狀注記見于道路、管道、水系注記中；面狀符號(hào)注記見于海洋注記中。根據(jù)現(xiàn)行的地圖制圖要求，對(duì)地圖編制過程中的每一種注記應(yīng)確定相應(yīng)的排列方式。在現(xiàn)行的集成地理信息系統(tǒng)中，GIS軟件通常會(huì)提供特定屬性信息用于提取表面注記，而被提取的注記也需要固定在具體位置上[4]；針對(duì)無法提取的注記，則需要通過人工的方法調(diào)整注記擺放情況。

3.5 自動(dòng)拼版技術(shù)

當(dāng)集成GIS 在地圖制圖幅編制結(jié)束后，應(yīng)經(jīng)過拼版、排版等方法進(jìn)行加工，最終形成印前數(shù)據(jù)。現(xiàn)階段，隨著地圖制圖技術(shù)的發(fā)展，基于GIS 技術(shù)的制圖方法已經(jīng)發(fā)生了明顯變化，尤其是Preps 軟件以及InDesign 軟件的出現(xiàn)為地圖拼版提供了新的方向，這些技術(shù)的基本處理如下：先從GIS 制圖軟件中導(dǎo)出PDF 文件，然后可在InDesign軟件排版，最后經(jīng)Preps 軟件實(shí)現(xiàn)大版拼接。在地圖制圖中，因?yàn)闀b訂等方法，當(dāng)多個(gè)書帖拼接裝訂后處在中縫的位置無法打開，影響了畫面的完整性，所以需要在圖形設(shè)置中需要留白1mm～2mm。除此之外，地圖制圖在InDesign 軟件排版期間可能出現(xiàn)暗碼，導(dǎo)致圖面上出現(xiàn)不明確的頁碼，因此在排版環(huán)節(jié)需要考慮這種情況。

3.6 空間數(shù)據(jù)地圖表達(dá)

根據(jù)空間數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的地理編碼、地圖符號(hào)等確定對(duì)應(yīng)管理，滿足地圖符號(hào)化處理；考慮到地圖與空間數(shù)據(jù)表達(dá)之間的矛盾，可能導(dǎo)致地圖空間數(shù)據(jù)的信息缺失，因此，在地圖制圖中應(yīng)重視GIS 地理信息補(bǔ)充。（1）按照對(duì)應(yīng)管理轉(zhuǎn)換空間數(shù)據(jù)。在空間數(shù)據(jù)地圖表達(dá)期間，地圖符號(hào)與空間數(shù)據(jù)之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，相關(guān)人員需要按照要素編碼實(shí)現(xiàn)地圖符號(hào)化以及附加處理過程。要求相關(guān)人員能夠除去地圖符號(hào)以外的無關(guān)信息符號(hào)，這是因?yàn)檫@些信息與目標(biāo)之間無關(guān)聯(lián)，可能會(huì)影響正常的地圖信息識(shí)別能力。例如，在高程點(diǎn)符號(hào)化過程中，高程注記應(yīng)考慮到注記的位置、形式等。（2）補(bǔ)充地圖信息。正確配置屬性注記，如等高線注記、橋梁分式注記；正確配置地名注記，若沒有地圖注記的位置信息，則可以參照國家測(cè)繪局的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行調(diào)整；針對(duì)河流漸變問題，部分空間數(shù)據(jù)難以真實(shí)反映出河流的變化，因此需要作出補(bǔ)充。

3.7 地圖制圖編制

3.7.1 地圖編制

當(dāng)GIS 系統(tǒng)提取地區(qū)地形資料后，地圖編制主要分為普通地圖與專題地圖等編制的要求，需要確保地圖能夠全面反映出特定范圍內(nèi)的自然要素分布，能夠體現(xiàn)出目標(biāo)地區(qū)的一般特征。在專題地圖編制中，可以遵照地圖主題并突出其中的一種或幾種要素，提供專題化地圖內(nèi)容。

3.7.2 普通地圖的編制

（1）設(shè)置圖面參數(shù)，目前，在計(jì)算機(jī)Windows 操作系統(tǒng)中，GIS 數(shù)據(jù)能夠做大比例尺的縮放，但是為了滿足地圖最終使用的要求，在制圖中需要確定詳細(xì)的比例尺，其中包括地圖參數(shù)、輸出比例以及圖面尺寸；（2）提取要素符號(hào)化；（3）提取注記；（4）綜合制圖。地圖的編制是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要按照紙張尺寸設(shè)計(jì)比例尺，此時(shí)的比例尺與GIS 數(shù)據(jù)的比例尺不一致，因此需要通過制圖綜合的方法加以處理，該加工步驟實(shí)際上是提高地圖內(nèi)容的精準(zhǔn)性，并能夠概括地圖的組合形式。現(xiàn)階段的集成GIS能夠提供平滑、抽稀等工具，滿足綜合分析要素的功能，因此可考慮到對(duì)GIS 軟件做二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)地圖制圖自動(dòng)化。

3.7.3 專題地圖的編制

（1）地理底圖是承載地圖專題內(nèi)容的核心，地圖上包括居民地、道路及其附屬物、水系、行政區(qū)域劃分界限等，并且相關(guān)人員可以按照專題題圖的使用要求設(shè)置不同的比例尺。在操作中，可以先用GIS 軟件編輯，期間可采用常規(guī)地圖制圖方法，先在GIS 軟件中設(shè)置地理信息提取的流程后，再將地圖逐層導(dǎo)入CorelDraw 軟件中，并經(jīng)過軟件的相關(guān)功能設(shè)置新的組合成圖結(jié)構(gòu)，按照軟件功能實(shí)現(xiàn)要素符號(hào)化等處理過程。（2）針對(duì)其中的專題編制內(nèi)容，考慮到專題編制的特殊要求，相關(guān)人員可以結(jié)合部門提供的資料以及GIS 系統(tǒng)檢測(cè)的結(jié)果，并結(jié)合實(shí)際情況選擇下列表達(dá)方法，包括質(zhì)底法、動(dòng)線法、定制法等，這些方法都可以在CorelDraw 軟件中完成。

4.結(jié)語

關(guān)于地理信息生成與地圖制圖一體化這個(gè)問題的分析與思考，是要立足于地理信息數(shù)據(jù)以及一體化的方案設(shè)計(jì)和模型設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上的，在設(shè)計(jì)方案與模型以及建立信息數(shù)據(jù)庫的過程中，需要不斷地進(jìn)行分析，并進(jìn)行正確的信息標(biāo)注，從而有效地減少地理信息數(shù)據(jù)重復(fù)與信息多余的現(xiàn)象發(fā)生，也使得相關(guān)工作人員的工作效率因此而得到有效提升，使得地理信息系統(tǒng)更加具有實(shí)用性。