国家基础地理信息数字产品——数字线划地图概述

武文忠，郭新成

(1.陕西测绘地理信息局，陕西西安710054;2.长安大学地质工程与测绘学院，陕西西安710054)

国家基础地理信息数字产品
——数字线划地图概述

武文忠1，郭新成2

(1.陕西测绘地理信息局，陕西西安710054;2.长安大学地质工程与测绘学院，陕西西安710054)

将地图表达数据作为产品，提出“数字线划地图”的概念，分析该产品具备的特征、地图符号的描述规则与方法，给出该产品在对象关系数据库下的管理模式、地图出版的实现方式、数字线划图的地图可视化使用途径和产品更新方法。该产品经过多年的生产、地图出版使用及数据库环境下的应用，表明该产品能够有效地得到生产，管理上能与目前的数字线划图管理模式兼容，使用面广。该产品便于地理信息各类技术体系生产、管理及应用。

数字线划图(DLG);地图;数字产品;图形描述

数字线划图(digital line graphs，DLG)是地形图要素的矢量数据集，且保存要素间的空间关系和相关的属性信息。DLG以其标准化、简捷性、以及数据库技术的支持成为国家空间数据基础设施(NSDI)中最重要的基础数据［1］。

地图是地理现实世界的抽象与表达，是以符号图形等来对地理信息进行可视化表达的工具，在数字环境下即为数字地图。从图形信息的角度看，地图是用具有一定组织的图元描述的符号图形数据;从地图视觉传输和认知目的的角度而言，地图制图则是力求对地理实体给出最佳的可视化效果。因此，地图是规范的并且具有艺术性的可视产品［2］。

在基础地理信息领域，DLG与地图在一定程度上的统一引起各方面高度重视，如一体化生产、增量更新、相互协同使用等，并取得了进展［3］。但统一到何种程度，则没有明确的结果。

从可视化角度看，图示表达作为一种标准，得到各种技术的支持。但图示表达具有一定的局限性，如难以表达复杂的地图符号，忽略了复杂的地图综合处理等。地图表达中，地图符号与对应的要素建立起关联关系，可以认为地图数据是DLG的可视化数据，即DLG具备了地图表达的数据基础，其作用达到了空间数据处理与地图表达的统一。并且，地图符号决定着地图信息的传输效果，能克服图示表达的不足［4－5］。

如果能将DLG与对应的地图数据集成为一个产品，在生产上有效降低成本，在更新上提高效率［6］，在使用上达到互补，在应用环境下，发挥DLG、地图最大的效益［7－8］，这正是本文提出“数字线划地图”产品的出发点。

一、数字线划地图

数字线划地图(digital line graphs and map，DLGM)，是地形图要素的矢量数据集，并保存要素间的空间关系、要素相关的属性信息、要素的地图表达数据。要素的地图表达数据的集合是地图。

如果要素集用DMs表示，要素用DM表示，则产品的具体表述如下。

1.要素的数据集表达

数据集是由要素集合及其规则R构成，其表达式为

数据集由多个要素构成;R是要素之间的符号图形的规则，该规则最基本的内容是在构成地图时，规定要素符号的可视化优先关系。规则越简单，DLGM符号部分的使用也就越方便。

2.要素表达

DLGM的要素可以表达为

其中，G(geometry)为要素的几何;A(attribute)为要素的属性;S(symbol)为要素的符号，它是由符号图形及可视化规则参数及其他描述信息构成。具体内容有:

1)基于图形核心系统(GKS)标准的符号图形。GKS标准规定了图形的基本图元(如折线、文字、填充区域、图像阵列等)与扩展图元(如圆、样条曲线等)、图形的属性(色彩、线条粗细及其他外表)，规定了坐标系统与变换。符号图形总能按图元进行完整描述，使符号图形在基本的输入输出设备上能实现正确的可视化［9］。

2)符号的说明信息。如符号的命名、编码、要素类、层名、生产者等。

3)符号的可视化优先级。即符号图形在地图可视化中的表现次序。

4)符号的辅助等价描述。地图符号描述不具有唯一性，按照用途可给出多种表达方式，以适应DLGM使用者的不同可视化要求。典型的如文字可按图元的文字表达，也可以把文字图形转换为多边形表达。线状符号用图元表达，也可以给出线型，这样，表达的符号既能满足一般需求，也能定制专门需求。

3.符号图形的PostScript描述

PostScript(PS)是一种页面图形图像及文本的描述语言，其丰富的图形描述能力，以及对页面描述的设备无关性，使PS语言成为国际标准化组织推荐描述图形正文标准的一个主要参考语言。主要的图形图像系统(如地图出版系统)大都支持PS。

PS语言描述图形符合GKS标准。地图符号图形、图形属性、地图的其他非可视化信息可有效地用PS语言描述。这里用PS语言的正文描述符号图形及其他视觉变量，用PS注解描述符号的其他信息。

二、DLGM的性质与特征

DLGM在生产、管理和使用上具有以下特征。

1.要素几何与符号的关联性

从DLGM的要素表达可见，几何与符号是要素构成部分，在要素级上是关联的。在生产中，可利用几何、属性按规则符号化，生成地图符号;在使用上，要素的几何、属性和符号图形可互操纵，如地图数据可利用DLG数据进行查询分析与更新;用符号图形作为可视化数据，为产品使用中的交互活动提供地图数据支持。

2.要素几何与符号的独立性

从DLGM要素表达可见，符号与几何互不从属。在生产DLGM时，允许地图综合处理而不影响几何形状;符号图形可任意编辑，以得到高质量的地图表达;产品不需要其他辅助数据，如符号库等支持;产品结构简捷。

3.数据库的支持

对象关系数据库是目前管理非规格化数据的常用形式，DLG大多以该类数据库模式进行管理。DLGM也可以按这一模式管理，这样管理的DLGM数据即为传统意义上的地理信息库，也即地图数据库。

在数据库支持下的DLGM，可以方便地实现几何、属性及符号图形数据的互查询，借助SQL或扩展的空间查询语言提取要素的符号图形，以达到电子地图的使用效果。

4.符号描述的独立性、公开性和可扩展性

产品的符号描述具有与要素的几何无关性，不需要符号库或模板支持，因此，其地图产品不需要可视环境的其他额外支持，保证了符号图形数据在制作后的可视化不变性。

符号图形描述在图元级上的公开格式，与建模环境、应用环境、更新环境无硬性关联，便于建立模型、应用数据、更新数据。

PS语言是公开的图形描述语言，符号说明部分还可以扩充，添加其他有关生产、更新信息，如版本、时间等。

5.提供标准地图与用户地图

DLGM的符号信息能够形成标准的地图，如果选取特定内容，则能构成满足特殊用户需要的用户地图。

三、DLGM的管理与应用

DLGM可采用不同的方式进行管理。在目前流行技术环境下，一般采用对象关系数据库管理形式，在不改变DLG数据库结构的情况下，符号图形部分可在对象关系数据库添加一个字段来管理。采用流式数据保存符号图形的PS描述。

图1是一个DLGM层的数据库列表，其中SYMBOL字段为要素的符号描述信息。

图1 符号数据的管理

DLGM产品在国家、城市和海洋基础地理信息领域得到了生产与应用，生产应用情况说明如下:

1)从数据库SYMBOL字段提取符号图形，输出地图的EPS(用PostScript语言描述的一种图形文件格式)制版数据。在不作额外处理的情况下，地图输出质量合乎出版印刷要求。

2)在ArcGIS环境下，能方便地浏览地图图形。利用GIS的查询及可视环境，以多种方式表现感兴趣的地图内容，作为电子地图使用。

3)符号图形可转换到其他格式，以适应不同的可视环境。如转换到SVG、XML等可在网络环境下浏览的电子地图格式，可以为公共服务平台提供高质量的地图可视化数据;转换为DWG图形格式，以适应工程用图的要求。

4)实现了数据同步增量更新。对数据库管理的要素实现DLG与地图要素的同步增、删及处理，也可对要素的符号图形进行局部修改处理。作业流程简单，作业效率高，数据的一致性能得到有效保障。

四、结束语

经过多年系列比例尺DLGM产品的生产，证明该产品是完全可行的，质量符合DLG和地图这两种产品的质量要求。对DLGM产品的应用也表明该产品用途广泛，优势显著。

DLGM产品使得DLG与地图数据的生产、管理、更新、应用模式产生显著变化;与传统产品比较，其生产效率能得到有效提升，工艺流程得到简化，DLG与地图数据的一致性得到有效保证;DLGM在地图表达、关联性、开放性、安全性、数据库管理等方面优势明显;产品使DLG与地图的同步更新、增量更新切实可行。

DLGM在国家空间数据基础设施中具备替代DLG与地图的性能，在可视环境下能发挥更大的效用，产品便于地理信息各类技术体系生产、管理及应用。但是，DLGM的系列标准等问题还需要作进一步的研究，其广泛的应用价值有待更进一步的拓展。

［1］ United States Geological Survey.Standard for Digital Line Graphs［S］.［S.l.］: United States Geological Survey，1988.

［2］ 高俊.数字地图，21世纪测绘业的支柱［J］.测绘通报，1999(10):2－6.

［3］ 陈军，王东华，商瑶玲，等.国家1∶50 000数据库更新工程总体设计与技术创新［J］.测绘学报，2010，39(1):7－10.

［4］ 李霖，许铭，尹章才，等.基于地图的地理信息可视化现状与发展［J］.测绘工程，2006(5):24－27.

［5］ HARDY P，KRESSMANN T.Cartography，Database and GIS:Not Enemies，but Allies!［C］∥22nd ICA Conference Proceedings.A Coruña:［s.n.］，2005.

［6］ COOPER A K，PELED A.Incremental Updating and Versioning［C］∥The 20th International Cartographic Conference.Beijing:［s.n.］，2001.

［7］ DETTOR I G，PUPPO E.Designing a Library to Support Model Oriented Generalization［C］∥Proceedings 5th ACM Workshop on Advances in Geographic Information System.Washington D C:［s.n.］，1998.

［8］ 齐清文，池天河，陈华斌，等.地学信息产品的理论与技术研究［J］.地理学报，2002(S0):28－31.

［9］ 电子工业部.GB/T 9544—88信息处理系统计算机处理图形图形核心系统(GKS)的功能描述［S］.北京:［s.n.］，1988.

An Introduction to National Fundamental Geographic Information Digital Product——Digital Line Graphs and Map

WU Wenzhong，GUO Xincheng

0494－0911(2011)12－0061－03

P208

B

2011－08－12

武文忠(1963—)，男，山西河津人，高级工程师，主要从事测绘地理信息方面的管理与研究工作。