GIS数据建库与地图制图一体化方案研究与实现

丁俊杰，薄伟伟，张戈兰

(黄河勘测规划设计有限公司，河南 郑州450003)

数据建库和地图制图是GIS 中数据的两大应用方向.但是，这两种数据由于应用不同，在存储和表达上存在很多不一致.制图数据中，地图信息主要靠地图符号、注记、地图整饰等地图语言表达［1］，图形数据呈碎化、不连续的形式，对数据的分层、分类代码没有严格的要求.建库数据将空间对象抽象成点、线、面3 种几何类型，强调数据的连续性、完整性和逻辑一致性，要素具有标准的分类编码及完整的属性信息，侧重于数据分析［2］. 这两种数据的不一致性导致GIS 空间分析与数字制图在同一系统内不能很好地协调统一［3－4］. 当前主要的解决方案是建库数据和制图数据分别存储，这样两套数据需要分别维护和更新，不仅增加了维护的工作量，而且难以保证两套成果的一致性.

笔者以AutoCAD 数据入库到ArcGIS Geodatabase 数据库为例，通过在AutoCAD 数据的基础上制定合理的数据入库整编方案，并利用GIS 软件的符号化功能实现从入库数据派生制图数据，实现地图制图，保证了两套数据的统一，实现了两种数据的一体化管理.

1 建库数据与制图数据冲突分析

建库数据与制图数据在数据的存储和表达上存在很多冲突，主要有以下几个方面.

1)数据连续性.建库数据中数据以要素为单位存储，强调数据的连续性，即现实世界的一个空间实体对应数据库中的一条记录. 而数字制图为了达到制图规范和美观要求，通常需要将完整的空间实体人为断开，如等高线遇冲沟，道路和桥梁、城镇相连，河流被桥梁、水库大坝所分割等［5］.

2)数据完整性. GIS 空间分析强调要素的完整性，如现实世界的一条道路在GIS 数据库中就是一个完整实体［6］.而在数字制图中，通常会存在一条线作为两个或多个对象公有边的情况，如以街区的房屋边线作为道路边线，因此导致了道路信息的不完整.

3)数据结构不同.制图数据以满足制图规范和图形美观为主，要素主要通过地图符号、注记等表达，不能很好地支持属性数据的存储［7］. 而且，由于制图数据中要素通常呈破碎、不连续的形式，要素间不能建立复杂的拓扑关系［8］，为了实现图面的可视效果，通常会出现目标重复采集(如共边)、目标压盖、目标移位以及为顾及地物视觉感受而对要素进行编辑的情况等目标间拓扑关系混乱的现象，难以满足GIS 空间分析的需要.

2 一体化方案整体思路

一体化方案的整体思路是通过制定合理的数据整编方案，通过对CAD 格式满足数据出图要求的数据进行整编，使其既能满足数据入库的需要，又能根据整编方案完成的数据库成果，通过数据的符号化来满足数据制图的要求. 一体化整编入库方案流程如图1所示.

图1 一体化整编入库工艺流程

由图1可知，一体化包括两个部分.一是根据数据库设计规则制定数据的整编规则、数据质量检查规则实现数据入库流程的一体化控制. 数据库设计主要包括要素分层、分类编码、数据基础、属性结构等设计;根据数据库设计制定要素的采集、整编及转换方案，保证满足数据建库的需要.二是数据入库后通过在数据库基础上制定数据的可视化表达规则，实现地图制图，从而实现入库数据和制图数据的一体化管理.

3 建库数据与制图数据一体化的实现

3.1 要素整编规则设计

要素整编规则是依据数据库的设计要求对每一地理要素的空间特征、图形特征、地图样式和采集行为特征进行详细设计，地理要素按点、线、面、注记进行细化分类和唯一编码，每一细类要素具有确定的图层、颜色、线型、符号、图元类型、采集方式等指标，并将这些详细的指标通过二次开发保存到要素线型库中.图2是公路的线型库设计.

图2 要素线型库设计示例

数据采集时，选择采集某一要素命令，程序自动设置好当前图层、颜色、线型、符号、可用图元类型等，并控制要素属性输入，属性项按照数据库设计要求进行控制.

数据转换时自动将AutoCAD 下图形数据对应为GIS 系统下点、线、面相应分类要素，符号也实现唯一对应，制图符号化、辅助化数据也作为表现层进行转换，但不用于GIS 分析.

3.2 数据质量检查规则设计

数据入库前，需要按照数据库设计要求对数据质量进行检查［9］，根据数据库设计将数据检查内容和检查要求作为检查规则保存到表格中，程序通过读取表格中的检查规则对数据进行检查. 图3是部分检查规则示例.

图3 质量检查规则示例

3.3 要素可视化表达规则设计

建库数据与制图数据的一体化指在数据库的基础上生成制图数据，实现两种数据的统一管理［10］.由数据库数据生成制图数据的关键就是依据制图规范，在数据库的基础上通过制定要素显示的可视化表达规则，实现地图制图.表1中给出了部分从数据库生成制图数据的符号化规则.

表1 要素可视化表达规则(部分)

3.4 建库数据与制图数据一体化实现

基于图式规范和数据可视化表达的规则，建立了不同比例尺的地图符号库，并基于ArcGIS 平台开发了地图制图系统，如图4所示.通过程序控制实现了不同比例尺地图符号的自适应匹配，从而实现了从数据库数据派生制图数据.

图4 地图制图系统

4 结 语

针对GIS 数据入库和地图制图的两种应用需求，在原有仅满足制图要求的DWG 数据的基础上，通过制定合理的数据整编规则，使数据同时满足数据入库和地图制图的要求.数据入库后根据制图表达规范，在数据库的基础上制定要素的可视化表达规则，基于该规则开发了数据制图系统，实现了从数据库数据自动生成制图数据，从而实现了数据建库和地图制图两种数据的一体化管理，减少了数据冗余，避免了数据的重复建设.目前该方案已在1∶1 万、1∶5 万、1∶25 万等多个中小比例尺数据库建设和地图制图中得到成功应用，今后还需继续加强要素整编规则和可视化表达规则的补充和完善，以满足各种比例尺及各种专题数据建库和地图制图的需要.

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