多尺度地理市情监测专题地图表达研究

张志军，李 霖，于忠海，邱俊武

(1.天津市测绘院，天津 300381；2.武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室，湖北武汉 430079；3.武汉大学资源与环境科学学院，湖北武汉 430079)

多尺度地理市情监测专题地图表达研究

张志军1，2，李 霖3，于忠海3，邱俊武1

(1.天津市测绘院，天津 300381；2.武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室，湖北武汉 430079；3.武汉大学资源与环境科学学院，湖北武汉 430079)

地理市情监测是以地理国情监测的相关内容、规范和标准为指导，并结合城市地理特点对市域范围内的相关要素和主题进行动态监控与分析等。本文以天津市为例，总结现阶段天津地理市情监测的主要内容，分析适应于天津地理市情监测的专题地图可视化表达机制，设计并实现了天津多尺度地理市情监测专题地图表达原型系统。

地理国情监测；地理市情监测；专题地图；模板

一、引 言

地理国情是指包括国土疆域面积、地理区域划分、地形地貌特征、道路交通路网、江河湖海分布、土地利用与土地覆盖、城市布局和城镇化扩张、生产力空间布局、灾害分布等在内的自然和人文地理要素在宏观层面的综合表达，是基本国情的重要组成部分[1]。与地理国情相一致，地理市情也囊括了以上监测内容，是以地理国情监测的相关内容、规范和标准为指导，结合城市地理特点，对市域范围内具有代表性的自然和人文地理要素的分布和发展趋势进行动态获取、综合分析、实时发布和监控评估。地理市情监测信息包含感知信息、统计信息和分析信息3类[2]。对于这3类信息，有多种表现形式，如文字说明、统计报表、视频动画、专题地图等。其中专题地图是突出而较完备地表示一种或几种自然或社会经济现象而使地图内容专门化的地图[3]，它有着覆盖面广、时效性长、信息量丰富等优势[4]，可以更直观、更形象地表达地理市情监测的主题内容。

地理市情监测专题地图与传统专题地图又有着区别。传统专题地图制图主要关注于表现层，用以表达某点或某个区域的定量或定性信息，并且专题图形与专题数据是松耦合关系，传统GIS专题制图存在着自适应差、地图类型单一等不足[5]。而地理市情监测是一项长期阶段性工程，地理市情监测数据有着覆盖范围广、时间性、动态性等特点，因此总结地理市情监测的主题，建立监测数据与专题表现之间的紧耦合关系，实现地理市情监测的数图一体化管理及专题表达，可以更有效地服务于地理市情监测。本文以天津市为例，总结了现阶段天津地理市情监测的主要内容，分析了适应于天津地理市情监测的专题地图可视化表达方法，设计并实现了天津多尺度地理市情监测专题地图表达原型系统。

二、地理市情监测

根据地理要素的影响范围和程度，我国地理国情监测范围可以分为3个级别[6]，天津地理市情监测主要监测第二、第三级别地理国情信息，如图1所示。现阶段天津地理市情监测内容以地理要素的现状监测为主，按照监测范围分为全市域和中心城区两个尺度；按照监测专题，分为5大类、46个子专题。

图1 天津地理市情监测内容

1)城市建设监测：主要包括公用服务、公共安全、科教文化、医疗卫生子专题等。

2)生态环境监测：主要包括城市绿地现状、湿地及水系现状、公园分布等。

3)土地利用监测：指土地利用现状。

4)地表变化监测：指地表沉降信息。

5)地质变化监测：包括地下水位信息、河道信息、土质监测等。

三、多尺度地理市情监测专题地图表达框架

从认知角度，地理市情监测信息是一个从感知信息到统计信息，再到分析信息的递进式信息综合体[7]，覆盖范围广，应用层次深，数据类型多。多尺度地理市情监测专题地图表达从根本上来说，是以地理市情监测为驱动、以应用为目的、以监测信息为支撑、以知识库为规范，实现地理市情监测专题的数图转换。

图2为多尺度地理市情监测专题地图表达基本框架，从功能角度可以分为数据层、转换层和表现层3个层次。

图2 多尺度地理市情监测专题地图表达基本框架

1)数据层：是地理市情监测专题制图的基础层，包含了地理市情监测的影像、矢量等数据；服务于自动符号和注记配置的符号库和知识库；是根据地理市情监测需求所定制的底图模板库和专题模板库。在数据层中，地理市情监测数据是整个专题底图表达的基础；符号库和知识库用以指导转换层的自动实施；模板库则是根据地理市情监测专题地图中基础地理要素数据和地理市情监测专题数据间的层次关系，于底图和专题之间建立相应的模板知识，增强转换层在实施过程中的智能性。

2)转换层：位于数据层和表现层中间，负责将数据层中的地理市情监测数据在知识库的引导下按照符号库和模板库的样式进行制图表达。与普通专题地图类似，地理市情监测专题地图根据表达的内容也可分为位于底层的基础底图和位于顶层的专题内容两个层次。底图是专题内容的基础，用于地图的定向和专题要素的定位[8]；专题内容则表现专题地图的主题。

3)表现层：最终的显示层，是底图和专题图形之间的有序组合，用以向用户表达地理市情监测的专题内容。

四、多尺度地理市情监测专题地图表达设计与实现

1.基本流程

本文基于.net CHARTING，以Visual Studio 2010为工具，用C＃设计并实现了多尺度天津地理市情监测专题地图表达原型系统。

图3为本文所设计的多尺度地理市情监测专题地图表达的基本流程。地理数据是原始的基础地理数据、专题统计数据及元数据等；制图数据则是专门用于制图的数据，是按照知识库的知识对地理数据进行修改的结果。修改过程包括要素的提取、分类和图形的合并等；地图数据是可直接用于地图出版的数据，包括符号化结果、专题图形、注记、图外整饰等。结合知识库的配置知识，通过制图转换，建立地理数据与制图数据之间的空间及属性关联关系，并通过底图和专题配置，建立制图数据和地图数据的关联关系，从而使得专题地图表达过程中地理数据、制图数据及地图数据之间建立关联关系，使得数据和符号化图形及专题图形之间建立空间及属性联系，实现地理市情监测专题地图表达的数图一体化管理，便于在后续地理市情监测时对监测主题数据和专题地图进行空间和时间上的匹配。

图3 多尺度地理市情监测专题地图表达基本流程

数据预处理主要是对底图数据、专题数据等地理数据进行综合及选取。其中模板设计主要涉及底图样式和专题样式的制定。底图模板主要包括色彩意向[9-10]模板和底图要素的符号及注记样式。由于xml文件具有很强的结构性和可扩展性，因此本文采用XML文件来存储底图模板和专题模板，根据文献[11—12]的底图表达方法对底图进行配置后，再根据专题数据的特点及专题模板的样式进行专题表达。

2.专题表达

底图符号库在文献[13—14]基础上拓展了TrueType点状符号，以完善底图的符号表达。图4为TrueType符号设计示意图。

按照专题的表现，天津地理市情监测的专题类型可以分为4类(如图5所示)：

1)统计专题：用以表现某类地理市情监测专题在空间分布上的统计信息，以柱、环、扇形等为表现形式叠加于基础地理底图。本文以.net CHARTING生成统计专题符号。

2)分布专题：用以表现某类监测主题在空间上的分布状态，如土地利用分布、土质类型分布等。

3)趋势专题：用态势箭头、等值面等以表达某类监测主题在空间上的趋势状态，如地表沉降趋势、地下潜水水质分布趋势等。

4)标注专题：用图内或图外标注[15]的形式突出表达某类监测主题中某些要素的分布状况。

图4 TrueType符号设计

图5 地理市情监测专题地图类型

五、结束语

地理国情监测是“十二五”提出的新概念，而地理市情监测是结合城市地理特点对市域范围内的相关要素和主题进行动态监控、分析等。本文以天津市为例，总结了天津地理市情监测的主要范围及内容，根据地理市情监测数据的时间性、动态性等特点，建立了地理市情监测数据与专题表现之间的紧耦合关系，探讨了地理市情监测的数图一体化管理，研究了多尺度地理市情监测专题地图表达的主要内容，设计并实现了天津地理市情监测专题地图表达原型系统。随着网络及WebGIS的发展，如何通过网络更灵活地表达地理市情监测主题，扩展地理市情监测专题的表现形式，还有待于作进一步研究。

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Research on Thematic Map Representation for the Geographic City Condition Monitoring

ZHANG Zhijun，LI Lin，YU Zhonghai，QIU Junwu

P208

B

0494-0911(2014)09-0115-04

2013-07-20

张志军(1983—)，男，湖北京山人，博士，工程师，主要从事智慧城市和空间信息可视化表达方面的工作。

于忠海引文格式:张志军，李霖，于忠海，等.多尺度地理市情监测专题地图表达研究[J].测绘通报，2014(9)：115-118.

10.13474/j.cnki.11-2246. 2014.0310