MAPGIS 图形参数变异的归一化

高志勇，邢立新，元楠楠，陈 潇

(吉林大学地球探测与科学技术学院，长春130026)

0 引 言

MAPGIS主要应用于环境治理、城市规划、矿产资源具体评价、地质填图、地学制图、灾害预测以及土地管理等相关领域［1］。MAPGIS是集当代最先进的图形、图像、地质、地理、遥感、测绘、人工智能和计算机科学于一体的大型智能软件系统，是集数字制图、数据库管理及空间分析为一体的空间信息系统，是进行现代化管理与决策的先进工具［2，3］。MAPGIS图形编辑器分别提供对点、线、面3种图元的空间数据和图形属性进行编辑的功能，是个功能强大的图形编辑系统。

由于工作图件内容复杂，尤其是在多幅非标准尺度制图的集成时，会发生地图参数或投影参数不一致，即图形参数产生变异。在图件集成时需要文件合并，图元会出现异常、错乱和重叠等问题。这些问题的本质在于点图元大小、线的宽度、区的纹理等图元发生了变化，投影参数假统一。针对上述问题，笔者在地质制图过程中利用地图参数、图元属性参数、整图变换之间的关系实现了多区域数字化非标准制图的快速与准确集成。

1 影响实际图形参数变异的主要因素

实际图形参数受到图形属性参数、地图参数的直接影响。通过整图变换与制图比例尺的变换同样能改变实际图形参数。即图形属性参数、地图参数为直接因素;整图变换、制图比例尺为间接因素。主要利用地图参数中的参数比例。实际图形参数受到图形属性参数与参数比例两者的影响。关系如下

1.1 图形参数

图形参数分为图形属性参数与图形实际参数［4］。图形属性参数直接控制图元维度。包括子图号、子图高度、子图宽度、旋转角度以及颜色等。图形实际参数即为制图完成的各个可测量参数。在数字化地质资料集成时，如果参数比例一致，图形参数不会改变;在参数比例不一致的情况下，图形参数将会发生变化，即图形参数变异。

1.2 地图参数

地图是按一定的数学法则和制图综合理论，运用地图符号系统，以图形、符号、影像或数字等形式表示地球(或其他星球)上的自然地理和社会经济现象的空间分布、组合、联系及其随时间而变化的空间结构模型［5］。MAPGIS中的地图参数等同于地图图件中的组成元素与制图原则。地图参数包括坐标、单位及比例尺和图幅范围。地图参数可通过文件导入，也可通过编辑工程中的地图参数进行设置。在单位及比例尺菜单中包括水平单位、垂向单位、水平比例尺、垂向比例尺、图形参数单位、参数比例以及水平垂向单位比是否相同。修改地图参数通常分为通过文件导入和编辑工程中的地图参数两种方法。

1.2.1 通过文件导入

通过已经编辑过地图参数的文件(点、线、区)导入，MAPGIS能自动对未设置地图参数的文件进行更改，最终使地图参数达到一致。

1.2.2 编辑工程中的地图参数

工程文件未建立新文件时，应进行地图参数设置，以确定制图的规则。在设置地图参数后，即可新建文件。也可在工作台处点击右键，调出菜单，选择修改地图参数一项，对地图参数再次修改。

1.3 整图变换

MAPGIS整图变换是对地图的点、线和面元素等参数进行变换，其中包括对位移参数X、Y位移、比例参数X、Y和旋转参数旋转角度的修改。笔者利用整图变换中的重要选项“参数比例变化直接作用于图形参数”解决上述问题［6］。

当选择“参数变化”，而不选择“参数比例变化直接作用于图形参数”对图元进行整图变换时，点、线、面位置坐标和图元参数都会变换。图元参数大小是不变的，而参数比例是变化的。如:图元大小为10×10，参数比例为X∶1，Y∶1。整图变换X、Y比例参数都为10。进行以上操作后，图元大小还是10×10，而参数比例为X∶10，Y∶10，图元实际参数扩大了10倍。即地图打印比例尺增大到原比例尺的10倍(见表1)。

当选择“参数变化”同时选择“参数比例变化直接作用于图形参数”对图元进行整图变换时，图元参数会变换，而参数比例不会变换。进行以上操作后，图元大小是100×100，参数比例为X∶1，Y∶1(见表2)。

表1 不选择“参数比例变化直接作用于图形参数”对照Tab.1 Comparison of non－selected parameter variation applied in the map parameter directly

表2 选择“参数比例变化直接作用于图形参数”对照Tab.2 Comparison of selected parameter variation applied in the map parameter directly

经证实:当不选择“参数比例变化直接作用于图形参数”时，只有参数比例变化;当选择“参数比例变化直接作用于图形参数”时，只有图元参数变化，即只有图元的大小变化。

1.4 制图比例尺

对于已制图完成的地图改变比例尺会改变图元实际参数。在工程输出中，X轴比例与Y轴比例为1∶1，图元按照制图尺寸输出成图。如果更改X、Y比例，能改变输出成图的图元实际参数:X轴比例为n;Y轴比例为m，则输出图元实际参数大小为an×bm(a、b为原比例尺中图元实际参数的长与宽)［7］。

2 问题分析

研究区涉及到3个区域(见图1)。3个区域均利用MAPGIS软件进行编辑制图，地图参数为标准制图的参数设置，完全执行工作目的标准。所制作原图比例尺为1∶50万，将各自的1∶50万图件分别汇总到1∶150万图件上。

将3个区域的图元文件进行合并后，图元出现混乱，大小不一，相互重叠(见图2)。原因是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域地图参数的参数比例设置不同。对文件合并后，所有文件的参数比例都变换为1×1，图2深色部分为Ⅰ，浅色部分为Ⅱ。Ⅰ参数比例为1×1，点注记为2×2;Ⅱ参数比例为0.333 3×0.333 3，点注记为6×6，即实际图形参数为0.333 3×6=1.999 8。合并后Ⅱ参数比例变为1×1，Ⅱ的注记实际参数变为6×6，导致区填充图案变宽、线图元宽度和点图元注记变大以及重叠等现象。图2中虚线为两景图件分界线。

图1 制图区域概况Fig.1 Information of cartographic area

图2 点、线、区文件合并示意图Fig.2 The combination of point，line and polygon file illustration image

投影变换是将当前地图投影坐标转换为另一种投影坐标。包含坐标系的转换、不同投影系之间的变换以及同一投影系下不同坐标的变换等多种变换。MAPGIS软件中投影变换有3个主要功能:单个文件的投影变换、成批文件的投影变换及用户文件投影变换［8，9］。

在制图区域中，除Ⅲ按照标准投影的变换转换地图外，其余两部分是利用整图变换改变的比例尺，仅改变了打印的比例尺［10－12］，而参数依然是1∶50万的参数。由表3可见，地图完全不符合《全国矿产资源潜力评价数据模型空间坐标系统及其参数规定分册》中的1∶150万投影要求。

表3 制图区域及其省(市、自治区)成图比例尺及地图投影规定Tab.3 Stipulation of preset scale of cartographic area and province and map projections

在地质工作中，不是单一的比例尺变换，往往都伴随着投影参数的变换。利用整图变换能改变图件的比例尺，但这种方法是错误的。应该利用MAPGIS自带控件，实用服务－投影变换－P投影变换-D工作区直接投影变换。

3 图形参数的归一化

图形参数归一即不同制图者图件中的区、线、点分别合并为同一个文件，各个参数需达到统一，从而达到数字化地质图资料集成。归一要求地图参数，投影信息等主要因素要一致。在条件一致情况下，可直接对文件进行合并。然而在条件不同的情况下如何实现资料集成，需要进行一系列的分析与操作。笔者以经过正确投影变换后地图参数比例不同的Ⅰ与Ⅱ为实例进行说明。

根据图元实际参数与参数比例、图元属性参数的关系和整图变换的原理实现不同地图参数的文件归一化会出现图元异常问题。两区域地质图中的参数比例、图形参数不同而图元实际参数近似相同(见表4)。文件合并需要以参数比例1∶1为基准，利用整图变换将Ⅰ的参数比例变换为1∶1(见表5)。经过整图变换Ⅰ的图元增大3倍，数据图中已出现错乱、变异等现象。如果将Ⅰ图形参数缩小至1/3就可复原地图。再利用整图变换将Ⅰ图形属性参数变换为2×2(见表6)。文件合并后如图3所示。

表4 Ⅰ、Ⅱ地质图原参数对照表Tab.4 Comparison ofⅠ，Ⅱ original geological map parameters

表5Ⅰ、Ⅱ参数比例扩大3倍后地质图参数对照表Tab.5 Comparison ofⅠ，Ⅱ geological mapparameters which are tripled

表6 Ⅰ、Ⅱ整图变换后地质图参数对照表Tab.6 Comparison ofⅠ，Ⅱ transformed geological map parameters

图3 处理后点、线、区文件合并示意图Fig.3 The dealed combine illustration image

经过变换后的数字化地质图，其参数比例、图形属性参数、图元实际参数和投影变换完全一致，所以可以进行文件合并，实现数字地质图资料的集成。由于工作的不谨慎还会出现参数比例不为1∶1的情况，笔者就不再赘述。

4 结论

1)为避免地图参数变异，制图必须规范化。由不同单位、不同制图者合作编制的图件，地图参数、投影信息等必须完全统一;非标准制图的参数要保证在制图者之间公开，以保证图件转换过程中信息完整，不存在人工误差。

2)非标准制图需要注意图形参数变异问题，利用图形实际参数与整图变换及地图参数关系能克服多景、多幅非标准制图集成时导致的图元混乱等现象，实现图形参数变异的归一化。保证制图的目的与标准要求，对数字化地质资料集成及其应用具有一定的指导意义和参考价值。该方法可扩展至不同比例尺，不同参数，不同投影信息的数字化地图资料的集成。

3)制图中因Ⅱ参数比例必须能被1整除，Ⅱ的参数只能无限接近于标准的Ⅰ省参数，鉴于地图允许误差范围≤0.1 mm，在整除时小数点后保留6位。如果转换比例能被1整除，则用此方法能完美集成。

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