数据库制图技术在小比例尺世界地图出版中的应用

赵　娟

(中国地图出版社，北京 100055)

The Use of Database Mapping Technology in the Publication of

Small-scale World Map

ZHAO Juan



数据库制图技术在小比例尺世界地图出版中的应用

赵娟

(中国地图出版社，北京 100055)

The Use of Database Mapping Technology in the Publication of

Small-scale World Map

ZHAO Juan

摘要：主要探讨了数据库制图技术在小比例尺世界地图公开出版中的应用。结合我国全球地图数据库建设实际情况及已有地图数据库制图出版成果，对数据库制图技术、工艺流程在小比例尺世界地图公开出版上的具体运用和制作过程中的关键环节进行了详细说明，并与当前仍处于世界地图出版主流的计算机辅助制图工艺进行了比较，对数据库制图的优势进行了阐述。

关键词：数据库；数据库制图；全球地图数据库；小比例尺世界地图；地图出版

一、引言

随着经济全球化和社会的飞速发展，各级政府部门、企事业单位、社会各界和普通百姓，都开始对世界各国的自然地理、人文经济等情况产生浓厚兴趣，因此对全球范围大幅面的小比例尺世界地图产品的需求也越来越迫切。当前市场上提供的产品种类还十分有限，且大部分还是数年前甚至数十年前依靠传统制图工艺生产的产品。产品更新速度慢、缺乏新意是其突出特点。随着技术的进步，利用地图数据库结合专业制图软件来生产制作高质量、高效率的地图产品已越来越多。虽然当前国内在数据库建设、特别是小比例尺全球地图数据库建设方面还不完善，可利用资源还不够丰富，用于实际生产还存在很多有待解决的问题，但国内的地图数据库建库工作正在如火如荼地进行，未来几年国内数据库建设将日趋完善，多尺度的数据库产品将极大地提高地图生产效率，缩短成图周期[1]。因此，利用数据库制图技术，大规模地生产小比例尺世界地图，必将成为未来地图公开出版的发展方向。

二、数据库制图工艺流程

全球地图数据库将空间地理要素(包括水系、境界、交通、居民点等)以点、线、面的形式，对其空间位置、属性信息及相互空间关系，按照一定的规则进行存储和管理。数据库制图工艺则是根据成图需求，将存储在地图数据库中的这些抽象地理信息数据，通过科学的手段，借助于丰富的地图语言表达，转换为形象、直观、易读的图形数据，满足公开出版地图的要求。具体的工艺流程如图1所示。

图1　数据库制图工艺流程

三、数据库制图的关键环节

当前我国覆盖世界范围的地图数据库仅有国家基础地理信息中心的1∶100万全球基础地理底图数据库。该数据库的建库目的是建立内容相对完整、反映我国政治观点的全球基础地理底图数据库，为政府部门管理决策和公众信息服务提供基础数据框架[2]，其数据质量还难以满足实际出版生产需求。国外生产的小比例尺全球地图数据库由于政治立场、拼写规则、制图规范等原因与国内存在差异。因此在实际生产中，无论使用哪套数据，都必须进行大量的数据处理。

1. 要素的分类分级

地理、地图数据库是各种地理要素信息的庞大集合，只有对各要素进行详细的属性分类分级，才能让使用者用最便捷的方式从繁杂的数据集合中提取出最准确的信息。当前能利用的世界数据库都不够完善，而且不同的部门有其不同的应用需求，在长期相对独立的生产作业中形成了不同的分类分级体系[3]，因此，用户需要根据自己的实际需求，对原数据的要素重新进行分类分级工作，主要包括居民点、水系、道路、界线等要素的重新分类分级。如在中图版的《世界全图(九全张)》和《世界交通图(三全张)》的生产过程中，根据制图需求对1∶1500万世界地图数据进行重新分类分级。将原数据库中按比例尺进行的居民点分级形式，转换成符合我国常规地图出版的按行政意义及重要性的分级。如图2所示。

图2　要素重新分级后属性表

2. 地名的核对、汉化

地名是一种文化现象[4]，也是个体地域的指称[5]，在信息传递中发挥着重要作用。它既具有相对稳定性，又具有相当的变动性[6]。全球数据库涉及两百多个国家的地名，各国语言、文字等情况不同，都有地名标准化的具体规定[7]，导致同一个地名不同国家资料的拼写不尽相同。因此，在世界地图出版中，按我国规范进行标准地名拼写就显得至关重要，这将直接影响到产品质量的好坏。另外，各国家地名时有改动，为了保证数据的现势性及权威性，需要对地名按最新规范进行标准化，并实施现势更新。

目前1∶100万全球基础地理地图数据库中不仅有大量要素地名需要更新，同时还存在部分要素只有外文地名没有中文地名的情况；而国外的全球地图数据库则是全外文，因此还需对数据库要素进行汉化。对于1∶100万的数据库，可直接在原数据基础上修改、核实；而对于国外数据库，则需要增加相应的中文名字段。经处理后的地名属性如图3所示。

图3　处理后的数据库地名属性表

3. 投影变换

世界地图产品形式多样，不同的用途对地图投影有不同的要求[8]。制图区域的位置、形状和范围，以及地图的比例尺、内容、出版方式都直接影响了投影方式的选择[9]。1∶100万全球基础地理底图数据库和国外全球地图数据库多采用WGS-84地理坐标系，因此在利用数据之前，首先需要根据制图目的，确定投影坐标系，并对原始数据进行相应的投影变换。对于全球范围小比例尺世界地图，我国通常采用正切差分纬线多圆锥投影(如图4所示)或等差分纬线多圆锥投影(如图5所示)；而交通地图则采用等角航线的墨卡托投影，高纬度地区为了防止变形过大，可改用任意投影，如图6所示。

图4　正切差分纬线多圆锥投影

图5　等差分纬线多圆锥投影

图6　墨卡托投影+任意投影

4. 要素的选取导出及与制图软件的结合应用

基于数据库的地图制图采用数据库作为数据源[10]。在实际生产中，受已有全球地图数据库产品种类的局限，与生产目标一致的数据目前还不存在。如在《世界全图(九全张)》和《世界交通图(三全张)》的生产过程中，均采用1∶1500万数据库作为基础数据，但两张图的比例尺及用途却完全不一样，所选取的要素及表现的专题内容也不相同，因此在进行要素导出时，须根据实际需求，有选择性地导出。

对导出的数据，还需要进行后期处理。GIS软件在建库及数据空间分析、处理方面存在优势，但在制图表达方面却表现不尽如人意；传统设计制图软件虽然不能携带地理空间属性信息，但却在符号设计、色彩表现等方面更加生动、灵活。为了结合两种软件的优点，目前国内外已有不少公司开发研制了专门用于数据库地图制图的软件，如加拿大Avenza公司生产的MAPublisher制图插件，就能将GIS数据在属性信息不丢失的情况下导入到传统制图软件Illustrator当中，利用制图软件在色彩、设计等方面的优势，结合人工处理，生成美观的地图产品。笔者在前期已完成的小比例尺世界地图编制过程中就是借助该插件来完成后续出版任务的。

5. 图形样式、符号库的建立及与要素属性信息的链接

公开版小比例尺世界地图要满足人们对全球地理信息获取的需求，就必须实现科学性、艺术性、实用性的统一。而地图符号则是表达地图内容、传递地理信息的基本标记和有效手段。因此，根据地图生产目的，建立美观、实用的图形样式及符号库是地图生产的关键。

传统的计算机辅助地图制图模式借助于制图设计软件平台，忽略了空间数据属性信息的获取，地图编辑基于图形和符号，而不是基于地理要素专题属性，导致地理属性与地图符号的对应关系被分割，编辑处理起来相当复杂。如果遇到符号样式较多的专题图，人为错误更是难以避免。而借助于数据库制图技术，属性信息与地图符号的对应关系得以重新建立，因此不再是将图例中的符号一个一个地手动放置在相应位置，而是通过导入数据的属性值与符号库符号进行一一匹配。这样不仅能保证各要素的精确地理位置，而且后期进行符号修改或替换也非常方便，可大大降低错误率。如在《世界港口图集》生产过程中，不同港口的功能类型多达上百种，如果依靠传统的制图工艺，基本无法完成，而依靠符号库的建立，这项难题就迎刃而解。以下为利用1∶100万全球基础地理底图数据库生产制作的《世界港口图集》中设计的符号库(如图7所示)及专题要素与符号库建立链接关系后的样式(如图8所示)。

图7　符号库

图8　匹配效果

6. 现势性更新

数据的现势性和准确性是地图质量的一个重要保障。获取的数据库原始数据很难保证所有信息都是最新的，而且地图生产需要一定的周期，在数据处理过程中，难免会有新资料、新信息出现。小比例尺世界地图生产过程中经常出现的地名变更、国界线走向修改等重要信息，绝对不能出错，需及时修改。因此，为了提高产品质量，在后期还须根据收集到的最新权威资料和有关部门发布的信息对数据进行实时更新。

7. 制图综合

地图制图是一项既注重信息传达，又注重视觉表现的工作[11]。它除了表现地理要素的空间位置和相互关系，还融合了美学和人类视觉感知学。而数据库则更侧重于表达数据地理位置的准确性。因此，两者存在不可避免的差异。直接导出的数据库数据不仅与成果图存在比例尺差异，而且线条不够光滑、表现不够生动是其明显缺点，因此还需要人工进行适当的综合处理，以满足制图生产的需求。图9和图10分别为导出原始数据与综合后数据。

图9　原始数据　　　　　　图10　综合后数据

四、数据库制图的优势

1. 准确的数学基础

传统的计算机辅助制图已经基本丢弃了这一关键环节，仅靠简单的拼凑、拉伸、扭曲、跟踪来完成复杂的数学运算，其误差非常大，无法实现数据的无缝拼接。而利用数据库制图技术，可根据实际制图需求对数据进行严格的投影转换和数据格式变换，以保证地图数学基础的准确性及不同要素之间的完整匹配。如中图版的《世界全图(九全张)》采用了正切差分纬线多圆锥投影，其显著的特点是：保持大西洋和印度洋的完整，世界主要大陆上的轮廓形状没有明显的变形，中国变形相对较小，完整的南北美大陆则位于图幅东部。

2. 便捷的生产流程

制作一张小比例尺的世界地图依靠传统的制图工艺不仅需要投入大量的人力、物力，而且由于技术约束，有很多地图产品表现形式是根本无法完成的。在2009年底之前，传统的手工版世界挂图一直以其单一的形式占据市场多年。而使用数据库制图技术，可灵活地选择合适的投影，提取需要的数据，叠加相关的要素，并根据属性数据和符号的匹配动态更换样式，以达到不同的效果，满足不同用户的需求。这样不仅丰富了产品的多样性，在流程上也大大缩短了生产周期，而且制作生产的数据还能再次进行数据转换，以满足同类比例尺其他地图的生产需求；既避免了重复劳动，提高了生产效率，又保证了数据的一致性。

五、结束语

利用数据库制图技术，并结合制图软件来生产制作高品质的地图产品，在国外已经是相当成熟的技术，一些大的制图公司都有符合各自出版规范的、满足不同比例尺需求的基础数据库作支撑。而国内在数据库建设及应用方面均起步较晚，在小比例尺世界地图数据库建设方面才刚刚起步，远不能满足正规地图出版的需求，但是已经借用国内外的不同数据库做了多次生产试验，对整个技术流程均已掌握，且正在逐步推广。如同计算机辅助制图取代小笔尖一样，数据库制图技术也必将取代当前仍处于主流的计算机辅助制图技术，成为未来小比例尺世界地图出版的发展方向。

参考文献：

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[2]季晓燕，周敏.全球基础地理底图数据库建设中对地名数据处理技术的探讨[J].测绘通报，2006(7)：45-48.

[3]李晓轩,王光霞,温程杰,等.基于本体集成的地理信息分类分级表达研究[J].测绘工程，2010(10)：61-66.

[4]王东茜.汉语地名的文化特征[D].武汉：华中师范大学，2006：4-5.

[5]褚亚平.城市规划发展不能忽略地名规划[J].北京规划建设，2004(6)：112-113.

[6]李瑞丰.基于ArcGIS的地名数据库建设若干问题初探[J].大科技，2010(7)：287-289.

[7]王铁昆.地名标准化与语言文字工作[J].语言文字应用，2001(4)：44-47.

[8]胡毓钜,龚剑文．地图投影[M].北京：测绘出版社,1992:221.

[9]维基百科．地图投影[EB/OL].2013-10-10.http:∥zh.wikipedia.org/wiki/%E6%8A%95%E5%BD%B1%E6%96%B9%E5%BC%8F.

[10]黄梦龙,宋学征. 基于数据库的地形图制图研究[J].海洋测绘，2010(1):62-65.

[11]吕干.数据库驱动的制图建模及其数据处理框架研究[D].杭州：浙江大学，2008.引文格式： 韩文立，张莉，程鹏飞. 地理信息质检数据库建设和应用的技术探讨[J].测绘通报，2015(3)：94-96.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0086

引文格式： 赵娟. 数据库制图技术在小比例尺世界地图出版中的应用[J].测绘通报，2015(3)：90-93.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0085

作者简介：赵娟(1982—)，女，硕士，编辑，主要从事地图编辑出版及数据库建库工作。E-mail：64937230@qq.com

收稿日期：2014-02-13

中图分类号：P28

文献标识码：B

文章编号：0494-0911(2015)03-0090-04