在线专题地图自动化平台设计与应用

引文格式： 林筝. 在线专题地图自动化平台设计与应用[J].测绘通报，2015(4)：101-104.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0121

在线专题地图自动化平台设计与应用

林筝

(福建省制图院，福建 福州 350003)

Design and Application of Online Thematic Cartography Automation Platform

LIN Zheng

摘要：基于各类专题统计数据实现在线交互式专题地图的“私人定制”，是目前地图学研究的关键问题之一。本文采用以任务流为中心的设计模式，将Flex与Web Service技术相结合，开发了数据交互、底图交互、符号交互和制图输出等功能模块，设计并建立了一个具有高度定制化、设计重用的交互式专题地图信息系统平台，实现了专题地图的自动化表达。该在线平台兼具在线制图和桌面制图软件的特点，便于用户使用和操作，具有较高的推广及应用价值。

关键词：专题地图；任务流；定制化；设计重用

中图分类号：P28

收稿日期：2014-04-09

基金项目：福建省测绘地理信息局科技项目(201311)

作者简介：林筝(1985—)，女，硕士，主要研究方向为WebGIS开发应用。E-mail： unilos@163.com

一、引言

传统的专题地图更新周期长，只能静态使用并且制作成本昂贵[1]，难以满足各行各业专题用图的个性化及现势性需求。近年来，随着互动式网络专题地图理论与实践的发展，在线专题地图发展迅速，能够为不同行业提供定制化服务，取得了良好的经济效益和社会效益。

在线动态地图按其侧重的要素主要有以用户为中心、以地图为中心和以任务流为中心3种设计方式[2-5]。目前国内外已开发出多个在线专题地图平台产品，在国内，以深圳市在线动态地图集和专题地图制作网站“地图汇”为代表的在线地图平台主要采用了以任务流为中心的设计方式，为用户提供从专题数据选取或输入、符号化、符号设计、制图输出等一系列任务。以任务流为中心的设计方法将传统制图流程拆分为相对独立的单个任务进行设计并前后衔接，设计过程较为灵活[6]。当前，基于WebGIS的在线专题制图主要分为轻量级专题制图和常规专题制图两种，二者的区别在于专题地图生成的网络位置不同，前者专题地图在服务端生成，后者则在客户端生成专题地图[7]。

本文采用任务流为中心的设计模式来进行在线专题地图平台的设计和开发，充分保证了在线制图的交互性和平台的可扩展性；同时，平台采用轻量级制图和常规制图相结合的方式，即专题地图的底图由服务端生成，专题符号则由客户端生成，进一步增加了专题表达类型的多样化和灵活性。

二、平台设计

1. 整体架构

本平台采用浏览器/服务器(B/S)架构开发，用户通过客户端浏览器即可访问平台进行专题图的制作和输出，在后台通过建立完善的数据和服务维护体制，由系统管理人员完成数据库和地图服务的更新维护，并实时推送到客户端。在线专题制图平台采用中间件技术Web Service和富客户端技术Flex相结合的方案来构建，自下而上由数据层、服务层和表现层3层架构组成[8](如图1所示)。

图1　在线专题地图自动化平台架构

数据层是平台数据的存储层，分为空间数据和专题数据两类。其中空间数据作为地理底图的主要数据源，专题数据作为专题地图的数据源，包括存储在关系数据库中的专题应用数据，以及以文件形式存在的其他格式用户数据。数据库部署在服务器端，专题数据文件则保留在用户本地，均可提供给服务层使用。

服务层是整个在线专题地图平台的核心层，负责响应客户端的用户请求，提供GIS地图服务和数据访问服务。其中，GIS地图服务包括底图服务和专题数据服务。基于ArcGIS Server发布的后台地图服务及符合OGC标准的互联网地图服务都可以作为底图服务供用户调用；而基于ArcGIS Server发布的专题数据图层能够作为专题数据源供用户编辑使用。数据访问服务主要用于与后台专题数据库交互，获取用户所需的专题数据内容。

表现层使用了Flex框架和ArcGIS Flex API技术，利用Flex强大的富客户端功能，能够在客户端设计大量用户交互流程，使得以任务流为中心的平台设计能够顺利实现。另外专题符号库和统计图表库也部署在客户端以便用户选择、切换并实时生成不同专题图。

2. 功能设计

按照以任务流为中心的设计模式，将在线专题制图自动化平台划分为数据交互、底图交互、样式交互和制图输出四大任务进行设计。

平台任务流起始于制图相关数据的交互，包括数据源的选择及专题参数的选择。接下来用户可以选择底图交互、样式交互设计和制图输出3个任务中的其中一个任务或几个任务的组合，除了数据交互必须是起始任务外，之后的任务流程方向并不固定，可以随时重复其中的任务步骤(如图2所示)。

图2　以任务流为中心的制图模型

(1) 数据交互

数据交互任务作为任务流的初始步骤，代表用户对专题数据和内容的选择。根据最终的专题图类型划分出两类交互任务：统计专题图采用连接专题数据库或导入用户表格的方式获取专题统计数据，常规专题图采用连接专题地图层服务或导入用户专题图层文件的方式获取专题数据。获取专题数据之后，界面需要向用户展示数据中的时空指标和专题指标供用户选择。对于统计专题数据而言，无论是专题数据库中的表结构还是用户数据中的表结构均以IST模型(指标—空间—时间，Indicators-Space-Time)为基础[9]来组织数据，如图3所示。每一个具体的时间和空间值，与某个指标类型对应一个指标值(t1,s1,i1)。在线专题地图自动化平台以向导的模式按“数据源选择—指标选择—表达方式选择”的逐级显示方法来构建用户界面。

图3　IST模型的应用

(2) 底图交互

在线专题制图自动化平台提供底图交互，包括系统底图切换和用户临时底图上传功能。其中系统底图切换包括不同地区范围的切换和不同配图风格的切换，不同地区范围的切换是根据用户选择的地区指标自动切换到不同级别的底图上，分为全省设区市、全省区县及各设区市区县3个地区范围水平；系统提供多种配图风格、边界类型及其组合，包括晕渲、阴影、透镜，以及岛状边界、矩形边界等，用户可以在当前地区范围内任意切换风格底图。另外，平台支持用户上传多种符合OGC类型外部底图服务，包括ArcGIS的动态地图服务、WMS、WMTS等，来作为临时底图进行制图输出。

(3) 样式交互

在线专题制图自动化平台提供样式交互，包括专题符号样式和整饰要素样式，交互方式有两种：第一种类型是对生成的默认专题图的符号和整饰要素进行设计，包括对常规专题图和统计专题图的符号、图例及地图整饰要素进行设计，其中符号可编辑的属性包括图表本身、图表背景、边框、图表标题、标签等，如图4所示；第二种符号交互类型是在第一种的基础上进行的，为用户提供设计完成的图表和整饰要素样式的保存，将所有的属性保存为设计文件，可在样式交互界面导入设计文件来重用之前的设计样式。两种样式交互方式可组合使用。

图4　样式交互界面

(4) 制图输出

一张完整的专题图包含专题图层、专题底图和整饰要素3部分，一般情况下，完成数据交互后，能生成这3部分的默认样式。用户可以直接打印输出，也可以进入样式交互界面进行样式设计或尝试不同风格底图的套用来确定最终的底图方案。全流程的制图输出如图5所示。

图5　制图输出流程

1) 专题图层是专题图最主要的部分。专题图层部分首先必须清楚需要呈现的是统计专题图、常规专题图，或是合二为一。不同类型的专题图有不同的数据交互接口，整体过程遵循“用户输入(选择)→统计参数选择→生成专题图”步骤实现。生成默认的专题图后可以进行自定义样式设计和修改，既可以进入样式交互界面单独设置，也可以通过导入之前的样式文件进行一键设置，最后生成满意的专题图层。另外，平台的图层收藏机制还能够表达出多层不同类型专题符号复合表达的效果。

2) 地理底图是专题图层不可缺少的要素，系统提供多种配图风格和颜色方案的系统底图供用户使用，用户还能够通过上传云端的符合OCG标准的地图服务来作为临时底图来使用。

3) 整饰要素是一张专题图不可或缺的部分，主要指地图中便于读图和用图的一些辅助内容[10]。平台提供各类整饰要素供用户添加，包括专题图标题、比例尺、色带、表面注记、图片和文字，并支持用户对整饰要素进行设计和编辑。在线专题地图自动化平台支持所有专题图要素的位置调整和打印输出。

三、应用实例

以福建省公开版地图数据库作为平台的地理空间框架，同时作为专题底图的数据源，进行专题数据库连接下的统计专题图的生成和整饰输出。

以福建省统计年鉴数据作为专题数据源建立专题数据库，选取包括综合经济、人口与劳动力、农业和第三产业等4大专题的2008—2012五年统计年鉴部分数据进行展示。连接专题数据库时，用户选择相应的表格后，对同一张表格可以进行分区统计、分级统计和独立图表统计3种类型的专题图表生成。对于分区统计和独立图表统计而言，用户只需要选择用于统计的专题指标、地区和年份，然后选择用于表达这些专题内容的图表类型，即可生成相应的分区统计专题图和独立统计图表，如图6所示。

图6　生成分区统计图和独立统计图表

将需要的数据以专题图表的形式表达并进行样式设计后，进一步添加地图整饰要素，即可生成效果如图7所示的专题图。

图7　地图整饰输出

四、平台特点

在线专题地图自动化平台具有两大特点，其一是高度定制化，一方面体现在专题符号、专题图表及整饰要素的设计涵盖了图表、背景边框、标签标题及图例等所有属性样式；另一方面，平台能够支持用户导入自己的专题数据源，包括符合规范的统计表格和专题内容图层，同时，平台还允许用户上传自定义的底图类型，只要空间参考符合的底图服务，包括ArcGIS的动态图层和其他OGC标准图层都可以作为临时底图上传到当前用户界面作为专题底图使用。另外，注册用户能够将自定义底图注册到底图库中，实现底图库的动态更新，同时不同用户还能够将自行上传的底图和常用的系统底图选中，形成个人底图库。

第二个特点是设计重用，基于高度私人定制的特点，常常一幅专题图甚至单个专题图表都需要设定大量的属性。对于常用的桌面制图软件而言，精心设计的专题图能够保存成多种格式，可供后续设计或用其他软件编辑。而网页的特点使得这些设计无法保存，通常在一次性生成位图格式的专题图后便会失去生命力。为了使用户精心设计的样式能够多次使用，平台引入了设计重用的概念。通过将设计后样式属性变量保存为本地的可交换格式文件，如XML文件等，可以将用户设定的样式保存下来，在下一次进行设计时，能够直接导入保存的设计文件，使得设计文件能够重新套用到不同的专题数据中去。在设计重用的理念下，一个设计文件就是一个模板、一套规则，一个完整的设计文件能够在专题数据导入的情况下还原出用户之前所设计的专题地图，一方面省去了大量的设计工作，另一方面也达到了在线设计保存的效果。

五、结束语

随着互联网的发展，地图开始与各类传统和新兴的行业产生广泛而深入的结合，资源、人口、环境、灾害、城市发展等热门问题成为专题地图的重要表现内容，日益拓展到经济建设、科学研究、文化教育、国防军事等各部门的分析评价、预测预报、规划设计、决策管理中，形成了形式多样的专题地图。本文论述了以任务流为中心的设计模式下开发的在线专题地图自动化平台的整体技术架构、功能模块及该平台下完整的制图流程，在公开版地图数据库的空间数据框架下展示了该平台的运行效果。与当前国内的一些在线制图平台相比，该平台具有更为多样的专题数据源导入功能、更为丰富的属性编辑功能，同时支持样式保存和重用，以更为桌面化的方式实现在线制图。目前该平台能够以位图的形式保存输出专题图表，但尚无法实现输出矢量格式的地图和图表。因此，在输出矢量地图及交换格式的图表方面有待进一步的研究。

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