GIS技术背景下的地图制图研究

徐研++周顺莉

摘 要：该文基于作者多年从事地图制图的工作经验，以GIS空间数据与地图制图的融合技术为研究对象，首先分析了GIS空间数据的第四个特征，进而探讨了空间数据与地图表达之间的矛盾，在此基础上，作者分析了空间数据的地图表达过程，最后，探讨了空间数据与地图制图融合生产系统的应用思路，全文是作者长期工作基础上的理论升华，相信对从事相关工作的同行有所裨益。

关键词：GIS空间数据 地图制图 融合

中图分类号：P28 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（b）-0020-02

1 GIS空间数据的第四个特征

从地图到空间数据表达造成了地图信息的损失，空间数据到地图表达（不考虑综合）过程中需要进行地图信息的补充，才能实现地图的完整表达。

要完整地描述空间实体或现象的状态，一般需要同时具有空间定位数据和属性数据，如果要描述空间实体或现象的变化，则还需记录空间实体或现象在某一时刻的状态。所以一般认为空间数据具有三个基本特征：空间特征、属性特征和时间特征，空间数据的三个特征反映了所表现空间实体的本质。但是对空间数据来讲，它并不是不受限的反映空间实体，在描述空间目标时有一定的限制，不能无限膨胀，这个限制就是空间数据的第四个特征——地图约束性特征。

空间数据是地理环境的数据抽象，这种抽象的过程也是地图制图的过程。空间数据生产时，人们自然不会抛弃人类千百年来认知、抽象地理环境的成果——地图，因此几乎所有的空间矢量数据的生产都是基于地图数字化来完成（至少最初是这样）。这样空间数据就继承了人类的知识成果，同时也继承了地图自身的特性，如地图用途、比例尺、地图要素、要素关系等，这也就意味着空间数据必然会受到来自原始地图的约束。在使用其他途径对空间数据进行更新时，这种约束性也是实时存在的，例如使用航片或者遥感影像，则空间数据也会受到航片、遥感影像分辨率的限制，同时在使用者的脑海中一直会存在“一幅地图”，对信息进行综合加工。因此不管使用哪种数据源，空间数据都会受到来自数据源的约束，而地图的约束最具有代表性，因而统称为“地图约束性”。由此看来，不存在所谓“无级”的空间数据。空间数据的地图约束性特征是实现根据空间数据直接进行地图等尺度表达的基础，且反映了地图符号、地理属性和拓扑关系的相互依赖关系。

2 空间数据与地图表达的矛盾

在地图到空间数据表达的过程中，空间数据的要求决定了在数据采集中不会把地图全部信息采集下来，这就构成了地图信息传递中的第一次转换矛盾，损失了部分地图信息。而空间数据到地图表达是地图信息的第二次转换，它是第一次转换的逆运算。因为第一次转换矛盾的存在，导致了空间数据不可能完全恢复到地图原来的面貌，这造成了第二次转换矛盾，这两个转换矛盾互为因果关系。

数字制图目前要重点解决的关键问题。是消除第二次转换矛盾，也就是补充第一次转换时损失的地图信息。由于这个问题复杂、难度较大（“创造”要比“丢弃”困难的多），因此有人为了回避它而提出了“地图应该适应空间数据的表现，不必严格遵循纸质地图的编绘要求”。这样的认识是错误的，地图作为人类智慧的结晶应该随着社会的发展越来越美观、完善，而不是倒退。

造成空间数据与地图之间不能完全匹配的根本原因是它们之间存在以下的主要矛盾。（1）概括范围上的矛盾，最为详细的数据标准不能完全匹配图形规范。（2）数据标准中要素的描述不对应田形标准中的符号规范。（3）在地图上的要素不对应数据标准中的编码。

3 空间数据的地图表达过程

空间数掘的地图表达实际上就是恢复地图直接信息的过程，分为两个步骤。第一步按照空间数据的地理编码与地图符号之间的对应关系，实现地图符号化。第二步，由于空间数据与地图表达之间的矛盾，造成地图的空间数据表达的过程是一个地图信息损失的过程，因此在实现空间数据的地图表达时，必须进行地图信息的补充，才能得到符合地图规范要求的地图。

3.1 空间数据按对应关系转换

在空间数据地图表达过程中，空间数据与地图符号具有一定的对应关系，具体表现就是依据要素编码实现地图符号化及其附加处理。所谓附加处理是指除去地图符号以外的其他信息符号化，这些信息与该目标无关，例如，高程点的符号化，其高程注记显示的位置、形式与该目标有关。

空间数据到地图表达按照规则转换的步骤如下。

（1）地图表达主要是实现点线面要素的符号化，而一般的空间数据具有拓扑结构，面状要素通过拓扑关系推算出来，因此在实现地图表达的第一步就是要实现拓扑模型向基本模型的转换，实现面状目标的生成。（2）根据空间数据中地图要素编码与地图符号的对应关系，这个过程可以使用程序自动完成。

3.2 地图信息的补充

一些具体问题如下所示。

（1）属性注记的配置，例如桥梁的分式注记、等高线注记。（2）地名注记的配置，没有地图注记的位置信息（国家测绘局数据）。（3）河流渐变问题，空间数据不能反映河流的图形宽度变化。（4）地图整饰，地图整饰内容不作为空间数据的一部分。（5）同色要素的S盖处理问属。（6）不同要素的压盖优先问题。

这些问题都是实现空间数据的地图表达时，需要地图编辑和地图出版处理才能解决。

4 地图制图与空间数据生产结合

空间数据生产是为地理信息系统提供基础地理数据，并建立基础地理信息数据库。因此，空间数据的数据组织反映了地理信息系统的要求，使用“属性编码十定位数据”的形式。数据采集虽然不是地理信息系统软件的主要功能，但其处理地理信息的方便性，决定了在空间数据生产中使用的非常频繁，如ARC/INFO等，这是由空间数据的按地理属性编码进行数据组织的特性决定的，由于地图制图不是空间数据生产的主要目的，因此在空间数据生产中不会提出与地图制图结合的要求。但从制图者的角度来看，地图制图与空间数据生产能结合起来，统一到一个软件系统中实现融合生产，则会起到事半功倍的效果，可以节省大量的资源。因为涉及全国或整个地区的地图生产以及空间数据生产都是巨大的工程，需要很大的投入。而我国目前两者都要生产（各自有不同的用途），但整体的经济投入还很有限，在这种情况下，能保证两者内容的一致性，使用更加方便，融合的生产技术方法更具现实意义和应用价值。地图制图过程与空间数据生产既有相似性又有差异性，相似性是融合生产的基础，差异性是造成两者不同的主要矛盾，找出矛盾并解决矛盾就能把两者结合起来，从图1的生产流程可以看出，地图制图过程中，从地图中采集的是图形数据，实现地图出版，而空间数据生产过程中则是从地图中采集空间数据。如果通过地图符号化方法，可以把空间数据转换成图形数据，同时进行相应的地图信息补充（地图出版处理），就可以把两个流程结合起来，得到空间数据和纸质地图两种产品。

5 系统的更新效应

如果融合系统中可以接受系统所产生的空间数据（这是地图生产的重要数据源），则系统就具有了空间数据的再生能力。如图2所示，空间数据作为系统i的接收、处理和输出的对象，又成为系统i+1的接收对象。这样空间数据不断更新，使系统一直具有生命力，产生良性循环。系统的这种特性，为空间数据的更新提供了一个舞台，同时有助于建立相应的地图和空间数据的更新机制。

6 融合生产系统的应用

以融合生产技术为支持的数字制图系统，可以有四个应用方向。

（1）没有地图数据库支持的情况下，通过采集编辑属性完整的空间数据，完成地图数据库建库任务。（2）通过其他方式获取的空间数据有时存在一些非常隐蔽的数据质量问题，如属性错误，指针错位等，这些问题只有空间数据可视化手段（如地图符号化等）才能发现，在此平台下可直接修改错误，得到正确的空间数据。（3）在此环境下，可以实现基于地理属性的地图编辑。相对基于图形符号的编辑来说，可以大大提高编图效率，并最终能实现了纸质地图的出版。（4）为空间数据的更新提供了手段和方法，它把在地图编辑中新增的地图内容和更新信息保留下来，实现空间数据的更新，完成地图数据库更新任务。

参考文献

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