公益性制图的基本问题与研究方向

刘万增，赵 勇，赵婷婷，朱秀丽，吴晨琛，李 然，翟 曦

(国家基础地理信息中心，北京 100830)

地图是一种符号化的地理信息成果形式，是对自然和社会现象抽象、概括、建模和表达，是“空间信息的载体”，也是人们认识周围世界空间分布格局的重要手段[1-2]。公益性地图是为政府等公益性部门宏观规划、应急救灾、指挥决策及日常办公应需而制作的一种专题地图。它是基于政府对公益性地图的要求，利用不同比例尺的基础地理信息数据，按照制图规范，通过尺度转换和符号映射，实现地理信息和专题信息的快速符号化、自动注记和图幅整饰等，涉及数据采集、处理、分析、挖掘、制图等一系列技术环节。相对于常规地图制图，公益性制图具有权威性、高效性、易读性、创新性等基本特性，追求的是高效率和高质量的统一。常规制图是以牺牲时间保质量，应急制图是以牺牲质量保效率[3-7]，很难实现“既快又好”的应需制图目标。如何在最短的时间内应需提供高质量、高现势性、内容丰富的公益性地图产品，满足政府等公益性部门宏观规划、应急救灾、指挥决策等需要，已成为我国自然资源管理部门面临的迫切问题[1]，如图1所示。

1 公益性制图的职能定位

随着我国政府的施政理念由管理型政府向服务型政府的转变，政府科学决策对地图的需求频次和要求越来越高，公益性地图应需保障服务成为新时期自然资源管理部门一项重要任务。

1.1 履行法定职责

《中华人民共和国测绘法》第25条规定：县级以上人民政府测绘地理信息主管部门应当根据突发事件应对工作需要，及时提供地图、基础地理信息数据等测绘成果，做好遥感监测、导航定位等公益性测绘保障工作。公益性地图保障服务是新时期自然资源部门的法定职责，做好公益性地图保障服务工作，也是落实自然资源管理“两统一”职责的重要举措。

1.2 落实应急规划

党中央、国务院对防灾减灾工作高度重视。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020)》将公共安全列为重点领域，将国家公共安全应急信息平台及重大自然灾害监测与防御列为其优先主题。《国家突发事件应急体系建设规划》与《国家航空应急救援体系建设“十二五”规划》对测绘应急保障能力提出更高的要求。公益性地图应需保障服务是全面落实国家突发事件应急体系建设规划的重要工作。

1.3 服务政府用图

随着测绘地理信息大范围普及和应用，各种类型的地图已经广泛应用于国家重大突发事件处置、政府重大决策、重大活动策划及政府部门日常工作中，从国家经济社会发展战略的部署到各行业发展战略规划的制定，从国家重大活动的策划、安保等到政府日常事务处理、社会管理等，都需要具有空间定位及展示时空布局特性的专题地图做支撑。

2 公益性制图的基本特性

公益性制图是高质量、高效率的公益性地图应需保障的基础，具有以下基本特性：

2.1 权威性

公益性地图的服务对象主要是政府部门，地图质量直接影响国家重大决策，不容有任何差错[8-9]。与普通地图制图相比，公益性制图对地图数学精度、内容完整性、可靠性、权威性和现势性要求更高。

2.2 高效性

公益性地图主要面向国家应急救灾、重大活动、决策规划及重大新闻事件报道等，对服务时效性提出了非常高的要求，通常为几个小时或更短时间。例如，《国家航空应急救援体系建设“十二五”规划》要求在灾害发生后4 h内将现场地图上传到国务院应急管理部门；政府工作用图一般要求12 h左右制作完成3～5幅A1幅面的地图；新闻地图一般要求1～2 d时间完成新闻地图的资料收集、制图与审图等工作。因此，高效性是公益性制图的重要特性。

2.3 易读性

公益性地图包括政务地图、救灾地图、新闻地图等。相对而言，救灾地图保障需要重点解决有没有的问题，其更关注地图的时效性[4]。政务工作用图是党政机关长期使用的工作用图；新闻地图是面向公众需要公开出版的媒体地图，这两种公益性地图除了满足以上几个特点之外，还必须体现地图的易读性[10]、艺术性和美观性。

2.4 创新性

从任务来源的角度看，公益性地图服务具有时间不定、地点不定、图种不定的特点，无论是应急救灾、决策规划、重大活动还是媒体报道等，只要有用图需要，随时可能下达制图任务：一般是某时间，提供某地点某类型的图。对制图人员来讲，任务时间、内容皆不确定，无法提前进行地图储备，在短时间内，解决地图“从无到有、从有到精、从精到美”的问题，必然对数据收集、处理、制图和服务都提出了更高要求，常规的技术手段根本无法满足这种特殊需求，必须依靠技术创新。

3 公益性制图的基本问题

公益性制图具有的权威性、高效性、易读性、创新性等基本特性决定了其与常规制图方法存在明显不同。常规的制图方法在工艺流程、技术要求等方面都无法满足公益性应需制图对制图效率和质量的需求，还存在许多技术难题需要研究和解决。比如，解决公益性地图快速、精准问题，就必须解决数据来源问题，即如何实现资料的快速收集和高效处理[11-12]；解决公益性地图美观问题，达到效率和美观的平衡，必须解决精细化高效制图问题。现有的技术和方法往往能够实现其中1～2个目标，如应急快速系统可以实现高效制图的目标，但是在精准和美观性上一般很少顾及[13-14]。平面制图软件如Illustrator、CorelDraw等具有强大的地图编辑能力，能够实现地图精细编辑，只要有足够的时间，地图美观性的问题一般都能解决，但其主要依赖人工编辑，制图效率低，无法满足高效制图需求[1]。

总之，公益性地图应需保障服务面临的主要问题包括以下4个方面。

3.1 公益性地图应需保障服务技术体系尚未建立

由于公益性制图还是一个相对小众的技术领域，从事该项工作的研究人员相对较少，同时缺乏大项目的支撑，很难形成系统性、体系性的研究成果。虽然一些单位根据工作需求，开发了一些制图工具软件，但由于缺乏统一的技术标准，这些零星的碎片化的成果推广起来难度和成本都很高，造成行业内部各单位之间在制图技术水平上的不均衡。因此，虽然公益性地图保障服务从未间断过，但是公益性制图的技术体系却一直没有建立起来。

3.2 缺乏专题数据应需快速获取、处理与知识挖掘算法

良好的数据基础是做好公益性制图工作的必备条件。实现公益性应需制图，除了丰富的数据储备之外，还必须解决制图专题数据的实时高效处理问题，目前这些技术还不够成熟，一旦有应急任务，往往是采用人海战术，加班加点才能完成，工作强度、难度大，效率低。

3.3 应需高效制图技术还不够成熟

需要突破众包协同精细化制图、应急快速制图、在线应需制图及跨媒介地图可视化等关键技术，满足不同服务对象、不同事件类型对地图高效率、高质量保障服务的需求。

3.4 缺乏公益性制图的相关技术标准

由于缺乏公益性地图应需保障服务的技术标准，目前，各省各单位分别按照各自传统的做法开展公益性制图和保障工作，难以实现部门间数据共享与业务协同，同时公益性地图保障服务的规范性、权威性也难以保障。

4 主要研究方向

4.1 公益性制图的技术体系

公益性制图技术体系包括数据的快速获取、处理、制图、服务等技术环节，要实现公益性地图应需保障服务“应需、快速、精准、美观”的目标，必须建立并不断优化公益性地图应需保障服务的工艺流程和技术标准等，形成包括装备、软件、数据、标准在内的公益性制图技术体系，为我国公益性地图应需保障服务工作提供新思路、新方法、新机制。研究技术思路如图2所示。

4.2 公益性制图的技术标准

为了确保公益性地图应需保障服务的规范性、权威性，实现部门间数据共享与业务协同，急需制定公益性地图技术标准，包括制图数据标准、地图符号标准、工艺流程标准、地图产品标准、地图服务标准等。

4.3 公益性制图的关键技术

建立了公益性制图技术体系和技术标准后，在技术实现层面，还需要研究突破公益性制图数据高效获取、处理、挖掘及可视化表达的算法，开发公益性制图相关软件系统，为实现公益性地图服务“按需保障、既快又好”的目标提供技术支撑。

4.3.1 专题数据知识挖掘算法

缺乏专题数据应需快速获取、处理与知识挖掘算法，是制约公益性地图保障效率的重要因素。为了改变这种被动局面，需要研究基于泛在数据的专题数据快速获取、高效处理、质量控制与知识挖掘等算法，包括不同来源的数据时空一致性处理、专题信息自动化提取、多源数据的关联化挖掘等，并开发相应的软件系统,为公益性地图应需保障服务提供数据和专题知识支撑。

4.3.2 众包协同精细制图技术

众包协同精细化制图重点解决公益性制图“既快又好”的问题，需要研究基于空间数据库版本技术的分区域增量采集、存储与集成表达模型、知识引导的分区域制图要素冲突的快速检测与协同处理、模型驱动的碎片化众包编辑信息的增量集成等关键技术。

4.3.3 矢量瓦片在线制图技术

矢量瓦片在线制图技术主要满足公益性地图的在线自助制图的需求，需要研究解决矢量瓦片在线组织、可视化表达与高分辨率输出等技术难题。

4.3.4 跨媒介可视化表达技术

根据国家重大突发事件处置、政府决策等对地理信息跨媒介、轻量级、便捷化服务的需求，研究图文一体的地理信息数据跨媒介可视化数据模型，形成空间型、多尺度、可编辑、可量测、图文一体的跨媒介电子文档平台，实现地理信息跨媒介图文融合与一致性可视化表达[15]。

4.3.5 “一张图”移动会商技术

为有效提升公益性地图的使用效能，更好地服务于政府决策，需要突破移动端自由组网与“一张图”协同会商技术。实现服务器主节点与多移动终端子节点自由组网，解决政务用图系统基于“一张图”的多终端模式实时通讯的技术难题，开发移动端多用户实时协同标绘和同屏互动会商系统，实现突发事件应急处置过程中信息共享、数据同步、协同标绘与高效决策。

5 结 语

公益性地图保障服务是新时期自然资源部门的法定职责，实现公益性应需高效制图是测绘地理信息工作者长期奋斗的目标， 迫切需要解决一系列的技术和机制问题。本文重点从技术的角度初步分析了我国公益性应需高效制图的职能定位、特性、面临的问题和今后的研究方向。要从根本上解决公益性应需高效制图问题，还需建立高效协同的应需保障工作机制，重点解决数据共享、信息互通、业务协同的问题。