《青藏高原风沙地貌图集》的编制实践

崔文宏，陆锦华，杨婷，秦建科

（1.自然资源部第一地理信息制图院，陕西 西安 710054；2.中国科学院西北生态环境资源研究院，甘肃 兰州 730000）

青藏高原面积约为250万km2，被称作“世界屋脊”、“地球第三极”和“亚洲水塔”，是全球气候变化敏感区[1]，也是国际地球系统科学研究的天然实验室[2]。风沙地貌是广泛分布于干旱、半干旱甚至部分湿润地区的，由风力作用形成的一种地貌类型[3]。作为青藏高原上一种独特的自然景观，风沙地貌分布区的面积占比小、分布零散，没有形成绵绵沙海景观，但其风沙活动过程对气候变化有着良好的响应[4]，可对气候和生态环境产生深远影响。风沙地貌图是研究风沙地貌的基础图件，针对青藏高原风沙地貌分布零散的特点，在陕西师范大学董治宝研究团队多年对青藏高原风沙地貌区域野外考察和遥感数据分析成果的基础上，以图集的形式全面详细反映青藏高原风沙地貌分布、类型、形态特征、流动性以及发育环境等方面的关键资料[5]，是一项风沙地貌专题图集编制领域的开创性工作。

1 《青藏高原风沙地貌图集》的内容结构

《青藏高原风沙地貌图集》（以下简称《图集》）总体由序图和区域风沙地貌图两部分组成，充分利用高分辨率卫星影像和数字制图技术，通过不同风沙地貌分布区的专题地图，典型区、典型风沙地貌的卫星影像和照片全面展示了青藏高原风沙地貌的总体特征，配以简明的文字说明，内容科学全面，涵盖青藏高原风沙地貌的全部类型。

序图主要反映青藏高原范围、总体地理景观、地势和对风沙地貌形成起关键作用的风场特征、干燥度指数，以及青藏高原风沙地貌分布与图幅索引信息，共5幅图，比例尺为1∶600万。区域风沙地貌图是《图集》的重点，按照青藏高原风沙地貌的主要发育环境类型组织，分为干旱盆地风沙地貌、河谷风沙地貌、湖滨风沙地貌、山麓风沙地貌4个部分，共包括多级地图比例尺系列的区域图、扩大图和典型图46幅，以大中比例尺地图为主，占比在80%以上，其中又以1∶10万～1∶25万的图幅居多。风积地貌和风蚀地貌是风沙地貌图的主体，风积地貌主要反映沙丘形态类型、沙丘活动程度、沙丘相对高度、沙丘前移的主要方向、发育环境特征等；风蚀地貌主要反映雅丹（风蚀残丘）和戈壁。

《图集》包括彩色卫星影像和照片26幅，配置在相应图幅和文字页面，展示了青藏高原若干独特风沙地貌，有助于进一步理解风沙地貌形态及其发育环境特征，图文相互配合，相得益彰。文字简介采取中英文对照的形式配置在各区域图组前，是对风沙地貌图反映信息的进一步解释，提供了风沙地貌各分布区域的范围、形态、类型、形成过程及其影响因素和补充说明，约6.4万字。

2 编图资料分析与应用

《图集》资料涉及基础地理底图资料和专题内容资料。由于不同图幅的比例尺不同，表达的要素也有差异，因此需要的数据资料来源和类型多种多样，在使用前需对其进行认真分析比较，并做出评价，以确定是否能使用以及使用程度[6]。

2.1 基础地理底图资料

基础地理底图标识位置为专题要素提供骨架[7]，具有信息承载、定位和定向作用，也是专题内容的重要补充和说明。地理底图资料的获取是编制《图集》的一项前期基础工作。

1）序图的底图资料。1∶400万全国基础地理数据库数据包括主要河流、主要公路、铁路、县级以上居民地、县级以上境界、等高线等要素，与1∶600万成图比例尺接近，基本能满足编制序图内容的要求，可作为编制青藏高原地势图的基本资料。地势图中的水系、居民地和境界等内容也是序图中风场图、干燥指数图、风沙地貌分布图的基础底图，这样可保证基础底图内容的协调一致性。1∶300万《青藏高原第四纪冰川遗址分布图》可作为绘制青藏高原分布范围的依据。

2）区域风沙地貌图的底图资料。根据青藏高原风沙地貌分布特点和图幅设计要求，收集的资料包括纸质地形图、基础地理数据库、DEM数据等。底图中水系适度多一些，居民地、道路网较稀疏，境界只表示省级行政区域界，地类需保留草地、沼泽、盐碱地等范围，适当配置相应符号。为了反映干旱区特点，参照卫星影像适当补充干河床并将断续的干河床连接起来，形成冲积扇、干沟。地形对气候、降水分布影响较大，对地面径流大小的影响也较明显，特别是对风沙流场的形成、改变起到决定作用，各种地貌类型界线划分与地形也是密不可分，因此在地理底图上表示地形是十分必要的。由于多数图幅比例尺大于1∶50万，因此以形象、直观的地貌晕渲表现形式表达地形更符合国家公开地图内容表示规定的要求，地貌晕渲可增强地貌的立体感，使地图看起来更加美观[8]，同时能很好地衬托出不同风沙地貌发育环境和分布特征。

2.2 专题内容资料

风沙地貌是《图集》的主题，而沙丘形态结构类型则是《图集》的核心，具有定性的作用。其资料主要来源于野外考察报告和高分辨率卫星影像资料，也有一些沙漠或沙漠化图、地貌图。随着空间遥感技术的发展，遥感影像已成为人们获取地表信息的重要数据来源[9]，为《图集》中各类沙丘的绘制提供了精确、真实、可靠的地理信息源。TM卫星影像分辨率较高，在沙丘高大区域影像特征清晰，能辨识不同沙丘形态类型，但对于低矮沙丘，判读就相当困难了，因此不予采用。优于10 m分辨率的遥感影像可根据绘制需要在计算机上任意缩放，能为编图提供清晰的沙丘形态特征，十分有利于风沙地貌类型判读和解译，易于实现较快速的沙丘符号绘制。由于制图表现对象为风沙地貌，对遥感影像时相性要求并不严格，因此本文收集了2010—2013年的Google Earth影像和资源三号卫星影像数据，这些影像可满足沙丘形态符号绘制的需要，且具有较好的现势性。

3 《图集》的编制技术工艺

3.1 技术流程设计

《图集》的编制技术工艺涉及编图所需各类资料的收集、分析和处理，图例系统的设计，地理底图的编制，专题要素的绘制、编辑以及制版印刷等环节。根据项目主题和区域特点，本文设计的工艺流程如图1所示。

图1 《图集》编制技术流程图

3.2 图例系统设计

图例系统的设计和制作是重要的基础工作[10]，《图集》图例需根据编制专题内容的特性、目的和要求，有针对性地进行拟订，这就为设计创新提供了机遇。在研究制图区域和分析编图资料的基础上，先初步设计图例系统，然后在编绘过程进一步完善。图例系统在保证科学性、逻辑性、协调性的同时，也要考虑形象化和便于绘制的要求，力求特征突出、色彩协调、美观易读。

序图图例比较简单，一般根据图中内容设计，并随图配置在每幅图的左、右下角。

在区域风沙地貌专题内容图例中，针对主体的风积地貌和风蚀地貌，通过手绘符号、明亮的底色并加注数字代码的形式设计了22个图例（图2），并突出表示在图幅第一平面。风沙地貌的背景内容，根据国内相对高程地貌分类标准，划分为平原、台地和山地地貌，并进一步细化，共划分为17个图例，以不同底色的图斑加代码的形式置于图幅第二平面，能很好地衬托不同风沙地貌发育环境和分布特征。另外，《图集》还设计了山峰、洪积扇、地质层理等10个辅助地貌形态图例。K70表示，以降低视觉刺激度，有利于专题内容的展示。

图2 风积地貌和风蚀地貌图例

3.3 作者原图编制

为提升作者原图的精细程度和便于制作，作者原图编制分为作者原图的草图建立和作者原图编绘两个步骤。

3.3.1 作者原图的草图建立

在资料收集的基础上，经过计算机处理，将基本资料按图幅范围和成图尺寸进行拼接，打印后用以表示详细的风沙地貌内容。本文根据不同专题资料制定两种作者原图的草图绘制流程：

1）利用已出版的沙漠或沙漠化图、地貌图，在原图上根据野外考察报告和卫星影像，对原有的风沙地貌内容，特别是沙丘形态类别，进行仔细核对、补充修改或重绘。地貌背景内容利用地形图重新认识，划定不同类型界线，并加注代码。通过该方式绘制草

地理底图图例包括街道、居民地、水系、道路以及青藏高原具有独特方位作用的寺庙、气象站等地物。此外，山脉、山地和山峰等典型地貌是地图上定向、定位的重要地理骨架[11]，需尽量选取，用以表达的符号系统主要为点、线、面和注记等基本元素，共设计31个图例。除水系外，其他要素颜色通常采用图12幅，占总图幅的26%。其中，柴达木盆地的雅丹地貌，是全球海拔最高、中国分布面积最大的雅丹地貌区[12]，主要分布在盆地的西北部，是盆地各类干燥地貌中最具典型特征的区域，因此设计了两幅图：一幅以传统方法表示雅丹地貌的分布；另一幅加绘了详细的地质层理线和不同地质的发育环境，通过曲线把沙丘的范围、顶端、坡向清楚地反映出来。

2）以1∶5万、1∶25万地形图为基础底图，在彩色原图上，同样参照野外考察报告和卫星影像，找准各种地物控制点（如河流、湖泊、湿地、等高线的形状和走向），依据影像特征，利用不同粗细的铅笔细微勾画出各种沙丘形态符号。通过该方式绘制草图34幅，占总图幅的74%。其中，有些图幅沙丘形态结构类型特别复杂，如塔尔丁以南那陵郭勒沙丘图（图3），仅参照卫星影像很难绘制出相似的沙丘结构图形，因此将卫星影像打印出来，通过透明薄膜进行蒙绘，得到过渡性沙丘形态类型草图，再结合地形图上等高线形状，将沙丘符号转绘到地形图上。

图3 根据作者原图编制的塔尔丁以南那陵郭勒沙漠图局部

3.3.2 作者原图编绘

作者原图的草图建立，为作者原图提供了完整的基础。草图上的各种沙丘形态符号线划较粗糙，沙丘活力程度类型界线、地貌背景内容、图斑大小和密度还没有完全确定，在实践中往往通过沙丘形态符号版、专题内容界线版分版编绘来完成。

1）沙丘形态符号版的编绘。对于大中比例尺风沙地貌图，沙丘形态符号都是准确定位描绘的，其编绘实质是一个清绘过程，没有综合取舍的问题，注重沙丘线划符号粗细、大小和结构形态的变化，保持线划的光滑和墨色浓淡的一致性，以满足计算机制作和印刷制版的要求。对于较小比例尺风沙地貌图，沙丘形态符号定位的成分要少一些，描绘沙丘形态符号应注重符号的大小、密度和形态结构的变化，力求保持基本形态结构类型不变。地图是带有强烈艺术倾向的科学作品[13]，《图集》中多达17种沙丘形态类型符号和风蚀地貌符号是依照卫星影像手工绘制的，在形态、大小、走向和密度等方面与影像保持高度近似的同时，又发挥了抽象概括之功，增强了沙丘的真实性和立体感，极具艺术之美。

2）专题内容界线版的确定。在大中比例尺风沙地貌图上，根据沙丘活动程度类型，结合影像特征，在描绘不同沙丘符号时可基本划定类型界线。其地貌背景内容，需结合地形图上等高线的高程和疏密程度以及地形图上的土质植被情况，分析并参照小比例尺地貌类型图，划定不同地貌类型界线并注写代码。在小比例尺风沙地貌图上，地貌类型界线以地貌图为基础，编绘时将界线进行简化、合并。图斑的大小和类型需根据图集制定的图例分类系统进行划定，并保持图面清晰可读。每个图斑确定后，加注代码，经过检查即可确定专题内容界线版。

3.4 计算机制作

首先基于基础地理数据库，经过数据处理、综合取舍、地物符号化编辑等步骤，再叠加编绘原图如沙丘形态符号、地貌类型界线等内容。

3.4.1 基础地理底图的处理

1）将收集的底图数据进行无缝拼接，导入制图软件，按照设计的制图区域、成图尺寸和成图比例尺框定制图范围。

2）依据编制要求，按拟订的地图图例系统，制作相应的符号库进行符号化编辑，同时按要素和图幅载负量进行综合取舍。

3）地貌晕渲制作。将DEM数据导入GIS软件，在确定光源位置、地表水平比例与垂直比例、光照模型的基础上[14]，调试出适合区域特点的晕渲图像，以达到良好的视觉效果，再将最终的晕渲图像导入制图软件作为地形的表达形式。

4）处理各要素之间的避让、叠加关系，使图面清晰、易读。

3.4.2 专题要素处理

1）地貌类型界线制作。对手工绘制好的风沙地貌界线版进行扫描，导入制图软件，经纠正套合后矢量化、符号化并构面，将不同代码的底色，依据色标进行分层分色表示。

2）沙丘形态类型符号制作。将手工绘制的沙丘形态类型符号和风蚀地貌符号版通过扫描导入制图软件，利用格网进行精纠正，并在制图软件下进行色调、色相、饱和度、亮度等调整，以达到满意的图面效果。新月形沙丘、金字塔沙丘、梁窝状沙丘、抛物线状沙丘和复合型链状沙丘等典型沙丘还赋予阴影，增强沙丘的立体感。

4 结语

时代在前进，地图制图技术在发展，但传承不可或缺。通过《图集》的编制实践发现，传统手工制图方法仍可在数字制图技术时代发挥取长补短的作用，通过手工绘制的形象逼真、动感十足的沙丘形态类型符号，形成独具特色的地图可视化效果，是传统手工制图技术与现代数字制图技术巧妙融合的过程。《图集》详尽地提供了青藏高原风沙地貌的地理位置、分布特征、形态类型、活动程度、沙丘高度和移动主导方向以及风沙地貌的发育环境等方面的关键信息，为深入研究青藏高原风沙地貌奠定了基础，亦可进一步通过青藏高原风沙地貌的形成与演变过程研究来揭示火星风沙地貌和风成过程，为火星探测研究提供有意义的参考。