安徽省基础地理信息数据库制图系统设计与实现

胡小彭

(安徽省基础测绘信息中心，安徽 合肥 230031)

1 引 言

基础地理信息是国家空间数据基础设施的重要组成部分，是国家信息化权威、统一的定位基准和空间载体，是国民经济建设、自然资源管理、生态环境保护、防灾减灾、公共突发事件处置、国防建设和信息化工作等不可缺少的基础数据[1]。随着安徽省省级基础测绘工作的不断深化，大量的基础测绘数据逐步积累，已成为全面、准确、客观反映全省地表自然与人文地理的基础性、战略性信息资源，也是各级政府部门科学管理决策的重要依据。

地图制图进入数字化，生产的工艺流程也发生了根本性的转变，不再是传统的先有图后建库，而是先建库后出图[2]。近年来，安徽省基础测绘生产主要侧重于数据的采集与建库，“十三五”期间实现了基础测绘数据的年度更新目标[3]，形成了每年一版的基础地理信息数据库，目前最新的数据库为2020版。虽然安徽省基础地理信息数据库的内容不断丰富、现势性不断提高，但未同步更新地形图制图数据和纸质地形图，缺少该方面的地图产品。省级 1∶10 000基本比例尺地形图是国民经济和国防建设的基本用图，应用十分广泛[4～6]，为了满足社会需要，丰富基础测绘产品体系，需在已有的基础地理信息数据库基础上开发制图输出功能，将数据库中的基础地理信息数据输出为电子或纸质图件，为有需求的用户提供地图产品。

2 需求分析

目前，安徽省测绘档案资料馆中现存的 1∶10 000地形图制图数据成果为“十二五”期间生产，现势性2012年左右。随着近年来经济社会的飞速发展，现实中的自然和人文地理要素都发生了很大变化，而现存的地形图制图数据没有及时更新，地图内容陈旧，很多已经无法满足当前的应用需求。

“十三五”期间安徽省要求实现基础测绘年度更新，突破了以往五年更新一次的频率。由于时间紧、任务重，每年基础测绘主要的工作任务是数据的采集与建库，生产单位没有同步生产地形图制图数据，从而导致未能及时向社会提供最新的地图产品。为此，需要研发基于数据库自动生成地形图制图数据技术，将数据库中的基础地理信息数据快速输出为电子或纸质图件，丰富基础测绘产品体系。一方面满足各行业应用的需要，另一方面为应急测绘保障提供图件成果[7，8]。

安徽省基础地理信息数据库制图系统的主要需求是基于数据库直接输出地形图制图数据成果，建立以空间数据库为基础的地图生产体系，形成一套新的地图生产技术和工艺流程，提高地图生产的自动化和智能化程度，并满足向社会各界提供基于持续更新的基础地理信息数据的多样化地图服务的需求，实现制图输出功能与现有数据库关系系统的无缝对接。要求通过制图系统，可以直接生成各年度版本的 1∶10 000标准分幅的纸质地形图，也可以生成矢量和栅格形式的 1∶10 000地形图制图数据。

3 数据库制图系统实现

3.1 技术路线

目前安徽省已建成基础地理信息数据库及管理系统，其中数据库管理系统采用C/S体系结构，利用C#和ArcGIS Engine 10.1开发，数据库采Oracle11g，空间数据库引擎采用ArcSDE 10.1，数据库制图系统需要开发接口，能够实现与现有数据库系统进行数据及功能的交互操作。

数据库制图的总体技术路线是在已有的数据库及管理系统的基础上，按照国家基本比例尺地形图图式，建立专家制图规则库并配置制图模板，通过数据库制图系统自动生成制图数据，根据应用场景要求输出所需的地图产品，如图1所示。

图1 制图技术流程图

3.2 系统功能设计

数据库制图系统是按照国家基本比例尺地形图图式要求，基于数据库直接输出地形图成果，满足日常和应急使用要求。系统功能主要包括符号库管理、制图模板配置、快速成图、制图编辑与成果输出等五大模块，如图2所示。

图2 系统功能结构图

(1)符号库管理

符号库管理是制图系统不可缺少的部分。符号库管理包括符号库建立、符号编辑修改、特殊符号加载，提供制图所需的各类符号制作能力，支持符号导入导出、浏览查询等基本管理操作。

(2)制图模板配置

制图模板配置包括图廓整饰、符号化、符号冲突处理、智能标注、同色压盖处理、制图精编配置、制图输出参数设置等可视化配置功能。通过制图模板配置功能可进行制图模板自定义配置，制作满足各版本的制图模板。

(3)快速成图

快速成图功能是基于数据库系统传输数据、图号、元数据等相关信息，依赖制图模板，实现自动挂接符号、注记生成、制图预处理、图廓整饰等一系列制图处理，自动生成地形图制图数据。支持通过点选、框选或者指定图幅号等多种方式来获取库内数据集中需要进行出图的数据。

快速成图功能模块，一方面支持基于制图模板实现从数据库到制图成果的自动快速出图，图面总体效果良好，符号与注记表达正确，可满足应急使用；另一方面支持使用MDB、GDB等常用格式的本地数据进行快速自动制图。

(4)制图编辑

开发制图编辑功能模块，提供便捷的符号编辑工具、注记编辑工具，实现只编辑要素符号而不改变数据本身形态。对于图面效果需要精细化编辑的场景，系统提供符号、注记编辑功能，提供冲突检查能力辅助编辑。制图精编过程中只编辑制图要素，不编辑库体要素。使用优化的图库一体化数据模型，消除制图辅助图层，将制图的符号表达信息直接存储到要素对象属性内，使地理数据和制图数据上保持紧密关联，方便制图时同时调用。

(5)成果输出

成果输出功能模块，实现制图成果可按照标准图幅、行政区划和任意范围进行输出，支持无损输出GeoPDF、EPS、DWG、TIF等常用电子格式制图成果。

3.3 系统实现

制图输出系统基于安徽省基础地理信息数据库建设，提供了常用的功能接口，将制图输出相关功能集成到现有的数据库管理系统中，可以根据数据版本、图号从数据库中提取数据，快速生成制图工程文件，在界面中可查看所选图件或打开所选制图工程文件，实现了制图输出与数据库一体化管理与应用，如图3所示。

图3 制图输出与数据库管理系统集成

在专家制图规则库引导和制图模板的驱动下，能够快速完成地形图自动化制作，5 min～10 min即可完成一幅标准 1∶10 000地形图制作，基本符合国家基本比例尺地图图式要求，可满足日常和应急使用。

系统也可以作为一个制图输出工具独立运行(图4)，独立运行时需要指定数据源生成制图工程文件。制图输出工具提供了数据预处理、制图处理、符号编辑、注记编辑、成果输出等功能，通过人工干预，能够实现对自动化快速制图成果的进一步优化。

图4 制图输出工具界面

4 关键技术与创新

(1)专家制图规则库

目前基础测绘数据生产侧重数据的采集与建库，主要考虑数据采集指标和精度，没有着重考虑图面效果，对数据直接符号化后会出现图面混乱的问题，而基于数据库制图需要考虑图面效果，保证图件的可读性。本项目通过对制图工艺流程的梳理优化，在图库一体化数据模型的基础上，按照国家基本比例尺地形图图式，建立了专家制图规则库，包括图廓整饰规则、符号规则、要素规则、图层规则、注记规则等，进一步提高软件自动化制图效果与效率。只需指定输出内容、输出范围及制图模板即可在专家制图规则库的引导下快速制图，无须进行图面数据处理，极大缩短制图时间。

(2)地物名称智能标注技术

研发了地物名称智能标注技术，利用数据库中地理要素的属性数据自动派生出具有可编辑的、静态显示特性的地图注记，最后通过设置不同的权重作为避让的优先级或设定冲突时自动隐藏知识，实现了名称注记关键字处自动换行、实现道路注记、河流注记以及注记与注记、注记与图面其他要素的自动避让。使自动出图的注记几乎不用精编，便可达到制图的要求，提高了地形图制图的美观性、高效性。

(3)图库一体的快速制图技术

基于图库一体化模型，实现从地理信息数据到制图数据的产品生成，并在数据库中保存初次成图成果数据，地理信息要素数据增量更新后，结合增量更新包能快速实现制图数据联动更新。消除了制图辅助图层，实现了地理信息数据与制图数据的要素级强关联，确保图数高度一致。

5 结 语

数据库制图系统实现了按需提供的图件的目标，可根据用户的要求和使用目的，批量生成指定区域内的图件，可以电子或纸质的形式提供使用，无须提前制作地图，节约了人力成本投入，节省了图件存储的数字空间和物理空间，也减轻了测绘档案部门的管理工作任务。目前成果已应用于工程勘察、规划设计、测绘应急演练、公安教学训练等行业和部门，具有显著的经济和社会效益。