天地图电子地图数据制作1.doc

“天地图甘肃”电子地图数据制作目 录第一章 引 言11.1研究目的和意义11.2国内外发展现状11.3 研究内容和方法2第二章 电子地图和“天地图甘肃”42.1 电子地图与电子地图数据42.2 电子地图分类42.3 “天地图甘肃”62.3.1“天地图甘肃”介绍62.3.2电子地图分级与内容6第三章 arcgis与“天地图甘肃”数据83.1 arcgis概述83.2 “天地图甘肃”数据8第四章 “天地图甘肃”电子地图数据制作104.1 框架数据生产114.1.1基础库中要素的导出114.1.2要素的逐层溶解124.1.3坐标系转换134.1.4基础数据到框架数据转换134.1.5地理要素实体化144.2 地图要素综合184.2.1点状要素综合184.2.2道路综合224.2.3水系综合254.2.4居民地综合254.3 影像数据处理284.3.1数据匀光294.3.2坐标系转换304.3.3数据拼接314.3.4投影转换314.3.5数据裁切314.4电子地图制作324.4.1符号库建立324.4.2电子地图配图324.5地图质量控制与脱密344.5.1地图质量控制344.5.2地图脱密344.6瓦片制作37第五章 结论与展望385.1 结论385.2展望38 i第一章 引 言1.1“天地图”建设目的和意义目前，我国国家信息化建设与应用不断深入，网络地理信息系统应用越来越广泛,政府部门和社会大众使用地理信息的频率也越来越高。地理信息在政府决策、国家信息化建设和人民生活中的需求日益迫切，为此国家测绘局做出了建设国家地理信息公共服务平台的决策。国家测绘地理信息局2010年10月宣布，中国公众版的国家地理信息公共服务平台“天地图”网站正式开通测试版（），2011年1月正式上线运行。作为我国官方的地理信息服务网站，“天地图”将向公众提供权威、全面、统一的地理信息服务，打造地理信息服务的中国民族品牌。“天地图”的正式上线，标志着中国测绘服务方式取得重大进展，实现了由离线提供地图、数据服务向在线提供地理信息服务的根本性转变，将极大地促进地理信息资源的社会化应用，对于发展地理信息产业、促进中国信息化建设意义重大。徐德明指出要加快形成全国测绘与地理信息服务“一个网、一张图、一个平台”。“天地图”也是“数字中国”的重要组成部分，由多级节点构成的一体化地理信息在线服务体系，运行于互联网环境，通过门户网站向公众免费提供全国地理信息“一站式”协同服务。“天地图”采用基于soa技术架构的分布式多节点协同，由分布式主节点、省级节点和市级节点按照“分享共建、协同服务”的机制组成。主节点为基于主节点数据中心的运行支持系统、在线服务系统，处理、管理、维护更新国家级数据资源，省级节点和市级节点负责运行省级和市级数据资源。“天地图甘肃”是甘肃省省级节点（），为甘肃省省级节点数据中心的运行系统，负责处理、管理、更新甘肃省的数据资源。按照国家测绘地理信息局的工作部署要求，甘肃省测绘局在2011年6月至12月开展了“天地图甘肃”的省级节点建设工作，由甘肃省基础地理信息中心承担实施。 “天地图甘肃”省级节点的电子地图数据加工制作，具体任务由甘肃省基础地理信息中心数据库部承担，本人作为“天地图甘肃”电子地图数据加工制作的负责人，全面安排部署了整个过程的任务分配、技术细节和进度。地图数据是电子地图的核心内容，对数据的加工制作的过程显得尤为重要，同时该过程具有工作量大、工序繁琐、建设成本高和动态更新难的特点。“天地图甘肃” 电子地图数据的制作严格按照国家局天地图省级节点制作规范要求收集、整理整合全省各类地理信息数据，并丰富和更新数据资源，包括扩充城市范围街区、建筑物和poi信息等，另外，尽量增大了高分辨率影像范围和提高了数据现实性。1.2国内外发展现状电子地图是计算机技术和传统制图理论相结合发展的产物，能够以可视化数字地图为背景，用文本、图片、视频和图表等多媒体手段，展现地貌、交通、居民、旅游等综合信息的现代产品。随着社会信息化的发展，对电子地图的需求也越来越大，电子地图的应用也从传统的浏览查询、汽车导航等领域不断地深入拓展。而数字技术的发展不仅没有丝毫削弱地图在空间信息表达和传播上的地位作用，反而由于多方面技术的进步使其以更快的速度迅速渗透到科学、技术与社会的各个领域。美国早在20世纪70年代就开始制作使用电子地图，在社会需求的推动下，欧美发达国家电子地图产业已经非常成熟，涌现出一批优秀产品，目前，电子地图的应用于政务服务和社会服务，在发达国家电子地图已经成为电子政务的重要组成部分，电子地图已经被标准化、公开化和网络化，电子地图产品随处可见。谷歌地图依靠谷歌公司强大的品牌效应和技术支撑，成为当今世界上最知名的、应用最广泛的电子地图之一。同欧美相比，我国的电子地图尚处在起步阶段，自从1995年我国研制出版了国家经济地图集电子版以来，已有大量电子地图和电子地图集出版。目前，国内有百度、高德、四维、灵图等互联网地图公司，也能提供基本的地理信息服务，但我国还没有电子地图行业内的龙头产品。地理信息作为一种国家战略资源，需要从政府层面高度重视、着力发展。“天地图”是由国家测绘局监制、国家基础地理信息中心管理、天地图有限公司运营，全部采用具有自主知识产权软件产品的在线服务网站，为政府、企业和公众免费提供地理信息服务。我国电子地图还存在人才、版权和权益、数据格式与标准化、可视化等问题。电子地图的发展趋势将是以地理信息为基础，整合旅游、娱乐、餐饮、公交等增值信息，逐步向生活靠拢，而所有电子地图服务的基础都是地图数据，地图数据是电子地图的核心竞争力，因此，要加强地图数据增值信息发掘，走进大众生活。路网和poi等地理要素几乎每年都在变化，这就意味着电子地图数据需要持续更新，并尽量降低错误。电子地图是否有生命力，与其地图数据的更新频率和地图数据质量息息相关。谷歌电子地图之所以被广泛应用，不仅仅拥是好技术和硬件设施，更重要是拥有高质量的地图数据，“天地图”是中国区域内数据资源最全面的地理信息网站，其矢量数据为我国完全自主产权，卫星影像数据是通过商业合作的方式使用了来自不同商业卫星的影像数据，今后也将逐渐使用我国卫星影像。要集成创新、形成合力，做大做强“天地图”，不仅要完善功能、加大推广，更重要的是做好电子地图数据。1.3 研究内容和方法（1）研究内容依据公开地图内容表示若干规定、国家地理信息公共服务平台技术设计指南（国家测绘局-2009.03）、“天地图”建设技术文档汇编、“天地图”省、市级节点建设试点工作技术总结文档汇编、gb/t 13923-2006基础地理信息要素分类与代码等相关规范规定，将甘肃省基础地理信息中心现有数据加工制作为“天地图甘肃”电子地图数据。（2）研究方法“天地图甘肃”电子地图数据制作加工基于arcgis软件和其他方法，按照“天地图甘肃”的电子地图制作流程，整理整合甘肃省全省1:1万数字线划数据（dlg）、1:1万正射影像数据（dom）和其他数据。第二章 电子地图和“天地图甘肃” 2.1 电子地图与电子地图数据电子地图是计算机技术、网络技术和地图技术发展的产物，是地图学领域的一场全新的变革，为地图制图、地图表达、传输提供了新的平台，给地图学的发展注入了新的血液。从狭义上讲，电子地图是一种以数字地图为基础、以计算机系统为处理平台、在屏幕上实时显示的地图形式；从广义上讲，电子地图应该是屏幕地图与支持其显示的地图软件的总和。电子地图实现了数据和软件系统的统一集成、具有很强的人机交互性、能够无级缩放实现多尺度数据浏览、具备高效、快速的数据检索与地图分析等诸多纸质地图无法比拟的优点。电子地图是由电子地图数据集经制图综合、符号化处理、图面整饰等处理制作而成。电子地图数据集是指电子地图数据是针对在线浏览、专题标图等需要，对矢量数据、影像数据、高程数据进行内容选取组合所形成的数据集。2.2 电子地图分类电子地图类型比较丰富，由于是在传统地图上基础上发展而来，所以不仅具备传统地图的分类类型，还有自身特点的分类类型。按照地图内容，可将电子地图分为普通电子地图和专题电子地图；按照比例尺大小，可分为大、中和小比例尺地图；按照要素分类，可分为矢量电子地图、影像电子地图和晕渲电子地图；按照技术特色，可划分为多媒体电子地图、三维电子地图和导航电子地图等。国家地理信息公共服务平台包括公众版、政务版和涉密版三个版本，“天地图”属于公众版，这是根据不同的用户群体和服务发布环境而划分为专业涉密级、政务应用级和公众服务级，不同版本级别，地图所表达内容要素也不同，详情见表2-1。（1）专业涉密级 基础专业级电子地图主要面向对基础地理信息要求较高的专业用户，电子地图数据内容主要包括相应比例尺基础矢量地形数据的全部要素、dem数据和相关分辨率的影像数据。（2）政务应用级政务应用级电子地图主要面向政府用户，电子地图数据内容主要包括由相应比例尺基础矢量地形数据中的水系、居民地及设施、交通、境界与政区等要素，dem数据和相关分辨率的影像数据。（3）公众服务级对政务应用级数据经过脱密处理后，即形成面向公众用户的公众服务级数据，可通过非涉密网络提供服务。大比例尺电子地图可根据自身特点和用途，在条件允许的情况下，添加一些与公众生活密切相关的餐饮、娱乐、金融等poi信息。表2-1不同类型电子地图矢量要素内容 电子地图分类要素大类、中类 基础专业级政务应用级公众服务级定位基础测量控制点数学基础全部选择不选取不选取水系河流沟渠湖泊水库全部选取主要名称主要名称及 部分选取（脱密处理）居民地及设施居民地工矿及其设施农业及其设施公共服务及其设施名胜古迹宗教设施科学观测站其他建筑物及设施全部选取主要名称及部分选取主要名称及 部分选取（脱密处理）交通铁路城际公路城市道路乡村道路道路构造物及附属设施水运设施航道空运设施其他交通设施全部选取主要名称及部分选取主要名称及 部分选取（脱密处理）管线输电线通信线油、气、水输送主管道城市管线全部选取不选取不选取境界与政区国家行政区省级行政区地级行政区县级行政区其他区域全部选取境界和政区境界和政区（脱密处理）地貌等高线高程注记点水域等值线水下注记点人工地貌全部选取不选取不选取植被与土质农林用地城市绿地土质全部选取城市绿地城市绿地（脱密处理）2.3 “天地图甘肃”2.3.1“天地图甘肃”介绍“天地图甘肃”是“天地图”在甘肃省的省级节点，是甘肃省省级节点数据中心的支撑系统、在线服务系统，处理、管理、维护甘肃省数据资源。省级节点具有自主性，由在线数据、服务软件和运行支撑系统组成，遵循一致的技术规范和相同的技术结构。通过互联网与主节点实现服务的聚合，可以通过“天地图”主门户网站或省级节点访问接口访问。图2-1 为“天地图甘肃”的门户网站。图2-1 “天地图甘肃”门户网站2.3.2电子地图分级与内容每幅纸质地图都有固定的比例尺，但电子地图可以载负多比例尺数据。“天地图”共有20级数据，国家主节点负责1至14级数据，各省级节点负责15至17级数据，市级节点负责18到20级数据，表2-2为天地图服务级别与数据的情况。“天地图甘肃”省级节点15至17级都以基础测绘1:1万数据为数据源，其水系、交通、居民地和政区与境界、居民附属设施、交通附属设施和植被与土质的内容选取见电子地图相关。表2-2 天地图服务级别与数据服务来源电子地图级别比例尺源数据比例尺国家主节点11：295497593.058750031:100万21：147748796.5293750231：73874398.26468750841：3693719918468599.56617187761: 9234299.783085938571: 4617149.891542969381: 2308574.945771484691: 1154287.4728857423101: 577143.73644287116111: 288571.868221435581:25万121: 144285.93411071779131: 72142.9670553588951:5万141: 36071.483527679447省级节点151: 18035.7417638397241:1万161: 9017.8708819198619171: 4508.93544095993091:1万或1:5000市级节点181: 2254.46772047996551:2000或1:1000191: 1127.2338602399827201: 563.616930119991371:1000或1:500第三章 arcgis与“天地图甘肃”数据3.1 arcgis概述arcgis系列软件为美国环境系统研究所（enviroment system research institute，esri）推出的gis软件，esri为地理信息系统界的巨头，其发展基本上代表了国际地理信息系统技术水平的前沿，arcgis系列软件具备强大的地图制图、空间数据管理、空间分析、空间信息整合、发布与共享的能力。arcgis系列软件是一个完整的gis软件集合，包含一系列部署gis的功能框架，它包括桌面arcgis、应用服务器arcgis和一些开发工具等，产品已经广泛应用于国土、气象、水文和军事等领域。“天地图甘肃”电子地图数据处理也是主要依靠arcgis产品，其中利用arcmap进行数据处理、地图配图；arcgis server进行数据服务发布、地图瓦片裁切等。3.2 “天地图甘肃”数据“天地图甘肃”主要制作甘肃省省级节点15、16和17级矢量和影像电子地图，部分县市18、19、20级大比例尺矢量和影像数据，为此集成了甘肃省大量矢量和影像数据。15、16和17级矢量电子地图范围如图3-1，面积约12.9万平方公里，矢量电子地图数据主要来源于甘肃省1:1万基础线划数据（dlg）,并将道路、境界与政区、地名数据和水系数据的现势性更新到2011年，居民地及附属设施数据的现势性为2008到2011年不等。15、16和17级影像电子地图范围如图3-2，面积约20.4万平方公里，影像电子地图数据来源于甘肃省1:1万基础正射影像数据（dom），分辨率为1米，现势性为2008到2011年不等。18、19级矢量电子地图只包括兰州、白银、庆阳，其中白银、庆阳还有20级矢量电子地图。道路、地名、水系数据现势性均为2011年，居民地现势性为2010到2011年；18、19级影像电子地图包括兰州、白银、天水，其中白银、庆阳还有20级影像电子地图，所用影像为分辨率0.5或0.6米的高分辨率worldview、spot等影像，获取时间为2008至2011年；影像地图现势性白银平川区为2008年、庆阳西峰区为2011年。图3-2 15-17级矢量数据范围图3-3 15-17级影像覆盖范围第四章 “天地图甘肃”电子地图数据制作电子地图的核心是地图数据，“天地图甘肃”电子地图数据来源较多，主要数据包括甘肃省基础库中1：1万线划数据（dlg）和1:1万正射影像数据（dom）,另外还有部分城市大比例尺矢量和影像数据、gps采集的poi数据和部分城市挂图等。根据“天地图甘肃”电子制作要求，需要对这些多源、多尺度数据进行分级分层处理，因此做好数据的调研工作十分重要，整理整合规划好数据应用，利用好数据，才能充分做好地图表达，力争达到“天地图”要求的“数据最鲜活”的目标。“天地图甘肃”电子地图数据的处理，是电子地图数据制作的核心工艺，现有很多电子地图开发制作工艺流程，对“天地图”电子地图数据加工也有相关的培训，根据甘肃省数据特点，“天地图甘肃”生产流程如图4-1，主要步骤包括数据分析、数据预处理、电子地图制作与修改以及项目组、院级和局级三级检查，最后为成果脱密和提交。图4-1“天地图甘肃”电子地图生产流程在电子地图的生产过程涉及的关键主要技术，包括框架数据生产、地图要素综合、影像电子地图、电子地图制作和瓦片制作等。4.1 框架数据生产地理框架数据是对基础地理信息数据进行内容提取、模型对象化重构等处理后形成，其保密等级不低于相应数据源，公开使用时须依据国家有关规定对其进行涉密信息过滤、空间精度降低等解密处理。框架数据的生产是将基础数据库按照“天地图”的规范要求实现地理要素的实体化的过程，图4-2为框架数据的生产流程，主要包括基础库中要素导出、数据的逐层溶解、坐标系转换、基础数据到框架数据转换以及地理要素的实体化。图4-2框架数据生成流程4.1.1基础库中要素的导出从基础库实现要素导出，使用本单位已有的研究成果甘肃省基础地理信息数据库系统中数据处理功能，可以将全省1:1万dlg分带批量输出。通过该系统选择指定源空间数据库（基础库）与目标空间数据库（框架库）的连接参数操作，配置形成图层分层与属性结构的对照方案即可导出应用，图4-3为该系统数据源设置和模型配置界面。 图 4-3 甘肃省基础地理信息数据库系统4.1.2要素的逐层溶解由于基础数据库内数据图幅间并未进行要素溶解，分带导出的面状要素类被图廓割裂，线状要素类存在大量伪节点，从而导致境界面不连通，水系、道路不连通现象等。针对此类情况，需要按属性对线、面等要素类进行溶解处理。这里利用arcgis的arctoolbox中dissove工具。例如基础库中境界导出后境界被图廓割开，通过arcgis的dissove工具，效果如图 4-4，能够完全消除图廓分割线，实现政区的融合。 图4-4 政区要素溶解前（左）后（右）4.1.3坐标系转换由于基础数据库中数据大部分为1980西安坐标系，只有近期所生产的数据为2000国家大地坐标系（cgcs2000坐标系）。按照相关规定要求，“天地图”数据需要统一使用cgcs2000坐标系。利用甘肃测绘基准体系向2000国家大地坐标系整体转换的关键技术研究的现有成果进行数据的批量坐标转换。具体转换方法参见甘肃南部地理空间信息数据库1980西安坐标系数据向2000国家大地坐标系转换实施方案。基于此方案的软件的操作比较简单，只需指定转换前文件和转换后文件路径即可开始转换，示例如图4-5：图4-5 2000坐标系转换界面4.1.4基础数据到框架数据转换根据国家地理信息公共服务平台公共地理框架数据地理实体数据规范（以下简称实体规范）要求，对基础地理信息数据进行代码转换、添加字段并编码等操作，生产出一整套符合实体规范要求的框架数据 。基础数据向框架数据转换包括框架数据要素类创建、框架要素生成和框架数据编码生成，利用了自主开发的data converter工具。（1）框架数据要素类创建，框架数据要素类名称格式如图4-6所示。图4-6 框架数据要素类名称格式如面状水系要素类命名为：ghydpl。在创建要素类的同时，为要素类添加属性字段，并按照地理实体数据规范要求，创建框架数据特有字段entiid、elemid、clasid。图层命名与字段的具体要求见附录框架数据图层名称和字段对照表。（2）框架数据要素生成，框架数据各层要素的生成即对应基础地理信息数据的批量拷贝过程。（3）框架数据编码在代码转换时需要建立分类代码对应表（数据存在一对一、一对多和多对一的对应关系），对于一对一或多对一的分类代码通过程序批量完成，对于一对多的情形，需要针对具体情况进行分析，必要时参照其它资料进行转换或增加扩展码。对照格式如图4-6。 图4-7 要素代码对照表（左）和属性要素对照表（右）4.1.5地理要素实体化根据“天地图甘肃”电子地图制作要求，需完成境界、政区、道路、铁路、河流和地名的地理要素实体化，房屋实体和院落实体只在主要的城市大比例尺数据中生成。地理实体编码参见国家地理信息公共服务平台公共地理框架数据地理实体数据规范进行。各地理要素实体化的具体处理方式见图4-8。图4-8 地理要素基本实体定义政区、境界、道路、铁路、河流和地名地理实体标识码编码规则及处理方法分别如下：（1） 政区实体，政区实体标识码结构如图4-9，对政区实体具体处理方法：通过对全省1:1万原始政区要素的分析，发现基础地理信息数据由于各测区要素采集标准不一、境界变更、行政区划代码调整等原因，各测区政区存在不接边和pac编码比较混乱等现象。为了使数据具备权威性、可靠性，通过整理整合二调数据，从村级政区中逐级提取乡、县、市政区。如果还有问题遗留，借助甘肃省行政区划资料汇编（2008）、省地图集、各市地图集和县级行政区划图完成。图4-9 政区实体标识码结构（2）境界实体，境界实体标识码结构如图4-10，对境界实体处理方法：界线实体应在政区面实体的基础上反生成，境界实体编码按境界两侧政区的顺序按从小到大排列，政区标识码编至乡镇级，名称按照“*省*市*县*镇”的方式填写。图4-10 境界实体标识码 （3）道路实体，道路实体标识码结构如图4-11，道路实体处理方法：道路数据应能正确表示道路的类别、等级和位置，反映道路网的结构特征、通行状况、分布密度以及与其它要素的关系。但由于前期dlg数据生产方案和数据模型的差异，全省部分道路数据存在“在交通附属设施处不连通”的现象。为形成道路网，需对道路要素进行如下处理，以实现道路数据的实体化。图4-11 道路实体标识码 在geodatabase中建立要素子集，对线状道路进行规则为“must not have dangle”和 “must not overlap”的拓扑分析，检查并修改道路数据中悬挂点和重复路段。道路修改时应注意如下问题：为保持道路的连通性，不但道路须采集中心线，而且道路附属设施的中心线应拷贝到相应的道路层，并对其赋予道路的所有属性。道路应形成合理的路网等级，道路等级阶次应合理，道路密度应反映地区道路分布特征。机耕路及以上等级道路一般应表示，乡村路和小路可根据道路网的疏密程度进行取舍，一般选取较长远、贯通的、通达双线路及居民地间的道路。不同等级道路间相交的，应正确表示出道路间的连通关系。如高速公路与低等级道路相交时，应通过匝道、立交桥等表示与其他道路的连通关系，否则高速公路不应被打断，以此保证数据的连续性。道路数据须在道路交叉口处进行打断处理。即选择处于编辑状态的道路要素，使用topology工具中的planarize lines将所有道路在交叉口处打。（4）铁路实体，铁路实体标识码结构如图4-12，对铁路实体处理方法：铁路数据中存在的问题和公路数据相似，实体化方法同道路数据处理方法。图4-12 铁路实体标识码结构(5)河流实体,河流实体标识码结构如图 4-13，河流实体处理方法：水系要素的表示应能反映出区域水系的总体特征，以及附属设施的情况，应位置准确、主次分明。因此，河流实体化过程首先须借助空间拓扑关系检查手段对水系进行连通性处理，以确保水网的正确性，然后按甘肃省河流代码进行实体编码。图4-13 河流实体标识码结构在geodatabase中建立要素子集，对单线水系要素进行规则为“must not have dangle”和“must not overlap”的拓扑检查，并修改检查出来的悬挂点和重复要素。修改时应注意如下问题：双线依比例尺表示的河流、沟渠，以及有单线河或双线河穿越的湖泊、水库和池塘等，需在双线或多边形中心线上采集河流结构线，分类代码（clasid）赋为“gjx”、名称属性赋值为双线河的名称，与单线河流连接共同构成河流网络。河流结构线穿越湖泊、水库等的，其河流代码、名称属性与赋与之相连接的河流、渠道等的属性；如果湖泊、水库等是上下游河流名称的分界时，应赋上游河流属性。汇入双线河的单线支流与双线河流结构线之间加河流结构线并连接，河流代码和名称属性赋单线支流的属性。水网密集地区的短小河流、渠道和小面积池塘等可酌情舍去，水利附属设施的选取表示应考虑与水系及其它地物的关系。水系数据须在交叉口处进行打断处理。即选择处于编辑状态的道路要素，使用topology工具中的planarize lines将所有道路在交叉口处打断。（6）地名地址，标准地理名称描述：图4-14 标准地理名称描述图标准地理名称处理方法为在数据源中地名注记以点和线两种数据类型存在，依据国家相关规范要求，在制作实体数据前需将全部线状要素转换为点状要素。实体编码仅对行政区域名称进行编码，通过和政区实体数据关联，编写程序进行编码，名称通过对照表进行处理。4.2 地图要素综合地图要素的综合是地图制图的重要内容，对于海量数据的综合是个难点，自动制图综合虽然也有了深入的研究，但综合后数据质量问题也不容忽视，需要有相关的质量分析与评价标准。在数据处理过程中涉及大量地图要素综合均采用了计算机自动综合加人工判读校正的方法。利用1:1万基本比例尺dlg数据，仅能生产第16级（显示比例为1:9018）和第17级（显示比例为1:4509）的电子地图。如果将其直接用于生产第15级（显示比例为1:18036）电子地图，将会引起图面负载量过大，影响电子地图的阅读和美观。鉴于上述原因，对1:1万基本比例尺dlg数据进行制图综合，并加工生产第15级（显示比例为1:18036）的电子地图，从而保证电子地图显示的可读性和连续性。本文以15级电子地图加工为例说明地图要素的综合方法。4.2.1点状要素综合制作15级电子地图时（数据源为1:1万矢量数据），考虑居民点的行政等级和图面负载量等因素，确定将行政村及其以上的行政驻地全部显示，仅对自然村要素进行制图综合。（1）技术路线由于仅对自然村进行综合，因此，不存在要素资格的选择。可依据定额法进行综合，定额法是按事先规定的单位面积内应选取的数量来进行选取的方法。基于大小不同的格网，规定单位数量格网内自然村的数量并进行随机选取，由此实现自然村地名的制图综合。首先，依据甘肃省不同区域人口分布密度的差异，生成大小不同的人口密度网格；其次，根据每个网格内随机选取一个居民点的原则，选择甘肃省范围内的自然村地名；最后，采用人机交互的方式，对计算机综合后的点状地名进行检查修改，以达到较为理想的点状地名综合结果。1万grpnpt自然村图层clasid=319012自然村密度图arctoolbox(point density)高密度区h中密度区m低密度区l1万范围arctoolbox（fishnet）高密度格网中密度格网低密度格网自然村高、中、低三级格网导入自然村图层为label点转coverage格式删除label点重新建立拓扑自然村综合层 图4-15 自然村综合流程图（2）实现过程详述；包括格网生成、基于格网综合自然村和修改完善过程。 格网生成，选择、输出自然村（clasid=319012）要素，生成自然村图层；利用point density工具生成自然村密度图。 将自然村密度图按密度分十二等级，等级越大自然村密度越大，再将分级图整合为第一等级为划分为低密度区l；第二、三等级为中密度区m；其余等级为高密度区h。根据自然村低中高密度区，利用arcgis的create fishnet工具相应生成甘肃省1万图幅范围的低中高密度的格网：自然村高密度区格网面积小，低密度区格网面积大。 基于格网数据，综合自然村；在本环节中主要实现利用三级格网综合选取自然村，规定每个格网中仅保留一个自然村。利用arcgis workstation将“格网数据层”转换为coverage数据，并删除格网所有label点；将全省的自然村重新导入作为格网的label点；对“格网数据层”重新构建拓扑关系删除“格网数据层”中name为空的label点，并将其余的label点输出为“自然村要素层”。(3) 自动综合后自然村进行修改和完善采用人机交互的方式，对自然村综合结果进行检查，对综合后仍不合理的地方进行修改，最后得到全省第15级电子地图数据中的自然村要素。综合前后的效果见图4-16和图4-17。 图4-16 15级自然村综合前（显示比例1:18036） 图4-17 15级自然村综合后（显示比例1:18036）4.2.2道路综合（1）技术路线arcgis10中的thin road network工具可在保证道路网连通性的情况下，删除“重要性级别较低，且长度小于指定值”的道路，从而实现道路网的制图综合。使用此工具进行道路网综合时，必需添加“等级字段”和“不可见字段”。“等级字段”用于识别要素的相对重要性，等级值为“1”表示该要素最重要，且重要性随着等级值增加而递减（为获得综合的最佳效果，道路等级的划分不能超过五级）。对于所有输入要素类，必需存在“不可见字段”并且指定为相同的值，完成处理过程后，对于仍需显示的要素，将指定为“0”；对于不予显示的要素，则指定为“1”。依据各类道路的行政级别，将道路的重要性级别划分为1-5等五个级别（道路的重要性随级别数字的增大而降低）。最后，在保证道路网连通性的情况下，对小于指定值的道路进行适当的制图综合。 图4-18 道路综合流程图（2） 实现过程详述，包括投影转换、追加字段并赋值和自动综合三步骤。 投影转换，道路综合工具主要依据线性距离对道路进行适当选取，因此，为保证道路综合的精确性和科学性，须将道路数据转换为等距投影，选择arcgis的投影工具project。 追加字段并赋值，在道路数据的属性表中，分别添加“level”和“visible”字段，规定字段类型均为“short”，长度为“5”。“level”字段赋值，根据道路行政级别和重要性的差异，规定不同等级道路综合的原则：在保证道路网连通性的前提下，首先综合小路，其次综合乡村路，其他道路不能进行综合处理。“visible”字段赋值：根据道路综合工具的要求，对所有道路的“visible”字段赋值：“visible0”。 道路的自动综合，利用arcgis工具thin road network，主要参数设置如表4-6，道路综合的结果并不作为结果层输出，仅改变输入要素层的visible字段。在综合处理后，不需要显示的道路，visible属性值将为“1”；需要显示道路的visible属性值仍为“0”。最后采用人机交互的方式，对道路网综合结果进行检查，并对综合不理想的地方进行修改。道路网综合在保持道路应有的畅通前提下，舍去了一些小路、乡村路等低级别的道路，使得图面清晰易读。图4-19和图4-20为15级道路综合前后的效果对比。图4-19 15级道路综合前（显示比例1:18036）图4-20 15级道路综合后（显示比例1:18036）4.2.3水系综合由于都为线状要素，水系综合的基本方法和实现流程与道路综合相似。参考甘肃省域内河流分级表对水系实行分级，全省6级及以上河流进行分级处理；根据15 000 110 000 dlg要素分类、分层与编码规定对渠道进行按照干渠、支渠和毛渠等进行分级。 将水系按照其等级划分（表4-7），设置level属性。最后通过arcgis的thin road network工具进行综合处理和人机交互的方式检查修改。4.2.4居民地综合居民地的综合比较复杂，因为根据比例尺大小不同，概括综合表现也不同，在这里将居民地按照依比例尺、半依比例尺和不依比例尺三种方式进行综合。（1）技术流程首先，使用arcgis对满足一定要求的依比例尺居民地进行综合；其次，以面积为分类依据，利用空间关联工具，提取未进行综合处理的居民地并将其分为两类，分别转化为半依比例尺居民地和不依比例尺居民地；根据长度的不同，将半依比例尺居民地分为为综合后的半依比例尺和不依比例尺居民地；采用人机交互的方式，对自动综合后的居民地进行检查和修改，以此反映城市及其周边地区居民地面积的过渡特征。居民地综合的技术流程见图4-21。图4-21 居民地综合流程图（2）实现过程详述，主要步骤包括投影转换、依比例尺居民地综合、简化建筑物边界、半依比例尺居民地综合和不依比例尺居民地综合。 投影转换，为保证依比例尺居民地面积量算和分级的精度，需要将依比例尺居民地数据转为投影坐标系下的等积投影。利用arcgis投影工具project，投影参数设置与道路投影设置一致。 依比例尺居民点综合，因为自动综合工具无法识别并删除居民地要素的分类字段，所以，根据分类字段（clasid）的不同，将依比例尺居民地输出为不同的要素层。针对每一类居民地进行自动综合。依比例尺居民地的自动综合，选择综合工具aggregate polygon，综合前后效果对比见图4-22。图4-22 综合处理前（左）后（右）对比化简建筑物边界，上述步骤已基本完成了依比例尺居民地的综合处理，但综合后的结果仍存在较小的碎部，在一定程度上影响了电子地图的美观性。为了优化电子地图显示效果，利用简化建筑物工具解决此类问题。选择arcgis综合工具simplify building，建筑物边界简化前后效果见图4-23。图4-23 简化处理前（左）后（右）对比半依比例尺居民地综合，在以上的综合处理过程中，仅对依比例尺居民地中的部分要素进行了综合处理。将未进行综合处理的部分依比例尺数据和原有的半依比例尺数据均按照半依比例尺数据处理。添加area字段，类型为float，长度为10；通过“coordinate geometry area”进行计算面积并赋值。将面积大于200的依比例尺居民地转化为半依比例尺居民地，面积小于200转为不依比例尺居民地数据。半依比例尺数据，按照多边形最长边的方向计算半依比例尺居民地的角度，根据角度和居民地多边形几何中心点，批量绘制有向点不依比例居民地综合，基于“保持居民地外部轮廓和内部结构”的原则，对不依比例尺居民地进行人工综合。另外，对依/半依/不依居民地自动综合的结果进行检查，针对不能准确反映制图区域居民地分布特征等不合理的现象，采用人机交互的方式进行修改。4.3 影像数据处理“天地图甘肃”的影像数据包括1:1万dom和部分城市高分辨率影像。1:1万dom是用于制作15-17级影像电子地图，城市高分辨率影像用于制作城市大比例尺影像电子地图。影像电子地图数据主要包括影像数据和部分用于影像注记的矢量数据，矢量数据的预处理流程已在前一节进行了详细说明，本节将主要以1:1万dom为例，详细介绍影像数据预处理的过程。城市高分辨率影像基本为现成影像，无需太多处理，这里不再对其处理作介绍。影像数据预处理的流程主要包括了影像数据的匀光、坐标转换、影像拼接、投影变换、影像裁切等步骤，具体流程如图4-24所示：图4-24 影像数据预处理技术流程4.3.1数据匀光由于电子地图涉及的影像不同年代生产不同，早期生产的数据未进行匀光处理，新生产的数据在不同测区间也存在着灰度不一致的现象。因此，需要影像匀光处理，这里采用了geododging软件进行匀光处理。详细步骤略，图4-25和图4-26为匀光前后的影像对比。 图4-25 接边匀光前图4-26接边匀光后4.3.2坐标系转换根据国家“天地图”的统一要求，影像数据数学基础统须为2000国家大地坐标系。因此，利用甘肃测绘基准体系向2000国家大地坐标系整体转换的关键技术研究的现有成果中影像转换模块将影像数据全部转换到2000国家大地坐标系，转换技术和流程如图4-27。图4-27 80系向2000坐标系转化流程4.3.3数据拼接由于影像数据覆盖范围比较大，分幅数据总数据量已超过200gb，无法按照全省范围拼接数据。为方便后期数据的投影变换，避免无效数据裁切，最终选择分带按块拼接的方法组织数据，分块的数据量原则上不超过20gb；另外，由于近年来基础测绘生产了一批真彩色影像数据，但覆盖范围并不规则，因此在全色和真彩色接边的区域，数据处理比较困难，工作量较大。对影像数据拼接和预处理是在erdas软件中进行，均为常规的影像处理方法，这里不再一一介绍。4.3.4投影转换目前我省1:1万数字正射影像均按照高斯平面投影生产，但电子地图中的影像数据要求为经纬度投影，因此需要将数据由高斯平面投影转换到经纬度投影。利用arc gis软件提供的project命令将全部影像数据由高斯平面投影转换到经纬度坐标。4.3.5数据裁切由于数据块范围不规则，在影像拼接和投影变换的过程中分块数据边缘均会出现无效数据区域，但img或tiff格式在gis软件中均无法区分无数据区域，这样将导致数据在分块之间存在被无效值压盖的问题（特别是全色影像块和彩色影像块接边的区域），影响后期瓦片裁切的效果。经过反复试验，最终采用将栅格数据裁切到fgdb中、按带分块存储的方案解决无效区域的问题。下图是裁切前后对比： 图4-28 裁切前（左）后（右）对比4.4电子地图制作4.4.1符号库建立地图符号是地图和gis表达空间信息的语言单位，通过符号参量表达信息认识内容。符号库是符号描述信息的集合。arcgis提供了一套制作符号的完整的方案，祁华斌等也对此作了详细的描述。地图符号由点状符号、线状符号和面状符号构成，基于arcmap符号管理工具，参考国家地理信息公共服务平台公共地理框架数据电子地图规范（试行稿20100726版）中线划地图符号与注记的要求，综合考虑电子地图图面显示效果，基于现有符号库基础上，修改、添加并完善政务版电子地图15-17级符号库（图4-29）。图4-29 裁切前（左）后（右）对比arcgis可创建各种符号并直接应用于要素和图形，还可使用“样式（.style）”的方式将多种符号组合到一起进行存储、管理和共享。在style中，根据符号的几何类型，可分为点符号、线符号、填充符号（面符号）和文本符号。通过styles manager打开样式管理器，可增加多个自定义的“*.style”文件，以此管理、制作各级别的符号。4.4.2电子地图配图“天地图甘肃”完全采用基于arcgis的电子地图配图，分别进行了矢量电子配图和影像地图配图。在地图配图之前，需要建立和地图符号库相对应的完备的分类代码表，并将分类代码一一对照在相应的电子地图数据的属性字段“clasid”中。在地图文档（*.mxd），设置每级的显示比例、加载数据，并按属性字段“clasid”与符号库中相对应的代码进行符号匹配。在完成地图文档的基本配置后，对电子地图进行道路溶解、方向点表示、注记动态标注、注记避让等处理。地图的注记是地图内容的重要组成部分，字体、字号、文字排列和色彩选择，都需要具备体现地图设计的科学性和艺术性。根据天地图省级节点要求和地图的美观性和艺术性，经过多次实验设计了矢量地图和影像地图的注记规则。（1）电子地图分级内容与显示比例设置根据电子地图分级与显示比例的规定，使用相应比例尺的数据源完成地图文档（.mxd）的初始设置。通过创建图层组对数据进行管理，即按显示比例尺范围的不同对数据进行分类。一个图层组对应一个显示比例范围，只需对其进行显示比例设置，无需逐个设置所有图层。在图层组的group layer properties中设置要素显示的比例范围。在定义最大、最小比例尺时，图层组的切图比例尺需处于这两个比例尺的范围之内，以避免在地图切片过程中可能发生的瓦片显示错误。针对一大类要素中只需显示部分小类的情况，可通过definition query中的query builder工具建立约束语句，定义需要显示的要素小类。在要素层属性表中，使用制图工具下的match to symbols in a style将分类属性字段（clasid）与符号库进行关联，从而实现电子地图中地理要素的符号化。（2）道路溶解在道路交叉口的位置，经常会出现符号叠盖的情况。这样，不但不符合道路相通的实际情况，而且十分影响图面的美观。经过道路溶解处理，即可避免此类问题（道路符号需由不少于两层的线状符号组合而成）。 图4-30 道路溶解前（左）后（右）对比 道路溶解实现方法为利用symbol levels工具，勾选draw this layer using the symbol levels specified below；将不同类型的道路按照行政级别的高低自上而下调整道路要素的顺序；同时勾选每一类道路要素的jion和merge，完成道路的溶解处理。道路溶解的效果见图4-30。(3) 注记的压盖处理虽然在前期数据综合的过程中，已经对相关要素进行了对应比例尺的制图综合，但由于注记摆放位置的原因，仍然会出现注记相互压盖的情况。对于此类问题，使用maplex中以下几种方式解决。点状注记：通过“user defined zones”设置注记在不同方向上放置的权重（权重值越大，此方向的优先级别越低），使注记在放置时自动检测压盖关系，以调整放置位置，实现注记的自动避让。沿线标注：对于需要沿着较长的线要素重复标注多次的情况，需通过设置placement properties 中的repeat label interval来调整相邻注记的间隔；还可通过设置minimum feature size for labeling，解决在线状要素交叉口较多的地方，注记过为集中的问题。4.5地