（大地测量学与测量工程专业论文）gis环境下土地类型系列数字成果图的制图综合.pdf

摘要 摘要 随着2 1 世纪的到来，全球正在进入信息化社会。信息高速公路、互联网、数 字地球等全新的信息化概念和重大的全球性信息工程的提出和实旌，正在深刻地 影响人类生活的各个领域。“数字国土工程”是我国目前正在逐步实施的土地管理 信息化工程和新一轮国土资源大调查工程的五项系统工程之一。其中，在g i s 环 境下编制和更新一批基础图件( 即土地类型系列数字成果图) 则是“数字国土工 程”的基础工作和重要内容。它包括数字地籍图、数字城镇土地级别图、数字城 镇土地基准地价图、农用地等别图、数字土地利用图等。在g i s 环境下利用制图 综合理论和相关技术完成上述土地类型系列数字成果图的编制是当前“数字国土 工程”实践和研究领域的一个难点和热点问题之一。 本文根据近几年来参加了导师所主持的淮南市“数字国土工程”几个子项目 的实践，对g i s 环境下土地类型系列数字成果图制图综合的理论、方法和相关技 术进行了研究和探讨，在此基础上完成了本论文的编写。 论文叙述了g i s 环境下土地类型系列数字成果图的制图综合的基本理论；探 讨了g i s 环境下土地类型系列数字成果图制图综合的规则和方法以及制图综合过 程中的常用功能操作和关键技术以及图形数据和属性数据的质量控制；并对制图 综合过程中的图纸分区变形误差的纠正方法、分等界线跨越地类图斑的处理、g i s 叠置位置不确定性处理，间距小于阈值的线状对象处理和面积小于阈值的甚小图 斑处理等几个难点问题进行了专题研究并提出了具体的解决方案。 图e 2 8 表 4 参 5 9 关键字：g i s 制图综合；土地类型；质量控制 分类号：p 2 0 8 安徽理f 大学硕十论文 a b s r a c t a l o n gw i t ht h ea r r i v a lo ft h e2 1s tc e n t u r y ，t h ew h o l ew o r l di se n t e r i n gi n t o i n f o r m a t i o ns o c i e t y t h eb r a n d - n e wi n f o r m a t i o n i z a t i o nc o n c e p ta n ds i g n i f i c a n tg l o b a l i n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n gs t a t e m e n t 晰t l lt h ei m p l e m e n t a t i o n s u c ha si n f o r m a t i o n s u p e r h i g h w a y ，i n t e m e t ，t h ed i g i t a le a r t ha n ds oo n ，i sp r o f o u n d l ya f f e c t i n ge a c h d o m a i nw h e r et h eh u m a n i t yl i v e t h ed i g i t a ln a t i o n a lt e r r i t o r yp r o j e c ti so n ei nf i v e s y s t e mp r o j e c to fo u rc o u n t r y sl a n dm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n i z a t i o np r o j e c ta n dn e w r u mn a t i o n a lt e r r i t o r yr e s o u r c e sb i gi n v e s t i g a t i o np r o j e c tw h i c ha r ei m p l e m e n t i n g g r a d u a l l ya tp r e s e n t a m o n gt h e m ，e s t a b l i s h i n ga n dr e n e wo n eb a t c ho ff o u n d a t i o n g r a p h i cd o c u m e n t ( i e t h el a n dt y p es e r i e sd i g i t a la c h i e v e m e n tc h a r t ) i st h ef o u n d a t i o n w o r ka n dt h ei m p o r t a n tc o n t e n to ft h ed i g i t a ln a t i o n a lt e r r i t o r yp r o j e c tu n d e rt h eg i s e n v i r o n m e n t , i n c l u d i n gd i g i t a ll a n dc h a r t ，d i g i t a lc i t i e sl a n dr a n kc h a r t ，d i g i t a lc i t i e s l a n dd a t u ms o i l r e n tv a l u ec h a r t ，a g r i c u l t u r eu s ec h a r t ，d i g i t a ll a n du t i l i z a t i o nc h a r ta n d s 0o n c o m p l e t i n gt h ea b o v el a n dt y p es e r i e sd i g i t a la c h i e v e m e n tc h a r tu n d e rt h eg i s e n v i r o n m e n tu s i n gt h ec h a r t i n gs y n t h e s i st h e o r ya n dt h ec o r r e l a t et e c h n o l o g yo n eo f d i f f i c u l t ya n dh o tt o p i c so f t h ed i g i t a ln a t i o n a lt e r r i t o r yp r o j e c t a c c o r d i n g t op a r t i c i p a n ti ns e v e r a ls u b p r o j e c tp r a c t i c e so f h u a in a n c i t y sd i g i t a l n a t i o n a lt e r r i t o r yp r o j e c tw h i c ho u i t e a c h e rm a n a g e d ，t h i sa r t i c l er e s e a r c ha n dd i s c u s s t h et h e o r y ，t h em e t h o da n dt h ec o r r e l a t et e c h n o l o g yo fl a n dt y p es e r i e sd i g i t a l a c h i e v e m e n tc h a r tc h a r t i n gs y n t h e s i su n d e rg i se n v i r o n m e n t t h ep a p e rn a r r a t e dl a n dt y p es e r i e sd i a g i t a la c h i e v e m e n tc h a r tc h a r t i n gs y n t h e s i s e l e m e n t a r yt h e o r yu n d e rg i se n v i r o n m e n t ，a n dd i s c u s st h et h er u l e ，t h em e t h o d ，t h e c o m m o n l yu s e do p e r a t i o na n dt h ek e yt e c h n o l o g i e sa sw e l la st h eg r a p hd a t aa n d a t t r i b u t ed a t aq u a l i t yc o n t r o lo fl a n dt y p es e r i e sd i g i t a la c h i e v e m e n tc h a r tc h a r t i n g s y n t h e s i su n d e rg i se n v i r o n m e n t a tl a s t t h i sp a p e rc o n d u c t s p e c i a ls t u d ya n d p r o p o s et h ec o n c r e t es o l u t i o nt os e v e r a ld i f f i c u l tq u e s t i o n ss u c ha st h ec h a r t i n g s y n t h e s i sp r o c e s sb l u e p r i n t d i s t r i c td i s t o r t i o n i n a c c u r a c y c o r r e c t i o nm e t h o d ， c l a s s i f i c a t i o nd e m a r c a t i o nl i n e s p a n n i n gk i n d o fc h a r t s p o tp r o c e s s i n g ，g i s s u p e r p o s i t i o np o s i t i o nu n c e r t a i n t yp r o c e s s i n g ，t h es p a c i n gw a ss m a l l e rt h a nt h e t h r e s h o l dv a l u eo b j e c tp r o c e s s i n gt o o la n dt h ea r e ai ss m a l l e rt h a nt h et h r e s h o l dv a l u e r e a l l ys m a l lc h a r ts p o tp r o c e s s i n gt o o la n ds oo n u 摘要 f i g u r e 2 8 t a b l e 4 r e f e r e n c e 5 7 k e yw o r d s ：g i s ；m a p p i n gg e n e r a l i z a t i o n ；l a n dd i s t r i b u t i o n ；q u a l i t yc o n t r o l l i n g c h i n e s eb o o k sc a t a l o g ：p 2 0 8 1 l i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得塞徼堡王太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示谢意 学位论文作者签名：至逸圈日期：莎! 盟年j 月堑日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塞筮堡王太堂有保留、使用学位论文 的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于 塞徽垄至太堂。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复 印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅本人授权安徽理工大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文( 保密的学位论 文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：乎城阈签字日期：慨朗灯日 导师签名： 签字日期：d 7 年多月咖 引言 引言 “数字国土工程”是新世纪的一项宏伟工程，也是对“数字地球”和“数字 中国”战略计划的响应。土地类型调查是国土资源大调查的基础性工作，包括城 镇地籍调查、土地利用现状调查、国有土地和农用地分等定级与估价等调查项目。 七地类型系列数字成果图的编制是在土地类型调查基础上进行的一项重要工作。 土地类型系列数字成果图包括土地利用现状图、地籍图、城镇土地级别图、城镇 土地基准地价图、农用地等别图等一批基础图件。系列图件的制图不仅是土地类 型研究的重要成果，而且也是丌展土地管理、土地利用规划与土地经济评价以及 实施“数字国土工程”的项必要的基础工作。 土地类型系列数字成果图属专题地图范畴，土地类型系列数字成果图的制图 往往要根据应用目的确定目标地图的主题和比例尺，利用制图综合手段生成目标 地图。一般说来，这个过程的实施非常复杂，它不仅要遵循地图制图综合的基本 原则，还要考虑土地的位置、分布、利用现状、规律性及典型特征等信息，并顾 及不同应用目的对上述信息表达的不同要求。 随着数字制图的兴起，制图综合的内涵发生了许多变化，其概念扩展为在g i s 环境下对空间信息和属性信息的加工方法，即利用g i s 中的地理信息综合功能， 将基本比例尺数据派生出多比例尺、多用途和多专题的更多的有用信息，把各种 与空间信息相关的技术和学科有机地融合在一起，并与土地资源调查和评价工作 中不同数据源的空间与非空间数据相结合，通过空间操作与模型分析，提供列规 划、管理、决策有用的信息产品，满足g i s 可视化和各种分析、制图输出的需要。 本文结合淮南市“数字国土工程”几个子项目的实践，对如何在g i s 环境下 按照制图的目的和要求，根据各种专用图的内容进行选取、简化、概括和关系协 调，将土地的数量、质量、利用现状和分布，清晰、准确地表示出来等土地类型 系列数字成果图制图综合的理论和应用问题进行了深入的研究和探讨。本论文主 要叙述了g i s 环境下土地类型系列数字成果图制图综合的特点、应遵循的基本原 则、规则以及常用制图综合方法以及数字成果图制图过程中的质量控制，并针对 制图过程中所涉及到的若干技术难点问题提出了具体的解决途径。 安徽理工人学硕士论文 1 1 数字国土工程的概述 1绪论 “数字国土工程”是我国目前正在逐步实施的土地管理信息化工程和新一轮 国土资源大调查工程的五项系统工程之一。它是将已有的国土资源信息进行分析、 概括、筛选并数字化，按g i s 方式，建成具有信息管理、综合分析和评价功能的 国土资源基础数据库、图库；实现调查和评价成果的数字化和工作信息内部的网 络化，达到土地管理全过程的现代化和土地资源信息的服务社会化。它的目标是 通过对国土资源的信息化实现资源的合理利用，进而促进国民经济的可持续发展。 我国的国情决定我们必须实施可持续发展战略，我国是一个人口众多，资源相对 匮乏的发展中国家，我国的国土面积约占世界陆地面积的十五分之一，位屠第三， 但是人均国土面积只有世界各国平均数的三分之一；我国的耕地面积列世界第二 位，但是人均耕地面积居世界第6 7 位；我国的淡水资源居世界第五，人均淡水资 源却居世界第8 8 位，约为世界淡水资源的四分之一；煤、铁、石油、天然气等资 源，虽然总量较大，但人均水平很低。随着我国社会的进步和经济的发展，资源 与环境问题同益突出。因此，国土资源部按照中央关于国民经济和社会发展“九 五”计划和2 0 1 0 年远景目标的要求，决定启动和实施数字国土工程，这对促进我 国国民经济的可持续发展和社会的全面进步，都具有非常重要的意义。 数字国土主要涉及的数据信息为土地信息。它是利用文字、数字、符号、图 件等不同形式定性、定量、定位、定时、可视化地全面表征土地的这些属性特征。 土地信息从信息内容划分，可分为空间信息、属性信息与文档信息三大类；从应 用层次划分，可分为基础信息与专题信息两类；从土地管理专项领域划分，又可 分为地籍、耕地保护、建设用地、土地利用及规划、土地法律法规、土地监察、 国土矿产资源等专项门类。综合起来这些信息具有以下特点： ( 1 ) 综合性 表征土地特征的土地信息具有覆盖自然和经济广阔领域的综合性特点。在土 地信息中，既有比例尺为l ：5 0 0 的大比例尺城镇地籍图件，又有比例尺为l ：l 万、1 ：5 万的中小比例尺土地详查、土地利用规划图件，同时还有各种代表土地 自然性状、人文性状的各种属性数据及关于土地使用权交易的各种法律文档资料， 它们将从不同侧面反映土地各个方面的特征。将这些信息有机地组织在一起形成 一个有序的整体是数字国土的主要工作目标，又是其各个系统建设的难点。 第1 章绪论 ( 2 ) 基础性 土地信息是国家国民经济的基础信息之一，又是人民群众关心的重要信息。 国民经济8 0 1 约信息与土地有关或以此为依托。所以研究土地信息必须考虑与国 民经济的其他系统信息( 如农业信息系统、城市规范信息系统、交通信息系统等) 的兼容性和一致性。 ( 3 ) 时空性 土地信息以时空为基本框架，属时空信息。在这一框架上存储各种属性，构 成土地信息体系，因而图件是承载和表达土地信息是重要载体。图件的编制、管 理与使用贯穿于土地管理的各个业务环节。研究土地信息必须致力于将空间数据 与属性数据一体化，将图形处理摆在一个突出的位置。 ( 4 ) 严肃性 土地的基本信息是由政府机构组织测绘专业技术人员利用测绘手段获取并经 长期工作积累而形成的，土地信息数据具有法律效力。要求信息的表达准确、完 整、实时、可靠。 数字国土即是根据以上土地信息的类型和特点，在一定的区域内建立一个以 空间地理位置为基础，将各类土地信息组织起来并对其进行动态描述的复杂综合 信息系统。它是将所有关于土地信息就其形态、结构过程、功能关系上的分命形 式以及格局及其在时间上的延续，按照地理位置组织、存储起来，并提供检索、 显示、分析、传输、更新功能的一项综合性系统工程。数字国土工程将按照统一 的规范、标准和地理空间关系，通过诂算机软i 硬件系统进行科学的存储和管理， 以实现信息的快速查询、检索、修改更新、统计制表、分析预测和辅助决策，达 到土地管理全过程的科学化、现代化管理和土地资源信息的服务社会化。 1 2 研究的目的和意义 土地类型调查是国土资源大调查的基础性工作，包括城镇地籍调查、土地利 用现状调查、国有土地和农用地分等定级与估价等调查项目。土地类型系列数字 成果图的编制是在土地类型调查基础上进行的一项重要工作。土地类型系列数字 成果图包括土地利用现状图、地籍图、城镇土地级别图、城镇土地基准地价图、 农用地等别图等一批基础图件。系列图件的制图不仅是土地类型研究的重要成果， 而且也是开展土地管理、土地利用规划与土地经济评价以及实施“数字国土工程” 的一项必要的基础工作。 土地类型系列数字成果图属专题地图范畴，土地类型系列数字成果图的制图 安徽理下大学硕+ 论文 往往要根据应用目的确定目标地图的主题和比例尺，利用制图综合手段生成目标 地图。一般说来，这个过程的实施非常复杂，它不仅要遵循地图制图综合的基本 原则，还要考虑土地的位置、分布、利用现状、规律性及典型特征等信息，并顾 及不同应用目的对上述信息表达的不同要求。 制图综合是指根据地图的主体、用途、比例尺和制图区域的特点，对各地理 要素及其内在联系加以分析和研究，并将地面最重要、最基本的事物或现象反映 在地图上，而舍去某些次要的、非本质的事物或现象的过程。传统普通地图的制 图综合一般是靠制图人员通过对客观现实的认知和经验，在头脑中先建立抽象模 型，再运用制图者的绘图技巧在图纸上实现的，其方法多是基于对各要素的同等概 括；所反映的内容、采用的方法和要求达到的精度随地图比例尺的不同而不同。 随着数字制图的兴起，制图综合的内涵发生了许多变化，其概念扩展为在g i s 环境下对空间信息和属性信息的加工方法，即利用g i s 中的地理信息综合功能， 将基本比例尺数据派生出多比例尺、多用途和多专题的更多的有用信息，把各种 与空间信息相关的技术和学科有机地融合在一起，并与土地资源调查和评价工作 中不同数据源的空间与非空间数据相结合，通过空间操作与模型分析，提供对规 划、管理、决策有用的信息产品，满足g i s 可视化和各种分析、制图输出的需要。 本文结合淮南市“数字国土工程”几个子项目的实践，对如何在g i s 环境下 按照制图的目的和要求，根据各种专用图的内容进行选取、简化、概括和关系协 调，将土地的数量、质量、利用现状和分布，清晰、准确地表示出来等土地类型 系列数字成果图制图综合的理论和应用问题进行了深入的研究和探讨。本论文主 要叙述了g i s 环境下土地类型系列数字成果图制图综合的特点、应遵循的基本原 则、规则以及常用制图综合方法以及数字成果图制图过程中的质量控制，并针对 制图过程中所涉及到的若干技术难点问题提出了具体的解决途径。 论文研究意义在于： 。 ( 1 ) 根据项目实践，进行了g i s 环境下制图综合的理论研究，总结了g i s 环 境下土地类型系列数字成果图制图综合的特点、规则、方法、关键技术以及g i s 空间数据的质量控制，为g i s 环境下土地类型系列数字成果图的制图综合工作积 累知识和经验： ( 2 ) 论文根据所选择的g i s 平台，利用g i s 中的地理信息综合功能，结合土 地类型系列数字成果图，针对制图综合过程中所采用的g i s 软件的某些不足功能 ( 如阈值问题的处理) 进行二次丌发，从而保证了成果图的精度，提高了工作效 率，本文所采用的技术路线对于完善g i s 环境下的制图综合技术具有借鉴意义； 第l 章绪论 ( 3 ) 从研究g i s 空间数据误差入手，将土地信息中的空间数据和属性数据的 质量控制贯穿于制图综合的每一个技术环节，使其成为g i s 环境下制图综合的一 个重要技术和组成部分。 1 3 国内外研究现状 制图综合是对制图区域客观事物的取舍和简化。经过制图综合后的地图可以 显示主要的事物和本质的特征。地图的比例尺、用途和主题，制图区域的地理特 征以及符号的图形尺寸是影响制图综合的主要因素，其主要表现在内容的的取舍、 数量的简化、质量化简和形状化简等方面。专题地图制图综合的实质，就是在科 学分析已有各种专题内容要素特征的基础上，根据地图的用途和比例尺，将图幅 的专题内容加以概括化，把最主要的要素、对象的基本轮廓、主要特征和基本规 律反映在地图上。在几何性方面是对制图对象形状和大小进行综合简化，在地理 性方面则表现为对专题内容的综合概括，两者结合起来就是制图综合。长期以来， 地图制图工作者围绕中小比例尺地形图的编绘进行了专门的研究，在地图学领域 内形成了传统的普通地图制图综合理论和方法。普通地图制图综合的程度是受各 种因素如比例尺、地图的主题和用途、制图区域的地理特征以及符号的图形尺寸 等的影响。如1 ：5 万与1 ：5 0 万比例尺图上所能表示的地物数量、图幅面积、同 一地物重要性程度的评价、图面的负载量等均不相同；又如1 ：5 0 万比例尺地形 图和1 ：5 0 万比例尺政区图，由于两者用途不同，图的内容取舍和化简程度就有 很大的差别，因而就必然影响着制图综合。所以传统的制图综合方法包括：选择主 要的对象，确定主要对象的选取标准；概括数量特征，主要从缩减分级、改变表 示方法着手；综合质量特征，将一些相近的分类分级予以归并，利用组合符号代 替单一符号；简化轮廓图形，包括简化符号线划和轮廓界线，合并小面积图斑成 为大面积轮廓，夸大具有特征的小面积轮廓；去掉一些小指标，转化为总的指标 等。在进行制图综合的过程中一般由地图制图工作者根据他们对有关规程、规范 的理解，凭借他们自己对目标地图的认识和所具有的制图综合的实际经验束实施 制图综合。 随着数字制图的兴起，制图综合的内涵发生了许多变化，其概念扩展为在g i s 环境下，利用g i s 中的地理信息综合功能对空间信息和属性信息的加工方法。g i s 环境下的制图综合则是在一定比例尺的限制之下，从g i s 的应用目标出发，对数 掘进行抽象和概括，生成各种专题用途的空间数据和属性数掘集。所以g i s 中地 理信息综合功能的研究和开发是当静g i s 进步和应用发展所面临的一个新的挑 安徽理1 二大学硕士论文 战。由于g i s 技术和应用的迅速发展，所处理的问题也更加复杂化，这使得g i s 中地理信息的有效利用和表达问题显得越来越突出。因此，人们不得不开始关注 g i s 中地理信息综合功能，即将基本比例尺数据派生出多比例尺、多用途和多专 题的更多有用信息，提高地理信息的表达和利用效率，满足g i s 可视化和各种分 析、制图输出的需要。 所以，基于g i s 的制图综合是一个高智能化的和具有创造性的作业过程。对 于某一个具体的专题图来说，它是一个整体任务，包含了一系列不同性质的操作， 它可以分解为若干个子过程来实现。但是，这些子过程之间又缺乏明确的内在或 逻辑联系，使得这些子过程是以某些混合形式来组合应用。近些年来，国内外学 者根据不同类型专题对基于g i s 的制图综合理论和方法进行了研究，推动了基于 g i s 的制图综合的发展，具有代表性的有： a r m s t r o n g ( 1 9 9 1 ) 认为：基于规则的地图综合系统的知识库中应该包括三种 知识，即几何性知识、结构知识和过程知识。几何图形知识描述地理实体的空间 位置、形态、以及密度等信息；结构知识包括从地形学、水文学、人文地理学等 领域派生出来的专家意识或知识，也包括根据以往手工综合的实践经验获得的知 识。过程知识用于为综合任务的执行选择适宜综合的算法和算子。 p e t e r & w e i b e l ( 1 9 9 9 ) 专门针对类型数据( c a t e g o r i c a ld a t a ) ，从功能的角度讨 论了类型数据综合过程中应该遵循的约束条件( c o n s t r a i m s ) ，其实质与综合知识 类似。他们着重讨论了四类约束条件并详细列出了2 0 项具体的约束条件： 一是图形约束条件( g r a p h i cc o n s t r a i m s ) 。主要用于限定能够被清晰辨认的空 间对象的图形尺寸，宽度和间距。二是拓扑约束条件( t o p o l o g i c a lc o n s t r a i n t s ) 。 主要指数据综合应该保持的拓扑关系，如连接( c o n n e c t i v i t y ) ，邻接( a d j a c e n c y ) 和包含( c o n t a i n m e n t ) 等。三是结构约束条件( s t r u c t u r a lc o n s t r a i n t s ) 。定义了描述 数据的空间和语义结构的标准。数据空间结构约束条件主要为了保持单个地理目 标形态结构以及多个地理目标之间的排列方式。语义结构约束条件主要是为了保 持地理目标的正确逻辑关系。四是g e s t r a l 约束条件。主要为了保证地图表达时的 美学特征，在保持地理目标特征的同时保持整个图面及数据库可视化表达的视觉 平衡。在这2 0 项约束条件中，岛屿多边形、融合、尺寸比率、集成等约束条件是 有关类型数据综合的专门约束条件。 k i l p e l m n e n ( 2 0 0 0 ) 在讨论地形图综合知识获取过程中，采用四种类型的综合 规则来描述地形图涉及的综合知识。一是图形规则( g e o m e t r i cr u l e s ) ：二是拓扑规 则( t o p o l o g i c a lr u l e s ) ：三是相关上下文规则( c o n t e x t r e l a t e d r u l e s ) ：四是相关文化 第l 章绪论 规则( c u l t u r e - r e l a t e d ) 。图形规则和拓扑规则与上述图形约束条件和拓扑约束条件 类似，而相关上下文规则是有关地形特征的规则。它随应用的不同而变化，利于 高压电力线的重要性高于道路。相关文化规则主要用于专题图综合，而且主要针 对非空间属性数据而言，例如具有特殊历史意义的建筑物比其他普通建筑物重要， 不能被剽除等；由于k i l p e l a i n e n 主要针对地形图综合进行研究，所以对 c u l t u r e r e l a t e d 规则没有做较深入的分析。 p e t e r & w e i b e l ( 1 9 9 9 ) 专门针对一种专题数据，即类型数据的综合知识进行了 分析归纳，虽然包括了部分专题知识，但更多的是关于地形数据知识。 齐清文( 2 0 0 1 ) 进行了面向地理特征的知识法则的研究并从制图综合特征( 分 为几何性知识、结构性知识、过程性知识) 和操作过程( 分为关于地物特征描述的 知识、用于制图综合操作项选择的知识、用于制图综合算法选择的知识、面向专 门地类要素概括的知识) 两方面对综合知识进行了分类，并对面向地理特征的制图 综合知识规则用产生式方法进行了知识表达。 高文秀( 2 0 0 2 ) 在总结国外制图综合知识分类成果的基础上提出了专题数据综 合的知识分为专题综合知识和普通综合知识。普通综合知识概括了前人研究的成 果继续分为图形知识、拓扑关系知识、综合操作知识，并增加了g i s 运行环境知 识。专题综合知识包括基于地理环境的知识、基于人文环境的知识和基于应用的 知识，并对专题数据综合中一些比较常用的知识进行了形式化表达以及试验分析。 王振字( 2 0 0 5 ) 概略地论述了农用地分等的概念、对象和农用地分等数据的 特点：制图综合的基本理论和方法、农用地分等制图综合的特点以及知识的分类、 获取与表达。并在现有的各种技术规范和综合规则的基础上，较全面的总结了农 用地分等汇总制图综合过程中需要遵循和运用的主要综合知识，包括基于应用的 知识、专家知识、图形和拓扑关系知识、语义知识、过程性知识，并用人工智能 中的产生式规则进行了知识表达和知识推理。然后选取部分湖北省农用地分等中 的县级分等数据为试验数据，采用人机交互和批量处理结合的方式进行了试验分 析，一方面用于验证综合知识体系，同时也为农用地分等自动综合提供了一个实 现方案。 刘晓慧( 2 0 0 5 ) 在前人研究的基础上，分析了土地利用数据制图综合的主要 内容和特征，在制图综合理论和原则的指导下，采用人工智能中的产生式规则方 法，将综合知识与综合操作相结合，建立了面向土地利用地理要素的制图综合体 系，并在理论研究的基础上，以m a p g i s6 5 为g i s 平台、m i c r i s o i tv i s u a l6 0 为 二次开发环境，进行了面向土地利用数据的几个自动综合模块的二次开发：线状地 安徽理t 大学硕士论文 物取舍模块、图斑地物综合模块、各类型用地面积平衡统计模块。最后以北京市 1 4 个区县i ：1 0 0 0 0 基础数据为具体应用实例，建立实验系统，对i ：5 0 0 0 0 ，l ： 1 0 0 0 0 0 ，1 ：2 0 0 0 0 0 三种比例尺分别进行了一次实践性的制图综台尝试，并对三种 比例尺的综合结果进行了总结、评价以及效果图比较。 詹林( 2 0 0 5 ) 结合数字国土工程项目的实践，探讨了基于g i s 的的原则和技 术方法，针对数字土地利用专题图制图概括所涉及的若干难点问题提出了具体地 解决途径。 杨世清教授( 2 0 0 4 、2 0 0 5 ) 结合主持的安徽省和淮南市数字国土工程项目的 实践，探讨了在g i s 环境下数字农用地等别图的制图综合、土地类型系列数字成 果图制图综合的理论、技术方法及质量控制，针对土地类型系列数字成果图制图综 合所涉及的若干关键技术和难点问题提出了具体地解决途径。 总的来说，由于海量地理信息的复杂多样性，各种专题图的用途和具体要求 不同，使得g i s 应用领域和要处理的问题越来越复杂，人们对g i s 中地理信息处 理功能的要求也越来越高，范围越来越广泛。目前，我国基于g i s 的数字专题图 ( 包括土地类型数字成果图) 制图综合的理论和应用研究仍然处于一个仞级和尚 不成熟的水平，相信它必将随着科学技术、g i s 技术和计算机技术的发展以及我 国“数字x ”工程的相继启动而r 趋完善，以在其中发挥其应有的效用。让我们 期望一个完全信息化的社会早日到来1 1 4 论文研究的主要内容 本文在结合数字国土工程项目实践的基础上，探讨了g i s 环境下土地类型系 列数字成果图制图综合的理论和相关技术，并针对g i s 环境下土地类型数字成果 图制图综合所涉及的若干关键技术问题提出具体的解决途径。论文的结构如下： 第一章：绪论，主要阐述了数字国土工程的概况、论文的研究目的和意义、 国内外的研究进展、本文的主要研究内容和本文的特色。 第二章：基础理论，叙述了g i s 环境下土地系列数字成果图的制图综合的基 本理论，主要包括制图综合的概念、制图综合的主要原则、制图综合基本方法以 及g i s 环境下土地类型系列数字成果图制图综合的特点。 第三章：g i s 环境下土地类型系列数字成果图制图综合应遵循的主要规则和 常用的制图综合方法，以及在制图综合过程中的质量控制。 第四章：试验部分，对g i s 环境下土地类型系列数字成果图制图综合的几个 关键技术问题进行专门研究。其中包括：以a r c i n f 0 9 0 为试验平台，利用a r c o b j e c t 第l 章绪论 v b a 二次开发语言，选取淮南市土地类型系列数字成果图的部分数据，对间距小 于阈值的对象处理工具和面积小于阈值的甚小图斑处理工具进行了试验分析；图 纸扫描数字化误差分析及变形误差纠正；分等界线跨越地类图斑的处理；g i s 叠 置位置不确定性等问题的处理等，并提出了相应的具体解决方案。 第五章：结论和展望，主要总结了作者所做的工作、论文的不足之处。 1 5 论文的创新点 ( 1 ) 通过参加淮南市土地利用数据库建设项目的实践，并结合对图纸扫描试 验所采集的数据进行分析和处理，从扫描数字化的误差分析入手提出了不同工作 底图( 如d o m ) 、不同外业条件下工作图变形误差分析及图纸变形误差的纠正方 案； ( 2 ) 以a r c i n f 0 9 0 为试验平台，利用a r c o b j e c tv b a 二次开发语言，开发了 处理间距小于阈值的线状对象和面积小于阈值的甚小图斑两个工具，解决了在进 行土地类型系列数字成果图制图综合过程处理阈值问题只能依靠手工一一处理的 现状，实现了处理阈值问题的标准化、自动化并大大提高了工作效率； ( 3 ) 从研究g i s 空间数据误差入手，将土地信息中的空间数据和属性数据的 质量控制贯穿于制图综合的每一个技术环节，成为g i s 环境下制图综合的一个重 要技术和组成部分。 安徽理丁大学硕士论文 2g i s 环境下土地类型系列数字成果图制图综合的基本理论 2 1 制图综合概述 制图综合作为地图学的一个核心和难点问题，始终是地图学界研究的重点内 容。制图综合就是对客观事物进行内容的取舍、数量、质量和形状的化筒，即从 大量的客观事物中选出最重要的事物表示在图上，而舍去次要的事物；对客观事 物的形状、数量和质量特征化简，去掉轮廓形状的碎部，以突出事物的总体特征； 减少分类和分级的数量，以缩小与客观事物的差别。这种取舍和化简不是任意的， 而是根据地图的比例尺、用途和制图区域的地理特征，对地图上各要素及其内在 联系加以分析研究，其目的是强调主要的事物和本质的特征，而舍去次要的事物 和非本质的特征。传统的制图综合可分为比例概括和目的概括。前者是由于地图 比例尺缩小，图形缩小到难以清楚地表达出来，必须选取和化简：后者是因为客 观事物的重要性并不完全决定于它的图形大小，它的选取和化简也不完全由比例 尺决定，还要根据编图者对客观事物重要性的判断来确定如何选取和化简。 专题地图制图综合的实质，就是在科学分析研究各种专题内容要素特征的基 础上，根据图幅的用途和比例尺，将图幅的专题内容加以概括化，把最主要的要 素、对象的基本轮廓、主要的特征和基本规律反映在地图上。专题地图制图综合 围绕着几何性和地理性两方面进行。在几何性方面对制图对象形状和大小综合简 化，在地理性方面对专题内容的综合概括。制图综合的实质就是几何正确性和地 理真实性的紧密结合。 而且随着制图综合应用领域的扩大，制图综合的概念已经从单纯的图形综合， 拓展为强调g i s 环境下空间数据的多尺度表达和数字信息处理的数据综合。也就 是说，g i s 环境下的制图综合应该包括两方面内容：为可视化或地图输出所要求的 图形综合和为数据和信息分析所要求的属性综合。其中图形综合驱动因素取决于 人脑对图形信息的视觉感受和分辨能力，属性综合驱动因素取决于电脑对数据处 理效率的能力。 ， 2 1 1 影晌制图综合的主要因素 制图综合的程度受各种因素的影响，主要因素有：地图比例尺、地图的主题 和用途、制图区域的地理特征以及符号的图形尺寸等。 1 地图比例尺。比例尺对制图综合的影响非常明显，由于比例尺的缩小，同 第2 章g i s 环境下十地类型系列数字成果图制图综合的基本理论 - - n 图区域在图上的面积随之缩小，因而图上所能表示的地物数量也相应减少。 当地图幅面一定时，不同比例尺地图所包括的实地范围不同，大比例尺地图所包 括的地面面积较小，小比例尺地图包括的地面面积较大。在不同的范围内，对同 一地物的重要程度的评价并不同，有些事物从小范围内看是重要的，但在大范围 内可能是次要的。 2 地图的用途。任何一幅地图所能表示的内容是有限的，只能满足某一方面 或某几方面的要求，所以地图内容的选择和表示，就必须考虑到地图的用途，地 图的用途既然直接决定地图的内容，因而就影响制图综合。例如1 ：5 0 万比例尺地 形图和l ：5 万比例尺政区图，由两者的用途不同，地图内容的选取和化简程度就 很不一样。1 ：5 0 万比例尺地形图是国家基本地形图之一，在军事上是战役用图， 经济上是规划用图，在科学研究方面是参考用图，在这种地图上要全面地反映制 图区域的自然和社会经济方面的基本情况；而1 ：5 0 万比例尺政区图是省级机关进 行行政管理、布署工作用图，在图上主要表示社会经济要素( 如境界，居民地、 交通线等) ，而对自然要素( 如地形、土质、植被等) 则可作较大的概括。 3 地图的主题。地图的主题即地图所反映的主要内容，它决定各事物在图上 的重要性，因而影响制图综合的程度。这在专题地图上表现特别明显，例如比例 尺相同的同样地区但主题不同的两幅地图，一幅是地形图，一幅是政区交通图， 前者主要表示地形特征以及水系，居民地较少，不表示铁路和公路；后者重点表 示行政区划、铁路和主要公路、各级行政中心以及作为交通枢纽的居民地，对于 水系则只是表示主要的河流和湖泊，一般不表示地形。 4 制图区域的地理特征。制图区域地理特征是指该区域的自然和社会经济条 件，地面上不同地区具有不同的地理特征，因此制图综合时就要选取那些能反映 区域特征的事物，舍去那些不能反映区域特征的事物。同样的地理事物在不同的 地区具有不同的意义，这就影响制图综合。例如，小城镇在人口稠密的地区是次 要的，图上一般不表示，而在人口稀少的地区，小城镇则成为主要的居民地，图 上要选取。 5 符号的图形尺寸。各种地理事物，在图上均以符号表示。符号的图形、尺 寸直接关系到地图的负载量，因而影响着制图综合的程度。图形尺寸规定得小些， 选取的内容就可以多些，概括的程度就小些，地图的内容就会详细些，图面负载 量就大些；反之，地图内容必然简略，图面负载量就小。此外，几何图形的最小 尺寸受轮廓界限的形式、内部颜色和背景等一些因素影响，可见符号图形最小尺 寸是确定制图综合的必要参考数据。 安徽理工大学硕士论文 6 可视化要求。可视化是地理信息处理的窗口与处理结果的直观表达形式， 因而是决策的直观依据。只有把空间数据库中的海量数据转换为直观的图形信息， 地理信息处理结果才能为规划、管理与决策提供有力的支撑。 2 1 2 制图综合的基本原则 制图综合的主要目的是保证图面清晰醒目、保持与比例尺相应的地图内容的 详细程度；符合地图用途，在有限的图面上反映制图区域的地理特征和区域特征； 从庞大而复杂的地理信息中进行去粗取精，反映本质的、主要的方面，舍弃非本 质的、次要的方面，以确保地图的易读性。因此，制图综合的基本原则是表达主 要的以及舍去次要的，在不考虑其他因素的情况下，制图物体的主要与次要是由本 身的质与量以及所处的地位所决定的。无论在各类要素之间，或同类要素中，以 及许多物体本身，都有主次或层次之分。在实施制图综合时，应该根据认识和研 究的结果的相关规律，表示主要的，舍去次要的。并且通过这一原则，不仅可以 决定所需要综合的地图内容的舍取，解决详细性与清晰性的矛盾；同时也用于指 导制图物体的形状简化、处理制图物体问的相互关系。 2 2 土地类型系列数字成果图的特点 在数字国土工程中，土地类型系列数字成果图包括数字地籍图、数字土地利 用现状图、数字城镇土地级别图、数字基准地价图数字、农用地等别图等一批基 础图件。就目前来讲，这些成果图具有如下特点： ( 1 ) 图的比例尺 这些图件的比例尺均系按照数字国土工程的需要有统一规定，除数字地籍图 为l ：5 0 0 比例尺外，其余图件多采用l ：l 万( 数字土地利用现状图、农用地等 别图) 或与行政面积有关的适当比例尺( 数字城镇土地级别图、数字基准地价图) 。 ( 2 ) 成图方法 从图件的绘制方法来分，除数字地籍图是采用野外数据采集直接成图外，其 他成果图均需在g i s 环境下首先指定工作底图，然后在其上叠置或调绘相应的专 题要素，著经过计算机处理、编绘而成。如数字土地利用现状图，它是以航片或 d o m ( 正射影像图) 作为工作地图，经过野外土地现状调绘和权属调查绘制成 d l g ( 线划图) ，再经过数据采集( 扫描矢量化) ；利用g i s 数据编辑与处理系 统进行图形要素和属性数据的数据编辑；由数据库管理系统进行图形编辑处理， 最后用数控绘图仪输出数字土地利用现状图。农用地等别图、数字城镇土地级别 第2 章g i s 环境f 土