基于GIS的专题地图编制及其应用研究

1、基于GIS的专题地图编制及其应用研究第32卷第2期2009年4月测绘与空间地理信息GEoMATlCs&SPATIAL|NFORMAT10NTECHNOLOGYV0l_32.No.2Apr.,2009基于GIS的专题地图编制及其应用研究杨静,李云星(湖南省第一测绘院,湖南衡阳421001)摘要:从专题地图的种类,特点,用途及其发展演变出发,运用专题地图编制,数字制图技术以及GIS的观点与方法,并结合相关应用实例,阐述基于GIS的专题地图编制的有关思路与要求,对实际工作有一定的参考价值.关键词:专题地图;GIS;多源数据整合;数字制图概况;地图符号库系统中图分类号:P285;P20

2、8文献标识码:B文章编号:16725867(2009)02009004StudyonGIS?-basedCompilationofThematicMapsandItsApplicationYANGJing,LIYunxing(TheFirstSurveyingandMappingInstituteofHunanProvince,Hengyang421001,China)Abstract:Thispaperfirsdyintroducedthetypes,characteristics,purposesofthematicmapanditsdevelopmentandevolution.Then

3、usingtheviewsandmethodsofthematicmapcompilation,digitalmappingtechnology,andGIS,combinedwiththerelatedapplicationexample,thispaperdiscussedtheideasandrequirementofGISbasedcompilationofthematicmaps.Ithasreferencevalueforpracti-calworks.Keywords:thematicmap;GIS;multisourcedataintegration;digitalmappin

4、gsummary;mapsymbollibrarysystem0引言图还是反映历史发展,阐明政治立场和教学的重要工具.地图按内容分为普通地图和专题地图.普通地图以相对平衡的程度来描述地表最基本的自然,人文现象,专题地图则是根据应用目的确定目标地图的主题和比例尺.利用数据综合手段生成的目标地图,不仅要遵循地图概括的基本原则,还要考虑主题要素的位置,分布,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的特定要求,突出而深入地反映一种或数种要素或现象,即集中表现某种主题内容.随着GIS技术和理论的发展及其在各行业,多领域的广泛应用,地图的表现形式已经发生了巨大变化,地图的功能也由认知地图

5、空间为主扩展至动态导航,辅助决策等.专题地图是GIS的重要组成部分,在GIS中的应用十分广泛.专题地图不仅能直观表示任何范围内制图对象的质量特征,数量差异和动态变化,而且能够反映各现象的分布规律及其联系.专题地图能够为经济建设,国防建设提供有关自然和经济条件的全面状况,是政府部门,各专业部门规划和设计的重要参考资料,是区域性科学调查研究成果很好的表达形式,也是科学研究的重要参考资料和反映科学研究成果的重要手段.同时,专题地1专题地图的种类及发展演变1.1专题地图的种类专题地图的内容和用途多种多样,种类繁多,可以按照不同的分类标志进行区分.按内容可分为自然地图和人文,社会经济地图与其他专题地图,

6、按内容的综合程度又可分为分析图,合成图,综合图,按专题地图的表示方法和内容特点的不同,专题图的图型也形式多样.专题图的分类见表1.1.2专题地图的发展演变在国民经济,科学研究和文化活动中对地图的需求不断增加,促进了地图行业的发展和繁荣.随着计算机技术和地理信息科学的发展,在完成了从手工向电子制图技术的工艺转化和地图学理论逐步确立的基础上,专题地图的发展演变可以归纳为:1)从模拟地图向数字地图转移;2)制图向制图,用图并重转移;3)品种单一向产品多样化转移;4)信息传输向地理信息深加工转移;5)2维静态地图向3维动态地图转移;收稿日期:20081110作者简介:杨静(1967一),男,湖南泪罗人

7、,工程师,学士,2006年毕业于武汉大学测绘工程专业,主要从事信息化测绘技术与GIS应用等工作.第2期杨静等:基于GIS的专题地图编制及其应用研究916)地图产业化.GIS脱胎于地图,是地图学中一个重要部分在信息时代的新发展.专题地图和GIS都是信息载体,都具有存储,分析,显示功能.地图数据库是GIS数据库的核心,专题地图是GIS最重要的数据源和输出形式,地图注重数据分布,符号化和显示,GIS则着重于地理分析.基于上述发展和演变,专题地图已经成为GIS不可或缺的重要成分.因此,研究基于GIS的专题地图编制及其应用的相关问题有较大的现实意义,不仅在认知和实践层面上加深地图工作者和GIS人员对专题

8、地图更进一步的了解,而且能够建立专题地图与GIS的密切关联,从而更好地编制专题地图信息产品,充分发挥其在GIS中的应用功能2GIS对专题地图的基本需求GIS产业方兴未艾,应用广泛.GIS涉及人口,资源,环境与经济可持续发展,国家宏观管理,辅助决策,培植新型产业,改造传统产业,国民经济和社会信息化建设目标和维护国家安全,参与全球竞争等.GIS离不开专题地图信息产品的支撑,不同专业的GIS和不同的GIS用户对专题地图信息产品的需求也不尽相同.GIS需要专题地图信息产品不仅具备认知地理空间的基本特性,还要求专题地图信息产品能够得到相应的扩展,比如支持动态导航,辅助决策等功能.因此,基于应用GIS的专

9、题地图信息产品需要不断扩大专题信息的选题范围,增加品种,提高地图的精度,具有较好的现势性,详细而可视化,便于地图信息的应用与分析.3基于GIS的专题地图编制的认识与思路3.1专题地图的数据源专题地图包含基础底图和专题内容.基础底图是专题内容的定位依据,并提供说明专题变量与周围地理环境之间的关系,而专题内容是由地图的主题所决定.通常,基础底图是以同比例尺的普通地理图和影像地图作为基本资料来编制的.专题内容使用的资料有多种来源,包括各种地图,图像,数据和文字资料等.基于GIS的专题地图的数据具有多源性.数据的多源性既包含数据内容的多源,也包括数据格式的多源,见表2.因此,收集和整合基于GIS的专题

10、地图的多源数据,是一项至关重要的前期准备工作.表2Tab.2基于GIS的专题地图多源数据分类一览表Theclassificationofmulti-resourcedataofGIS-basedthematicmap3.2专题地图编制的理念和技术路线专题地图编制的基本理念是规范,科学,适用,内容完整,主题鲜明,现势性好,表现力强,美观大方,具有特色.充分运用现代先进的科技手段,收集完备的基础数据资料,准确,科学,生动地反映主题要素,内容翔实,信息丰富,为科学决策及各专业目的提供有力保障.如在编制专题电子地图时,就应充分顾及电子地图的特点,包括动态性,交互性,无级缩放,无缝拼接,多尺度显示,地理

11、信息多维化表示,超媒体集成,共享性和空间分析功能等.专题地图编制的技术路线主要是在认真调研,分析的基础上,充分利用和挖掘所掌握的基础资料,参考资料,根据应用目的和用途,参照相适应的技术规程与规范,选择并制定科学,经济,可行的技术操作流程.以全国第二次土地利用现状调查数据库建设及有关专题图编制为例,其技术流程可简单示意如图1所示.3.3专题地图编制的一般要求和关键技术基于GIS的专题地图编制的一般要求:首先是收集并分析多源基础数据,然后确定技术路线,制定相应的技术流程.在此基础上,依照专题图的主题要求,进行详细的92测绘与空间地理信息2009年第2次第1次l:10o¨(吐地利用现状1:

12、10000土地利用现状图遥感影像资料,实数据库地渊查核准图形l扫描,欠量化I图形编辑(分层):点,线,面,拓扑检查l面文件数据叠加1:lO(XIODEM图形数据l提取坡度信息l数据分析和处理llI编制相关土地利用现状专题图图1土地利用现状建库及有关专题图编制流程图Fig.1Theworkingflowchartofdatabaseconstructionoflandusestatusandcompilationofrelatedthematicmap技术设计,制定具体的编制方案.通过对多源数据的整合与处理,在相应软件平台的环境下,提取,编制专题图的主题内容,最后完成专题地图编制.基于GIS的专

13、题地图编制的关键技术主要表现在:1)多源数据整合技术;2)数字制图概括技术;3)地图符号库系统设计与管理技术等.3.3.1多源数据整合技术由于我国地域广大,经济发展水平不平衡,相关规范发展落后,GIS平台种类多,空间数据大多来源于已有地图的矢量化或各种数字地图,图形数据格式各异,给信息共享带来了极大的不便.多源数据集成一直是近年来GIS应用系统开发中需要解决的重要问题,无疑也是基于GIS的专题地图编制必须要解决的首要问题.不同数据的表现形式具有多样性,数据整合也不能理解为简单的数据转换,涉及到多种数据生产方案的整合,要求最后统一到一种数据解决方案上来.多源空间数据整合实际是多种数据处理方案的整

14、合,而对方案整合实际是对数据方案进行解析,归整,并提出完整的解决方案.目前,实现多源数据整合的方式大致有3种,即传统数据格式整合方式,间接数据整合方式和信息映射机制数据格式整合方式.格式转换模式是传统GIS数据整合方法.在这种模式下,其他数据格式经专门的数据转换模块进行格式转换后,加载到当前系统的数据库或文件中.这是目前GIS系统数据集成的主要办法.目前得到公认的几种重要的空间数据格式有:ESRI公司的Arc/InfoCoverage,Shape,EO0格式;AutoDesk的DXF格式和DWG格式;Maplnfo的MIF格式;Intergraph的dgn格式等.间接数据整合方式:数据互操作方

15、式.数据互操作为多源数据集成提供了崭新的思路和规范.它将GIS带人了开放式的时代,从而为空间数据集中式管理和分布存储与共享提供了操作依据.直接数据访问模式.直接数据访问指在一个GIS软件中实现对其他软件数据格式的直接访问,用户可以使用单个GIS软件存取多种数据格式.信息映射机制数据整合模式是指利用GIS相关软件平台强大的符号库功能,设计一整套合适的符号定制规则,将原始数据按各GIS系统的特点重新组织,建立与GIS系统相适应的点,线,面数据结构和拓扑关系,从而建立对方系统的仿真环境,实现与不同系统间的信息映射,经过GIS前端数据加工,数据筛选,数据监理,最后通过输出一个中间空间数据交换格式文件,

16、就可以将使用某种手段获取的数据直接进入本地区的GIS数据库,实现跨平台数据共享与大比例尺变比例制图综合,解决GIS系统的数据来源和更新问题,可以使大量现存于不同系统和工程项目中的数据再利用.3.3.2数字制图概括技术数字制图概括是基于传统地图制图概括而又有显着不同和特点的制图技术,其概念扩展为在GIS环境下对空间信息和属性的加工方法.数字制图概括是在一定比例尺限制下,从GIS的应用目标出发,对数据进行抽象和概括,生成各种专题用途的空间数据和属性数据库.采用机助制图,数字制图概括较手工概括更为快捷,准确,对地理要素和专题要素的分层处理,不仅提高了成图精度,而且便于信息的交换与共享,空间数据和属性

17、数据的高度统一,为专题地图的分析应用提供有利条件.基于GIS的专题地图编制数字制图概括的主要规则为:1)地图规则;2)几何规则;3)属性数据的概括规则等.地图规则的内容很广,从单个地理要素的图形表达到整个地图的图面整饰,一般从合理性和精度两个方面描述.几何规则要求保持正确和合理的拓扑关系,数字制图概括过程中,出现的拓扑叠加逻辑关系(交,或,差),“图面碎片”问题及拓扑关系的属性意义需得到合理解决,也就是说要避免出现不可识别和不合理的图形.几何规则还要求有合理科学的阈值设定,地图图面的几何图形和距离表达一般受地图比例尺精度的约束,因此就有”最小面积阈值”和”最小距离阈值”,例如,土地利用现状图中

18、规定的最小图斑,最小长度,最小宽度等.属性数据的概括规则需要重点顾及的是地图的专题属性特征,主要体现在属性数据按照一定的体系进行单向和逻辑一致性的类型转换.第2期杨静等:基于GIS的专题地图编制及其应用研究933.3.3地图符号库系统设计与管理技术地图符号及其管理模块是GIS的重要组成部分.地图符号是一种专用的图解符号,采用便于空间定位的形式,表示各种物体与现象的性质与相互联系,直接承担空间信息的渲染和可视化表达,是联结空间信息和用户的桥梁.随着地理信息技术的发展,地图符号的形式,种类,符号变量都在不断发展,而且随着GIS应用领域的扩展,地图的显示机制,地图符号模块和屏幕显示质量,地图符号数据

19、共享和交换等问题正在研究开发之中,并不断取得新的进展.基于GIS的专题图的地图符号及其管理模块的设计,需要充分考虑地图模型的发展演变.”3D”,动态,缩放,“漫游”等效果是电子地图的新特性.因此,设计完备的地图符号库系统和研制先进的符号库管理模块技术关键而必要.地图符号在GIS中的作用在于:1)统一,规范的符号可有效组织各种地理要素,清晰地表征各要素间的相互联系及各种关系;2)通过符号的结构,尺寸,颜色等变化,可清晰地表达同一地理现象在时间,空间等方面的不同属性,增强地图的信息负载量和传输能力;3)设计美观,搭配合理,使用科学的符号能够增强读图者的视觉感受和阅读兴趣.3.4专题地图的表现手法和

20、提高地图表现力的途径基于GIS的专题地图有电子(屏幕)地图,多媒体地图,3维仿真地图,4维时空地图等.专题地图内容的表示方法也不像普通地图那样以内容要素为转移,而是以反映对象的空间分布特征和时间分布特征为转移.专题地图的表示方法有:定点符号法(绝对连续比率,条件连续比率,绝对分级比率,条件分级比率),线状符号法,范围法,质底法,等值线法,定位图表法,点数法(对称点法,点值法,点描法,按统计方法称均匀布点法;按地理方法称定位布点法),运动线法,分级统计图法(分级比值法),分区统计图表法等.例如,地貌在地图上的表示最常用的是等高线法,分层设色法和晕渲法.提高专题地图表现力的途径包括进行地图信息集成

21、研究,注重科学的地图设计和制图综合,整合地图数据并确保质量,选择恰当的地图表现手法,采用合适的图形,色彩与图面配置等.同时还要求不断提高地图设计编制人员自身的综合素质,在设计编制过程中认真研究用图者对地图的感受过程,分析其对图像的心理特征和视觉效果,反复试验,多比较,创新思路,综合运用多种表示方法,设计编制出优秀的基于GIS的专题地图作品.3.5多软件平台下编制专题地图与GIS环境的融合应用使用地图的过程分为地图阅读,地图分析和地图解译,地图分析是地图应用的核心.基于GIS的专题电子地图,在软,硬件支撑下,利用多维信息可视力技术,导航电子地图技术,多媒体电子地图技术,嵌入式电子地图技术,网络电

22、子地图技术,可实现数字地图信息在多硬件平台上的传输与显示,可实时更新,提供最新的空间信息,从而达到各项应用目的,例如,基于3s技术的防洪电子地图是高度自动化,实时化和智能化的全新防洪救灾指挥信息系统,是空间信息实时采集,处理,更新及动态过程的现势性分析与提供决策辅助信息的有力手段.电子地图作为信息时代的新型地图产品,包括网络电子地图,触摸屏电子地图,个人数字助理(PDA)电子地图等,都是基于数字地图数据库和计算机技术,网络,通信技术的专题地图信息产品,它们与GIS环境的融合,在实践中不断得到广泛应用.4基于MapGIS的土地规划专题图件举例示).1)土地利用规划中的水利工程专题图(如图2所图2

23、某县水利工程设施分布图Fig.2Thedistributionmapofwaterconservancyfacilitiesofacounty示).2)土地利用规划中的城镇体系专题图(如图3所羹黧;灏争ill嚣j蓦耋搿k-”图3某县城镇体系规划图Fig.3Theurbansystemplanningmapofacounty3)土地开发整理规划专题图(如图4所示).5结束语在实践中,将专题地图编制技术,数字制图技术和GIS紧密联系起来,是编制符合GIS要求和实际应用需求的专题地图工作的基本要求.在比较全面地了解专题地图的种类,特点及其演变基础上,运用数字化地图制图技(下转第96页)96测绘与空间

24、地理信息2009年入库.2)街坊数据的检查入库根据提示选择相应的街坊,并对各层数据进行单层检查无误后,即可入库.3)数据库备份入库结束后,对数据库进行手动或自动备份.6地籍数据库的整理和完善由于CASS主要是对地籍要素图形数据进行处理和编辑的平台,不是专门的地籍管理信息系统,因此,CASS所有地籍信息数据入库后,需要对数据库进行整理和完善,并对有关信息进行更正或完善,同时,录入宗地的权属调查信息及登记发证信息,直到数据达到标准要求.确保数据库的完整性,准确性和现势性.7结束语在数据建库过程中,只有做好以下工作才能满足建库的质量要求:1)CASS数据处理过程中,一定要按数据库建库标准的要求,对数据进行采集和编辑.严格按点,线,面归类,并且面域一定要封闭.2)地籍要素,地物,地貌属性一定要无遗漏,全部完整准确地归层,录入,并赋予属性.数字化地籍测量生成的是数字化地籍图.地籍管理信息系统的建设,是对数字化地籍图及宗地的权属信息与登记发证信息等所有地籍要素,属性信息进行数据整合,拓扑和完善,以地理空间信息综合服务为主.ARC/INFO能较好地支持数字化图形与