基于GIS技术建立地图数据库的构想和实现

施一军

(南京市测绘勘察研究院有限公司，江苏南京210005)

基于GIS技术建立地图数据库的构想和实现

施一军

(南京市测绘勘察研究院有限公司，江苏南京210005)

提出利用已有的多尺度GIS、DLG数据库，以及遥感影像数据库等多源数据，基于GIS技术建立地图数据库的构想、原则和设计思路，并介绍其在实际工作中的应用。

地图数据库;GIS数据库;遥感影像库;概念设计;逻辑设计

一、引 言

现代测绘的发展已进入到了信息化时代，从国家到地方均在开展数据采集、整合、建库和应用系统开发等工作，旨在促进地理信息资源的充分利用，使之能够更直接、更广泛地服务于经济社会发展的各个方面。而GIS特有的基于空间数据库的表达、显示和处理技术，也为地图编制的数字表达、操作和显示提供了成套方法。同时，作为地理信息要素的直观表达，以及记录地理信息的一种图形语言形式，地图可以从不同方面、不同专题系统地记录和传输实体世界历史的、现在的和规划预测的地理景观信息。因此，为了快速制作现势的多比例尺地图产品，利用GIS技术建立地图数据库是十分必要的，它是建立制图信息系统的基础，为地图的快速编制和更新提供了现势数据库。

目前正在开展的“南京市基础地形图动态维护”项目，能够一年两轮地动态更新南京市DLG数据，从而保证了DLG及GIS数据库的现势性。同时，遥感影像图基本上也能够保证两年的现势性，这些都为地图数据库的建立及更新创造了极为有利的条件。

二、建立地图数据库的基本原则

建立地图数据库的基本原则主要包括以下几点。

1)高效性:地图数据库建立的首要目的是为了提高生产效率，缩短成图周期，以显示出数字制图较常规制图在信息表达、传输、管理上的强大优势。

2)适应性:地图数据库的设计须根据不同需要进行分类、分级、分层设置。数据实行单独分层管理，也可以实行叠加管理和动态管理，为用户的使用提供灵活性，即提供短时间内调整地图设计方案和表示方法的可能性，以充分提高地图数据源(库)的适应性，广泛满足不同专题地图的制图需求。

3)现势性:地图数据库的建立需便于改动和补充内容，以提高地图信息的现势性。

4)实用性:地图数据库的建立应有效地提高地图应用的广度和深度，并实现图上量算的自动化、精确化，进而实现分析、评估和预测等功能。DTM还可以直接生成坡度图、坡向图等，以增强地图的实用性。

5)客观性:地图数据库的建立能减少由于制图者的主观性和随意性而产生的误差，并以翔实得当的数据反映图面地理信息，具有较强的客观性，也便于实现制图的概括与综合。

三、地图数据库构建

1.地图数据库概念设计

数据库库体内容包括南京市范围内已经建立完成的多比例尺现势GIS数据库、现势遥感影像库、地图制作符号库、素材库等。其中，GIS数据库又包括DLG数据、DRG数据、地名数据等，并且DLG数据和地名数据均为矢量数据;遥感影像库包括IKONOS卫星影像、QuickBird卫星影像、航摄正射影像DOM数据等;地图制作符号库存放的是Corel-DRAW格式的地图常用符号;素材库存放的是地图制作所需要的图片、文字、简介、多媒体等内容数据。GIS数据库和遥感影像库是地图制作的数据源和基础，它们的建立是在一定的标准下完成的，且需动态更新。符号库和素材库的建立是地图设计的辅助手段，可以为地图制作者提供各类制图素材。具体设计架构图如图1所示。

图1 地图数据库概念设计架构图

2.地图数据库逻辑设计

地图数据库是将空间数据(包括矢量、栅格、影像等)及其相关的属性数据统一存放在标准的数据库管理系统DBMS中，并且与DBMS中的表对应，即每一个要素都对应着表中的一个记录。将数据按照数据集、数据区与数据层3个逻辑单元，面向不同比例尺、不同分辨率的地形图、卫星航空影像等多源、多尺度数据进行组织与存储。

(1)GIS地图数据库

主要利用现势GIS数据库中居民地、境界、交通、水系、植被等要素，通过GIS相关技术组织提取、综合数据，制作符合地图编制要求的GIS地图数据库。由于地图数据在表现手法及层次感上比GIS、DLG数据更丰富，分层分级要求更高。因此，为满足地图制作而设计的GIS地图数据库，首先需要对要素进行再处理、细化、分类，每一个要素均有唯一地物编码，并有统一的坐标系统相关联，如道路要素，分为道路边线层和道路中心线层，再按照道路等级细分为地铁线、地铁站点、高速公路、铁路线、一级道路、二级道路、三级道路、四级道路、内部道路及相应注记等;以GIS数据库为基础构建居民地专题要素数据层，主要是按照功能和地图关心的兴趣点来进行设计，包括政府机关、省属机关单位、市属机关单位、街道办事处、企事业单位、学校、医院、商城、超市、餐饮、银行、邮局等多类，各项分类均以代码或者用途进行区分，以便于查询检索。同时，每个分类还可以根据属性再细分子类，具体设计如表1所示。

(2)遥感影像库

包括DOM和DEM数据，其中DOM数据包括卫星影像数据和航摄数据。为了便于地图后期制作，影像由TIF格式转换为JPG格式，并按照分幅、分片、分区存储，以便于后期制作影像图集和影像挂图等需要。

表1 地图数据库GIS数据逻辑设计

四、实际应用

地图数据库是为编制某一特定比例尺地图而建立的地图原料仓库，其中包括无损GIS数据、影像数据等，以及为地图制作而建立的丰富的符号库和素材库。地图数据库的建立为地图制作的规范、系统、高效、现势提供了依据。有了地图数据库，地图表现的信息将更加丰富和完整，如需要表示码头，可以从数据库中直接调取所有全市域的码头信息，再进行编辑，这样码头要素就不会有缺失，提高了正确性和完整性。它在实际地图工作中的应用主要包括以下几方面。

1.地图制作前期策划设计

在地图制作初期，按照设计思路首先需要确定制图比例尺与开本大小，以及图面需表现的各类制图要素内容。利用已有的地图数据库，可以任意截取所需范围内的数据进行试验，也可以很方便地打印出制图效果，并通过直观地判断图面的要素负载量，确定合适的制图比例尺，方便了设计方案的推敲与调整，从而为地图策划设计提供了依据与便捷。

2.影像地图制作

影像地图制作，需利用遥感影像库制作影像底图，在GIS数据库中应用GIS技术提取相应范围内的一定等级的水系面、道路中心线，完成对影像数据中水系和道路的重构工作，接着分层提取相应地物、道路、景点等注记，综合取舍，分类、分色、分字体进行标注及符号化，从而快速完成影像地图的编辑工作。

3.线划地图制作

首先根据编辑地图的范围大小，直接从地图数据库中裁切范围内的道路中心线、居民地面、水系面、境界面、绿地面、注记等要素，并根据地图幅面的大小，确定地图表达的比例尺;然后对地图数据库中的相关数据进行自动综合取舍，包括路网抽稀、水系提取、居民地综合、注记分级提取等;最后输出数据至地图编辑软件中，再进行精细分类、综合取舍、符号化等设计制作。这样的制作方式既保证了成图现势性和完整性，又缩短了成图周期。

4.地图要素更新

地图的现势性是编制地图的首要原则，已完成的地图需要适时进行更新，更新的方法有两种:①针对变化大的地区直接调用地图数据库中相关数据进行重新编辑制作;② 对局部有变化的地区使用地图数据库中的相应要素作为背景，对原数据进行更新。

五、结束语

笔者以地图数据库为基础，完成了《南京市影像地图集》(主城篇、江宁篇、浦口篇、六合篇)共4本图集的编印工作，现已出版发行;还完成了《南京市全图》(全开)的编印，以及每年各类地图作品的更新，切身体验了地图数据库在地图制作中发挥的巨大作用。但是根据实际应用中要求的不断提高，后期还需继续发挥GIS技术的优势，完善地图数据库内容。同时，为了保证地图数据库的现势性和完整性，还需要在数据结构设计、构建流程等方面继续进行研究，以提高地图制作的自动化程度。此外，还需利用GIS技术在地图编制与应用方面的广泛性和先进性上作进一步研究，以实现GIS与地图的高度融合。

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［4］ 司连法.基于多尺度空间地图数据库实现区间无级比例尺地图制图的研究［J］.地理信息世界，2010，8(6): 56-61.

The Design and Application of Spatial Database Construction Based on GIS Technology

SHI Yijun

0494-0911(2011)11-0071-03

P208

B

2011-09-21

施一军(1970—)，女，江苏南京人，高级工程师，主要从事测绘工程、地理信息系统与地图的研究工作。