福建省公开版地图快速设计制作及综合技术流程研究

摘 要：本文基于笔者多年从事公开版地图编制的相关工作经验，以公开版地图的快速编制为研究对象，分析了基础地理信息在公开版地图快速编制中的作用，探讨了具体的实施流程和关键技术手段，全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华，相信对从事相关工作的同行能有所裨益。

关键词：公开版 地图 快速编制

中图分类号：P28 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（c）-0034-02

在测绘工作面临由数字化向信息化过渡的今天，实时、有效的地理信息综合服务显得尤为重要，人们对地理信息产品的需求更加迫切，而地图作为地理信息社会服务的主要产品形式，市场的竞争也日趋激烈。20世纪90年代地图的制作工艺发生了很大变革，印前桌面出版系统逐渐替代了传统手工制图，实现了由手工制图到机助制图的转变。随着近年来制图技术与GIS 技术的发展，单纯的依靠印前桌面出版系统制图的方式已经落后，而将印前桌面出版系统与GIS技术结合已是公开版地图出版的大方向，基础地理信息数据的图形化应用已经成为加强测绘公共服务、提高测绘保障能力的必要工作。

1 基础地理信息数据与公开版地图数据的比较

利用基础地理信息数据库编制公开版地图，其工作实质就是利用基础地理信息数据建立可输出发排的公开版地图数据（一般是pdf格式）。

1.1 基础地理信息数据库

基础地理信息数据库即空间型的GIS 数据库，它是将国家基本比例尺地形图上各类要素，包括水系、境界、交通、居民地、地形、植被等按照一定的规则分层，按照标准分类编码，对各要素的空间位置、属性信息及相互空间关系等数据进行采集、编辑、处理建成的数据库。根据国家基础地理信息系统的总体设计，国家级地理数据库的比例尺分为1∶100万、1∶25万和1∶5万三级；省级地理数据库的比例尺分为1∶25万、1∶5万和1∶1万三级。

1.2 公开版地图数据

公开版地图数据是通过将基础地理信息数据转换为图形化的数字图形来建立地理底图，依托丰富的地图语言的表达，着重表示一种或数种自然要素或社会经济现象并能够公开出版发行的地图数据。公开版地图比例尺一般依据实际需要或者介质尺寸而定。

1.3 利用基础地理信息数据编制公开版地图的核心任务

从基础地理信息数据到制图图形数据就是从面向对象的数据到面向图形数据的转换，要素的符号化及设计、制图综合、要素关系的协调处理以及脱密处理是编制公开版地图的核心工作。

2 关键技术

2.1 地图数据库的建立

地理信息系统的发展是从地图制图开始的，因而GIS的主要功能之一是应用于地图制图，建立地图数据库。与传统的周期长、更新慢的手工制图方式相比，利用GIS 建立起地图数据库，可以达到一次投入、多次产出的目的。

（1）数学基础。

一般采用等角圆锥投影，以米或毫米为单位；要求数据视觉无缝；保证要素相对位置基本准确；属性能满足图形化输出要求；要求数据现势性强。

（2）工艺流程。

选取集数字制图、数据库管理及空间分析为一体的地理信息系统软件平台ARCGIS作为制图编辑和地图库管理软件，做到从基础地理信息数据的获取到地图符号化、属性编辑、数据更新、专题选取、分幅裁切、编辑的一体化。工艺流程见图1。

2.2 符号系统的设计和制作

公开版地图要满足人们对地理信息的需求，就必须达到科学性、艺术性、实用性的统一，而地图符号则是用以表达地图内容的基本标记，是地图编辑设计的重要环节。

（1）设计原则。

地图符号由形状、尺寸、色彩、定位点、文字等因素构成，用以表达各种地物及现象的空间位置、性质和相互关系，符号的设计与地图的用途、内容、比例尺、区域资料特征、视觉要求、使用要求、生产与成本等因素密切相关。在符号的设计中按照点状符号、线状符号、面状符号和注记四种类型来设计基本符号，力求做到形象、简洁、主次分明、逻辑性强。

①专题地图部分，尽可能采用国家及部门标准，有利于标准化、规范化。②新设计符号应遵循图案化、简明化一般原则。整个符号系统应具有逻辑性、统一性、准确性、对比性，色彩设计应具有象征性，制图和印刷可能实现性等普遍原则。

（2）制作矢量符号库。

地图符号的制作是数字制图的基础，在制图软件中建立地图的点、线、面符号库，将相应的点、线、面符号信息块加入到符号库中，制作中应注意以下问题。

①符号生成的定位点应与国家标准地形图图式的规定一致。②地图上各类线状符号往往是由沿线状要素中轴线延伸重复串接的符号单元而成，符号生成是以线状要素的中心线为中心加宽和渐变。③线状符号制作中要注意符号生成的方向，如堤坝等，一般是沿线状要素前进的右方向生成。④面状符号是由填充符号在面域内按一定方式配置组合而成，在制作中应再加入三种信息：行距、行向倾角、排列方式。行向倾角指晕线方向与X轴夹角，排列方式一般有“井”字填充、“品”字填充和散列填充等，在不规则填充中应对符号的大小、旋转角度和填充间距做随机的调整。⑤符号规格的设定应有延续性，通过参数变化可适用于不同比例尺的成图要求。

2.3 数据的脱密处理

地图涉密与否涉及国家安全，而这一问题可否解决，关系到本文讨论的核心任务能否完成，同时依据《中华人民共和国测绘法》、《中华人民共和国地图编制出版管理条例》、《公开地图内容表示若干规定》等法律、法规，必须对地图内容进行脱密处理。地图涉密与否涉及到空间与属性两方面因素。在实际生产中我们主要对涉密的属性数据直接删除不表示，要素的空间位置采用适当位移，方法是对要素的精度进行自动干扰，一般采用以下两种方法对数据进行精度处理。

2.3.1 数学控制法

在实际生产过程中，我们一般联合使用以下三种方法干扰地图精度。

（1）投影变换法。

一般在处理数据时，对数据进行投影，而成图的投影方式一般不采用高斯-克吕格投影或WGS84坐标系统，其投影参数不表示在地图上，试验证明，在不提供投影参数及经纬网的情况下，要将地图扫描纠正到指定坐标上是非常困难的，我们曾采用50个点纠正无投影参数及经纬网的1∶25万地图，结果其精度大于1∶50万地图的精度要求（100 m）。

（2）图幅变换法。

利用数学控制网法处理的目的是增大地图的误差，使其误差大于国家对公开版地图规定的1∶50万精度（100 m），选用先进行仿射变换模型进行数据处理。在脱密过程中，处理方法是首先拼接地图，在拼接成一个完整地图后生成TIC点，然后进行TIC点线形变化，变化的方向是随机的。

TIC点变换方法的优点是改变了地图的绝对坐标，缺点是产生的误差是系统误差，可以通过线形变换的方式反向纠正，因此，为避免出现系统误差，仍然要使用误差随机干扰法进行处理。

（3）误差随机干扰法。

TIC点变换完成后，再利用一定的模式，对图内均匀选择的100个以上点进行随机的误差干扰，干扰的方向是随机的，干扰的距离大于0.3 mm，干扰的目的是在图幅内形成随机误差，在保持要素之间逻辑关系的基础上改变要素之间的相对关系，避免TIC点变化控制点太少的缺点。为保密起见，这里不介绍干扰误差的算法。

（4）精度分析。

以《泉州休闲农业交通图》（1∶32万）为例，我们在进行了投影变换、TIC变换后，又进行了误差随机干扰，在图内选择了133 个点增加了干扰，干扰值在200～500 m之间，干扰方向是随机的。

为验证经过以上3次变换的地图精度，对地图重新进行了误差评估，方法是随机选取图上要素特征点，与原图进行误差比较，计算每个点的误差。误差的分布情况是最小误差77 m，最大误差599 m，平均中误差312 m，误差大于100 m 的点占94%，而且误差在各个方向上呈平均分布。误差远远大于公开出版地图所要求的1∶50万比例尺精度（100 m），甚至大于1∶100万比例尺地形图所要求的200 m。

2.3.2 要素综合位移法

虽然利用数学的方法对数据精度进行了干扰，但是为避免要素的泄密，符合《公开地图内容表示若干规定》，在编制过程中，我们有选择地使用了数据，对不能公开表示的要素进行了删减、综合、位移处理，主要注意以下要素的处理：编制完成的图不提供投影方式与投影参数，不表示控制网；要删除测量控制点；要删除各项经济建设的数据；要删除保密道路、未公开的机场；要删除管线要素；如果要表示地貌，要对等高线进行适当的综合，等高距要合适，图面上不表示高程点，要符合国家《公开地图内容表示若干规定》的要求。敏感要素（例如水库的大坝、重要的桥梁）要进行适当位移。

2.4 制图综合

制图综合就是根据地图用途、比例尺、景观条件等，用科学的概括与选取手段，在地图上准确地反映制图对象的类型特征和典型特点，抽象出其基本规律的过程。由于专题地图依赖介质尺寸，一般以行政区为单位编制，造成地图综合取舍尺度的不同，所以在编制过程中必须依照行政区的范围确定取舍尺度，而不设立统一的比例尺，以16K全国地图集为例：上海的比例尺1∶35万，而新疆的比例尺1∶510万。实践过程中必须把抽象的制图综合操作程序化，并把制图综合任务转化为计算机环境下自动执行与优化的可执行操作链，从而达到提高制图综合自动化、智能化水平的目的。

3 结语

运用以上方法我社已经快速编制出版了《厦门户外休闲旅游详图》、《泉州市地图册》等产品，取得了良好的社会效益和经济效益。在高新技术飞快发展和社会需求不断变化的情况下，如何利用好基础地理信息数据来扩大和提升测绘信息综合服务的功能是我们要研究和解决的课题，而公开版地图是地理信息社会化服务最主要的形式。利用基础地理数据编制公开版地图，可以改变传统地图集以页面为基础的线性为主的数据处理方式，使地图出版做到所有图种地理底图数据来源相同，更新一致，提取灵活，编辑检查成果得到沉淀，提高地图编制能力，加快市场反应速度。

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