基于多源数据的专题海图底图工艺方法研究

摘 要 地理底图是地图的重要组成部分，底图数据资料来源广泛， 数据采用的多源性决定了底图的多样化。本文详细分析研究了基于多种数据源基础上不同表现手法在专题海图中的实际运用效果，探索底图间相互融合的方法。

关键词 专题海图;地理底图;多源数据

1 地理底图概况

专题海图区别于一般地图能够客观真实地反映港口风貌以及表现海底地形，为海上安全航行和管理提供服务。地理底图是作图过程中置于多个图层的最底部、用于标绘各种要素的基本框架。底图是地图的重要构成部分，底图的采用在一定程度上决定了地图的品质及图面效果。地理底图的内容一般包括适当选取一定数量的居民地和地物，例如学校、医院、政府机构等在国民经济、交通、历史、文化等方面具有重要意义的点状要素;铁路（包括在建铁路）、公路、通航河道、自然河流以及地级以上行政区划境界的线状要素;表示地貌地势的面状要素。各地理要素表示的详细程度根据专题地图的需要和比例尺而定，以满足用户需求为标准。

底图数据资料来源广泛，包括基础地理数据、高分辨率DEM数据、海图数据、界限数据、卫星遥感影像、各港区文本和图片资料等。数据采用的多源性决定了底图的多样化，制图过程中对多种数据进行搜集、处理和加工，变为可利用的底图数据。根据数据源不同，地理底图有多种表现手法，包括平面线画底图、分层设色底图、遥感影像底图、晕渲底图及其他底图等多种类型。通过不同的底圖样式合理地融合展现出港区地形起伏状态以及地理分布情况，能够适用于不同类型的专题图。本文主要分析研究基于多种数据源基础上不同表现手法在专题海图中的实际运用效果，以及探索底图间相互融合、达到实现最优效果的方法[1]。

2 地理底图分类及特点

2.1 平面线画底图

平面线画底图即最常见的普通地图，以表现该区域内的自然地理及人文经济要素为主。数据源通常为电子矢量图，该图面内包含有地形、河流湖泊、土壤、植被覆盖、行政区划、交通、界线等内容，可充分表示制图区域内的地理特征。作为底图使用时具有通用性、灵活性的特点：通用性指的是此类底图的数学基础可以根据实际的制图需求而变化，比例尺、地图投影及图廓范围可在合理范围内任意调整;灵活性是指此类底图的内容和表示方法可以由专题图用途而确定，专题图编制时通过综合、精炼与提取可筛选出需要的要素，作为其他底图的信息补充。

2.2 分层设色底图

分层设色底图是地理底图中最常见的一种，数据源为等高线地形图，是以等高线和等深线为基础进行绘制的。在地图中按照陆地上等高线的高度及海洋中等深线的深度变化，参考用户的读图习惯，赋以深浅不同的颜色，作为底图使用能够直观的表示出地貌地势和海洋海底的形态。分层设色通用的颜色顺序是：海拔低的平原及盆地使用绿色，海拔较高的丘陵及低山使用黄色，海拔高的高原山地用棕色，图中的水系以及海洋部分用蓝色表示。渐变过渡的颜色可以表示出高度与深度的变化。陆地部分绿色愈深，海拔则低;棕色越浓，海拔越高;雪线以上的地区通常用白色表示。海洋部分则是蓝色越浓，表示水深越深。制图时通常也可以配合附上分层设色图例用来说明不同颜色所显示出的高度数值范围。分层设色法用在底图中既能表示海拔的高度，又可以显示出不同海拔之间的差值，所以它既表示地势高低，又能反映出地形类型的特点[2]。

2.3 影像底图

影像地图是指采用卫星遥感影像，并利用遥感影像及航空相片表达空间地理信息的地图。影像数据一般在卫星地图软件中下载获得，通过购买的方式在地图服务器中下载获取卫星图片、高程数据、剖面图、历史影像、三维数据等。经过授权后下载的影像数据清晰度高、没有水印，支持无缝拼接、数据纠偏及投影变换。将遥感影像数据通过几何校正、投影变换和比例尺变化后应用在专题图底图中，再通过影像的拼接、色彩校正、色彩增强处理等手段，使影像内容更好的显示，更加的清晰美观。

在专题图中能够通过影像直接获取地理要素信息，部分地理要素可以直接由影像显示表达，比如道路、河流、湖泊等，不需要额外加注矢量线划;而在影像中判读有困难或显示不清晰的内容，则需要适当叠加矢量线划和注记，继而得到一幅满足专题需求的底图。影像底图、矢量要素、数学基础及图廓整饰几部分内容共同组成了一张完整的遥感影像专题图。区别于其他专题海图，遥感影像地图具有以下特点：一是通过影像表现地理要素特征具有更强的直观性，更加的真实，更能充分反映地理要素的细枝末节。二是只需基于影像底图添加简单的线划、符号及注记，其他内容则直接由影像显示，不仅能够减少工作量，缩短成图周期，还使地图具有更强的现势性。也正是因为这种高效的信息传输表达方式，使得影像地图在专题图运用中也越来越广泛。

2.4 立体晕渲底图

晕渲法是指应用阴影原理，通过设置光源的高度角和方位角，以色调明暗及冷暖变化直观形象地表现出地貌特征的一种方法。依据光源所在的位置变化和地形的起伏状态，用深浅不一的颜色与色调在陡坡上塑造出阴影效果，形成富有立体感的地貌地形。并依据地势海拔高低等因素，设置深浅不一的冷暖色，通常与分层设色法遵循相似的色彩配置规律[3]。

晕渲图以高分辨率的DEM为数据源，制图时需根据制图比例尺来选择对应精度的DEM数据，原则上DEM精度越高地形表面立体效果越好，当然地图负载的数据量也会更大。将晕渲图和矢量要素如建筑区域、道路交通、行政区划、地名等要素进行叠加，不仅可以模拟实际的地貌形态，也可以表现出地理要素与地形之间的位置关系。

在专题图中通常采用晕渲法来表现立体地形，晕渲底图通过利用阴影和明暗的变化、色调的渐变，形象地表现出地貌地形特征，在图面上显示出三维的立体效果。相较于其他底图，晕渲底图表现的地貌形态更加立体，能更清晰直观地反映出制图区域的自然地貌特征和整体情况，同时也兼具图面效果美观的特点。

2.5 其他底图

除了以上所述底图方法之外，针对不同专题地图需求，为了丰富趣味性与观赏性，还可以采用更多灵活的底图表现手法，例如手绘素描法、图表法、专题符号法等。其中素描法是利用绘画的方式表现地面起伏的方法，用手绘的方式描绘出山峰、丘陵以及港区的地形和位置变化，能突出表现地貌类型的特征，成图方式新颖，具有更强的艺术表现力与观赏价值。而对于表现专题统计类数据可以采用图表法、专题符号法等方式，达到专题要素突出、清晰、直观的目的。多种多样的底图表现手法赋予了专题地图新的生命，增强了地图的艺术表现力，让读者有耳目一新的感觉[4]。

3 多源数据融合的应用

在专题图编制的过程中底图方法的运用没有拘泥于单一的表现手段，不同的底图表达方式相互结合能够适用于不同类型的专题海图。例如，晕渲法与分层设色法配合运用能够更好地建立地形地貌的立体感觉。在表示自然地貌的专题图中，整体地形采用晕渲的方法，山体通过分层设色表示，综合运用色彩、阴影、明暗等因素更好地反映地貌立体起伏。对于反映区域整体风貌的专题图，可以将遥感影像作为底图运用，并叠加平面线画底图，实现图面信息丰富、服务专题要素的目的。绘制一张以观赏性为主的专题海图时，可以陆地部分采用手绘素描法而海区部分运用分层设色表示，实现图面效果更加美观的目的。

多源数据融合技术及新型表现方法的运用拓宽了海图测绘产品的表现形式，提高了专题海图有效信息传输效率，使图面产生更加清晰的视觉层次，色彩更加丰富，更加具有表现力和阅读性[5]。

4 结束语

本文详细列举分析了专题海图中基于不同数据源的多种底图形式的表现方式及其实际运用效果，并探索底图间相互结合的制图工艺方法。以期在专题图中实现更优的表现效果，丰富专题图种类，使图面具有更多的艺术性和观赏价值，为今后专题图的编制提供思路与参考。

参考文献

[1] 廖小韵，佘世建，薛怀平，等.新编世界地势图的分层设色[J].地理空间信息，2014，（3）：149-151.

[2] 董庆金，左都美.浅析城市影像地图与普通线划地图在设计制作上的差异[J].城市勘测，2010，（z1）：97-99.

[3] 廖永峰.林业3S技术（遥感影像的特点与解译标志）[M].杨凌：西北农林科技大学出版社，2010：47.

[4] 王兴华，崔文宏.遥感影像在地图中的应用[J].北京测绘，2015，（4）： 117，127-129.

[5] 江秀明.基于ArcGIS的地貌暈渲图制作[J].测绘技术装备，2014， （2）：68-70.

作者简介

张宇婷（1991-），女，天津人;毕业院校：武汉大学，专业：测绘工程，学历：本科，现就职单位：天津海事测绘中心，研究方向：专题海图制图、海洋地理信息研究等。