地理信息数据库中高质量制图输出的策略研究

戴鑫 徐德军

（临海市自然资源和规划局 浙江省临海市 317000）

信息技术的升级促进了测绘工作的发展，依靠信息技术建构的空间数据，辅以立体化的地理模型作为分析对象，这样的测绘方式能将地理信息的采集和分析更加精确化、高效化。合理利用空间数据库和地理模型是加强地理信息采集和地理特征分析的关键点，而为了进一步提高制图质量，帮助测绘人员更全面、更详尽地展现出地理环境和地表风貌，不断增加制图输出的质量，提高测绘工作效率，探究高质量制图输出的策略，搭建完善的质量保证体系就成为测绘工作开展时要格外重视和关心的问题。

1 地理型数据库的概念

信息是一种事物或者现象的表现状态，信息的存在形态多样，有文字、语言、数字、图像等等，这些信息介质的主要目的便是保留其信息量，将客观世界中事物或者现象的主要特征反映出来。鉴定一个信息的可信度和有效性，需要注意三个方面，第一个方面是该信息是否反映出来客观事物运动的状态和运动的方式，如果没有展现出事物的客观运动状态或者运动方式，那么该信息便不具备时效性，无助于观阅者了解事物或者现象的特征与本质。第二个方面是信息是否根据不同应用场景对事物或者现象进行调整，信息以反映事物或者现象原貌为标准，对事物和现象的原貌再现越接近，则信息的有用性越高。第三个方面是信息的扩展性，该信息是否能通过多渠道和多方式进行传播共享，信息的扩散性是否强大，这些都是信息有用度和时效性鉴别时要重视的部分。

地理信息作为信息的分支，其概念与信息基本相近，也是对地理系统中涉及到的各要素和展现出的各种事物现象的数量、质量以及分布形态的总称。通过调阅地理信息，测绘人员能够知晓有关地理系统各项要素间的联系，以及数字、图像、文字等信息介质在地理信息中的变化形态。和一般信息有所不同，地理信息的数据量要更庞大，但数据的分布却有很强的不规律性，数据间的密度度和稀疏度时高时低，对于地物关系的表达也存在拓扑关系复杂，解读难度高等弊端。这是因为地理实体中，每个物体的属性结构繁多，这造成了不同物体的属性结构会在空间上发生重叠，即使是相同的地理数据，因为空间、时间等环境因素的影响，也会在尺寸的大小、长短上出现区别，这便是地理信息的多尺度特性，也就导致地理信息的解读困难，出现错误的概率增高。

为了减少多尺度特性给地理信息带来的影响，当前会使用纸质地图、遥感数据、外业测绘、GIS 数据等多重数据一起构建地理信息，同时用点、线、面等要素来将地理特征直观反映出来。即地理信息的展现，是将空间数据库当做依据，然后建立分析所用的地理模型，最后根据地理信息实现良好的数据收集、存储、分类、检索和显示工作。地理信息的制图涉及多个层面，如地图学、测绘学、AI 智能、计算机科学等等，所以，要实现地理信息的高质量制图输出，就成为一件难度颇高的工作。

2 地理信息数据库的主要意义

地理信息是一种多用途的信息类型，因为其具有反映地表形态、风貌、人文氛围、自然特征、历史文化等多重功用，因此能同时应用到多种行业中，例如勘探、建筑选址、景区开发等等。在大数据时代下，数据的交互强度提高，资源共享、信息共享成为了产业与产业，经营者与经营者间实现紧密衔接的主要办法。大体上，不同行业如果涉及到的地理信息数据诉求相近，那么大概率会选用统一的地理空间定位数据和地理空间分析数据作为工作依据，也就是说，如果能构建一个完善的地理信息数据库，那么就可以节省在测绘方面的资源消耗，提高数据信息的利用率。

常见的地理信息数据包括了自然环境中的建筑物、地名、道路、地貌、各种辅助性设施、社会经济要素、地图比例尺、坐标系等。其中，图例是一个非常关键的影响因素，这是因为图例和信息负载量密切相关，比例尺越大，那么负载量就会越高，表现形式就越高，反之，如果比例尺越小，那么负载量就会越低，表现形式就会单一化。当讲的地图比例尺有三类，分别是大比例尺地图、中比例尺地图、小比例尺地图，大比例尺地图是超过1:10000 的比例尺，中比例尺地图是指1:10000～1:100000 之间的比例尺，小比例尺地图是指小于1:100000 的比例尺。不同的地图比例尺会决定地理信息数据的用途，比如大比例尺地图，通常是应用于国民经济和社会发展规划等方面，这是因为大比例尺地图在1997 年被中国各省确定为省级基础测回的重点，它对省乃至国家的信息自主权反映是其他比例尺无法比拟的。

数据库的优势在于，它对所有信息负载量、所有比例尺的地理信息数据都有良好的兼容性，可以兼容所有比例尺的信息数据，即传统用于国民经济发展的大比例尺地图，在地理信息数据库的支持下也能为除政府外的其他组织机构所用。在近些年，我国正在大力落实城镇化建设，各项工程建筑项目持续增多，土地开发的规模也在进一步的扩大。至此，进一步加快测绘技术的发展，合理的利用高质量制图输出，这样就可以提升数据测绘与勘查的准确性，进而成为现阶段测绘之中广泛应用的技术种类，也能为各行各业的健康发展提供良好的技术支持。

3 制图输出技术在测绘中的应用要点

3.1 放样

地理信息数据库的制图模式在测绘技术优势上，主要表现在两点：

（1）能够实现全天候作业，视线条件不会产生太大的影响，对于控制测绘和导线图的要求也不太高，能够大量的节约时间，操作也会更加的便捷。

（2）高质量制图输出测绘结果可靠性较高，可以匹配各种需求。通过快速算法，能够凸显出测绘计算的优势。这一技术可以与实时检测相搭配，在及时传输数据的同时，也可以让数据链的稳定性更高，能够让拉的距离变得更远，在不必要的频繁转站减少的同时，也能够避免参考点的频繁设置，进而提升运行效率，节约初始运行的时间间隔。

在放样开始之前，需要做好如下的准备：

（1）在测绘工作开始之前，需要做好基准站位置与周边环境的严格控制，确保上方视野足够的开阔，保障基准站与数据库之间的联系。

（2）为了确保基准站的差分信号传输质量，就需要尽可能选择地势相对较高的，并且周边相对空旷的地段设置基准站，并且考虑到基准站的位置。

3.2 控制测绘

在工程测绘中，一般选择导线的控制网布设方式，其余因素会受到布设精准度的影响。在工程测绘中应用制图输出技术，能够对应的提升精度，将不良因素产生的影响降低，这样使得网点的控制变得更加轻松。由于全站仪应用相对较多，所以点位之间的通视问题就成为关键之点，所强调的也是施工的精准性以及便利性，可以减少资源与资金的消耗度。在GPS 控制网布设之后，就可以直接利用外业观测的方式，让定位测绘的内容变得更加的精准。针对重要性较高的，或者是大型的工程，可以选择现场观测。

3.3 地形图测绘

基于地理信息库的制图模式在测绘效率和定位精准度等方面都具有优势，具体而言：

（1）制图输出技术可以满足大比例带状地形图精准测绘的需求，并且时间也不会消耗太多，就可以将地形图测绘处理工作直接落实。一般而言，高质量制图输出系数在实际应用过程中，主要是要求半径范围在10～20km 之间，在控制点布控数量减少的同时，也可以收集到细小控制点的具体数据内容。高质量制图输出的外业工作测绘，其实际的把控主要是选择手簿来实现，只需要成图软件的合理利用，就可以满足工程测绘外业一体化的有效实施。并且，也可以直接选择同步信息采集与图像的呈现，最终降低可能带来的成图误差率，让成图的规范性得到提升，这样在满足效率提高的同时，也可以将资源的浪费减少。

（2）高质量制图输出测绘技术可以满足横纵断面测绘的需求。在中线之中会涉及到对应的转点，在将其表明之后，利用软件的处理，就能够生成相应的纵横断面图，以此来获取精准的数据内容。这样会给现场的测绘带来不必要的麻烦。并且还会导致外业测绘强度进一步的降低，使得不必要的支出也得以控制。

（3）制图输出技术的运用，可以将放样工程的中线加以明确。以往的设计中，都是结合实际情况来进行中线的设计，然后将设计的内容直接表现在地形图中，无论是起点、终点，还是终点的转点，都可以明确。通过高质量制图输出测绘技术的合理运用，利用相应的软件，如此就可以加进中点坐标直接轻松的引入手簿之中，同时基于软件，也可以实现参数内容的精准计算，直接将中线点放样落到实处。通过这样的方式，其优势在于可以保障放样点的精准度，并且独立放样的方式也不会对其他的放样点产生影响。

3.4 施工测绘中的应用

高质量制图输出测绘技术的施工之中的应用，还能够让放样精度得到控制，同时，基于放样工作的落实，最终让工程测绘的具体需求也能够得到满足。但是需要注意，并且是所有的测绘都要求高标准与严格的要求，对于费高等级的，也可以选择利用制图输出技术进行现场的放样。制图输出技术的应用，可以进一步加快放样的稳定性与速率，从而将误差从根本上消除，从而按照精度来针对性的开展点位的放样。在测绘工作的具体实施进程中，GPS 系统的应用，除开硬件数据信息支撑之外，也可以通过各种软件优势，实现精准、便捷的定位测绘。虽然在以往的这一类技术应用之中还存在误差，但是能够控制在一定范围内，几乎不会对工程测绘精度带来影响，能够匹配施工测绘精度规范的要求。

总而言之，在现阶段的工程勘测作业进程之中，合理的应用制图输出技术，能够满足勘测效率与精度的全面提升。随着制图输出技术的不断成熟，还能够更好的实现对于勘测、建筑施工、资源开采等领域的服务，以便日常作业的方便性。在未来的发展中，制图输出技术的应用能够带来更大的便利条件，从而在测绘领域之中得到广泛的应用。

4 高质量制图输出策略

4.1 信息采样策略

高质量制图的技术核心是微处理器，同时也兼容了其他多种先进技术，诸如遥感技术、计算机网络技术、系统操作技术等。在其内部存储执行逻辑运算、顺序监控、定时计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来监控各种类型的数据信息过程。高质量制图依靠扫描功能，按输进采样、程序执行和系统输出三个步骤并组成一个扫描周期，在运行的全过程中系统的CPU 按照既定的扫描速度依次重复扫描步骤。

在输入采样环节，采用数据扫描的方式搜集并将相关信息存储到I/O 映像区某一单元。待完成输入数据采集工作后，即进入制图输出程序执行与输出刷新环节，在此运行期间存于I/O 映象区中单元的数据并不会因输进状态和数据的变化而受到影响。

然后在制图输出程序执行阶段，高质量制图按照自上而下的工作流程依次对制图输出程序进行扫描。并且在梯形图扫描中按照从左到右、先上后下的顺序，对由各触点构成的监控线路进行扫描和逻辑运算。将得到的逻辑运算结果作为刷新系统RAM 存储区内该逻辑线圈对应位状态、判定功能执行命令的重要依据。在程序执行的过程中也可以使用立即I/O 指令，在不改变输进过程影像寄存器参数值的前提下，直接从I/O 模块取值，快速更新输出过程影像寄存器。

最后输出刷新阶段是系统运行的最后阶段，高质量制图的CPU 按照I/O 映象区内对应的状态和数据对所有的测绘环境予以刷新处理，达到异步集成的目的。高质量制图可借助于通信联网实现对多个不同测绘环境的集中采集，依托系统平台可对事物或者现象的自动运行状态予以实时跟踪和监管，对数据信息健康状态、实时运行状态、数据信息远程控制等内容进行实时化显示。

4.2 制图的更新和问题的诊断

状态监测环节主要是利用系统、各种传感器，针对正常运行状态的数据信息或者某个零部件的状态开展监测，以此来判断数据信息运行状态，分析其是否存在事物或者现象问题征兆、异常状态，抑或是针对异常状态开展动态追踪，以此来针对其变化的趋势进行判断，明确事物特征的变化情况。状态监测的主要目标在于全面掌握数据信息在出现事物或者现象问题以前的劣化信息、异常信息，能够提前针对数据信息进行判断，以此来制定针对性的干预措施，避免问题的发生。针对数据信息开展状态监测需要提前布置测点，这些测点通常包含事物或者现象问题危害严重的位置、数据信息关键位置、事物或者现象问题多发位置，具体的状态监测参数大部分都是选择振动作为主要的监测信号，辅助信号主要包含流量、电流、温度、压力等，基于多种传感器的共同监测，能够更为系统的掌握异构数据信息运行状况和货位情况，保障第一时间发现问题、解决问题。

高质量制图下的地理环境中出现的事物或者现象问题诊断主要是基于数据采集系统获取的相关信息资料，通过专家系统分析这些信息数据之后，完成事物或者现象运作问题诊断工作。专家系统是将相关领域的知识、技能、经验、诊断方案等纳入进来，通过模拟人脑决策模式，利用AI 技术进行推断，并在这个过程中进行不断地优化调整，最终给出针对性的诊断报告。与此同时，专家系统本身具备自学能力，能够不断总结诊断实例，进一步完善诊断事物或者现象的运作现状，从而有效提升诊断的质量。决策通过综合参考状态监测数据、事物或者现象问题诊断报告，以此来分析引发事物或者现象问题的原因，并针对地理环境中出现的地表信息改变问题进行风险分级。地表信息改变问题风险主要包含三个等级，分别为高、中、低，需要综合参考事物或者现象问题发生可能性、环境、安全等多方面因素后进行风险评级。对于风险评级来说，接受准则是关键所在。接受准则直接反应了当事物或者现象问题出现的情况下，测绘工作所能够接受的风险程度。在明确接受准则之后，不同等级的风险评级，最终的结构也存在差异性。

4.3 图像处理

图像处理是输出的最后环节，此环节要考虑滤波去噪、阈值分割和移动识别等几个部分，首先是滤波去噪，该环节主要目的在于消除面积较小的白噪音，主要为离散脉冲类型，故而适宜的方法为中值滤波。属非线性滤波技术的中值滤波，计算期间无需考虑图像统计特性，是基于图像中噪声通常是孤立点的形式存在，此类点一般对应极小的像素数，而图像由较多像素数、较大面积的小块构成。采取中值滤波处理数字图像，换言之即是以二维序列X为对象展开中值滤波，滤波窗口同为二维，包括圆形、方形、线状等不同形状。应用实践中，选择3 或5 的窗口尺寸，拟定窗口为A 时，算法表达式为：

可结合自适应阈值或固定阈值确定阈值T。由于取不同值T 时，图像分割后会呈现较大差异。处于运行状态的高质量制图，不同位置路面及光照条件在光反射能力方面也有区别，所以图像灰度值具备动态变化特征。通过固定阈值的应用虽然最终结果较为满意，但运行整个过程误差较大。自适应阈值能以图像灰度值变化为根据自动完成最佳分割阈值的计算，因此在阈值分割中可以选择自适应阈值。

最后是移动识别，高质量制图的输出中，要注意地理信息数据的变化，也就是地表的表征移动和改变的识别。包括提取移动边缘线、拟合中心线及高质量制图偏差偏角实时计算。通过图像处理流程获取的图片较为理想、清晰，所以无需引入复杂的边缘提取算法、计算手段，使用相对简洁的移动边缘线提取算法便能准确获取高质量制图实时偏差偏角。移动标线识别需将连通区域中最大的面积找出，所以此时应当先分割、标记各连通区域并计算面积、排序。该过程中，为促进移动识别速度的提高，需要同时开展区域分割与面积计算。通过逐行逐列扫描方法的应用，完成图像中每行两个移动边缘点的采集，因最上与最下部分移动图像有小型畸变发生，所以在移动边缘点寻找中最上20 行、最下20 行像素可忽略。寻找每行左边缘时，当该点像素值及其后一个像素点皆为0 时，可判定该点为移动左边界。同理，每行右边缘线寻找中，当该点像素值及其后一像素点皆为0时，可判定该点为移动右边界。完成移动左、右边缘点的寻找后，对每行中点展开计算，并采取最小二乘法对固定间距中点展开直线拟合，由此完成直线斜率k、截距b 的计算。算法表达式为：

5 结语

当前，我国的测绘事业正在蓬勃发展，而质量在测绘工作中占据了极其重要的地位，高质量的制图输出不仅影响着各类工程项目的建设安全，还是经济社会规划和决策的主要依据。制图输出的质量越高，所提供的依据越准确、越科学。从宏观层面而言，测绘工作关系着一个国家的主权、利益和民族尊严，从微观层面来说，测绘工作关系着工程项目的利益、经济开发。基础地理信息数据要具备高质量，就必须建立起一套与之相适应的图像处理模式；只有在正确的决策支持下；有信息采样、制图更新和图像处理，才能保证制图输出的高质量，才能为测绘工作提供牢固有力的技术支撑。