地图制图技术在地理信息系统数据中的应用

赵海艳

摘  要：利用计算机辅助人工的地图制图技术具有制图效率低下、周期长等缺陷，无法满足时代发展需求。该文通过简要介绍地理信息系统概念、数据特征、地图制图技术概念，在明确地图制图技术在地理信息系统数据应用中的研究现状的前提下，以某省地理国情普查地图集制作为例，探讨借助WJ-Ⅲ软件实现的自动化地理制图技术在地理信息系统数据中的应用实例，证实自动化地图制图技术能够大幅提升制图效率，为实现省内国情数据图库一体化提供技术保障。

关键词：地图制图技术；地理信息系统；数据集成；自动化；制图效率

中图分类号：P283        文献标志码：A          文章编号：2095-2945（2024）05-0152-04

Abstract： The technology of computer-aided manual cartography has some defects such as low efficiency and long cycle， which can not meet the needs of the development of the times. This paper briefly introduces the concepts of geographic information system， data features and cartographic technology， and on the premise of clarifying the research status of cartographic technology in the application of geographic information system data， this paper takes the production of the geographical national condition census atlas of a province as an example， and discusses the application example of automatic geographic mapping technology realized by WJ-Ⅲ software in GIS data. It is proved that automatic cartography technology can greatly improve the cartographic efficiency and provide technical guarantee for the integration of national condition data base in the province.

Keywords： cartographic technology; geographic information system; data integration; automation; cartographic efficiency

在信息化、大数据技术被广泛应用在测绘行业的背景下，促使测绘行业对空间数据处理工作提出更高要求。为满足数据现代化处理需求，实现基于地图精确性、可靠性的高效地图制图工作，需正确认识地图制图技术，明确传统计算机辅助人工地图制图技术的缺陷，逐渐掌握新型、自动化地图制图技术的核心，加强对地图制图技术的深入研究，将地图制图技术与地理信息系统高度结合，为地理信息系统数據集合的生成提供技术保障。基于此，现深入开展地图制图技术在地理信息系统数据中的应用分析。

1  地图制图技术

计算机是地图制图技术的主要技术手段，在现代化技术推动下，地图制图技术正朝着自动化、数字化方向发展，自动化、数字化地图制图技术大幅提升地图制图效率[1-3]。地图制图技术的实际应用步骤包括：①获取地理位置数据信息，利用数字化方式显示图像；②开展编辑工作，依据绘图标准、绘图要求等针对数据信息格式加以调整；③处理、整合地图数据信息后输出成像[4-5]。在具体应用过程中，地图制图技术能够凭借可视、不可视之间的形式转换形成系统软件，进而为地理信息系统数据应用提供支持，大幅提升地图制图效率和地理信息系统应用水平。

2  地图制图技术在地理信息系统数据应用中的研究现状

伴随地理信息系统、现代化制图软件的应用与普及，计算机辅助地图制图技术在地图制图中得以广泛应用。现阶段，常用的计算机辅助地图制图技术分为2类。一类是平面设计类制图软件，典型代表包括CorelDRAW、Illustrator等[6]，分层转换不同种类的地理信息数据，在软件内进行编辑并将地理信息数据符号化。此类地图制图技术具有显而易见的表达效果，图片编辑具有灵活性、便捷性等优势，现已被广泛应用在专题地图编辑与制作中。但此种地图制图技术不能保留空间位置和属性，多种地理信息系统空间数据需要经过大量反复转换，导致地图制图工作存在大量重复性操作和人为干涉，大大降低地图制图自动化程度。另一类是基于地理信息系统的平台化制图模式，ARCGIS、MapGIS等最为常用[7]，能够凭借地理信息系统数据属性特征，利用地理信息系统强大数据分析功能对重复工作展开批量处理，如自动生成标记、模板符号化等。但应用此类地理制图技术所得到最终表达效果较差，美观性较为低下，同时对于应用此类技术的工作人员专业水平要求较高，在应用过程中仍需要大量人为干涉，自动化程度仍然较低。由此可见，现阶段常用的地图制图技术具有人工干预多、制图周期长、效率低下等缺陷，无法满足高精度、高效率地图制图要求。基于此种现状，需尽快提出一种自动化程度更高、制图效果更高、效率更高的地理制图技术。

3  地图制图技术在地理信息系统数据中的应用实例

现阶段，国内不同地区地理环境、地质条件发生改变，传统计算机辅助人工地图制图技术无法满足当前地图制图需求，在地图制图过程中易发生信息滞后、数据真实度低下、完成度较差等问题，同样会对地图制图工作顺利展开带来不利影响。将地图制图技术与地理信息系统数据相结合，借助地理信息系统数据特征，有效解决地图制图面临的多种工作难题，能够大幅提升数据信息的准确性、全面性，规避数据滞后等问题。与此同时，将二者有机结合能够实现2种数据信息的转变，大幅提升地图制图时效，保证地理信息系统数据的准确性。为解决某省地理国情普查地图集（以下简称“地图集”）编制中存在的时间紧、任务重、编制效率低和对制图质量要求高等问题，经过慎重考虑，选择WJ-III地图工作站，该软件可以根据某省的地形特征，建立一个综合地图知识库，能够实现不同尺寸的自动化成图，极大地提高地图集编制效率。结合地图集实例，分析地理制图技术在地理信息系统数据中的应用，具体如下。

3.1  地图集制图工艺流程

地图集的绘制流程可划分为数据预处理、主图绘制综合、主图制图编辑、附图附表制作、图廓整饰制作5个阶段，其中地图自动化制图的关键集中在前3步，具有数据处理工作量大等特点。整个制图过程中是以地图专家知识模块写入综合知识库为基础，利用计算机自动化程序代替人工干预实现的。地图集制图工艺具体流程如图1所示。

3.2  地图集地图自动化制图关键步骤

3.2.1  数据预处理

为了满足WJ-III软件对其进行全面精简的要求，需要对其进行重新投影、拓扑、分层更名和修改等预处理工作。在此基础上，通过水库、双线河等面状河流的GB编码属性值，根据其在空间上的对应关系，将其分配给对应线性河流结构线（起始编码999999），进而完成河流属性修正，保证直线河流绘制准确、连续，进而实现水系自动化批量渐变。

3.2.2  主图制图综合

根据制图知识规格的需求，建立自动综合的全过程成图算法模型，将1∶10 000的数据进行集成压缩，将数据压缩至389 mm×546 mm的平面图中，实现主图数据的自动化缩编和简化，大大提高主图编制工作效率，可以避免由于主观判断偏差和工作疲劳造成的失误，从而保证地图集的自动化绘制。

1）面状要素缩编。地类图斑缩编需满足不同类型用地相应的上图标准（详见表1），同时应正确反映不同类型用地的区域分布特征。依据成图比例尺寸反向计算原始地类图斑数据的综合指标，低于指标要求应遵循“同类近类”原则，将此种地类图斑与其他图斑合并，再针对合并后地类图斑加以概括、简化。

2）线状要素缩编。针对线状地物弯曲程度进行简化、取舍。将行政区域作为基本单位，以高等级公路和干线河流为骨干，将整体图分为若干分区，从等级、密度、长度多角度综合考虑，以1.5 cm为标准开展自动筛选，筛选时要确保各地区之间的相对密度差异。

3）点状要素缩编。选定成图区域，将地图划分为多个网格，根据网格内的元素密度、等级与道路的连通性等，构造出加权指数，实现对地图权重指标的自动选择，并对其进行分类。

3.2.3  主图制图编辑

在完成地图数据精简之后，根据要素名称、GB代码属性等，利用预先设计好的符号，对省级数据进行分层、元素堆叠等处理，进行自动编辑、标准化层重命名、元素符号化等设定工作，建立项目模板。对于其他地区则可以使用大量的符号处理方式，从而达到“一键生图”的目的。在主图绘制中，以制图专家知识和算法等为基础，对水系进行批处理，并解决道路、水系、行政边界之间的矛盾。其中，行政界线的自动绘制与注记的自动布局是实现地图快速绘制的关键。

4  地图制图技术在地理信息系统数据中的应用成效

4.1  大幅提升制图效率

WJ-III将地图专家知识与多个优化算法相融合，实现集综合要素精简、要素关系处理和行政界线跳画方法、注记自动化布置等为一体的自动化地图制图技术，通过仿真人的思维和认识过程，在智能化战略下实现地图制图的自动合成，大大地提高了地图制图的工作效率。以某省A市、B县为例，结合A市、B县土地面积现状，分别采用计算机辅助人工地图制图技术和本研究应用WJ-III自动化地图制图技术，对比A市、B县地理国情普查地图的所耗费的绘图时间，对比结果详见表2。

由表2可知，A市地理面积为1 936 km2，图斑为15万，应用计算机辅助人工地图制图技术需要应用3人开展数据处理与绘制工作，用時长达20 d。但应用WJ-III自动化地图制图技术仅需1人即可完成地图制图工作，且用时仅为4 h。B县面积及图斑数量均大于A市，为此在绘制A市地理国情地图集时所耗费的时间更长，应用计算机辅助人工地图制图技术同样需要应用3人开展数据处理与绘制工作，用时长达30 d。但应用WJ-III自动化地图制图技术仅需1人即可完成地图制图工作，且用时仅为9 h。由此可见，应用WJ-III自动化地图制图技术可以极大提升地理信息系统数据处理效率，提升地图制图效率。

4.2  实现省内国情数据图库一体化

应用WJ-III自动化地图制图技术针对地理国情数据展开自动综合处理后，针对原始数据基本属性、坐标等要素加以保留，可以将此类数据导入多种地理信息系统软件中编辑使用，可建成容纳省级、市级、县级，从1∶100 000到1∶1 600 000的地图数据库，能够真正实现省内国情数据图库一体化，为联动更新省内地理国情数据提供技术支持。

5  结束语

本文经应用实例证实，相比于传统计算机辅助人工地图制图技术，应用WJ-III自动化地图制图技术能够大幅缩短某省地理国情普查地图集绘制时间，能够极大降低人工出错率。但是，从其编写流程和实施效果来看，其自动化水平仍需提高：一是将河道分段赋起点和终点，使其能够在不同尺度上进行合理的过渡，并能有效地解决主要流域及其邻近流域边界上的水系符号化渐变。二是研究如何将现有图库与数据库进行重叠，实现对图库的自动识别与更新，从而实现多层次的协同更新。所以，要实现完整的自动制图仍需进行深入探索与实践，使测绘地理信息更好地为社会发展提供科学支持与技术支持。

参考文献：

[1] 殷钦霞.地图制图技术在地理信息系统数据集成中的应用[J].住宅与房地产，2020（24）：227.

[2] 张金华.集成地理信息系统数据的地图制图技术[J].信息记录材料，2020，21（11）：161-162.

[3] 吴付英，姚鑫.基于地理信息数据的地图自动化制图技术研究及应用——以《贵州省地理国情普查地图集》为例[J].科技资讯，2021，19（5）：56-58，62.

[4] 易鸿杰，柳菲.集成地理信息系统数据的地图制图技术[J].住宅与房地产，2021（16）：220-221.

[5] 丁一伦.地图制图技术在地理信息系统数据集成中的应用[J].大众标准化，2022（3）：49-51.

[6] 吕晓洁.地图制图在地理信息系统数据中的应用[J].华北自然资源，2022（6）：98-100.

[7] 党攀峰.集成测绘地理信息系统数据的地图制图技术分析[J].中国高新科技，2023（11）：82-83，96.