集成测绘地理信息系统的地图制图研究

摘 要：传统地图制图技术应用时存在成图时间较长、制图效率低下等问题，为解决此问题，本文进行了集成测绘地理信息系统数据的地图制图技术设计研究，从各种来源收集、获取与地理信息系统（GIS）相关的数据，按照规范进处理采样数据，构建了一个统一的地理信息平台，可对各类数据进行统一管理和访问，提高数据的使用效率，实现数据的整合与更新。并将地图图层控制、多个图层进行叠加，以实现地图的多样化表达。最后将该技术与传统制图方法的效果进行比较，结果显示，地图制图技术所需绘制时间更短，绘制效率更高。

关键词：集成测绘；地理信息系统；地图制图

中图分类号：P 28 " " " " " 文献标志码：A

随着全球信息化和数字化飞速发展，地理信息系统的应用已经渗透到各个领域，包括城市规划、资源管理、环境保护和灾害监测等。在地图制图领域，地理信息系统（GIS）的数据已经成为重要的信息源。但是GIS数据存在数据格式多样、数据质量参差不齐等问题，影响了地图制图。

本文在研究中发现，测绘领域数据来源广泛，包括各种传感器、卫星遥感和无人机拍摄等，这些数据格式各异，给数据的整合和利用带来了挑战[1]。如何将这些异构数据有效地集成到一起是地图制图面临的重要问题。同时，GIS数据在采集、处理和传输过程中会在各种因素的影响下出现数据质量下降，例如，数据采集的误差、格式转换时的失真以及数据传输中的丢失等。这些质量问题将直接影响地图制图的精度和可靠性。本文将围绕这一主题，对地图制图技术的分析进行深入探讨，以期提高地图制图的效率和精度，推动地理信息系统技术的发展和完善，并为相关领域（例如遥感图像处理、计算机图形学等）的研究提供借鉴和参考，推动地理信息产业快速发展。

1 数据采集与处理

数据采集是地图制图的第一步，需要从各种来源收集和获取与地理信息系统（GIS）相关的数据。这些数据可能包括地形数据、地貌数据、建筑物数据和植被数据等。采集数据后，需要进行数据预处理。该阶段主要包括数据清洗、格式转换和坐标转换等操作[2]。数据清洗的目的是消除错误和重复的数据，确保数据的准确性和完整性。格式转换和坐标转换则是为了使数据能够达到GIS系统的要求。最后将预处理的数据进行存储和管理，即存储在GIS数据库中[3]。GIS数据库建立流程图如图1所示。进而根据采集的数据类型、数据量以及数据使用需求确定合适的存储方案，再根据数据存储方案选择适合的GIS数据库管理系统。

2 基于集成测绘地理信息系统的数据整合与更新

GIS系统中的数据整合是将不同来源、不同格式的数据进行融合和组织，以构建一个统一的地理信息平台。通过数据整合，可对各类数据进行统一管理和访问，提高数据的使用效率。

在将具体地理位置数据信息映射出来的过程中，必须科学地选择和组合元素编码转换关系[4]。在特定情况下还需要对这些组合元素的编码进行科学处理。在具体操作期间，信息以符号方式操作是整个过程的关键部分，可保证空间数据表达的准确性和完整性[5]。假设地理坐标为（x，y），通过一个函数f将其映射到特定编码空间中。如果该函数为线性，其表达式即如公式（1）所示。

f（x，y）=ax+by+c （1）

式中：a、b、c均为常数。

如果该函数为非线性，可以使用双曲函数或三角函数等非线性函数来描述这个映射。双曲函数如公式（2）所示。

f（x，y）=a×sinh（bx+cy）+d （2）

式中：h为双曲余弦函数；d为常数。

完成对数据的整合后，结合图2所示流程，对数据进行更新。

更新数据前，需要对收集的数据进行预处理，再将预处理后的数据集成到地理信息系统中，替换或补充原有数据。在数据更新过程中，需要注意保持数据的完整性和一致性[6-7]。更新数据时，需要对数据进行质量检查和控制。如果发现数据存在问题，需要及时修正并补充。

3 地图图层控制与地图输出

完成地图制图后，需要将地图输出、打印出来。在GIS系统中，可将地图导出为图片、PDF或者其他格式的文件，以便分享和使用。同时，也可以将地图打印出来，制作成纸质地图等实物地图。在地图的绘制过程中，可按照特定顺序，将具有特定样式的图层进行叠加来生成地图[8]。特定样式的图层指的是一个图层及其应用于该图层的特定样式。综上所述，可以将地图的函数表达为通过有序叠加具有独特样式的图层来创建和展示地图内容。在这个过程中，每个图层都会承载特定的地理信息，并采用不同样式进行可视化表达，最终多个图层的叠加形成了丰富多样的地图表达，如公式（3）所示。

（3）

式中：Map为地图的函数；Layeri为图层；Stylei为样式；n为图层或样式个数；N为总数。

在某个尺度下，地图服务形式发布的多尺度地图可以表示为公式（4）。

（4）

式中：zj为比例尺。

在上述地图表达式中，地图的元组可以进一步表示为公式（5）。

（5）

式中：SpatialObj为空间对象集合；k为图层中空间对象集合数量。

明确地图图层的表达后，为了进一步提高制图精度，控制绘制过程中产生的误差，用512×512离散坐标代替256×256的坐标，以消除绘制误差。绘制误差示意图如图3所示。

将空间坐标的浮点型点要素转换为整型可以减少数据量，并节省从空间坐标到瓦片坐标的转换时间，从而提高绘制速度。空间数据的属性信息以键值对形式存在，其中所有对象的键值保持一致。最简单的存储方式是先存储所有键值及其对应的数据类型，再按照键值的存储顺序序列化每个对象对应的值。为减少文件容量并加快绘制速度，通常采用经过简化的数据格式。

Mz=DataCnt/TileCntz （6）

式中：Mz为在z尺度下数据集的全局要素密度；DataCnt为数据集要素数量；TileCntz为在尺度z下，与数据集空间范围存在交集的瓦片数量。

设定一个阈值Th，如果Mzgt;Th，就采用矢量瓦片存储方式；如果Mz≤Th，就采用传统存储模式存储地图中的每个要素，确保最终输出的地图绘制结果不会出现失真问题。采用混合存储模式的瓦片数据存储请求流程图如图4所示。

图4中，阈值Th的选择与运行环境相关，在计算性能较高的计算平台上，可以设置更高的密度阈值Th。根据普通PC的配置，绘制十几万个线要素的时间为几秒因此，将Th设置为每瓦片100000～300000个要素都在合理的范围内。

4 制图效果分析

为进一步验证上述制图方法的效果，本文将其与传统制图方法进行比较，在不同要素个数条件下，比较2种制图方法的绘制时间，结果见表1。

表1中，加速比如公式（7）所示。

T=t1/t2 （7）

式中：T为加速比；t1为传统制图方法绘制时间；t2为新地图制图技术绘制时间。

通过对T进行取值分析可以比较2种制图方法的绘制效率。如果T的取值＞1，说明新地图制图技术绘制时间更短，绘制效率更高；如果T的取值为1，说明2种制图方法的绘制时间相同，绘制效率相同；如果T的取值＜1，说明新地图制图技术绘制时间更长，绘制效率更低。根据表1可以看出，不同要素个数下，加速比T的取值均＞1，说明新地图制图技术绘制时间更短，绘制效率更高。

进一步分析制图效果可知，利用集成测绘地理信息系统数据，地图制作者可以获得更准确、精细的地理信息数据，进而提高地图的精度和准确性。这些数据包括地形、地貌和水文等空间信息以及相关的属性信息、图形信息。这些信息的获取和整合可减少地图制作中的误差和不确定性，提高地图的可靠性和实用性。

在地图制作中，合理设计地图符号和图层管理可将不同的地理信息和数据整合到一张地图上，使地图更丰富、直观。例如，使用不同的颜色、形状和大小的符号，可以区分不同的地理特征和类别；通过图层叠加和组合，可以将不同信息整合到一起，使地图使用者更全面地了解地理信息。

5 结论

集成测绘地理信息系统数据的地图制图技术是目前地理信息领域的一个重要方向。利用GIS数据的集成和应用可提高地图的精度和准确性，同时也可为地图使用者提供更丰富、直观的信息。本文经过研究，所得结论如下：根据表1中的数据与公式（7）可以看出，在不同要素个数下，加速比T的计算结果均＞1，说明本文提出的地图制图技术绘制时间更短，绘制效率更高。

参考文献

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