论文部分内容阅读
摘要：本文是以GIS空间数据与地图制图的融合技术为研究对象，首先分析空间数据的地图表达过程，进而探析融合生产系统的应用，最后，研究探讨了基于GIS数据的数字地图制图相关关键技术,就是GIS数据筛选技术、地图投影技术、数据格式转换技术
关键词：GIS空间数据，地图制图，融合技术
Abstract: this article is based on GIS spatial data and mapping fusion technology as the research object, the first analysis of the spatial data map express process, and then explores the application of fusion production system, finally, research was discussed based on GIS data related key technology digital mapping, is GIS data screening technology, map projection technology, data format conversion technology
Key words: the GIS spatial data, mapping, fusion technique
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
地理信息系统（Geographic Information System）又称为“地学信息系 统”，作为—种十分重要的特定的空间性系统，它是在计算机硬件、软件系统支持下，对部分或整个地球表层空间的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据，包括空间图形数据、定位数据、属性数据、遥感图像数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象及和过程，解决比较复杂的规划、决策和管理问题。[4]
一、空间数据与地图表达的矛盾
在空间数据的地图到表达过程中，空间数据的要求决定了在数据采集中不会把全部地图信息采集出来，这就构成了地图信息传递中的第一次转换矛盾，因此会损失部分地图信息。而空间数据到地图表达是地图信息的第二次转换，它与第一次转换运算过程是相逆的。就是因为第一次转换存在矛盾，才导致了空间数据不能完全恢复到地图原有的面貌，这也就造成了第二次转换矛盾，而这两个转换矛盾之间就互为因果关系。
目前数字制图要解决的关键性问题是完全消除第二次转换矛盾，也就是补充第一次转换时损失的地图信息。由于这个问题复杂、而且难度较大，所以才有人为了回避它而提出了“地圖应该适应空间数据的表现，不必严格遵循纸质地图的编绘要求”。实际上这样的认识是不正确的，地图作为人类智慧的结晶应该随着社会的发展越来越美观、完善，而不是退步。
空间数据与地图之间不能完全匹配的根本原因在于这两者之间存在以下主要矛盾：
1) 出现在概括范围上的矛盾，最为详细的数据标准不能完全匹配图形规范；
2) 数据标准中要素的描述与图形标准中的符号规范对应不上；
3) 地图上的要素与数据标准中的编码也不相对应。
二、空间数据的地图表达过程
空间数据的地图表达过程实际上就是恢复地图的直接信息，这主要分为两个步骤：首先是按照空间数据的地图符号与地理编码之间的对应关系，以此来实现地图符号化；其次是因为空间数据与地图表达两者之间的矛盾，才造成地图信息传递中的第一次转换损失了部分地图信息，因此在实现空间数据的地图表达时，就必须要补充转换时损失的地图信息，才可以使地图符合地图规范要求。
（一）空间数据按对应关系转换
在空间数据地图表达过程中，其空间数据与地图表达符号具有相对应的关系，具体表现在要素编码表现地图符号化及其附加处理。空间数据用地图表达依照规则转换程序如下：1）地图制图表达的主要是实现点线面要素的符号化，地图符号化不仅具有确定客观事物空间位置、分布特点以及质量和数量特征的基本功能，而且还具有相互联系和共同表达地理环境各要素总体的特殊功能；2）空间数据中地图符号与地图要素编码的对应关系，这个过程可以使用程序自动完成。[1]
（二）地图信息的补充
以下的一些实质性问题都是在实现空间数据的地图表达时，地图编辑和地图出版时处理才能够完整的表达出来。1）名称注记，说明各种事物的专业名称； 2） 地图整饰，地图整饰内容不能作为空间数据的一部分；3）对制图数据的操作，是地图的重要组成部分；4）河流变化问题，空间数据不足以反映出河流的图形宽度变化；5） 同色要素的压盖处理问题；6） 不同要素的压盖优先问题
三、融合生产系统的应用
以融合生产技术为支持的数字制图系统，可以有以下四个应用方向：
(1)在没有地图数据库支持的情况下，可以通过采集编辑属性完整的空间数据，以此完成地图数据库的建库任务。
(2)通过别的方式获取的空间数据有时会存在一部分很隐蔽的数据质量问题,例如指针错位，属性错误等等，将这些问题用空间数据可视化手段(如地图符号化等)，才能转换人可识别的地图图形，在此平台下就可直接修改错误，从而得到正确的空间数据，才具有实用价值。
(3)在这种环境下，可实现地理属性的地圈编辑。相对基于图形符号的编辑来说，可以很大程度上提高编图效率，并最终实现纸质地图的出版。
(4)为空间数据的更新提供了方法和手段，它把在地图编辑中新增加的更新信息和地图内容保存下来，以此实现空间数据的更新，并且完成地图数据库更新任务。[3]
四、 数字地图制图技术中的GIS 数据的关键应用
GIS数据介入数字地图制图技术有以下几个特点：①可以方便的读取、输入、分析和管理空间数据和地形信息；②易于复制、编辑和校正，并且可以根据用户需 求可方便进行改编；③数据信息保存方便，并且不易丢失，便于携带；④GIS 数据库的存储的信息容量大，只受计算机硬件限制，可包含更多的数据和信息；⑤适应于各种品种和专题的地图制作，拓宽了工作和服务范围；⑥可制作三维立体地图、坡度图、切面图。GIS 数据在数字地图制图技术的关键应用有以下几点：
1、GIS数据的提取、筛选。无论制作什么地图，首先必须根据地图的用途来确定地图内容，即必须确定地图上应表示哪些要素(如河流、道路等)。根据用户所将要实现的目标要素以及数据，用户可利用GIS软件提供的SQL语句筛选功能进行数据筛选以满足目标要求，尤其是在实体的标注方面。其次在进行筛选的同时要注意保持数据层和要素类的前后一致，便于在符号化的过程中作统一的处理；假如筛选的结果不能满足要求，那么就可以在筛选的结果中进行相关的数据提取。这个过程只能够在 GIS 软件系统中实现，其基本原理是不会变的。[2]
2、地图投影。数据库中的空间数据要么是以地理坐标存储的，要么是以某种地图投影存储的，因此经常需要对空间数据进行投影变换，以符合当前所需制作地图的要求。在数字地图的制图过程中，假如制图跨越的范围比较大，操作者就必须根据所需要求来选择特定的地图投影，以满足后期过程中要素变换的要求。这个操作在 GIS 系统平台中是很容易完成的，只需设置好正确的投影的参数和方式即可。
3、数据格式的转换。将GIS中的数据转换入CorelDraw是数据转换的关键，解决了GIS数据转换到CorelDraw的问题，就等于搭建了GIS数据与CorelDraw 系统之间的数据流通桥梁。转换方式一般有以下两种：①直接进行数据交换。GIS数据可通过CorelDraw中VBA编写程序直接转换，这种方式对处理GIS数据非常方便，但是要求操作者对GIS数据格式熟悉，而且要熟练运用CorelDraw中的编程功能，因而不便于在大众中推广。②进行中间数据访问。在GIS数据格式设计中有一种中间数据格式，如Dxf和Dwg等，经GIS数据自身平台的数据转换后，可将一些非中间数据格式如mif转换为中间数据格式，然后再进行数据处理，这种方法操作简单方便，有利于在大众中推广。[1]
五、结论
伴随着数字地图制图技术更加成熟，GIS空间数据库建设更加完善，分析功能更加强大，实现二者在现实中的生产一体化是必然的发展趋势。这种趋势决定了数字地图制图系统不但要具备GIS数据库对信息强大的管理和分析能力，而且要满足具体现实中实体地图出版在技术上的需要。尽管现在不少软件实现了上述目标，不过在具体技术应用和方法上还存在着不少缺陷，因此，在实现GIS和数字地图制图一体化的道路上，我们还有很长的路要走。
参考文献：
[1]孟祥飞，王卫. GIS 数据与 CorelDraw 数据的转换方法研究[J]．测绘科学, 2009 (03)：32-35.
[2] 安晓亚，孙群，肖强，等. 基于地图信息传输理论的数据采集与处理模型研究[J]．测绘科学, 2008(03)：112-116
[3]佘延超,许斌锋,姚焕炯,徐爱霞.GIS空间数据与地图制图融合技术研究.科技创新导报,2010年第16期.
[4]肖计划，刘海砚，栾晓岩．地理信息生成与地图制图一体化概念模型研究 [J]．测绘工程， 2007(06)：23-25.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：GIS空间数据，地图制图，融合技术
Abstract: this article is based on GIS spatial data and mapping fusion technology as the research object, the first analysis of the spatial data map express process, and then explores the application of fusion production system, finally, research was discussed based on GIS data related key technology digital mapping, is GIS data screening technology, map projection technology, data format conversion technology
Key words: the GIS spatial data, mapping, fusion technique
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
地理信息系统（Geographic Information System）又称为“地学信息系 统”，作为—种十分重要的特定的空间性系统，它是在计算机硬件、软件系统支持下，对部分或整个地球表层空间的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据，包括空间图形数据、定位数据、属性数据、遥感图像数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象及和过程，解决比较复杂的规划、决策和管理问题。[4]
一、空间数据与地图表达的矛盾
在空间数据的地图到表达过程中，空间数据的要求决定了在数据采集中不会把全部地图信息采集出来，这就构成了地图信息传递中的第一次转换矛盾，因此会损失部分地图信息。而空间数据到地图表达是地图信息的第二次转换，它与第一次转换运算过程是相逆的。就是因为第一次转换存在矛盾，才导致了空间数据不能完全恢复到地图原有的面貌，这也就造成了第二次转换矛盾，而这两个转换矛盾之间就互为因果关系。
目前数字制图要解决的关键性问题是完全消除第二次转换矛盾，也就是补充第一次转换时损失的地图信息。由于这个问题复杂、而且难度较大，所以才有人为了回避它而提出了“地圖应该适应空间数据的表现，不必严格遵循纸质地图的编绘要求”。实际上这样的认识是不正确的，地图作为人类智慧的结晶应该随着社会的发展越来越美观、完善，而不是退步。
空间数据与地图之间不能完全匹配的根本原因在于这两者之间存在以下主要矛盾：
1) 出现在概括范围上的矛盾，最为详细的数据标准不能完全匹配图形规范；
2) 数据标准中要素的描述与图形标准中的符号规范对应不上；
3) 地图上的要素与数据标准中的编码也不相对应。
二、空间数据的地图表达过程
空间数据的地图表达过程实际上就是恢复地图的直接信息，这主要分为两个步骤：首先是按照空间数据的地图符号与地理编码之间的对应关系，以此来实现地图符号化；其次是因为空间数据与地图表达两者之间的矛盾，才造成地图信息传递中的第一次转换损失了部分地图信息，因此在实现空间数据的地图表达时，就必须要补充转换时损失的地图信息，才可以使地图符合地图规范要求。
（一）空间数据按对应关系转换
在空间数据地图表达过程中，其空间数据与地图表达符号具有相对应的关系，具体表现在要素编码表现地图符号化及其附加处理。空间数据用地图表达依照规则转换程序如下：1）地图制图表达的主要是实现点线面要素的符号化，地图符号化不仅具有确定客观事物空间位置、分布特点以及质量和数量特征的基本功能，而且还具有相互联系和共同表达地理环境各要素总体的特殊功能；2）空间数据中地图符号与地图要素编码的对应关系，这个过程可以使用程序自动完成。[1]
（二）地图信息的补充
以下的一些实质性问题都是在实现空间数据的地图表达时，地图编辑和地图出版时处理才能够完整的表达出来。1）名称注记，说明各种事物的专业名称； 2） 地图整饰，地图整饰内容不能作为空间数据的一部分；3）对制图数据的操作，是地图的重要组成部分；4）河流变化问题，空间数据不足以反映出河流的图形宽度变化；5） 同色要素的压盖处理问题；6） 不同要素的压盖优先问题
三、融合生产系统的应用
以融合生产技术为支持的数字制图系统，可以有以下四个应用方向：
(1)在没有地图数据库支持的情况下，可以通过采集编辑属性完整的空间数据，以此完成地图数据库的建库任务。
(2)通过别的方式获取的空间数据有时会存在一部分很隐蔽的数据质量问题,例如指针错位，属性错误等等，将这些问题用空间数据可视化手段(如地图符号化等)，才能转换人可识别的地图图形，在此平台下就可直接修改错误，从而得到正确的空间数据，才具有实用价值。
(3)在这种环境下，可实现地理属性的地圈编辑。相对基于图形符号的编辑来说，可以很大程度上提高编图效率，并最终实现纸质地图的出版。
(4)为空间数据的更新提供了方法和手段，它把在地图编辑中新增加的更新信息和地图内容保存下来，以此实现空间数据的更新，并且完成地图数据库更新任务。[3]
四、 数字地图制图技术中的GIS 数据的关键应用
GIS数据介入数字地图制图技术有以下几个特点：①可以方便的读取、输入、分析和管理空间数据和地形信息；②易于复制、编辑和校正，并且可以根据用户需 求可方便进行改编；③数据信息保存方便，并且不易丢失，便于携带；④GIS 数据库的存储的信息容量大，只受计算机硬件限制，可包含更多的数据和信息；⑤适应于各种品种和专题的地图制作，拓宽了工作和服务范围；⑥可制作三维立体地图、坡度图、切面图。GIS 数据在数字地图制图技术的关键应用有以下几点：
1、GIS数据的提取、筛选。无论制作什么地图，首先必须根据地图的用途来确定地图内容，即必须确定地图上应表示哪些要素(如河流、道路等)。根据用户所将要实现的目标要素以及数据，用户可利用GIS软件提供的SQL语句筛选功能进行数据筛选以满足目标要求，尤其是在实体的标注方面。其次在进行筛选的同时要注意保持数据层和要素类的前后一致，便于在符号化的过程中作统一的处理；假如筛选的结果不能满足要求，那么就可以在筛选的结果中进行相关的数据提取。这个过程只能够在 GIS 软件系统中实现，其基本原理是不会变的。[2]
2、地图投影。数据库中的空间数据要么是以地理坐标存储的，要么是以某种地图投影存储的，因此经常需要对空间数据进行投影变换，以符合当前所需制作地图的要求。在数字地图的制图过程中，假如制图跨越的范围比较大，操作者就必须根据所需要求来选择特定的地图投影，以满足后期过程中要素变换的要求。这个操作在 GIS 系统平台中是很容易完成的，只需设置好正确的投影的参数和方式即可。
3、数据格式的转换。将GIS中的数据转换入CorelDraw是数据转换的关键，解决了GIS数据转换到CorelDraw的问题，就等于搭建了GIS数据与CorelDraw 系统之间的数据流通桥梁。转换方式一般有以下两种：①直接进行数据交换。GIS数据可通过CorelDraw中VBA编写程序直接转换，这种方式对处理GIS数据非常方便，但是要求操作者对GIS数据格式熟悉，而且要熟练运用CorelDraw中的编程功能，因而不便于在大众中推广。②进行中间数据访问。在GIS数据格式设计中有一种中间数据格式，如Dxf和Dwg等，经GIS数据自身平台的数据转换后，可将一些非中间数据格式如mif转换为中间数据格式，然后再进行数据处理，这种方法操作简单方便，有利于在大众中推广。[1]
五、结论
伴随着数字地图制图技术更加成熟，GIS空间数据库建设更加完善，分析功能更加强大，实现二者在现实中的生产一体化是必然的发展趋势。这种趋势决定了数字地图制图系统不但要具备GIS数据库对信息强大的管理和分析能力，而且要满足具体现实中实体地图出版在技术上的需要。尽管现在不少软件实现了上述目标，不过在具体技术应用和方法上还存在着不少缺陷，因此，在实现GIS和数字地图制图一体化的道路上，我们还有很长的路要走。
参考文献：
[1]孟祥飞，王卫. GIS 数据与 CorelDraw 数据的转换方法研究[J]．测绘科学, 2009 (03)：32-35.
[2] 安晓亚，孙群，肖强，等. 基于地图信息传输理论的数据采集与处理模型研究[J]．测绘科学, 2008(03)：112-116
[3]佘延超,许斌锋,姚焕炯,徐爱霞.GIS空间数据与地图制图融合技术研究.科技创新导报,2010年第16期.
[4]肖计划，刘海砚，栾晓岩．地理信息生成与地图制图一体化概念模型研究 [J]．测绘工程， 2007(06)：23-25.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。