基于数据库的大比例尺基础地理数据缩编方法探讨

基于数据库的大比例尺基础地理数据缩编方法探讨
作者：沈浩何臣
来源：《硅谷》2011年第12期
摘要：随着城市建设步伐的不断加快，城市的规模也越来越大，变化也可谓日新月异，这就对大比例尺基础地理数据的快速更新提出更高更快的要求。

一般1:500或1:1000地形数据更新较快，但是为城市宏观管理和规划管理的需要，往往还需要更小比例尺的数据，如1:2000或1:5000。

如果采用重新测绘的方法需要耗费大量的资金和时间。

地图缩编是目前得到不同比例尺地理数据所广泛采用的方法，可大大减少工作时间，节省大量的资金，降低生产成本，还能同步保障数据的精度和质量。

然而，全自动地图缩编目前仍是困扰地图学界的一个难题。

因而，如何更好更快速地将地图缩编技术应用于实际的基础数据生产，尤其是大比例尺城市基础地理数据的生产，成为众多测绘工作者关心的难点问题之一。

研究并介绍一种基于GIS软件的有效的自动半自动化缩编的方法，通过将制图综合中的相关综合方法利用软件构建对应的缩编方法库，进而利用方法库内的诸多缩编方法形成缩编规则库，结合实例数据形成一套满足生产需要的缩编方案集，实现地图缩编自动半自动化处理，大大提高缩编效率，加快数据更新周期，满足城市发展和规划的需要。

关键词：地图缩编；地图综合；大比例尺；空间数据库
中图分类号：P208文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0620153－01
0 引言
在测绘行业中，制图综合的概念往往被缩编所代替。

地图缩编即由大比例尺地理数据作为数据源生产较小比例尺数据的过程，尽管众多的专家学者在自动化综合缩编领域进行了大量的研究，但该项工作在目前的理论技术水平下还难以实现。

当前很多制图软件、GIS软件都包含了一些可以用于地图综合缩编工作的功能模块，但还缺乏完善的解决策略。

针对当前情况，比较可行的方案是：借助于某种GIS软件或制图软件，采用人机协同的工作形式，将地图综合过程分解，合理地进行人机分工，交互式地完成地图缩编工作。

近年来随着国民经济持续、快速、健康的发展，城市化水平得到不断的提高，城市的规模也变得越来越大。

为了便于规划和管理城区以及即将发展为城区的区域，需要测绘大比例尺地形图，一般测绘的比例尺为1:500或1:1000。

为了宏观管理和规划管理需要，往往还需要更小比例尺的地形图，如1:2000或1:5000。

采用重测的方法需要耗费大量的资金和时间，因而，大比例尺数据缩编生产称为各大城市测绘院的重要任务和迫切需求之一。

1 基于数据库的地图缩编
从技术上讲，制图自动综合是世界级难题，以目前的计算机水平是无法完美解决的。

从提高地图实际生产效率这一观念出发，地图自动缩编是具有一定的可行解决空间的，结合实际生产要求，将可以自动进行综合的要素利用计算机完成，对一些难以自动综合的要素采用人工干预的方式完成，这种自动结合人工的缩编方式仍能大大提高作业效率。

总而言之，针对当前市场需求情况，比较可行的方案是：借助于某种GIS软件，采用人机协同的工作形式，将地图缩编过程分解，合理地进行人机分工，交互式地完成地图缩编工作。

制图综合与GIS具有密不可分的关系。

出于降低数据生产成本的需要，未来GIS的应用将要求能够“一库多用”，其发展将越来越趋向于“一套数据的多比例尺表达”。

空间数据库为“多比例尺GIS”的真正实现提供技术支撑。

制图综合难以实现，除了其本身技术的复杂性，另一方面，也由于过去的研究只局限于基于图形特征的自动综合算法处理，忽略了其他地理信息（如语义信息、地理关系等）对制图综合的指导和支持，加大了制图综合技术实用化的难度。

事实上，与传统制图综合相比，GIS环境下制图综合的重要特征是分阶段实施，与地理信息可视化密不可分，其阶段包括了语义综合和图形综合两个部分。

实际上，随着GIS系统在各行业的广泛应用，制图综合技术研究的重点已逐渐由制图数据的综合算法研究转向适用于GIS数据特点的综合方法研究。

因而，基于数据库的地图缩编从软件实现角度来说，更具可实行性和可实践的意义。

2 基于规则库的自动化缩编
完整解决制图综合问题，决不是一个单纯的软件开发问题，它不仅受当前计算机技术在制图综合领域的研究水平与应用水平的制约，还受到数据源中包含的特征信息、数据逻辑、数据质量的完备性、合理性、正确性等因素的极大影响。

与此同时，大多侧重于自动综合算法的研究，没有针对使用人群如何利用综合算法进行效果一致的制图综合进行探讨，没有结合当前技术现状针对具体的应用实例上升到更高层的方法研究，从而使得当前生产流程缺乏高效的方法指导而无法提高整体效率。

地图缩编方法大致可分为选取、简化、光滑、合并、典型化、夸大和移位等9类。

不管是何种比例尺缩编处理，缩编方法是一定的，从实现角度来说，地图缩编方法是有一定规律可循的。

对于这些制图综合中规律的认识和发现可以通过一个由缩编算子方法库构建的规则库去管理和实现。

规则是地图缩编处理方法的不同组合，可以根据不同数据情况，不同比例尺需要，制定灵活丰富的规则，满足生产单位的要求。

简单的来说规则定义如何输入，如何输出，采用哪些综合算子，把不同区域，不同专题，不同比例跨度的规则集中起来形成可以管理的规则库。

在具体使用规则的时候再确定具体的参数指标形成实例化的可执行方案对指定数据的全自动综合，图1说明了制图综合软件、规则库以及规则、方案设计器之间的关系。

也就是说，在规则库的支撑下建立一系列规则，结合数据实例化成方案，通过执行缩编方案的方式完成地形图缩编。

图1制图综合软件、规则库、方案设计器的关系
通过规则库可以形成一致性地满足生产需要的能够切实提高缩编生产效率的可行的地图缩编。

在上海市测绘院、江苏工程院、北京测绘设计研究院的大比例尺基础数据缩编生产实践中都得到了广泛的使用与认可。

在实践工作中，让富有地图缩编经验的作业人员完成规则库和实施方案，把自己的丰富经验通过规则设计器和方案设计器变成适合数据作业的制图综合方案文件，然后分发给普通作业员。

作业员按照方案文件制定的作业流程顺序执行选定的规则和参数等，通过大部分的批量处理和少量的交互式修整完成专家级的制图综合生产。

基于规则库的一致性的制图综合可以增进综合结果的一致性，能够将用户从大量繁琐、低级的简单缩编作业中解放出来，使之专著于少量需要高智力的综合处理，从而大大降低了人员成本投入，缩短了周期，提高了数据质量和处理效率。

与此同时，作业员根据定制好的缩编方案向导进行“傻瓜式处理”，既统一了操作过程，又将
数据标准与规范处理融入到数据生产的过程中，很好地对数据质量进行了控制与统一，将数据质量标准化与规范化在作业员操作过程中就得以体现与完善。

3 交互式半自动化缩编
地图缩编，作为一种较为复杂的数据生产行为，完全采用自动化的方式处理几乎是不可能实现的，与此同时，在地图数据复杂的情况下，通过全自动综合有可能难以达到满意的效果。

本文第三节中所描述的自动化缩编方案处理只占到规则库缩编的一部分，规则库中也存在半自动化，即交互式处理方式，也就是说具体处理哪些图形，执行哪个操作由人主观性判断，而具体的操作与执行则由软件实现。

成功的交互式缩编操作，不仅代替了制图员的笔，而且使用户做出高水平的综合决策。

交互方法也可以看作是一个决策支持系统。

交互综合可以在综合前或综合后使用。

交互综合在综合前使用时，主要用来分析地图数据，确定综合算子的应用情况，建立或存贮批处理综合中的综合算子或参数，明确不需综合的要素或区域，在需综合的区域内使用综合算子。

交互综合在综合后使用时，主要用来检验综合效果，解决综合效果较差的区域内的综合问题，建立附加的批处理综合过程。

另外，制图综合规则中有一部分难以采用数学模型或计算机语言来描述，这些综合方法难以用程序实现，或者是由于编程实现太困难、实现效果无法达到要求，也不能提供交互式综合工具。

在这种情况下，还需要大量丰富的编辑工具，通过用户的人工判断和编辑调整来保证制图综合的质量。

4 结语与讨论
从技术上讲，地图自动缩编是世界级难题，以目前的计算机水平是无法完美解决的。

但若从提高地图实际生产效率这一观念出发，大比例尺地图的自动缩编是具有一定的可行解决空间的，结合实际生产要求与实践，将可以自动进行综合的要素利用计算机设计的规则库流程化方式完成，对一些难以自动综合的要素采用人工干预的方式完成。

从经济角度讲，这种半机半人工的缩编方式能大大提高作业效率。

通过实践应用说明了这一点，进行大比例尺地图自动综合时，要素缩编的自动化程度可达到80%以上，从整体上可以将完全手工缩编效率提高60%以上。

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