浅谈GIS空间数据与地图制图融合技术

浅谈GIS空间数据与地图制图融合技术
摘要：根据多年的实际测绘工作，结合地理信息系统的地理信息和地形图，
提出了地理信息系统中地理信息的几大特性，并进一步讨论了地理信息系统中的
空间信息和地形图表示的信息。

并对将地理信息和地图制作结合到一起的技术研
究体系进行了讨论，旨在GIS空间数据与地图制图技术更好的融合。

关键词：GIS；空间数据；地图制图；融合
引言：空间数据可以对地理环境进行抽象描述，而这个抽象描述的过程也是
地图绘制的一个程序，在制作空间数据的时候，并不会脱离人类几千年来对地理
环境进行认知和抽象的结果，所以，在地图制图的时候，几乎每一个空间数据的
资料都是以地图的数字化为基础。

当使用其它方式更新空间资料时，这个融合也
是即时的，比如航片、遥感影像，就会受到航片和遥感影像分辨率的影响，这就
是所谓的“GIS空间数据与地图制图融合技术。

一、空间数据中的制图约束问题
空间数据的地图限制是对 Kate Beard所提出的一种新的映射限制。

Kate Beard将地图归纳约束分为四大类：图形约束、结构约束、应用约束和流程约束。

图像约束是一种与地图符号有关的度量关系，它反映了距离、长度和面积等。

而
结构约束则需要在空间和语义上保留目标的关系，以体现目标的本质特征，而限
制则是与目标相关的。

流程限制控制了映射的执行次序和它们之间的交互。

可见，空间资料的约束作用主要表现在前三方面，而空间资料和它们的表现目标是一致的，所以它更多地表现为图形约束和结构约束。

空间数据具有地图约束特性，是
实现地图等规模的依据，它体现了地图符号、地理属性、拓扑关系之间的相互依存。

二、空间数据和地图表示的矛盾
在地图到空间数据表达的过程中，由于对空间数据的需求，导致了在获取数据时不能完整地获取地图的所有信息，从而产生了在地图信息传输中发生的首次转换冲突，从而导致了地图信息的丢失。

而将空间资料转化为映射，则是地图信息的二次转化，即一次变换的反操作。

由于有了第一次的冲突，所以无法将地图上的信息还原成原本的样子，所以才会出现这样的情况。

当前数字制图要解决的主要问题是如何消除二次变换的冲突，即在一次变换中弥补丢失的地图信息。

因为这个问题很复杂，很难，所以有人建议"要根据空间数据来表达，而不必严格遵守印刷的要求。

这种理解是错误的，因为地图是人类智慧的结晶，在社会发展的过程中，它应当越来越完善。

导致地图和空间资料不能充分匹配的主要原因是：
1)普遍性的冲突，最详尽的资料标准与图形规格不能充分相符；
2)资料标准中各元素的说明不符合图形标准中的符号规格；
3)地图上的元素不符合数据规范中的代码。

三、空间数据在地图上的应用
空间数据的映射实质上就是将地图的直接信息还原成两个阶段：1）根据空间数据的地理代码和地图符号的对应关系，实现地图的符号；2)由于空间资料和地图表示存在着冲突，导致了地图的空间数据表示过程是一种丢失的地图信息，所以在进行空间数据的映射时，需要对其进行补充，从而获得与地图规格一致的地图。

(一)根据相应的方式进行空间数据的转化
在空间资料地图的表示中，空间资料和地图符号之间存在着某种联系，具体体现为根据元素编码进行地图符号化和其他处理。

所谓的“额外加工”是指除了地图标记之外，将与目标无关的其它信息进行符号化。

比如，标记法中的标记所显示的位置和形式，都与该标点相关。

根据规则，将空间数据转化为地图表示的过程如下：
1、地图表达的重点在于将点、线元素进行象征化，而普通的空间数据则是由拓扑关系推导出面形元素，所以地图表达的首要步骤是将拓扑模型转化为基础模型；
2、利用空间数据中的地图元素与地图符号之间的对应关系，利用软件实现了该过程的自动化。

(二)补充地图资料
以下几个特殊的问题就是在地图上实现空间数据的表示，在地图的编辑和发布过程中可以解决。

1)属性注释的构造，例如：分式注记，等高线注记；
2)无地图注释的地点信息（国家测绘总局数据）的配置；
3)河床渐变问题，其空间资料无法反映河道曲线的变化；
4)不以地图整修内容为空间数据的一部分的地图修整；
5)对同一颜色元素进行压制加工的问题；
6)关于不同元件的封口优先问题。

四、地图制图与空间资料的生产相结合
空间数据的产生主要是为了为 GIS提供基本的地理数据，以及构建基本的GIS数据库。

因此，利用属性代码和位置数据的方式来进行空间数据的组织，体现了 GIS的需求。

GIS软件的主要功能是数据采集，但是由于它的方便，所以它经常被用于空间数据的制造，比如 ARCINFO。

这是由空间数据按照地理属性编码来组织数据的特点所决定的，而不是以地图为主要目标的地图制作，所以不需要把它与地图制作相结合。

但是在制图者看来，如果把地图和空间资料的生产结合在一起，把它们整合到一个软件系统中，将会达到事半功倍的效果。

由于涉及到国家乃至区域的制图和空间数据的制作，都是一个庞大的项目，投资非常大。

而我国现在都要生产（各有不同的用途），但总体上的经济投入仍十分有限，在此
条件下，可以确保二者的内容保持一致。

采用更为便利、综合的生产工艺，具有
较强的实用价值。

地图制作和空间数据生产具有相似和区别，相似是生产融合的
根本，差别是导致二者差别的主要原因，找到并解决冲突才能将二者有机地结合。

从生产流程上可以看到，在制图时，获取的是从地图上获取的图像资料，从而完
成了地图的发布。

而在空间数据的生成中，主要是从地图上获取空间信息。

利用
地图的符号化技术，将空间资料转化为图像资料，并在此基础上，对地图的相关
资料进行补充（地图发布），将两者有机地结合在一起，形成一种空间资料与一
张纸地图。

五、集成生产体系在企业中的应用
数字化绘图系统在集成生产技术的支撑下，有四个方面的应用。

1)在不依赖于地图数据库的前提下，通过对具有完整属性的空间数据进行编辑，实现了地图数据库的建库。

2)利用其它方法获得的空间资料，有时会出现一些隐藏的问题，例如属性误差、指针错位等，而这些问题只能由空间资料可视化（例如，地图符号化）来检测，并在该平台上进行修正，从而获得正确的空间资料。

3)在这种情况下，能够根据地理特征对地图进行编辑。

与以图形为基础的编
图相比，可以极大地提高编图的工作效率，并最终实现了印刷制图。

4)通过保存新的地图内容和更新信息，更新空间数据，完成地图数据库的更新，为空间数据的更新提供了一种方式和方法。

结语
从地图到空间数据的表示，会导致地图信息的丢失，而在空间数据向地图表
示（不包含综合）的过程中，必须对地图信息进行辅助，以使其能够完全地表示
出来。

要全面地描述一个物体或现象的状态，通常要求既要有位置信息，又要有
属性数据，要想对其进行描述，就必须要把某一特定时间内的实体或现象的状态
记录下来。

因此，人们普遍认为空间信息具有空间属性、属性属性和时间属性三
大特征。

从三个方面来看，空间数据的三个特性反映了所呈现的空间实体，而对
于空间数据来说，它并非不受约束地反映了空间实体，在描述空间对象方面存在着局限性，这种局限性是空间数据的第四大特点，即具有约束性的地图特性。

参考文献
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