GIS中地图符号化研究与实践

第29卷第5期2006年10月

测绘与空间地理信息

GEOMA TICS &SPA T I AL I N FORMA TI ON TECHNOLOGY

Vol .29,No .5Oct .,2006

收稿日期:2005-11-25

作者简介:熊伟(1974-),男,江西南昌人,讲师,博士研究生,主要从事地理信息系统研究与开发。

G I S 中地图符号化研究与实践

熊　伟,武　舫,范建永

(信息工程大学测绘学院,河南郑州450052)

摘　要:本文从应用的角度,对地图符号库的组织和访问机制进行了研究,并首次引入显示控制样式的概念,同

时对显示控制样式在地图符号化中的应用进行了深入研究。实践证明,该研究成果可以很好地解决多地图符号库管理和高效访问问题,控制地图的显示效果和改善地图的显示速度,另外还可以兼顾地图屏幕显示和打印输出效果。

关键词:地图符号化;地图符号库;缓存;显示样式;显示控制样式;中图分类号:P283.1 文献标识码:B 文章编号:1672-5867(2006)05-0091-03

Study and Practi ce of Map Sy mboli zati on i n GI S

X I O NG W e,WU Fang,F AN J ian 2yong

(I nstitute of Surveying and Mapp ing,I nfor mati on Engineering University,Zhengzhou 450052,China )

Abstract:The paper researched on map sy mbolizati on fr om app licati on visi on .First,the paper researched on organizing and accessing mechanis m of map sy mbol database .Then,the authors p r oposed a ter m —dis p lay contr ol style,and went deep ly int o researching on it ’s app licati on in map sy mbolizati on .Thr ough p ractical app licati on,went the achieve ments can be used t o p ri m ely serve the manage 2ment and efficiently accessing t o multi p le map sy mbol database,contr ol map dis p lay effect,i m p r ove map dis p lay s peed,and obtain sa me dis p lay effect both on screen and p rinter .

Key words:map sy mbolizati on;map sy mbol database;buffer;dis p lay style;dis p lay contr ol style

0　引　言

地理信息系统(GI S )是一种以地图为基础的空间地理信息系统[1]

。地图是GI S 的重要基础和组成部分。地

图用特定的符号和图形表达地理事物,被称为地理学的

第二代语言

[2]

,而地图符号又是地图的语言,是表达地理

事物的基本手段。现实应用中,用户对GI S 中地图显示速度和美观程度有很高要求,而地图显示速度和美观程度主要取决于空间数据组织和地图符号化。GI S 应用领域不同及对多比例尺、多源空间数据的支持,客观上造成了地图符号体系的多样性,这就要求GI S 中支持多地图符号库,并建立高效访问多地图符号库的机制。另外,由于电子地图和纸质地图在视觉变量上的差异,地图屏幕显示效果和打印输出效果成为GI S 中的一对矛盾体,屏幕显示效果和打印效果往往不可兼得。地图符号化中,如何在支持多地图符号库的同时,保证地图的显示速度和效果,如何协调地图屏幕显示效果和打印输出效果的矛盾,是值得研究的问题。作者基于相关理论,从实践的角度,对

地图符号库组织和访问机制进行了研究,然后引入显示控制样式的概念,并对其在地图符号化中的应用进行了研究,以求解决地图符号化过程中存在的问题。

1　地图符号库组织和访问机制研究

地图符号库是符号描述信息的集合

[3]

,分为点符号

库和线符号库,对符号库中符号描述信息的访问速度,直接影响到地图显示速度。在GI S 中访问地图符号库,一般采取两种方式:一是将地图符号库完全装入内存,二是对地图符号库中的符号描述信息建立索引,实时从库文件中读取符号描述信息。第一种是用内存空间换取时间的方式,对于采用一套地图符号库且库比较小时,这是一种不错的方式。第二种方式尽管占内存少,但访问符号描述信息的效率不高。作者认为应综合这两种方式,采用地图符号库索引加缓存符号描述信息的机制,提高GI S 访问地图符号库中描述信息的速度,达到内存空间占用和访问速度的平衡。

1.1　地图符号库组织

对符号库中的符号描述信息建立索引机制有两种方法:一是索引与数据放在同一文件中,但索引存放在数据文件之前,即符号库分索引区和数据区;二是索引与数据分开存放,即索引存放在一个文件,数据存放在另一文件[3]。作者对符号库建立了两级索引,采用索引与数据分开存放的方式(索引文件结构如表1)所示。

表1　符号库索引文件结构

Tab.1　Structure of sy m bol da t aba se of the i n dex f ile

索引头文件符号类别二级索引表在索引文件中的起始位置

符号二级索引表在索引文件中的起始位置

符号类别编码和名称对照表在索引文件中的起始位置

一级索引

符号类别编码与在数据文件中的位置对照表

符号编码与在数据文件中的位置对照表

二级索引符号类别编码与在索引文件中的位置对照表符号编码与在索引文件中的位置对照表

符号类别编码与名称对照表

为了使GI S能够管理多套地图符号库,应采用一个符号库索引文件用于符号库的管理,索引文件中的一个记录结构为:符号库惟一标识,符号库的相对路径文件名。GI S中获取符号描述信息需要传入符号库惟一标识和符号编码两个参数。

1.2　地图符号描述信息缓存机制

缓存(Cache)是一项在计算机科学中广泛用来提高访问性能的技术,它将访问频率高的数据或构造成本高的数据保留在容量小但速度非常快的存储器(如内存)中。从内存中取回数据要比从硬盘中快得多,系统中使用缓存能够极大地减少对硬盘操作的次数,明显降低系统负荷提高系统性能。

据此,GI S中获取符号描述信息可采用缓存机制,在占用有限内存的情况下,完成多符号库的高效操作。符号描述信息缓存策略为:建立符号描述信息缓存队列并定义其大小,符号描述信息被访问一次,将其引用计数加1,如果引用计数大于队列中前一个符号描述信息的引用计数,就将其在队列中的位置与前一个符号描述信息交换,当符号描述信息缓存队列超过定义的大小时,丢弃队列中的最后一个符号描述信息。

1.3　地图符号描述信息访问流程

GI S中访问地图符号信息,采用地图符号库索引加缓存符号描述信息的方式,完整流程如图1所示。

该访问流程说明了地图符号库索引加缓存符号描述信息的机制。获取符号描述信息时,将地图符号库惟一标识和符号编码作为参数传入,标识、编码构成一个键值,在缓存队列中查找,当缓存队列中存在符号描述信息

图1　从符号库中获取地图符号描述信息的流程

F i g.1　Flowchart of acqu i r i n g the descr i pti ve i n for ma ti on

of map sy m bols fro m the da t aba se

对象时,(运用缓存策略)返回符号描述信息对象,否则,根据地图符号库惟一标识获取地图符号库相对路径文件名,临时从磁盘打开符号库索引文件,获取符号描述信息在符号库数据文件中的位置,打开符号库数据文件并从中获取符号描述信息,并将符号描述信息对象加入缓存队列,(运用缓存策略)返回符号描述信息对象。

2　显示控制样式组织与访问研究显示样式以地图符号库中的描述信息为基础,定义地图符号的显示风格。大多数GI S中,显示样式直接与地图要素层进行关联,地图在某些显示比例尺下,屏幕效果差强人意,显示速度也受到不同程度的影响,尤其显示多源、多比例尺海量空间数据时。作者在显示样式的基础上,引入显示控制样式的概念,在以往的地图符号化过程中,增加显示控制样式这一层,形成“显示控制样式库(显示控制样式)

显示样式库(显示样式)

地图符号库(地图符号描述信息)”的地图符号化过程。

2.1　显示样式组织

地图显示样式按所代表的地面物体或现象的分布状况[2],可分为点显示样式、线显示样式、面显示样式和文字显示样式等,四种样式结构都包含样式编码和样式名称属性。点显示样式建立在地图点符号基础上,包含点符号库惟一标识、点符号编码、颜色、大小和角度等属性;线显示样式建立在地图线符号基础上,包含线类型、线符号库惟一标识、线符号描述信息编码、颜色、线宽和衬色等属性;面显示样式建立在地图点符号和线符号基础上,包含线显示样式和填充类型等属性;文字样式包含字体、

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