GIS空间数据与地图制图整合技术研究

GIS空间数据与地图制图整合技术研究

摘要：在现代科学技术高速发展的势头下，地图制图的技术手段发展至今也已经快要走向一个新的高峰。本文把空间数据和地图制图的整合技术作为研究项目，对 GIS空间数据的相关特征及空间数据和地图对两者之间的关系表达展开了具体的解释，并且对空间数据和地图制图整合技术进行了一系列的探讨，希望对地图制图技术的发展有所贡献。

关键词：GIS；空间数据；地图制图；整合；技术

前言：

作为一种描述和表达出人类所在环境的信息媒体，地图基于科学与艺术的结合，是人类生产与生活中不可或缺的重要工具。而在人类文明的不断跃迁和变化过程中，各种不同的科学技术不断涌现出来，不仅给地图绘制科学增加了机遇加挑战，还经历过一系列的变化，使得地图制图的技术手段有所替代，而长期的知识累积也对以手工制图到数字制图为技术手段的地图文化的形成埋下伏笔。GIS 主要是综合处理和分析空间数据的一种技术手段，它是建立在空间数据库的基础之上的，并且在计算机技术的掌控下，它对相关的空间数据加以采集、管理最终模拟释放等处理，以此实现地理信息的空间与动态多重效果，是为地理研究而设立的计算机系统。在地理信息工程的层层推动下，怎么样才可以有效利用已有的GIS 数据，采取高效快速的数据加工方案，在实用与科学性都能够有所保障的基础上，快速生产出高质量的地图已经成为制图行业任重而道远的热点研究课题。以下，我们就开始从GIS空间数据和地图制图的整合技术展开具体的研究措施，并且分析该技术在实际地图制作当中的一些实际应用手段，为研究合理的制图技术带来合理的依据。

一、GIS 空间数据

1.概述

在20世纪 80年代，我国国家地理信息系统就这样在一个小小的实验室中被开发出来。我国的GIS空间数据已经从最初的应用技术全面地发展到了一门具有完整理论体系的空间信息系统，在国家信息化、国土安全、经济建设以及重要的科研研究中都起到了非常关键性的价值。GIS 空间数据和地图制图的整合，足以彻底改变人们对地图制图的理解与实践方式，也引发了专业工作者对地图绘制

的相关思考与探索，在很大程度上是对地图制图学发展的推动，并且，结束了以往旧思维模式的地图制图时代，开发出了全新的地图信息系统。空间数据在地图信息表达方式上有的不足之处，必须由实际表达过程来进行补充。

2.特征

想要完整地描述空间的状态，需要具体的空间定位数据和属性数据，所以一般的空间数据要具有以下几个特征：空间、属性、时间以及地图约束性特征。空间数据的最基本特征反映出空间实体的本质，这里我们主要探讨空间数据的地图约束性。在地图制图进入到数字化时代初期，人类对地理环境的认知是抽象的，空间矢量数据的获取主要基于地图数字化来完成的，它具有地图的基本特征，如地图用途、比例尺、地图要素、要素关系等，这就决定了空间数据必须受到原始地图的约束，因此统称为地图约束性。地图概述约束分为图形约束、结构约束、应用约束和过程约束，图形约束是反应距离、长度面积等度量关系。结构约束主要是反映对象的本质来保持对象间的空间和语义联系，然而应用约束与过程约束是两个完全不同的概念。

二、空间数据与地图表达

1.GIS空间数据用于地图制图的特点

GIS空间数据用于地图制图，主要有以下6个大特点：第一，GIS空间数据拥有很好的规范性与很强的逻辑性，在数据的筛选上有方便的执行操作，比如，工作人员可在GIS软件平台中的SQL语句里进行各种数据的筛选。第二，GIS空间数据标注拥有更强的选择性，比如在对公路数据的处理中，工作人员可按照需要来进行道路编码、道路名称和技术等级之类的甄选及其组合，使用此方法进行各种修改也十分容易，这是在常规数据中很难办到的。第三，GIS空间数据在地图投影和比例尺的设定方面也有很明显的优势，可按照各种出版尺寸和实际工作目的等，来更加便捷地开展地图的投影和比例尺的设定。第四，无论是何种符号或装饰，在整合技术中，都有办法使其做到全图一致。第五，应用数字化的数据，不但对于差错的避免很有效，而且还能提升制图精度。第六，便于资料保存，利于重复使用。

2.GIS 数据实现地图的流程

图1、GIS 数据实现地图的流程

从空间数据整合至地图制图的表达，一般是首先要在空间数据的表达过程中找到空间数据与地图符号存在的一种对应关系，通过要点编码去实现地图制图符号化的方式。其次是对于具体地图信息的补充，要根据地图的具体信息来实现空间数据的地图表达，如对桥梁的分式注记、等高线的注记，又比如对于地点名称的配置、河流的渐变处理，在空间数据中反映出河流图形发生变化。

三、空间数据和地图制图整合技术的分析

基于数据库进行制图是将空间数据到制图过程的重要环节，如何能利用数据库中采集到的数据进行制图符号的表达是研究的主要热点和难点。这里主要需要从三个方面入手，符号属性、制图规则、自由表达三个层面来进行编辑，来达到不改变数据本身而实现多种制图效果的要求。

1.制定数据标准

制定出涵盖数据生产、建库、制图的规范化和标准，来达到建库与制图一体化的前提。在前期的数据生产中，如果能够采用除了GIS数据外一些必要的制图所需要的信息，必然会极大地促进后期地图绘制工作。综合数据模型主要包括空间数据、属性数据和制图数据三个部分，各部分数据的填充要按照实际情况进行制定。

2.关键技术

（1）数据的筛选

为使制图达到工程的具体要求，在对实体进行标注时，编图者须按照出图的主题，利用 GIS 来进行数据的筛选。尤其是在制作交通网络图时，更是要将地理背景数据和道路数据结合起来，包括行政区域的划分、地名、水系、山峰、深谷、道路等等。在进行数据的筛选时要注意保持原有数据和要素规范一致，以便后期符号化处理时遵循统一的标准。

（2）地图投影

在进行地图的制作时，如果跨越度范围过大，在满足制图的长度或面积等变形的前提下，编图者有必要按照要求来进行特定地图投影的选择。

（3）数据格式的转变

主要是指 GIS 数据转换到 MAPGIS，主要有两种方式：直接数据的交换，访问中间数据。直接数据的交换是通过编写程序直接读取 GIS 数据然后按自定义的数据格式输出，通过坐标的变换、层定义、数据读写等手段来实现。访问中间数据是直接打开GIS 数据的中间数据格式。

3.智能化标注

智能化标注能力，从标注位置、放置策略、冲突处理等三个方面来解决点、线、面等自动标注问题。需要注意以下问题：（1）对标注位置、偏移量、间隔标注等基本需求精确控制，无需在前期进行数据的预处理；（2）对标注放置策略及标注冲突处理的控制，可以满足诸如标注大小自有缩放的需求；（3）标注转注和多种注记编辑的能力，标注转为注记后，可对注记进行拆分打散、移动、缩放、删除、修改等功能的编辑。

4.丰富制图表达规则

（1）对空间数据按照地理特征来进行分类和组织，其重点是处理好符号和符号之间的关系来达到地理要素线划的美观，并控制好各图的叠加顺序。（2）基础地形图在对应的数据符号化后，要体现出相同图层中不同地物类对象之间上下关系。（3）在对点、线等有向地物进行制图表达时，需要根据角度方向挂接符号。（4）在处理小路、河流相交问题时，要采用虚线符号实部相交的制图规则。（5）虚线符号拐点处应确保拐点处为实部。（6）桥梁和道路的位置要严格按照桥梁符号与道路方向相一致的规定。（7）在运用等高线、河流等线状符号，保证符号化后线条的光滑性。

结语：

总而言之，在空间数据和地图制图技术不断成熟的发展下，实现两者在生产过程中的一体化是未来绘图行业发展的必然趋势。相信随着 GIS 的引入将会给地图学科的发展带来巨大的改变，在 GIS 空间数据与地图制图整合的大背景下，将会给地图制图的深入发展和广泛应用打下坚实的理论和实践基础。