地理信息系统平台电子地图设计与制作

地理信息系统平台电子地图设计与制作
钱敏，陆藩藩
(江苏省基础地理信息中心江苏南京210013)
摘要电子地图是地图学与计算机科学紧密结合的产物，它利用先进的信息技术拓展了地图的应用，它的出现使地图的信息存储方式和表现形式发生了变革。

本文主要介绍了基于地理信息系统平台，以省一级基础地理信息数据为主要数据源，设计与制作电子地图的过程。

关键词地理信息系统基础地理信息数据电子地图电子地图设计电子地图制作地图瓦片
1引言
电子地图简单地说就是基于电子技术的屏幕地图，是80年代初出现的地图新品种。

随着计算机、数据库等技术的发展而飞速地发展起来，近年来广泛应用和普及在各部门的地理信息系统平台中。

与传统的纸质地图相比，电子地图在自适应性、动态性、信息量、地图显示、量算分析、数据共享性等方面具有无可比拟的优越性，因而，电子地图制作的研究具有重要的意义。

一套结合实用和美观功能的电子地图是保证系统运行的基础。

省级基础地理信息数据是省级以及地市级地理信息系统平台内电子地图制作不可缺少的元素，无论是矢量数据还是影像数据，都有着无法比拟的优势和权威性。

随着信息时代的来临，社会各部门对地理信息的要求越来越多元化，地理信息系统的应用很大程度取决与电子地图和地理实体数据的质量，这也就需要一个良好的数据来源，以及合理的数据更新机制。

针对各类地理信息系统的电子地图的设计和制作是一个复杂的过程，需要多方面的知识和技术的支持，逐渐进步和完善。

2数据分析和处理
2.1 按照需求进行数据搜集和分析
使用省级基础地理信息数据制作的电子地图在系统中作为底图应用很广泛，普遍的展示模式为矢量电子地图、影像电子地图、矢量和影像叠加电子地图。

以江苏省为例，可选择1：10000基础地理信息数据作为制作电子地图的主要矢量数据源，1：5万或者1：25万数据的部分要素作为辅助，2.5米或者较低分辨率遥感影像、0.5米或者更高分辨率的航空影像作为制作电子地图的影像数据源。

数据使用的范围和要素需要按照系统功能要求进行选取和处理。

对于1：10000基础地理信息数据来说，很多要素是地形图要素，在制作相关部门系统的电子地图的时候，有些要素是可以不需要上图的，如等高线、高程点等要素，要素的选择应以系统功能相适应，并且保证地图展示的美观性和可视性。

影像数据的搜集应考虑其地理范围，如2.5米分辨率遥感影像应搜集全省范围，用于较小比例尺的电子地图展示，而0.5米分辨率航空影像可缩小范围，搜集建筑物密集的建城区，或者重要地理目标处的局部影像，一般高分辨率的影像都用来制作大比例尺的电子地图，以便突出高分辨率的优势，更好的展现地面地物。

其它公共地理信息数据，如各类兴趣点、公交线路等数据也可有选择的搜集上图。

随着地理信息系统的普及，各类数据如雨后春笋般出现，数据质量参差不齐，千万不要盲目搜集，容易造成数据重复、数据精度不够等问题。

2.2 统一数据格式
根据所选择的电子地图制作软件，将搜集来的各类数据统一数据格式。

较常见的如Shape数据、Geodatabase数据等,但有些数据格式不支持注记类型，在转换时要充分考虑地图制作需要，选择相应的数据格式。

2.3 统一数据空间参考
根据系统平台要求，统一数据空间参考。

转换后需对数据进行检查，包括数据量、位置精度等。

影像数据在转换过程中可能出现分辨率降低、数据量变化等问题。

2.4 检查数据拓扑关系和关键属性
有些制作电子地图的软件使用的不是通用的GIS数据格式，在导入外部数据的时候，错误的数据拓扑关系会造成数据丢失，因此在制作电子地图之前，对数据源必须进行数据拓扑关系的检查和处理。

对矢量数据的关键属性进行检查。

如道路名称、道路编号、兴趣点名称等需要标示在电子地图上的属性。

对影像数据的分辨率、定位信息、通道属性等进行检查，对色调不协调的数据进行相应的调整，以保证正确和美观的展示效果。

2.5 按照软件特点选择数据处理模式
不同的软件对数据的组织要求也不同，需要根据软件的特点，制定数据组织模式，并进行数据处理。

以ArcGIS为例，可以选择将矢量数据制作成无缝拼接的数据，便于整体符号化，然后分块处理，便于电子地图的制作。

影像数据可合并，也可分块，甚至可以不必统一数据单位，只要能够正确叠加就可以了，这样可以节省数据处理的时间，也可将数据分散存放，对最终的电子地图展示并没有太大的影响。

3电子地图的设计
在制作电子地图之前，要针对系统应用对电子地图的风格、内容和表现方式进行设计。

3.1 视野分级制定
电子地图展示的视野分级中，通常确定最小比例尺为系统地理范围全屏幕显示完整的比例尺，最大比例尺为用于制作电子地图的数据比例尺，以及系统涉及的实体数据最大程度表现时的比例尺，也就是系统所需要展现的全部数据叠加后得到最佳展现效果的比例尺。

视野上下级别之间的关系最好是成偶数倍，为了便于计算，可尽量使用整数。

如下图：
图1 电子地图视野分级设计
确定了视野分级后，可初步制定每一级展现的数据内容，以便在制作电子地图的时候，对数据进行相应的处理。

3.2 色彩方案规划
色彩在电子地图设计中具有非常重要的作用，不同色彩风格的电子地图展现的效果有很大的差别，艳丽的色彩给人突出重点的感觉，而素雅的色彩给人以干净和谐的感觉。

在制作电子地图之前进行色彩规划是很必要的，其中包括了地图底色、面状要素配色、线状要素配色、符号颜色、注记颜色等等，要素在地图分级不同的色调过渡也需要加以规划，如随着比例尺的增大逐渐变深或者变浅等，并且和系统界面颜色也要相互协调，才能得出更好的效果。

如没有特殊应用要求，应尽力保证地图底色的干净，那么在叠加一些公共地理信息或者专题信息的时候，才能突出这些信息，而不是让华丽的背景喧宾夺主。

另外，设计人员应该了解相应的色彩知识，避免选择不安全的颜色，影响地图发布效果。

3.3 符号设计
符号化则是电子地图的脸面，系统美观的符号表现将直接影响电子地图的展现效果。

电子地图的符号除了按照相关标准，也可根据色彩方案进行细节的调整。

3.3.1面状符号
面状符号中填充和边线的颜色根据实际图面要素情况进行设计，由于面状要素的特点是范围比较大，在设计的时候，应避免填充符号或颜色过于突兀，边线颜色与填充颜色不协调等问题。

此外，水系用蓝色表示，植被用绿色表示这类得到共识的表现，一般不改变配色。

3.3.2线状符号
线状符号的粗细变化是反映要素的有力表现，不同于纸质地图符号的展现，在电子地图中，同一要素的符号表现可以不是单一的，是可以随着视野分级变化的，如道路可以随着比例尺的增大，逐渐变化细线为粗线、单线为双线表示，甚至以面的符号来表现（面状表现方式取决于数据类型）。

例如下图，在全省范围展示时，高速公路以单线线型表示，放大到一定比例尺后，视图面显示条件，逐渐变化为双线线型表示，如果有道路面数据，大比例尺地图展示还可以用面状填色表示。

图2 单线线型表示图3 双线线型表示
图4 面状填色表示
3.3.3点状符号
点状符号一般都叠加在面状与线状符号之上，如果要达到较好的表现效果，纯线划的点状符号是无法做到的，通常有镂空情况，会造成显示不清晰的问题，因此在点状符号设计时，要充分考虑地图的叠加效果，运用符号填充底色或者加扩边轮廓的方法，压盖面状与线状符号。

此外，点状符号在选择样式、大小、底色、轮廓的时候，除了表现的直观，还需要系统化，同一视野级别下，不能这个符号线划粗，那个符号线划细，符号大小要均匀，表现要素分类明确。

图5 点状符号设计
3.4 注记样式设计
电子地图除了颜色、符号外，更多的就是注记了，注记样式包括了注记字体、大小、颜色、角度、勾边宽度颜色、底色、标注方式等内容。

注记样式的设计要充分考虑地图的负载量，总体的原则是保证清晰可读，不受图形符号干扰。

图6 注记样式设计
3.5 叠加电子地图的方案设计
叠加展示的电子地图与单纯的矢量地图是有很大差别的。

一方面要尽量表现影像反应的地表，另一方面要对重要的地物进行矢量展现和标注。

因此，单独对叠加电子地图进行方案设计也是很必要的。

主要的设计内容包括：去除矢量电子地图中所有的面状要素；双线表示的线状符号尽量用单线表示；单线表示的现状符号按照具体情况改变粗细设置；点状符号可根据具体情况选择突出显示或者不显示；注记的扩边可根据影像色调、地物密集情况进行调整，以便清晰判读；某一比例尺分级下，可适当删减一些图层要素的展现，保证影像图的可判读性。

图7 叠加电子地图设计
3.6 局部范围设计试验与修正
对于矢量电子地图、影像电子地图、矢量和影像叠加电子地图的设计是相关的，但是又是有区别的，可以选择局部范围进行一些叠加试验，及时对设计方案进行修正，以便取得较好的效果。

4电子地图的制作
4.1 按照分级规划数据
按照视野分级方案的要求对数据进行分层和处理，每一级要考虑图面信息负载量与显示效果，总体原则是下一级数据内容原则上不得少于上一级比例尺。

在规划数据的过程中，会遇到一些数据量较大的要素，如兴趣点等，可根据属性进行分类，再分级别显示；另外对需要提取主干进行分级表示的要素也要进行数据处理，如面状水系过于密集的区域，可对数据进行主支流的分离处理，甚至进行局部内容的删减，以保证该比例尺分级下显示的美观合理性。

4.2 对数据进行符号化
按照设计方案，对各级数据进行符号化，并根据具体情况修正设计方案。

4.3 对数据进行细节调整
对数据进行符号化后的调整工作，是电子地图制作过程中不可缺少的环节，也是图面美观可读性的保证，在这个过程中，人工参与的工作量比较大，对人员的业务知识要求也很高。

4.3.1人工数据调整
矢量数据在符号化后，由于图层叠加、符号边线、宽度等因素的影响，会有要素交叉等显示不合理的情况，需要对数据进行局部调整。

在某一比例尺级别下，也会有局部地区某一
要素过于集中的情况，也需要对该要素数据进行删减。

4.3.2人工注记调整
一般来说，软件平台自动标注都会有以下问题：标注位置单一不合理；就算是智能化标注也不能面面俱到，且多数注记仅能实现部分注记避让，无法做到和点、线、面数据的避让。

如果要达到图面最佳的显示效果，就必须要进行人工注记位移，力求标注指向明确，图面可读性高。

5地图切片
为了提高地图服务的响应速度，可预先制作系列显示比例尺地图瓦片（cache，也称地图缓存）。

地图瓦片的参数包括起始点与分块大小、显示比例尺、图像格式等。

地图瓦片是用来划分、组织和存储地图数据的空间单位。

通常将地图覆盖的区域按一定的规则划分为子块，这样的分块称为“瓦片”。

瓦片可以是规则的几何形状，也可以是不规则的几何形状。

不同的软件平台对切片文件夹以及切片文件的组织和命名方式不一定相同。

依据具体的情况选择适合的文件参数是很必要的。

例如需要叠加的电子地图如果有透明色的，那么应该选择文件格式为*.png，而非*.jpg。

不同的软件在切图时的平滑边缘参数也有所差异，在时间允许的情况下，可选择光滑参数来进行切图操作，可以得到较好的地图效果。

6存在的问题与思考
随着基础地理信息应用的推广，电子地图突破了二维静态的限制，向多维、动态、交互和虚拟的方向发展，很大程度的丰富了多媒体电子地图的显示、查询功能，这就不可避免对制作电子地图的数据也提出了更高的要求，数据的质量、现势性、实用性都成为重要的应用指标。

归根结底，数据才是电子地图的完美支持。

地理信息系统的实用性很大程度取决与电子地图和地理实体数据的质量，这也就需要一个权威和良好的数据来源，以及合理的数据更新机制。

电子地图的设计和制作不是一个一劳永逸的过程，需要我们不断的对其进行优化和处理。

现在电子地图的制作不可避免的人工工作量造成了电子地图制作周期比较长、现势性不够等不足，如何缩短制作周期，是我们需要继续探讨的问题。