地图自动综合的研究与分析

只要 自动 综 合 的 问 题 不 解 决 ，现 有 的 Ｇ Ｓ 系统 仍 Ｉ 将 需 要 独 立 的 存 储 不 同 比 例 尺 的 地 图 数 据 。 这 类 依 比 例 尺 的数 据 库 是 目前 计 算 机 制 图 系 统 的 共 同 点 。 尽 管
３ ２ 地 图综合是增强 Ｇｌ ． ｓ信息可视化的需要
目前 的状 况 如 此 ， 人 们 最 终 还 是 希 望 有 更 先 进 的 系统
来 取 代 这 种 方 式 。 Ｇ Ｉ 和 自动 制 图 系统 的最 终 目标 都 Ｓ 将 是 基 于 知 识 的 方 法 和 综 合 算 法 生 成 不 依 比 例 尺 的 Ｇ Ｓ ，能 够 实 现 动 态 和 连 续 地 从 一 种 比 例 尺 向 另一 种 Ｉ 比 例 尺 过 渡 的 自动 浏 览功 能 ，支 持 多 种 目 的 和 任 务 所 要求 的 多比例 尺地 理 信息 的应 用 。
在 许 多 情 况 下 ， 当数 据 显 示 的 比 例 尺 小 于 数 据 采
集 的 比 例 尺 时 ， 只 有 经 过 综 合 才 能 以 清 晰 的 形 式 显 示 出 来 ，相反 地 ，有 时 开 窗 放 大 的 效 果并 不 令 人 满 意 ，尤 其 当现 实 比例 尺 大 于 数 据 采 集 比 例 尺 时 ， 要 想 了 解 更 加详 细 的信 息是 不 可能 的 ， 因为在 应 用空 间数 据 时 ， 其 比例 尺 是 不 能 大 于 数 据 采 集 比 例 尺 的 。 同时 ，合 理 综 合 的 结 果 ，不 仅 保 留 了 空 间 数 据 库 在 给 定 比 例 尺 或 图 像 格 式 情 况 下 原 始 信 息 的 最 佳 数 量 ， 而 且 去 除 了 图
张志勇
温婉丽
西安大地测绘工程有限责任公司 河北建筑工程学院数理系 【 摘 要】 本文作 者结合 Ｇ ｓ环境 下地 图 自动综合 的特 点 ， 分析 了地 图 自动综合 的研 究现状 及存在 问题 ，并提 出 了 ｌ
进 一 步 的解决 方 法。
【 关键 词 】 自动综 合 ；地理 信 息 系统 ；人 工智 能
地理信息系统 （ Ｓ ＧＩ ）有如下特征 ：ＧＩ Ｓ的物理外
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・
一
比 例 尺 进 行 可 视 化 输 出 时 ， 数 据 库 中 数 据 容 量 过 大
高 ，人 类 的 视 野 范 围 不 断 扩 大 ， 只 有 将 实 时 的 自 动 综 合 方 法 运 用 到 网络 地 理 信 息 工 程 中 去 ， 数 字 地 球 才 能 在 网络 的 任 意 节 点 上 为 用 户 提 供 所 需 任 意 详 细 程 度 的 地球 空 间数据 。
型 ， 空 间 数 据 的 分 析 和 观 察 必 须 在 比例 尺 条 件 下 进
行 。 而 数 据 更 新 是 数 据 库 维 护 中 需 要 经 常 进 行 的 一 项
段 ，Ｇ Ｉ 才 能 够 真 正 满 足 不 同 详 细 程 度 的现 实 和 输 出 Ｓ 不 同详 细 程 度 地 图 的 需求 ， 而且 ，随 着 Ｉ ｅ ｎ ｔ 务 ｎｔ ｒ ｅ 服 范 围 的扩 大 ，Ｉ 技 术在 ＧＩ Ｔ Ｓ中 的广 泛 应 用 ，ＲＳ 、ＧＩ Ｓ 和 Ｇ Ｐ Ｓ 、 数 字 通 讯 和 计 算 机 网络 互 联 技 术 的 不 断 进 步 ， 人 们 掌 握 和 利 用 地 球 空 间 信 息 方 面 的 能 力 空 前 提
近 年来 ，随 着 地理 信 息 系 统 由纯 科 研 项 目应用 向部
壳 是 计 算 机 化 的 技 术 系 统 ；Ｇ Ｉ 的操 作 对 象 是 空 间 数 Ｓ
据 ；Ｇ ＩＳ 的技 术优 势 在 于 它 的 数 据 综 合 、 模 拟 与 分 析 评 价 能 力 ， 可 以得 到 用 常 规 方 法 或 普 通 信 息 系统 难 以 得 到 的 重 要 信 息 ，实 现 地 理 空 间 过 程 演 化 的模 拟 和 预 测 ；ＧＩ Ｓ具 有 多 学科 交 叉 的 特 征 。
的 层 次 上 进 行 的 ， 需 要 不 同 综 合 程 度 的 地 理 信 息 模
理 和 传 输 时 间 开 销 等 ，从 而 为 不 同 层 次 的 决 策 提 供 适
宜 信 息 。 只 有 具 备 了 灵 活 的 自动 综 合 功 能 ， 地 图 数 据 库 才 能 真 正 成 为 数 字 地 图 环 境 下 地 图 生 产 的 一 种 手
ａ ｌ ｓ ｓｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｃｕ ｌ ｙ ａ ｄｅ ｉｔｎ ｒ ｂ ｅ ， ｎ ｌｏｐ ｔ ｏ ｗａ ｄｔ ｅｒ ｓ ｌｅ ｎａｙ ｅ ｅ ｅ ｈｉｇ ａ ｔａ ｉ ｎ ｘ ｓｉ ｇｐ ｏ ｌｍ ａ ｄ ａｓ ｕ ｓｆ ｒ ｒ ｅ ｏｖ ． ｒ ｔ ｈ
［ ｅ ｏｄ］ａｔｍ ｔｍ ｇｎｒｌ ａｏ ； Ｉ； ｒｆ ｉ ｔ ｌ ｅｃ Ｋ ｙｗ ｒｓ ｕｏ ａ ｓ ｅｅａｚｔ ｎ Ｇ Ｓ ａｔ ｃ ｌｎｅｉ ｎ ｅ ｉ ｉｉ ｉ ａｉ ｌｇ ｉ
即 将 完 成 基 本 比例 尺 地 理 数 据 库 的 建 库 工 作 。 各 国 的 基 本 比 例 尺 视 国 家 的 领 土 大 小 、 人 口 密 度 以 及 经 济 条 件 等 多 种 因 素 的 不 同而 有 所 不 同 。 然 而 ，基 本 比例 尺 地 理 数 据 库 的 数 据 量 非 常 庞 大 ， 其 详 细 的 地 理 数 据 往
７ 地 理信 息系统 （ ｅ ｇａ ｈｃ ・ ● Ｇ ｏ ｒｐ ｉ ｎ ｌ—
地 理信息 系统 （ ）环境 下 的 ＧＩ Ｓ 地 图综 合
在 Ｇ Ｉ 中 需 要 地 图 综 合 ，是 近 年 来 才 被 人 们 认 识 Ｓ
到 的 。 一 方 面 ， 出 于 节 约 成 本 、 减 少数 据 采 集 量 的 考
适 合 特 定 用 途 和 专 门用 户 的 地 理 信 息 库 也 成 了 一 项 重
要 的 任 务 。 地 图 综 合 不 仅 能 够 把 大 空 间 映 射 到 小 空 间 ， 生 成 较 小 比例 尺 的 地 图 或 生 成 另 一 分 辨 率 的 空 间 数 据 库 ， 而 且 能 够 减 少 信 息 的 存 储 空 间 、 降 低 数 据 处
理数 据是 各种地 理 特征和 现 象间关 系 的符号化 表示 ， 包 括 空 间 位 置 、 属 性 特 征 （ 称 属 性 ） 和 时域 特 征 三 简 部 分 。 空 间位 置 、属 性 及 时 间 是 地 理 空 间分 析 的 三 大
基 本要 素 。
条 件 的 不 同 ，可 以 将 整 个 综 合 问题 看 作 是 两 个 变 换 过 程 所 构 成 ，一 个 是 从 现 有 的 数 据 库 经 过 综 合 变 换 推 导 出新 的 具 有 不 同 详 细 程 度 的数 据 库 ；另 一 个 是 当 用 某
３． 数据压缩和数据库派生的需要 ３
降 低 复 杂 程 度 是 综 合 的 主 要 功 能 ， 科 学 综 合 的部 分 过 程 与 人 的 行 为 和 判 断 能 力 是 一 致 的 ， 因 此 为 减 少 数 据 量 和 处 理 时 间 而 进 行 的 数 据 压 缩 是 很 必 要 的 。 同 时 ， 在 目前 建 立 地 图 数 据 库 仍 费 时 费 力 的 情 况 下 ， 由
不 能 进 行 清 晰 的 图 形 表 达 所 进 行 的 综 合 变 换 。 在 这 两 个 过 程 中 ， 前 一 过 程 是 变 换 空 间 模 型 的 复 杂 性 ， 后 一 过 程 是数 据 库 的图形 表 达 ，与传 统 的制 图综 合 相 同 ，
考 虑 了地 图 、数据 库 和可 视化 之 间的差 别 。
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门化 、 网络 化 的大 型运 行 系统 发 展 ， 一库 存 储 ”与 “ “ 多
种 用 途 ”之 间 的 矛 盾 显 得 越 来 越 突 出 。在 学 术界 ，“ 多 比例尺 ＧＩ Ｓ” 或 “ 多分辨 率 ＧＩ Ｓ”更 是数 次 国际和 国内 Ｇ Ｉ 讨 论会 、空 间论 坛 的热 门话题 。在 这 种形 势 下 ， Ｓ 制 图综合 不 再 仅 仅是 归属于 地 图 学领 域 的 课题 ， 是 Ｇ Ｉ 而 Ｓ 领 域 内 迫 切 需 求 、 不 可 回避 的 重 要 的 数 据 变 换 操 作 。
大 比 例 尺 数 据 库 派 生 较 小 比例 尺 地 图数 据 库 依 然 是 地
图 数 据 库 应 用 的一 个 重 要 方 面 ， 这 样 不 仅 节 约 了 建 库 经费 ，而且可 以大大节 省 建库 时 间。
３． 数据分析和数据更新 的需要 ４
地 理 数 据 的分 析 总 是 针 对 一 定 的 空 间 尺 度 和 一 定
［ ｒ ｃ ］Ｔ ｅ ｉ ｓａ ｈ ｓｎｔｉｔｅｉ ａｅ ｎｔ ｅ ｅｔｒ ｏ Ｉ ａｉｇｅｓｎｉｌａｔｒ ｏ ｐｇ ｎｒｌ ａｉｎ Ａｂ ｔａ ｔ ｈ ｎｒ ｅｒ ｅ ｓｈ ｓ ｒ ｉ ｄｔ ａｕｅ ｆ Ｓｂ ｓ ｓｅｔ ｃ ｓ ｆ ｓ ｍａ ｅ ｃ ｉ ｈ ｓ ｕ ｅ ｈｆ Ｇ ｎ ａ ｆ ｏ ｍａ ｅ ｅａ ｚｔ ， ｉ ｏ
往 隐 含 着 高 密 度 的 空 间 信 息 。 但 是 ， 人 们 并 不 是 时 时 处 处 都 需 要 详 细 的 数 据 ，过 多 的 不 相 关 的 信 息 有 时 会 干 扰 正 常 工 作 ，妨 碍 人 们 对 全 局 性 问 题 本 质 的 把 握 。
因 此 ，如 何 把 详 细 的 空 间 数 据 通 过 综 合 的 方 法 改 ｙｔｍ简称 ＧＳ ｏ Ｉ）
地 理 信 息 系 统 是 有 关 地 理 实 体 的 性 质 、 特 征 及
运 动 状 态 的 特 征 和 一 切 有 用 的 知 识 ， 它 是 对 表 达 地 理 特 征 与 地 理 现 象 之 间 关 系 的 地 理 数 据 的 解 释 。地
像 中 的 噪 音 ，放 大 了 图 形 的 基 本 部 分 ， 使 图 形 的 最 主
要 特 征 得 以保 持 ， 这 样 才 能 满 足 可 视 化 的 需 要 ， 保 证 数字 地 图显 示的 质量 。
地 图 自动综合 的必 要性
３ １ 社会发展的需要 ．
世 界 上 许 多 发 达 国 家 及 发 展 中 国 家 已 相 继 完 成 或
工 作 ，也 是地理 数 据 库生 命 力长 久不 衰 的动力 所 在 ，
只 有 现 势 性 强 的 地 理 数 据 ， 才 能 够 得 出 正 确 的分 析 效
虑 ，人 们 逐 渐 认 识 到 了数 据 库 “ 库 多 用 ” 的 重 要 性 ； 一
另一 方 面 ，Ｇ Ｉ 的 空 间 分 析 结 果 只有 通 过 恰 当 的 制 图 Ｓ 表 达 ，才 具 有 最 优 化 的 可 读 性 ， 而 按 地 图 要 求 去 进 行 表 达 ，就 必 然 要 使 用 地 图 综 合 手 段 。 数 字 环 境 下 的 自动 综 合 ，根 据 其 应 用 目的 和 限 制
的 空 间 等 级 进 行 的 ， 即 空 间现 象 和 过 程 通 常 是 依 比 例
尺 的 ，像 气 候 、 水 资 源 、农 业 、森 林 、 交 通 、土 地 及 城 市 规 划 等 许 多 应 用 都 需 要 不 同 详 细 程 度 的 变 换 及 综
合 ， 因 为 数 据 的 分 析 与 传 输 往 往 都 是 在 局 部 的 或 较 高