程思聰，杜田，徐鵬飛

(1.武漢市測繪研究院，湖北 武漢 430022； 2.武漢大學資源與環(huán)境科學學院，湖北 武漢 430079)

1 引 言

在互聯(lián)網(wǎng)技術與思維方式滲透全社會的今天，測繪信息獲取手段日新月異，帶來地理信息測繪領域的飛速發(fā)展。專題地圖作為測繪成果的重要形式，是測繪服務大眾最直觀的工具。目前的專題地圖編制不管從技術手段、數(shù)據(jù)管理、應用領域等方面都有一定的局限性。從編制技術來說，多以CorelDRAW、AI等圖形處理軟件為主，以求最大程度獲取視覺效果；從數(shù)據(jù)特征來說，缺乏統(tǒng)一的規(guī)范和精確的數(shù)學坐標，與基礎地形圖等測繪信息之間難以建立嚴格的對應關系；從數(shù)據(jù)管理來說，目前以地圖產品為單元進行地圖數(shù)據(jù)的管理，造成更新維護重復，降低了地圖管理的效率。針對這些問題，本文研究構建專題地圖知識庫，通過對專題地圖數(shù)據(jù)進行規(guī)范化處理，構建標準地圖數(shù)據(jù)庫，將制圖規(guī)則經驗以知識庫的形式進行存儲，為地圖編制技術的智能化應用建立導向基礎，在保證成圖效果的前提下實現(xiàn)快速模板式出圖[1]。

2 專題地圖知識庫介紹

知識庫是知識工程中結構化、易操作、易利用、全面有組織的知識群集，是針對某一(或某些)領域問題求解的需要，采用某種(或若干)知識表示方式在計算機存儲器中存儲、組織、管理和使用互相聯(lián)系的知識片集合。專題地圖知識庫將專題地圖編制中涉及的知識片通過歸類整理，融合專家設計思想及各種規(guī)范標準，在某種程度上實現(xiàn)知識的積累，最終以自動或半自動的方式作用于地圖數(shù)據(jù)要素上，既能減輕制圖人員的工作強度，也可以從成果質量控制上起到監(jiān)督規(guī)范作用[2]。

相對于專題地圖數(shù)據(jù)庫，知識庫是一個更為綜合的概念，它將各種類型的數(shù)據(jù)庫信息融合形成具有傳遞導向性的工具體系。通過專題地圖知識庫的建設，實現(xiàn)從個人制圖能力到制圖知識的轉變，通過對各種數(shù)據(jù)要求、制圖規(guī)范、質量控制等內容進行研究分析，結合經驗積累及專家意見，封裝為一個導向性知識體系，輔助專題地圖編制生產。

3 建設目標

專題地圖知識庫的構建以指導地圖編制工作實踐為主，在保證地圖視覺效果的同時解決上述地圖數(shù)據(jù)管理帶來的問題。本文專題地圖知識庫的構建是建立在CorelDRAW制圖的基礎上，專題地圖知識庫是數(shù)據(jù)庫、制圖規(guī)則、數(shù)據(jù)框架等要素的融合，其中包含地圖數(shù)據(jù)、標準結構、參數(shù)規(guī)則等一系列的內容，從地圖數(shù)據(jù)管理、維護、更新、編制等方面進行標準規(guī)范的構建，從而盡量減少制圖人員能力對地圖成果質量的影響，提高制圖效率。

專題地圖知識庫以武漢市專題地圖為建設范圍，對不同尺度地圖數(shù)據(jù)要求、制圖規(guī)范、質量控制等內容進行研究分析，建設成果包括專題地圖分類分層及編碼體系、常規(guī)幅面地圖內容標準體系、統(tǒng)一標準地圖數(shù)據(jù)、地圖專題庫、符號庫、顏色庫六個部分，其中專題地圖分類分層及編碼體系，常規(guī)幅面地圖內容標準體系構建知識規(guī)則，統(tǒng)一標準地圖數(shù)據(jù)搭建知識基礎框架，專題庫、符號庫與顏色庫等構成知識專題元素，共同組成專題地圖知識庫的全部內容。

4 關鍵技術點

4.1 專題地圖分類分層及編碼體系

按照公開版地圖數(shù)據(jù)的組織方式，結合基礎地理信息數(shù)據(jù)要素規(guī)范與地理信息公共服務平臺數(shù)據(jù)規(guī)范[3]，對地圖要素類別、層次、編碼等內容進行規(guī)范制定。同時為方便今后數(shù)據(jù)更新與利用，建立起與基礎地理信息庫的對應關系。

(1)要素分層結構

不同于基礎地形圖的測繪規(guī)范標準，專題地圖要素更多是從社會應用的角度出發(fā)，按照不同社會性質進行分類。根據(jù)專題地圖的圖面構造特征，主要由基礎地理底圖要素、專題信息要素與附加信息要素構成。其中基礎地理底圖要素主要起到背景定位作用，提高整個專題地圖的表達和傳輸效果[4]。專題信息體現(xiàn)專題地圖的主題表達功能，而附加信息要素承擔了專題地圖的視覺效果功能。結構框架如圖1所示：

圖1 專題地圖要素分層結構

(2)編碼結構

要素編碼主要是為了方便向導式輔助地圖編制的需要，使要素類別與層次特征能通過代碼識別，減少人工判斷干預。此外，為了與基礎地形圖數(shù)據(jù)庫相對接，便于今后數(shù)據(jù)更新維護與信息共享，每個要素編碼與相應的地形圖數(shù)據(jù)編碼相對應，由于分類體系不同，二者之間不存在一一對應的關系。

要素編碼采用層次編碼法，將字母與數(shù)字相結合與專題信息分類相對應。主題門類采用字母ABC表示，一級子類、二級子類、三級子類依據(jù)等級制和完全十進制，幾何類型碼采用P、L、A、T分別標識點、線、面以及文字要素類型，最終形成五層八位數(shù)字與字母相結合的專題信息類別體系。具體結構如圖2所示：

圖2 專題地圖要素分層分類編碼

4.2 專題地圖統(tǒng)一框架標準

將不同范圍、不同尺度的地圖數(shù)據(jù)整合成全市域范圍完整統(tǒng)一的框架，并建立與基礎地理信息之間的坐標對應關系。此框架將作為專題地圖更新維護的標準數(shù)據(jù)，也是進行不同比例尺、不同范圍、不同專題的專題地圖編制的唯一數(shù)據(jù)基礎，從而徹底改變以往地圖管理與編制多個數(shù)據(jù)源帶來的重復建設、管理混亂、缺乏統(tǒng)一規(guī)范等問題。主要包括以下建設內容：

(1)坐標格網(wǎng)構建

構建專題地圖與2000地形圖坐標格網(wǎng)的映射關系，使專題地圖數(shù)據(jù)與地形圖、影像圖之間能準確套合，從而更好地保證專題地圖數(shù)據(jù)的準確性。格網(wǎng)映射圖如圖3所示：

圖3 格網(wǎng)映射圖

(2)數(shù)據(jù)整合與更新

通過格網(wǎng)映射，不同比例尺和范圍的地圖數(shù)據(jù)可以進行套合，如圖4所示，從而將其整合為一套數(shù)據(jù)，成為信息最豐富完整的地圖數(shù)據(jù)源，主要包括套合、接邊與更新處理工作。其中套合接邊是針對同一區(qū)域不同尺度的數(shù)據(jù)處理。利用相同范圍的格網(wǎng)映射將不同比例尺的地圖數(shù)據(jù)進行套合，并使大比例尺地圖數(shù)據(jù)信息添加到統(tǒng)一框架體系中，同時對相鄰區(qū)域進行接邊。由于過去不同數(shù)據(jù)源沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)范，因此在同一界線、路網(wǎng)等要素會出現(xiàn)套合偏差，要對這種相同要素之間的偏差進行編輯糾正。

(3)規(guī)范化處理

根據(jù)專題地圖分類分層及編碼體系對統(tǒng)一框架進行規(guī)范處理，將圖層按照“要素名稱”進行統(tǒng)一命名，明確每一條要素信息的分類及層次。統(tǒng)一框架的成果如圖5所示：

圖4數(shù)據(jù)套合

圖5 統(tǒng)一框架圖

4.3 常規(guī)幅面地圖參數(shù)標準

根據(jù)專題地圖編制工作實踐經驗總結，一般是按照圖幅尺寸規(guī)格進行編制。充分考慮規(guī)格需求的同時，也要兼顧工作量，因此應選擇合適的圖幅尺度進行標準制定[5]。武漢市公共地圖及各類專題地圖主要包括A4幅面、A3幅面、四開、對開和掛圖等常規(guī)幅面(如表1所示)，每種常見幅面針對相應的地圖范圍和比例尺，由此總結出14個制圖參數(shù)標準，此標準規(guī)定了不同幅面和范圍的地圖內容和要素參數(shù)。

常規(guī)幅面地圖參數(shù)標準表 表1

參數(shù)標準表中，包含對點、線、面、注記要素的形態(tài)參數(shù)的設定，結構如表2所示：

要素參數(shù)表 表2

4.4 專題信息庫

在過去的專題地圖編制過程中，很多由專業(yè)單位提供的專題信息零散地存貯在各個不同的專題地圖中，跟隨歸檔文件分散存儲，只有位置名稱等圖面顯示的屬性，隨著時間推移，最終往往成為碎片化的、不完整的無效信息，形成資源浪費。針對這部分專題信息建立專題信息庫，將所有專題信息在同一坐標體系下集中存儲，并建立規(guī)范的屬性字段表，包括專題名稱、編碼、來源、時間等，成為各行業(yè)的專題信息庫，既是對歷史數(shù)據(jù)的規(guī)范整理，也為今后進行交互式地圖定制服務積累專題資源。

專題信息庫結構如圖6所示：

圖6 專題信息庫結構

4.5 符號庫與顏色庫

(1)符號庫構建

針對專題地圖編制中的常用符號建立不同類型的符號庫，利用CorelDRAW符號庫管理器進行統(tǒng)一管理。符號庫的分類分層體系與專題地圖要素保持一致，其符號編碼是在專題地圖要素編碼的基礎上擴展三位順序碼，用于標識每個符號，符號庫結構如圖7所示。

圖7 符號庫結構

(2)顏色庫

顏色庫使用CorelDRAW中自帶的調色板管理器進行管理，利用調色板編輯器進行顏色樣式的編輯，主要包括顏色的編輯、添加、刪除以及排序重置等功能。通過編輯器新建的顏色樣式可導出為XML文件，也能被其他cdr文件導入使用。專題地圖顏色庫中存儲了多種配色風格，如簡約、潔凈、清新、浪漫、明亮、濃烈、強硬等，適用于符號設計時選取搭配，除此之外，形成由淺至深不同亮度和飽和度的色彩搭配，專門用于行政區(qū)劃的底色填充。

4.6 專題地圖知識庫的應用探索

專題地圖知識庫構建了專題地圖的制圖模式、數(shù)據(jù)規(guī)范等知識規(guī)則，在此基礎上，通過CorelDRAW VBA進行二次開發(fā)探索，嘗試實現(xiàn)CorelDRAW平臺下限定地圖主題與范圍的下向導式輔助制圖，包括地圖數(shù)據(jù)準備與自動參數(shù)配置。其中地圖數(shù)據(jù)準備是根據(jù)地圖主題、范圍、比例尺從統(tǒng)一標準地圖框架中選取合適的地圖內容，自動參數(shù)配置是根據(jù)常規(guī)幅面地圖參數(shù)標準規(guī)則表以及相應的符號庫對地圖數(shù)據(jù)進行自動參數(shù)配置。

圖8 專題地圖知識庫應用探索

5 小 結

專題地圖知識庫的構建針對實際地圖編制的現(xiàn)狀問題，從“先建庫，后制圖”的角度出發(fā)[6]，以提高地圖編制效率、減少人為誤差為目標，一定程度上解決了地圖數(shù)據(jù)組織混亂、數(shù)據(jù)管理復雜低效等問題，突破了過去專題地圖成果與地理信息系統(tǒng)開發(fā)應用之間的障礙，實現(xiàn)了地圖編制互聯(lián)網(wǎng)轉型的第一步。后期應對知識庫內容擴充，考慮多源數(shù)據(jù)資料的入庫[7]，對知識內容要素進一步細化，建立多尺度地圖制圖模型[8]，同時對專題地圖知識庫的應用進行深入探索，進一步開發(fā)向導式輔助設計系統(tǒng)，使專題地圖知識庫為互聯(lián)網(wǎng)平臺下地圖編制智能化應用打下良好的基礎，并應用于生產實踐中。