胡小彭

(安徽省基礎(chǔ)測(cè)繪信息中心，安徽 合肥 230031)

1 引 言

基礎(chǔ)地理信息是國(guó)家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，是國(guó)家信息化權(quán)威、統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)和空間載體，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、自然資源管理、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、防災(zāi)減災(zāi)、公共突發(fā)事件處置、國(guó)防建設(shè)和信息化工作等不可缺少的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[1]。隨著安徽省省級(jí)基礎(chǔ)測(cè)繪工作的不斷深化，大量的基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)逐步積累，已成為全面、準(zhǔn)確、客觀反映全省地表自然與人文地理的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性信息資源，也是各級(jí)政府部門(mén)科學(xué)管理決策的重要依據(jù)。

地圖制圖進(jìn)入數(shù)字化，生產(chǎn)的工藝流程也發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變，不再是傳統(tǒng)的先有圖后建庫(kù)，而是先建庫(kù)后出圖[2]。近年來(lái)，安徽省基礎(chǔ)測(cè)繪生產(chǎn)主要側(cè)重于數(shù)據(jù)的采集與建庫(kù)，“十三五”期間實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)的年度更新目標(biāo)[3]，形成了每年一版的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，目前最新的數(shù)據(jù)庫(kù)為2020版。雖然安徽省基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容不斷豐富、現(xiàn)勢(shì)性不斷提高，但未同步更新地形圖制圖數(shù)據(jù)和紙質(zhì)地形圖，缺少該方面的地圖產(chǎn)品。省級(jí) 1∶10 000基本比例尺地形圖是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的基本用圖，應(yīng)用十分廣泛[4～6]，為了滿足社會(huì)需要，豐富基礎(chǔ)測(cè)繪產(chǎn)品體系，需在已有的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)制圖輸出功能，將數(shù)據(jù)庫(kù)中的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)輸出為電子或紙質(zhì)圖件，為有需求的用戶提供地圖產(chǎn)品。

2 需求分析

目前，安徽省測(cè)繪檔案資料館中現(xiàn)存的 1∶10 000地形圖制圖數(shù)據(jù)成果為“十二五”期間生產(chǎn)，現(xiàn)勢(shì)性2012年左右。隨著近年來(lái)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的飛速發(fā)展，現(xiàn)實(shí)中的自然和人文地理要素都發(fā)生了很大變化，而現(xiàn)存的地形圖制圖數(shù)據(jù)沒(méi)有及時(shí)更新，地圖內(nèi)容陳舊，很多已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前的應(yīng)用需求。

“十三五”期間安徽省要求實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)測(cè)繪年度更新，突破了以往五年更新一次的頻率。由于時(shí)間緊、任務(wù)重，每年基礎(chǔ)測(cè)繪主要的工作任務(wù)是數(shù)據(jù)的采集與建庫(kù)，生產(chǎn)單位沒(méi)有同步生產(chǎn)地形圖制圖數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致未能及時(shí)向社會(huì)提供最新的地圖產(chǎn)品。為此，需要研發(fā)基于數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)生成地形圖制圖數(shù)據(jù)技術(shù)，將數(shù)據(jù)庫(kù)中的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)快速輸出為電子或紙質(zhì)圖件，豐富基礎(chǔ)測(cè)繪產(chǎn)品體系。一方面滿足各行業(yè)應(yīng)用的需要，另一方面為應(yīng)急測(cè)繪保障提供圖件成果[7，8]。

安徽省基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)制圖系統(tǒng)的主要需求是基于數(shù)據(jù)庫(kù)直接輸出地形圖制圖數(shù)據(jù)成果，建立以空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)的地圖生產(chǎn)體系，形成一套新的地圖生產(chǎn)技術(shù)和工藝流程，提高地圖生產(chǎn)的自動(dòng)化和智能化程度，并滿足向社會(huì)各界提供基于持續(xù)更新的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的多樣化地圖服務(wù)的需求，實(shí)現(xiàn)制圖輸出功能與現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系系統(tǒng)的無(wú)縫對(duì)接。要求通過(guò)制圖系統(tǒng)，可以直接生成各年度版本的 1∶10 000標(biāo)準(zhǔn)分幅的紙質(zhì)地形圖，也可以生成矢量和柵格形式的 1∶10 000地形圖制圖數(shù)據(jù)。

3 數(shù)據(jù)庫(kù)制圖系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 技術(shù)路線

目前安徽省已建成基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)及管理系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)采用C/S體系結(jié)構(gòu)，利用C#和ArcGIS Engine 10.1開(kāi)發(fā)，數(shù)據(jù)庫(kù)采Oracle11g，空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎采用ArcSDE 10.1，數(shù)據(jù)庫(kù)制圖系統(tǒng)需要開(kāi)發(fā)接口，能夠?qū)崿F(xiàn)與現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)及功能的交互操作。

數(shù)據(jù)庫(kù)制圖的總體技術(shù)路線是在已有的數(shù)據(jù)庫(kù)及管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，按照國(guó)家基本比例尺地形圖圖式，建立專(zhuān)家制圖規(guī)則庫(kù)并配置制圖模板，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)制圖系統(tǒng)自動(dòng)生成制圖數(shù)據(jù)，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景要求輸出所需的地圖產(chǎn)品，如圖1所示。

圖1 制圖技術(shù)流程圖

3.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)制圖系統(tǒng)是按照國(guó)家基本比例尺地形圖圖式要求，基于數(shù)據(jù)庫(kù)直接輸出地形圖成果，滿足日常和應(yīng)急使用要求。系統(tǒng)功能主要包括符號(hào)庫(kù)管理、制圖模板配置、快速成圖、制圖編輯與成果輸出等五大模塊，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

(1)符號(hào)庫(kù)管理

符號(hào)庫(kù)管理是制圖系統(tǒng)不可缺少的部分。符號(hào)庫(kù)管理包括符號(hào)庫(kù)建立、符號(hào)編輯修改、特殊符號(hào)加載，提供制圖所需的各類(lèi)符號(hào)制作能力，支持符號(hào)導(dǎo)入導(dǎo)出、瀏覽查詢等基本管理操作。

(2)制圖模板配置

制圖模板配置包括圖廓整飾、符號(hào)化、符號(hào)沖突處理、智能標(biāo)注、同色壓蓋處理、制圖精編配置、制圖輸出參數(shù)設(shè)置等可視化配置功能。通過(guò)制圖模板配置功能可進(jìn)行制圖模板自定義配置，制作滿足各版本的制圖模板。

(3)快速成圖

快速成圖功能是基于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)、圖號(hào)、元數(shù)據(jù)等相關(guān)信息，依賴制圖模板，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掛接符號(hào)、注記生成、制圖預(yù)處理、圖廓整飾等一系列制圖處理，自動(dòng)生成地形圖制圖數(shù)據(jù)。支持通過(guò)點(diǎn)選、框選或者指定圖幅號(hào)等多種方式來(lái)獲取庫(kù)內(nèi)數(shù)據(jù)集中需要進(jìn)行出圖的數(shù)據(jù)。

快速成圖功能模塊，一方面支持基于制圖模板實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)庫(kù)到制圖成果的自動(dòng)快速出圖，圖面總體效果良好，符號(hào)與注記表達(dá)正確，可滿足應(yīng)急使用；另一方面支持使用MDB、GDB等常用格式的本地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行快速自動(dòng)制圖。

(4)制圖編輯

開(kāi)發(fā)制圖編輯功能模塊，提供便捷的符號(hào)編輯工具、注記編輯工具，實(shí)現(xiàn)只編輯要素符號(hào)而不改變數(shù)據(jù)本身形態(tài)。對(duì)于圖面效果需要精細(xì)化編輯的場(chǎng)景，系統(tǒng)提供符號(hào)、注記編輯功能，提供沖突檢查能力輔助編輯。制圖精編過(guò)程中只編輯制圖要素，不編輯庫(kù)體要素。使用優(yōu)化的圖庫(kù)一體化數(shù)據(jù)模型，消除制圖輔助圖層，將制圖的符號(hào)表達(dá)信息直接存儲(chǔ)到要素對(duì)象屬性內(nèi)，使地理數(shù)據(jù)和制圖數(shù)據(jù)上保持緊密關(guān)聯(lián)，方便制圖時(shí)同時(shí)調(diào)用。

(5)成果輸出

成果輸出功能模塊，實(shí)現(xiàn)制圖成果可按照標(biāo)準(zhǔn)圖幅、行政區(qū)劃和任意范圍進(jìn)行輸出，支持無(wú)損輸出GeoPDF、EPS、DWG、TIF等常用電子格式制圖成果。

3.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

制圖輸出系統(tǒng)基于安徽省基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，提供了常用的功能接口，將制圖輸出相關(guān)功能集成到現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中，可以根據(jù)數(shù)據(jù)版本、圖號(hào)從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取數(shù)據(jù)，快速生成制圖工程文件，在界面中可查看所選圖件或打開(kāi)所選制圖工程文件，實(shí)現(xiàn)了制圖輸出與數(shù)據(jù)庫(kù)一體化管理與應(yīng)用，如圖3所示。

圖3 制圖輸出與數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)集成

在專(zhuān)家制圖規(guī)則庫(kù)引導(dǎo)和制圖模板的驅(qū)動(dòng)下，能夠快速完成地形圖自動(dòng)化制作，5 min～10 min即可完成一幅標(biāo)準(zhǔn) 1∶10 000地形圖制作，基本符合國(guó)家基本比例尺地圖圖式要求，可滿足日常和應(yīng)急使用。

系統(tǒng)也可以作為一個(gè)制圖輸出工具獨(dú)立運(yùn)行(圖4)，獨(dú)立運(yùn)行時(shí)需要指定數(shù)據(jù)源生成制圖工程文件。制圖輸出工具提供了數(shù)據(jù)預(yù)處理、制圖處理、符號(hào)編輯、注記編輯、成果輸出等功能，通過(guò)人工干預(yù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)自動(dòng)化快速制圖成果的進(jìn)一步優(yōu)化。

圖4 制圖輸出工具界面

4 關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新

(1)專(zhuān)家制圖規(guī)則庫(kù)

目前基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)生產(chǎn)側(cè)重?cái)?shù)據(jù)的采集與建庫(kù)，主要考慮數(shù)據(jù)采集指標(biāo)和精度，沒(méi)有著重考慮圖面效果，對(duì)數(shù)據(jù)直接符號(hào)化后會(huì)出現(xiàn)圖面混亂的問(wèn)題，而基于數(shù)據(jù)庫(kù)制圖需要考慮圖面效果，保證圖件的可讀性。本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)制圖工藝流程的梳理優(yōu)化，在圖庫(kù)一體化數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上，按照國(guó)家基本比例尺地形圖圖式，建立了專(zhuān)家制圖規(guī)則庫(kù)，包括圖廓整飾規(guī)則、符號(hào)規(guī)則、要素規(guī)則、圖層規(guī)則、注記規(guī)則等，進(jìn)一步提高軟件自動(dòng)化制圖效果與效率。只需指定輸出內(nèi)容、輸出范圍及制圖模板即可在專(zhuān)家制圖規(guī)則庫(kù)的引導(dǎo)下快速制圖，無(wú)須進(jìn)行圖面數(shù)據(jù)處理，極大縮短制圖時(shí)間。

(2)地物名稱智能標(biāo)注技術(shù)

研發(fā)了地物名稱智能標(biāo)注技術(shù)，利用數(shù)據(jù)庫(kù)中地理要素的屬性數(shù)據(jù)自動(dòng)派生出具有可編輯的、靜態(tài)顯示特性的地圖注記，最后通過(guò)設(shè)置不同的權(quán)重作為避讓的優(yōu)先級(jí)或設(shè)定沖突時(shí)自動(dòng)隱藏知識(shí)，實(shí)現(xiàn)了名稱注記關(guān)鍵字處自動(dòng)換行、實(shí)現(xiàn)道路注記、河流注記以及注記與注記、注記與圖面其他要素的自動(dòng)避讓。使自動(dòng)出圖的注記幾乎不用精編，便可達(dá)到制圖的要求，提高了地形圖制圖的美觀性、高效性。

(3)圖庫(kù)一體的快速制圖技術(shù)

基于圖庫(kù)一體化模型，實(shí)現(xiàn)從地理信息數(shù)據(jù)到制圖數(shù)據(jù)的產(chǎn)品生成，并在數(shù)據(jù)庫(kù)中保存初次成圖成果數(shù)據(jù)，地理信息要素?cái)?shù)據(jù)增量更新后，結(jié)合增量更新包能快速實(shí)現(xiàn)制圖數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)更新。消除了制圖輔助圖層，實(shí)現(xiàn)了地理信息數(shù)據(jù)與制圖數(shù)據(jù)的要素級(jí)強(qiáng)關(guān)聯(lián)，確保圖數(shù)高度一致。

5 結(jié) 語(yǔ)

數(shù)據(jù)庫(kù)制圖系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了按需提供的圖件的目標(biāo)，可根據(jù)用戶的要求和使用目的，批量生成指定區(qū)域內(nèi)的圖件，可以電子或紙質(zhì)的形式提供使用，無(wú)須提前制作地圖，節(jié)約了人力成本投入，節(jié)省了圖件存儲(chǔ)的數(shù)字空間和物理空間，也減輕了測(cè)繪檔案部門(mén)的管理工作任務(wù)。目前成果已應(yīng)用于工程勘察、規(guī)劃設(shè)計(jì)、測(cè)繪應(yīng)急演練、公安教學(xué)訓(xùn)練等行業(yè)和部門(mén)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。