吴付英 姚鑫
摘 要：传统的计算机辅助人工制图周期长，效率低，不能满足当今大数据时代快速提供服务的需求。该文结合《贵州省地理国情普查地图集》的工艺流程，探讨了基于制图专家知识模板，利用WJ-Ⅲ软件实现地图数据自动化成图的关键技术，对地理信息数据准确、快速的自动化成图提供了有益探索。
关键词：地理国情普查地图集 综合缩编 制图编辑 自动化成图
中图分类号：G3 文献标识码：A文章编号：1672-3791（2021）02（b）-0056-04
Research and Application of Map Automatic Cartography Technology based on Geographic Information Data
——A Case Study of Atlas of Geographical Conditions in Guizhou Province
WU Fuying YAO Xin
（The Third Surveying and Mapping Institute of Guizhou Province，Guiyang， Guizhou Province，550004 China）
Abstract： The traditional computer aided manual drawing has a long period and low efficiency. It can't meet the demand of rapid providing service in the big data age. In this paper， the key to map data automation based on the cartographic expert knowledge template and WJ- III software is discussed in combination with the process flow of the Atlas of Geographical Conditions in Guizhou Province. The technology provides a useful exploration for the accurate and rapid mapping of geographic information data.
Key Words： Geographical Atlas of national census; Comprehensive reduction; Cartographic editing; Automatic mapping
地理信息数据是政府公共管理和科学决策的主要基础性依据，是实现经济社会信息化等方面的重要支撑[1]。地图作为地理信息社会服务的主要产品形式，承载着地球表面丰富的地理信息要素，是对地理信息的一种图形表达方法[2-4]，它以科学性、实用性和艺术性的表现，在社会各行业中得以广泛应用，服务对象日趋呈现多极化趋势[5]。
目前，全国地理国情普查工作已取得最终成果，如何快速准确地将这些专业复杂的地理信息数据进行综合缩编和制图表达，充分展现信息内容，挖掘蕴涵潜在价值，通过地图（集）的形式向社会提供成果服务，是地图工作者要面对的问题。
1 研究现状
现有的计算机辅助制图技术随着各种地理信息数据和地图制图软件的应用得到了快速发展。目前采用常规机助制图技术编制地图（集）主要有以下两类：第一类是以CorelDRAW和Illustrator为代表的平面设计制图软件，各类地理信息数据分层转换，在该软件进行编辑符号化，由于其显而易见的制图表达效果，且图形编辑功能灵活、方便，在专题地图（集）编制上得到很大的运用。但由于其无法保留数据坐标及属性，不同数据源需多次转换套和，且重复工作需大量的人工干预，地图自动化程度较低[6]。第二类是以ARCGIS、MapGIS等為代表的GIS软件平台制图模式，充分利用地理信息数据的属性特点，借助其强大的GIS分析功能批量处理部分重复工作，如模板符号化、自动生成注记等，在地图编制上发挥着日趋强大的作用。但其制图表达效果不够，美化功能不强，并且对制图人员使用要求较高，部分工作仍需人工干预，自动化程度未得到较大程度提高。
因此，现有的计算机辅助人工交互地图编绘周期长效率低，地图缩编综合耗时间、费体力、耗资源，已不能满足海量国情数据需准确、快速提供服务的需求。而《贵州省地理国情普查地图集》（以下简称《图集》）编制时间紧，任务重，要求高，经过多次对比实验，选用国产自主开发软件WJ-Ⅲ地图工作站，该软件通过结合贵州的地形特点建立地图综合知识库，实现了不同比例尺的自动化智能化成图，极大地提高了工作效率。该文结合《图集》的工艺流程，探讨基于WJ-Ⅲ软件实现地图数据自动化成图的关键技术，对地理信息数据准确、快速的自动化成图提供有益探索，从而为各级政府及社会提供最新、最及时的地图服务和测绘应急保障服务。
2 基于WJ-Ⅲ进行《图集》生产的关键步骤
2.1 《图集》生产工艺流程
《图集》整个制图工艺流程可以分5个阶段： 数据预处理、主图制图综合、主图制图编辑、附图附表制作及图廓整饰制作，具体见图1。其中工作量最大的数据预处理、主图数据缩编以及大部分的主图制图编辑都是基于地图专家知识模板写入综合知识库，由计算机程序代替人工自动实现的。
2.2 《图集》自动化成图的关键步骤
2.2.1 数据预处理
地理国情数据在缩编前，先要进行重投影、拓扑处理、分层改名及河流属性修正等预处理，使数据符合WJ-Ⅲ软件综合缩编的规范要求。其中河流属性修正是将水库、双线河等面状河流的GB码属性值根据空间位置关系赋给对应的线状河流结构线（原始编码为999999），保证线状河流正确连续，以实现水系的自动化批量渐变[7]。
2.2.2 主图制图综合
根据制图知识规范要求，通过建立自动综合流程化成图算法模型快速准确地将1∶10 000的数据综合缩编到4开的图纸上，从而实现主图数据的自动化综合缩编及化简，极大地提高编制效率，同时避免了作业人员主观判断不统一、疲劳出错等问题，成为该《图集》实现自动化成图突破的关键点之一。
（1）面状要素的综合缩编。
地类图斑的缩编主要应满足各类用地的上图标准（见表1），并正确反映地类的区域分布特征。根据成图比例尺反算原始数据图斑综合指标，小于指标要求的图斑按照“就同类近类”原则合并到其他图斑，再对合并后的图斑轮廓进行概括、化简（见图2）。
（2）线状要素综合。
主要是对线状地物弯曲的化简和取舍。以行政区为单位，找出高等级道路或主干河流作为骨架，将图幅划分为若干区域，综合考虑其等级、长度、密度和连通性，设定选取指标（1.5 cm）进行自动取舍，同时还要保持不同区域间的相对密度差异。
（3）点状要素综合。
先将成图区域分成若干格网，各格网内部根据点状要素的疏密度通过级别高低和与道路的连接关系建立权重进行自动取舍，且保证其分布形状和密度特征。
2.2.3 主图制图编辑
地图数据缩编完成后，利用设计好的符号，将省级区域数据根据其要素名称、属性中的GB码进行地图分层、要素叠盖关系处理、自动注记、图层规范化重命名、要素符号化等功能标准设置，建立工程模板，其他区域可按照模板批量符号化实现“一键成图”。在此工序中，根据制图专家知识及算法，对水系的批量渐变符号化和道路、水系和行政界线的冲突处理、行政界线的跳绘以及地图注记的自动配置成为自动快速成图的关键。
3 应用成果
3.1 作业生产效率大幅提高
WJ-III结合制图专家知识及多种优化算法集成的软件开发实现途径，自动快速实现了要素综合缩编、要素关系处理、行政界线跳绘、注记自动配置等，软件系统通过模拟人类的思维与认知过程，实现了智能策略下的自动综合，效率大为提高（见表2）。
3.2 实现全省国情数据图库一体化
地理国情数据在采用WJ-III进行自动综合后，保留了原始数据的基本属性和坐标，并可导入其他GIS软件编辑使用，建成涉及全省、市、县，从1∶10万到1∶160万比例尺的地图数据库，实现了图库一体化，为进一步的联动更新奠定基础。
4 结语
通过上述基于制图专家知识模板库自动化成图技术的实际应用，《图集》仅用了传统图集编制时间的1/3，有效缩短了成图周期，并降低了人工出错率，是对传统的人工辅助计算机制图到自动化成图的一次突破性尝试。但从编制过程及实现效果来看，自动化程度还有待提升：一是考虑河流分段赋起始值和终止值，这样既可在不同比例尺图中实现合理渐变，又可以解决主区与邻区接边处的河流符号化渐变问题;二是考虑通过更新数据库和已有地图库的叠加，自动识别并更新地图库，解决地理信息数据的多级联动更新问题。因此，要达到完全的自动化成图，还需要不斷地探索和实践，从而能够进一步推动地理测绘地理信息为社会提供科技支撑和技术服务。
参考文献
[1] 胡冯伟，乔俊军，陈张健，等.改进的地图制图点注记配置探测信息模型[J].测绘学报，2021，50（1）：132-141.
[2] 朱道强，覃丽仙.基于ArcMap的专题图自动化制图[J].测绘与空间地理信息，2020（6）：204-206
[3] 彭金勇，黄丽，丁楠.地理国情普查专题图制作系统设计[J].测绘与空间地理信息，2019（11）：213-214
[4] 王家耀.GIS与电子地图技术的进展[M].长沙：湖南地图出版社，1999.
[5] 陈志华，朱一胜，薛志强，等.基于百度地图的钉螺监测系统的实现[J].中国血吸虫病防治杂志，2017（29）：795-797.
[6] 文婷，蔡忠亮，吴俊法，等.Illustrator环境下的自动地图制图方法[J].测绘科学，2019，44（9）：158-163.
[7] 吴伟，李成名，殷勇，等.有向拓扑的河系渐变自动绘制算法[J].测绘科学，2016，41（12）：89-93.
