李旭芳，徐敬仙，涂漢橋，丁 玲

(廈門(mén)精圖信息技術(shù)股份有限公司，福建廈門(mén)361000)

一、引 言

當(dāng)前，互聯(lián)網(wǎng)電子地圖已成為熱門(mén)，也是人們出行前的必查工具。隨著谷歌、百度、天地圖、搜狗、搜搜等電子地圖的上線(xiàn)，越來(lái)越多的軟件商熱衷于地圖服務(wù)。前臺(tái)網(wǎng)頁(yè)上的地圖分級(jí)顯示需要通過(guò)后臺(tái)服務(wù)器中地圖數(shù)據(jù)庫(kù)的搭建，來(lái)提供不同尺度、不同層次的空間展示。筆者在參與《廈門(mén)衛(wèi)星遙感應(yīng)用開(kāi)發(fā)創(chuàng)新平臺(tái)》項(xiàng)目中負(fù)責(zé)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)，通過(guò)多比例尺地圖數(shù)據(jù)集成及組織，實(shí)現(xiàn)從小比例尺到大比例尺之間、小區(qū)域到大區(qū)域之間相互的地圖瀏覽。本文主要探討了互聯(lián)網(wǎng)電子地圖中運(yùn)用多尺度地圖數(shù)據(jù)來(lái)構(gòu)建地圖數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)多尺度地圖表達(dá)。

二、數(shù)據(jù)源比例尺選擇

多尺度的地圖數(shù)據(jù)表達(dá)了同一區(qū)域下各種分辨率的空間信息，動(dòng)態(tài)傳遞了整體到局部，主體到細(xì)部的連續(xù)性變化。在國(guó)家數(shù)字城市地理空間信息公共平臺(tái)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體制下，以國(guó)家級(jí)、省級(jí)、地市級(jí)3大級(jí)別來(lái)選取數(shù)據(jù)源的比例尺。筆者選用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)比例尺下的數(shù)據(jù)源。同時(shí)，由于實(shí)際的基礎(chǔ)設(shè)施及數(shù)據(jù)源獲取的技術(shù)水平的限制，一般只存儲(chǔ)幾個(gè)關(guān)鍵的比例尺數(shù)據(jù)集：對(duì)于國(guó)家級(jí)，比例尺般不小于1∶10萬(wàn)，不選取 1∶50 萬(wàn)、1∶10 萬(wàn)數(shù)據(jù)集;對(duì)于省級(jí)，一般小于1∶1萬(wàn);市縣級(jí)一般小于1∶2000?？梢詫⑿”壤邽榭傮w框架，中比例尺疊套其中，大比例尺再疊套在最大層。

三、存儲(chǔ)組織

多尺度的地圖數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)，采用動(dòng)靜結(jié)合的方式。基本地理要素大類(lèi)分為8類(lèi)：境界與政區(qū)、植被與土質(zhì)、地貌、交通、水系、管線(xiàn)、居民地。這里的動(dòng)態(tài)方式，是指針對(duì)不同要素(如水系)可以采用綜合派生多個(gè)表達(dá)目標(biāo)。對(duì)于地貌，通過(guò)加載DEM暈渲和數(shù)字高程模型，即相當(dāng)于地貌要素。靜態(tài)方式是指預(yù)先構(gòu)建多個(gè)尺度的空間數(shù)據(jù)庫(kù)，將一類(lèi)地圖數(shù)據(jù)要素多尺度地儲(chǔ)存在同一地圖數(shù)據(jù)庫(kù)中，將要素類(lèi)型進(jìn)行邏輯分類(lèi)，通過(guò)標(biāo)識(shí)圖層名稱(chēng)來(lái)區(qū)分尺度。需要注意的是，各尺度地圖既有共用要素又有獨(dú)立要素。通過(guò)對(duì)要素屬性進(jìn)行標(biāo)識(shí)，從而實(shí)現(xiàn)從源比例尺到顯示比例尺、源級(jí)別到顯示級(jí)別的過(guò)渡。

四、建庫(kù)流程

多尺度地圖數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，主要經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)過(guò)程：

1)要素分類(lèi)：根據(jù)《基礎(chǔ)地理信息要素分類(lèi)與代碼》(GB/T 13923—2006)進(jìn)行地理要素的大類(lèi)分類(lèi)。

2)選擇比例尺：以國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)比例尺為準(zhǔn);同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況，精簡(jiǎn)比例尺。

3)尺度分層：如對(duì)于道路、綠地、水系，建立對(duì)應(yīng)的國(guó)家級(jí)、省級(jí)、地市級(jí)比例尺。

4)要素分級(jí)：根據(jù)數(shù)據(jù)源比例尺，對(duì)要素的顯示級(jí)別進(jìn)行分級(jí)細(xì)化。顯示的內(nèi)容或要素需要逐級(jí)遞增，圖面承載的信息量也需由少到多。

5)要素編碼：在統(tǒng)一分類(lèi)與編碼的框架體系下，對(duì)要素進(jìn)行編碼。

6)質(zhì)量檢查：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行空間、屬性、邏輯一致性方面的質(zhì)量檢查。

7)數(shù)據(jù)入庫(kù)：采用ArcSDE與Oracle管理方式，將數(shù)據(jù)入庫(kù)。

五、關(guān)鍵技術(shù)

對(duì)于多尺度地圖顯示中，為了保證視覺(jué)信息量的變化趨于連貫性，在各個(gè)比例尺之間應(yīng)增加一個(gè)過(guò)渡，即比例尺過(guò)渡。通過(guò)對(duì)地物要素進(jìn)行標(biāo)識(shí)，設(shè)置其分類(lèi)編碼。同一類(lèi)地物在不同尺度之間對(duì)應(yīng)不同的編碼，以此為依據(jù)設(shè)置要素的顯示等級(jí)。對(duì)不同比例尺數(shù)據(jù)源，設(shè)置對(duì)應(yīng)的顯示級(jí)別。比如1∶5萬(wàn)比例尺的道路，其顯示級(jí)別分別是15和16;1∶2000比例尺的道路，則在18級(jí)以上顯示。瀏覽時(shí)，根據(jù)顯示等級(jí)首先在一個(gè)比例尺的數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行選取。當(dāng)瀏覽到一定程度時(shí)，轉(zhuǎn)到下一個(gè)比例尺。以此類(lèi)推，實(shí)現(xiàn)信息瀏覽的自然過(guò)渡(如圖1所示)。

圖1 比例尺選擇示意圖

六、圖層組織

搭建地圖數(shù)據(jù)庫(kù)，需要對(duì)要素圖層進(jìn)行組織，首先預(yù)先集成各種尺度的空間數(shù)據(jù)。電子地圖主要分為矢量電子地圖、影像電子地圖、暈渲電子地圖。為展示這3種電子地圖，可以將后臺(tái)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)分為矢量數(shù)據(jù)庫(kù)、影像數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)字高程數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)字柵格數(shù)據(jù)庫(kù)以及元數(shù)據(jù)庫(kù)，元數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)的相關(guān)元數(shù)據(jù)信息。

其中，矢量庫(kù)將數(shù)據(jù)按照比例尺進(jìn)行組織，虛擬地分為國(guó)家級(jí)、省級(jí)、市縣級(jí)，每個(gè)比例尺的矢量數(shù)據(jù)組成一個(gè)數(shù)據(jù)分庫(kù)(如圖2所示)。每個(gè)分庫(kù)中的要素按照要素類(lèi)進(jìn)行組織，并按照點(diǎn)、線(xiàn)、面劃分。如交通類(lèi)要素，按比例尺劃分為不同數(shù)據(jù)層。將較小尺度(由較重要的道路構(gòu)成)的數(shù)據(jù)集作為較大尺度(包括小路)數(shù)據(jù)集的子集。對(duì)于植被與土質(zhì)，在小比例尺1∶100萬(wàn)時(shí)地圖一般不進(jìn)行顯示，因此沒(méi)有必要建對(duì)應(yīng)尺度的數(shù)據(jù)集。

空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)組織方式采用按政區(qū)分塊存儲(chǔ)，其優(yōu)點(diǎn)是管理方便，利于分塊保存、打開(kāi)地圖;同時(shí)又能較好地保持空間對(duì)象的完整性。

圖2 地圖數(shù)據(jù)庫(kù)圖層組織示意圖

七、要素更新

多尺度的地圖數(shù)據(jù)庫(kù)的更新，首先要基于多源數(shù)據(jù)更新。其中多源數(shù)據(jù)主要包括：紙質(zhì)地圖出版物、國(guó)家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)、遙感和衛(wèi)星影像、GPS數(shù)據(jù)、野外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、其他資料。多源數(shù)據(jù)(資料)可信度由高到低為：遙感和衛(wèi)星影像、GPS數(shù)據(jù)、野外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、國(guó)家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)、紙質(zhì)地圖出版物、其他資料。從順序可以看出，人工參與度越少，資料可信度越高。

交通要素更新優(yōu)先采用近期遙感和衛(wèi)星影像資料，結(jié)合應(yīng)用交通部門(mén)發(fā)布的信息和導(dǎo)航公司實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。水系要素更新優(yōu)先采用多時(shí)期衛(wèi)星影像資料。行政區(qū)劃要素更新依據(jù)各地政府發(fā)布的“紅頭”文件，再結(jié)合地圖數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)和當(dāng)?shù)孛裾块T(mén)資料更新數(shù)據(jù)庫(kù)。

其次，多尺度地圖數(shù)據(jù)庫(kù)更新還要注意比例尺的銜接及過(guò)渡。采用更新級(jí)別，由高到低;更新比例尺，由小到大，一并更新。當(dāng)更新高級(jí)別的圖層時(shí)，要同時(shí)更新低級(jí)別圖層。即當(dāng)更新要素小比例尺圖層時(shí)，要對(duì)應(yīng)更新比該比例尺大的圖層。如當(dāng)更新了1∶100萬(wàn)的國(guó)家注記圖層時(shí)，對(duì)應(yīng)的1∶25萬(wàn)、1∶5 萬(wàn)、1∶1 萬(wàn)、1∶5000、1∶2000、1∶500 比例尺的國(guó)家注記圖層也要對(duì)應(yīng)更新。另外，應(yīng)該采取要素不分割原則，更新時(shí)，保持要素不分割。如一條高速公路中的某段需要更新，應(yīng)該整條高速公路作為一個(gè)要素整體進(jìn)行更新。

大級(jí)別的要素與小級(jí)別的要素進(jìn)行接邊，要保證要素之間的空間關(guān)系在不同抽象尺度層次下保持一致。

八、結(jié)束語(yǔ)

本文探討了在實(shí)踐過(guò)程中，多尺度地圖數(shù)據(jù)庫(kù)的整體建設(shè)過(guò)程，為前端的電子地圖展示提供強(qiáng)大的后臺(tái)數(shù)據(jù)組織，可以有效地提高電子地圖的存儲(chǔ)展示效率。地圖數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)，對(duì)于消除“數(shù)字鴻溝”、“信息孤島”等現(xiàn)象，解決重復(fù)建設(shè)、資金浪費(fèi)等問(wèn)題，推動(dòng)空間信息資源開(kāi)發(fā)利用進(jìn)程，提高基礎(chǔ)空間信息資源的利用水平，具有十分重要的戰(zhàn)略意義。

[1]毛彪，李勤超，馬奎．．NET環(huán)境下多尺度地理空間數(shù)據(jù)組織方法研究[J]．測(cè)繪工程，2008，17(4)：25-27．

[2]李云嶺，靳奉祥，季民，等．GIS多比例尺空間數(shù)據(jù)組織體系構(gòu)建研究[J]．地理與地理信息科學(xué)，2003，19(6)：7-10．

[3]王艷慧，孟浩．GIS中地理要素多尺度表達(dá)間層次連通性的研究[J]．湖南科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2006，21(1)：59-63．