趙　娟

(中國地圖出版社，北京 100055)

The Use of Database Mapping Technology in the Publication of

Small-scale World Map

ZHAO Juan

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數(shù)據(jù)庫制圖技術(shù)在小比例尺世界地圖出版中的應(yīng)用

趙娟

(中國地圖出版社，北京 100055)

The Use of Database Mapping Technology in the Publication of

Small-scale World Map

ZHAO Juan

摘要：主要探討了數(shù)據(jù)庫制圖技術(shù)在小比例尺世界地圖公開出版中的應(yīng)用。結(jié)合我國全球地圖數(shù)據(jù)庫建設(shè)實(shí)際情況及已有地圖數(shù)據(jù)庫制圖出版成果，對數(shù)據(jù)庫制圖技術(shù)、工藝流程在小比例尺世界地圖公開出版上的具體運(yùn)用和制作過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)說明，并與當(dāng)前仍處于世界地圖出版主流的計(jì)算機(jī)輔助制圖工藝進(jìn)行了比較，對數(shù)據(jù)庫制圖的優(yōu)勢進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)庫制圖；全球地圖數(shù)據(jù)庫；小比例尺世界地圖；地圖出版

一、引言

隨著經(jīng)濟(jì)全球化和社會的飛速發(fā)展，各級政府部門、企事業(yè)單位、社會各界和普通百姓，都開始對世界各國的自然地理、人文經(jīng)濟(jì)等情況產(chǎn)生濃厚興趣，因此對全球范圍大幅面的小比例尺世界地圖產(chǎn)品的需求也越來越迫切。當(dāng)前市場上提供的產(chǎn)品種類還十分有限，且大部分還是數(shù)年前甚至數(shù)十年前依靠傳統(tǒng)制圖工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品。產(chǎn)品更新速度慢、缺乏新意是其突出特點(diǎn)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，利用地圖數(shù)據(jù)庫結(jié)合專業(yè)制圖軟件來生產(chǎn)制作高質(zhì)量、高效率的地圖產(chǎn)品已越來越多。雖然當(dāng)前國內(nèi)在數(shù)據(jù)庫建設(shè)、特別是小比例尺全球地圖數(shù)據(jù)庫建設(shè)方面還不完善，可利用資源還不夠豐富，用于實(shí)際生產(chǎn)還存在很多有待解決的問題，但國內(nèi)的地圖數(shù)據(jù)庫建庫工作正在如火如荼地進(jìn)行，未來幾年國內(nèi)數(shù)據(jù)庫建設(shè)將日趨完善，多尺度的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品將極大地提高地圖生產(chǎn)效率，縮短成圖周期[1]。因此，利用數(shù)據(jù)庫制圖技術(shù)，大規(guī)模地生產(chǎn)小比例尺世界地圖，必將成為未來地圖公開出版的發(fā)展方向。

二、數(shù)據(jù)庫制圖工藝流程

全球地圖數(shù)據(jù)庫將空間地理要素(包括水系、境界、交通、居民點(diǎn)等)以點(diǎn)、線、面的形式，對其空間位置、屬性信息及相互空間關(guān)系，按照一定的規(guī)則進(jìn)行存儲和管理。數(shù)據(jù)庫制圖工藝則是根據(jù)成圖需求，將存儲在地圖數(shù)據(jù)庫中的這些抽象地理信息數(shù)據(jù)，通過科學(xué)的手段，借助于豐富的地圖語言表達(dá)，轉(zhuǎn)換為形象、直觀、易讀的圖形數(shù)據(jù)，滿足公開出版地圖的要求。具體的工藝流程如圖1所示。

圖1　數(shù)據(jù)庫制圖工藝流程

三、數(shù)據(jù)庫制圖的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

當(dāng)前我國覆蓋世界范圍的地圖數(shù)據(jù)庫僅有國家基礎(chǔ)地理信息中心的1∶100萬全球基礎(chǔ)地理底圖數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫的建庫目的是建立內(nèi)容相對完整、反映我國政治觀點(diǎn)的全球基礎(chǔ)地理底圖數(shù)據(jù)庫，為政府部門管理決策和公眾信息服務(wù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)框架[2]，其數(shù)據(jù)質(zhì)量還難以滿足實(shí)際出版生產(chǎn)需求。國外生產(chǎn)的小比例尺全球地圖數(shù)據(jù)庫由于政治立場、拼寫規(guī)則、制圖規(guī)范等原因與國內(nèi)存在差異。因此在實(shí)際生產(chǎn)中，無論使用哪套數(shù)據(jù)，都必須進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)處理。

1. 要素的分類分級

地理、地圖數(shù)據(jù)庫是各種地理要素信息的龐大集合，只有對各要素進(jìn)行詳細(xì)的屬性分類分級，才能讓使用者用最便捷的方式從繁雜的數(shù)據(jù)集合中提取出最準(zhǔn)確的信息。當(dāng)前能利用的世界數(shù)據(jù)庫都不夠完善，而且不同的部門有其不同的應(yīng)用需求，在長期相對獨(dú)立的生產(chǎn)作業(yè)中形成了不同的分類分級體系[3]，因此，用戶需要根據(jù)自己的實(shí)際需求，對原數(shù)據(jù)的要素重新進(jìn)行分類分級工作，主要包括居民點(diǎn)、水系、道路、界線等要素的重新分類分級。如在中圖版的《世界全圖(九全張)》和《世界交通圖(三全張)》的生產(chǎn)過程中，根據(jù)制圖需求對1∶1500萬世界地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行重新分類分級。將原數(shù)據(jù)庫中按比例尺進(jìn)行的居民點(diǎn)分級形式，轉(zhuǎn)換成符合我國常規(guī)地圖出版的按行政意義及重要性的分級。如圖2所示。

圖2　要素重新分級后屬性表

2. 地名的核對、漢化

地名是一種文化現(xiàn)象[4]，也是個體地域的指稱[5]，在信息傳遞中發(fā)揮著重要作用。它既具有相對穩(wěn)定性，又具有相當(dāng)?shù)淖儎有訹6]。全球數(shù)據(jù)庫涉及兩百多個國家的地名，各國語言、文字等情況不同，都有地名標(biāo)準(zhǔn)化的具體規(guī)定[7]，導(dǎo)致同一個地名不同國家資料的拼寫不盡相同。因此，在世界地圖出版中，按我國規(guī)范進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)地名拼寫就顯得至關(guān)重要，這將直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。另外，各國家地名時有改動，為了保證數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性及權(quán)威性，需要對地名按最新規(guī)范進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，并實(shí)施現(xiàn)勢更新。

目前1∶100萬全球基礎(chǔ)地理地圖數(shù)據(jù)庫中不僅有大量要素地名需要更新，同時還存在部分要素只有外文地名沒有中文地名的情況；而國外的全球地圖數(shù)據(jù)庫則是全外文，因此還需對數(shù)據(jù)庫要素進(jìn)行漢化。對于1∶100萬的數(shù)據(jù)庫，可直接在原數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上修改、核實(shí)；而對于國外數(shù)據(jù)庫，則需要增加相應(yīng)的中文名字段。經(jīng)處理后的地名屬性如圖3所示。

圖3　處理后的數(shù)據(jù)庫地名屬性表

3. 投影變換

世界地圖產(chǎn)品形式多樣，不同的用途對地圖投影有不同的要求[8]。制圖區(qū)域的位置、形狀和范圍，以及地圖的比例尺、內(nèi)容、出版方式都直接影響了投影方式的選擇[9]。1∶100萬全球基礎(chǔ)地理底圖數(shù)據(jù)庫和國外全球地圖數(shù)據(jù)庫多采用WGS-84地理坐標(biāo)系，因此在利用數(shù)據(jù)之前，首先需要根據(jù)制圖目的，確定投影坐標(biāo)系，并對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的投影變換。對于全球范圍小比例尺世界地圖，我國通常采用正切差分緯線多圓錐投影(如圖4所示)或等差分緯線多圓錐投影(如圖5所示)；而交通地圖則采用等角航線的墨卡托投影，高緯度地區(qū)為了防止變形過大，可改用任意投影，如圖6所示。

圖4　正切差分緯線多圓錐投影

圖5　等差分緯線多圓錐投影

圖6　墨卡托投影+任意投影

4. 要素的選取導(dǎo)出及與制圖軟件的結(jié)合應(yīng)用

基于數(shù)據(jù)庫的地圖制圖采用數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)源[10]。在實(shí)際生產(chǎn)中，受已有全球地圖數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品種類的局限，與生產(chǎn)目標(biāo)一致的數(shù)據(jù)目前還不存在。如在《世界全圖(九全張)》和《世界交通圖(三全張)》的生產(chǎn)過程中，均采用1∶1500萬數(shù)據(jù)庫作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，但兩張圖的比例尺及用途卻完全不一樣，所選取的要素及表現(xiàn)的專題內(nèi)容也不相同，因此在進(jìn)行要素導(dǎo)出時，須根據(jù)實(shí)際需求，有選擇性地導(dǎo)出。

對導(dǎo)出的數(shù)據(jù)，還需要進(jìn)行后期處理。GIS軟件在建庫及數(shù)據(jù)空間分析、處理方面存在優(yōu)勢，但在制圖表達(dá)方面卻表現(xiàn)不盡如人意；傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制圖軟件雖然不能攜帶地理空間屬性信息，但卻在符號設(shè)計(jì)、色彩表現(xiàn)等方面更加生動、靈活。為了結(jié)合兩種軟件的優(yōu)點(diǎn)，目前國內(nèi)外已有不少公司開發(fā)研制了專門用于數(shù)據(jù)庫地圖制圖的軟件，如加拿大Avenza公司生產(chǎn)的MAPublisher制圖插件，就能將GIS數(shù)據(jù)在屬性信息不丟失的情況下導(dǎo)入到傳統(tǒng)制圖軟件Illustrator當(dāng)中，利用制圖軟件在色彩、設(shè)計(jì)等方面的優(yōu)勢，結(jié)合人工處理，生成美觀的地圖產(chǎn)品。筆者在前期已完成的小比例尺世界地圖編制過程中就是借助該插件來完成后續(xù)出版任務(wù)的。

5. 圖形樣式、符號庫的建立及與要素屬性信息的鏈接

公開版小比例尺世界地圖要滿足人們對全球地理信息獲取的需求，就必須實(shí)現(xiàn)科學(xué)性、藝術(shù)性、實(shí)用性的統(tǒng)一。而地圖符號則是表達(dá)地圖內(nèi)容、傳遞地理信息的基本標(biāo)記和有效手段。因此，根據(jù)地圖生產(chǎn)目的，建立美觀、實(shí)用的圖形樣式及符號庫是地圖生產(chǎn)的關(guān)鍵。

傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助地圖制圖模式借助于制圖設(shè)計(jì)軟件平臺，忽略了空間數(shù)據(jù)屬性信息的獲取，地圖編輯基于圖形和符號，而不是基于地理要素專題屬性，導(dǎo)致地理屬性與地圖符號的對應(yīng)關(guān)系被分割，編輯處理起來相當(dāng)復(fù)雜。如果遇到符號樣式較多的專題圖，人為錯誤更是難以避免。而借助于數(shù)據(jù)庫制圖技術(shù)，屬性信息與地圖符號的對應(yīng)關(guān)系得以重新建立，因此不再是將圖例中的符號一個一個地手動放置在相應(yīng)位置，而是通過導(dǎo)入數(shù)據(jù)的屬性值與符號庫符號進(jìn)行一一匹配。這樣不僅能保證各要素的精確地理位置，而且后期進(jìn)行符號修改或替換也非常方便，可大大降低錯誤率。如在《世界港口圖集》生產(chǎn)過程中，不同港口的功能類型多達(dá)上百種，如果依靠傳統(tǒng)的制圖工藝，基本無法完成，而依靠符號庫的建立，這項(xiàng)難題就迎刃而解。以下為利用1∶100萬全球基礎(chǔ)地理底圖數(shù)據(jù)庫生產(chǎn)制作的《世界港口圖集》中設(shè)計(jì)的符號庫(如圖7所示)及專題要素與符號庫建立鏈接關(guān)系后的樣式(如圖8所示)。

圖7　符號庫

圖8　匹配效果

6. 現(xiàn)勢性更新

數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性和準(zhǔn)確性是地圖質(zhì)量的一個重要保障。獲取的數(shù)據(jù)庫原始數(shù)據(jù)很難保證所有信息都是最新的，而且地圖生產(chǎn)需要一定的周期，在數(shù)據(jù)處理過程中，難免會有新資料、新信息出現(xiàn)。小比例尺世界地圖生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)的地名變更、國界線走向修改等重要信息，絕對不能出錯，需及時修改。因此，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，在后期還須根據(jù)收集到的最新權(quán)威資料和有關(guān)部門發(fā)布的信息對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時更新。

7. 制圖綜合

地圖制圖是一項(xiàng)既注重信息傳達(dá)，又注重視覺表現(xiàn)的工作[11]。它除了表現(xiàn)地理要素的空間位置和相互關(guān)系，還融合了美學(xué)和人類視覺感知學(xué)。而數(shù)據(jù)庫則更側(cè)重于表達(dá)數(shù)據(jù)地理位置的準(zhǔn)確性。因此，兩者存在不可避免的差異。直接導(dǎo)出的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)不僅與成果圖存在比例尺差異，而且線條不夠光滑、表現(xiàn)不夠生動是其明顯缺點(diǎn)，因此還需要人工進(jìn)行適當(dāng)?shù)木C合處理，以滿足制圖生產(chǎn)的需求。圖9和圖10分別為導(dǎo)出原始數(shù)據(jù)與綜合后數(shù)據(jù)。

圖9　原始數(shù)據(jù)　　　　　　圖10　綜合后數(shù)據(jù)

四、數(shù)據(jù)庫制圖的優(yōu)勢

1. 準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)

傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助制圖已經(jīng)基本丟棄了這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)，僅靠簡單的拼湊、拉伸、扭曲、跟蹤來完成復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，其誤差非常大，無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無縫拼接。而利用數(shù)據(jù)庫制圖技術(shù)，可根據(jù)實(shí)際制圖需求對數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的投影轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)格式變換，以保證地圖數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的準(zhǔn)確性及不同要素之間的完整匹配。如中圖版的《世界全圖(九全張)》采用了正切差分緯線多圓錐投影，其顯著的特點(diǎn)是：保持大西洋和印度洋的完整，世界主要大陸上的輪廓形狀沒有明顯的變形，中國變形相對較小，完整的南北美大陸則位于圖幅東部。

2. 便捷的生產(chǎn)流程

制作一張小比例尺的世界地圖依靠傳統(tǒng)的制圖工藝不僅需要投入大量的人力、物力，而且由于技術(shù)約束，有很多地圖產(chǎn)品表現(xiàn)形式是根本無法完成的。在2009年底之前，傳統(tǒng)的手工版世界掛圖一直以其單一的形式占據(jù)市場多年。而使用數(shù)據(jù)庫制圖技術(shù)，可靈活地選擇合適的投影，提取需要的數(shù)據(jù)，疊加相關(guān)的要素，并根據(jù)屬性數(shù)據(jù)和符號的匹配動態(tài)更換樣式，以達(dá)到不同的效果，滿足不同用戶的需求。這樣不僅豐富了產(chǎn)品的多樣性，在流程上也大大縮短了生產(chǎn)周期，而且制作生產(chǎn)的數(shù)據(jù)還能再次進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，以滿足同類比例尺其他地圖的生產(chǎn)需求；既避免了重復(fù)勞動，提高了生產(chǎn)效率，又保證了數(shù)據(jù)的一致性。

五、結(jié)束語

利用數(shù)據(jù)庫制圖技術(shù)，并結(jié)合制圖軟件來生產(chǎn)制作高品質(zhì)的地圖產(chǎn)品，在國外已經(jīng)是相當(dāng)成熟的技術(shù)，一些大的制圖公司都有符合各自出版規(guī)范的、滿足不同比例尺需求的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫作支撐。而國內(nèi)在數(shù)據(jù)庫建設(shè)及應(yīng)用方面均起步較晚，在小比例尺世界地圖數(shù)據(jù)庫建設(shè)方面才剛剛起步，遠(yuǎn)不能滿足正規(guī)地圖出版的需求，但是已經(jīng)借用國內(nèi)外的不同數(shù)據(jù)庫做了多次生產(chǎn)試驗(yàn)，對整個技術(shù)流程均已掌握，且正在逐步推廣。如同計(jì)算機(jī)輔助制圖取代小筆尖一樣，數(shù)據(jù)庫制圖技術(shù)也必將取代當(dāng)前仍處于主流的計(jì)算機(jī)輔助制圖技術(shù)，成為未來小比例尺世界地圖出版的發(fā)展方向。

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引文格式： 趙娟. 數(shù)據(jù)庫制圖技術(shù)在小比例尺世界地圖出版中的應(yīng)用[J].測繪通報，2015(3)：90-93.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0085

作者簡介：趙娟(1982—)，女，碩士，編輯，主要從事地圖編輯出版及數(shù)據(jù)庫建庫工作。E-mail：64937230@qq.com

收稿日期：2014-02-13

中圖分類號：P28

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：0494-0911(2015)03-0090-04