引文格式： 林箏. 在線專題地圖自動化平臺設(shè)計與應(yīng)用[J].測繪通報，2015(4)：101-104.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0121

在線專題地圖自動化平臺設(shè)計與應(yīng)用

林箏

(福建省制圖院，福建 福州 350003)

Design and Application of Online Thematic Cartography Automation Platform

LIN Zheng

摘要：基于各類專題統(tǒng)計數(shù)據(jù)實現(xiàn)在線交互式專題地圖的“私人定制”，是目前地圖學(xué)研究的關(guān)鍵問題之一。本文采用以任務(wù)流為中心的設(shè)計模式，將Flex與Web Service技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)了數(shù)據(jù)交互、底圖交互、符號交互和制圖輸出等功能模塊，設(shè)計并建立了一個具有高度定制化、設(shè)計重用的交互式專題地圖信息系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)了專題地圖的自動化表達。該在線平臺兼具在線制圖和桌面制圖軟件的特點，便于用戶使用和操作，具有較高的推廣及應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：專題地圖；任務(wù)流；定制化；設(shè)計重用

中圖分類號：P28

收稿日期：2014-04-09

基金項目：福建省測繪地理信息局科技項目(201311)

作者簡介：林箏(1985—)，女，碩士，主要研究方向為WebGIS開發(fā)應(yīng)用。E-mail： unilos@163.com

一、引言

傳統(tǒng)的專題地圖更新周期長，只能靜態(tài)使用并且制作成本昂貴[1]，難以滿足各行各業(yè)專題用圖的個性化及現(xiàn)勢性需求。近年來，隨著互動式網(wǎng)絡(luò)專題地圖理論與實踐的發(fā)展，在線專題地圖發(fā)展迅速，能夠為不同行業(yè)提供定制化服務(wù)，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

在線動態(tài)地圖按其側(cè)重的要素主要有以用戶為中心、以地圖為中心和以任務(wù)流為中心3種設(shè)計方式[2-5]。目前國內(nèi)外已開發(fā)出多個在線專題地圖平臺產(chǎn)品，在國內(nèi)，以深圳市在線動態(tài)地圖集和專題地圖制作網(wǎng)站“地圖匯”為代表的在線地圖平臺主要采用了以任務(wù)流為中心的設(shè)計方式，為用戶提供從專題數(shù)據(jù)選取或輸入、符號化、符號設(shè)計、制圖輸出等一系列任務(wù)。以任務(wù)流為中心的設(shè)計方法將傳統(tǒng)制圖流程拆分為相對獨立的單個任務(wù)進行設(shè)計并前后銜接，設(shè)計過程較為靈活[6]。當(dāng)前，基于WebGIS的在線專題制圖主要分為輕量級專題制圖和常規(guī)專題制圖兩種，二者的區(qū)別在于專題地圖生成的網(wǎng)絡(luò)位置不同，前者專題地圖在服務(wù)端生成，后者則在客戶端生成專題地圖[7]。

本文采用任務(wù)流為中心的設(shè)計模式來進行在線專題地圖平臺的設(shè)計和開發(fā)，充分保證了在線制圖的交互性和平臺的可擴展性；同時，平臺采用輕量級制圖和常規(guī)制圖相結(jié)合的方式，即專題地圖的底圖由服務(wù)端生成，專題符號則由客戶端生成，進一步增加了專題表達類型的多樣化和靈活性。

二、平臺設(shè)計

1. 整體架構(gòu)

本平臺采用瀏覽器/服務(wù)器(B/S)架構(gòu)開發(fā)，用戶通過客戶端瀏覽器即可訪問平臺進行專題圖的制作和輸出，在后臺通過建立完善的數(shù)據(jù)和服務(wù)維護體制，由系統(tǒng)管理人員完成數(shù)據(jù)庫和地圖服務(wù)的更新維護，并實時推送到客戶端。在線專題制圖平臺采用中間件技術(shù)Web Service和富客戶端技術(shù)Flex相結(jié)合的方案來構(gòu)建，自下而上由數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和表現(xiàn)層3層架構(gòu)組成[8](如圖1所示)。

圖1　在線專題地圖自動化平臺架構(gòu)

數(shù)據(jù)層是平臺數(shù)據(jù)的存儲層，分為空間數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)兩類。其中空間數(shù)據(jù)作為地理底圖的主要數(shù)據(jù)源，專題數(shù)據(jù)作為專題地圖的數(shù)據(jù)源，包括存儲在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的專題應(yīng)用數(shù)據(jù)，以及以文件形式存在的其他格式用戶數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫部署在服務(wù)器端，專題數(shù)據(jù)文件則保留在用戶本地，均可提供給服務(wù)層使用。

服務(wù)層是整個在線專題地圖平臺的核心層，負(fù)責(zé)響應(yīng)客戶端的用戶請求，提供GIS地圖服務(wù)和數(shù)據(jù)訪問服務(wù)。其中，GIS地圖服務(wù)包括底圖服務(wù)和專題數(shù)據(jù)服務(wù)?；贏rcGIS Server發(fā)布的后臺地圖服務(wù)及符合OGC標(biāo)準(zhǔn)的互聯(lián)網(wǎng)地圖服務(wù)都可以作為底圖服務(wù)供用戶調(diào)用；而基于ArcGIS Server發(fā)布的專題數(shù)據(jù)圖層能夠作為專題數(shù)據(jù)源供用戶編輯使用。數(shù)據(jù)訪問服務(wù)主要用于與后臺專題數(shù)據(jù)庫交互，獲取用戶所需的專題數(shù)據(jù)內(nèi)容。

表現(xiàn)層使用了Flex框架和ArcGIS Flex API技術(shù)，利用Flex強大的富客戶端功能，能夠在客戶端設(shè)計大量用戶交互流程，使得以任務(wù)流為中心的平臺設(shè)計能夠順利實現(xiàn)。另外專題符號庫和統(tǒng)計圖表庫也部署在客戶端以便用戶選擇、切換并實時生成不同專題圖。

2. 功能設(shè)計

按照以任務(wù)流為中心的設(shè)計模式，將在線專題制圖自動化平臺劃分為數(shù)據(jù)交互、底圖交互、樣式交互和制圖輸出四大任務(wù)進行設(shè)計。

平臺任務(wù)流起始于制圖相關(guān)數(shù)據(jù)的交互，包括數(shù)據(jù)源的選擇及專題參數(shù)的選擇。接下來用戶可以選擇底圖交互、樣式交互設(shè)計和制圖輸出3個任務(wù)中的其中一個任務(wù)或幾個任務(wù)的組合，除了數(shù)據(jù)交互必須是起始任務(wù)外，之后的任務(wù)流程方向并不固定，可以隨時重復(fù)其中的任務(wù)步驟(如圖2所示)。

圖2　以任務(wù)流為中心的制圖模型

(1) 數(shù)據(jù)交互

數(shù)據(jù)交互任務(wù)作為任務(wù)流的初始步驟，代表用戶對專題數(shù)據(jù)和內(nèi)容的選擇。根據(jù)最終的專題圖類型劃分出兩類交互任務(wù)：統(tǒng)計專題圖采用連接專題數(shù)據(jù)庫或?qū)胗脩舯砀竦姆绞将@取專題統(tǒng)計數(shù)據(jù)，常規(guī)專題圖采用連接專題地圖層服務(wù)或?qū)胗脩魧ｎ}圖層文件的方式獲取專題數(shù)據(jù)。獲取專題數(shù)據(jù)之后，界面需要向用戶展示數(shù)據(jù)中的時空指標(biāo)和專題指標(biāo)供用戶選擇。對于統(tǒng)計專題數(shù)據(jù)而言，無論是專題數(shù)據(jù)庫中的表結(jié)構(gòu)還是用戶數(shù)據(jù)中的表結(jié)構(gòu)均以IST模型(指標(biāo)—空間—時間，Indicators-Space-Time)為基礎(chǔ)[9]來組織數(shù)據(jù)，如圖3所示。每一個具體的時間和空間值，與某個指標(biāo)類型對應(yīng)一個指標(biāo)值(t1,s1,i1)。在線專題地圖自動化平臺以向?qū)У哪Ｊ桨础皵?shù)據(jù)源選擇—指標(biāo)選擇—表達方式選擇”的逐級顯示方法來構(gòu)建用戶界面。

圖3　IST模型的應(yīng)用

(2) 底圖交互

在線專題制圖自動化平臺提供底圖交互，包括系統(tǒng)底圖切換和用戶臨時底圖上傳功能。其中系統(tǒng)底圖切換包括不同地區(qū)范圍的切換和不同配圖風(fēng)格的切換，不同地區(qū)范圍的切換是根據(jù)用戶選擇的地區(qū)指標(biāo)自動切換到不同級別的底圖上，分為全省設(shè)區(qū)市、全省區(qū)縣及各設(shè)區(qū)市區(qū)縣3個地區(qū)范圍水平；系統(tǒng)提供多種配圖風(fēng)格、邊界類型及其組合，包括暈渲、陰影、透鏡，以及島狀邊界、矩形邊界等，用戶可以在當(dāng)前地區(qū)范圍內(nèi)任意切換風(fēng)格底圖。另外，平臺支持用戶上傳多種符合OGC類型外部底圖服務(wù)，包括ArcGIS的動態(tài)地圖服務(wù)、WMS、WMTS等，來作為臨時底圖進行制圖輸出。

(3) 樣式交互

在線專題制圖自動化平臺提供樣式交互，包括專題符號樣式和整飾要素樣式，交互方式有兩種：第一種類型是對生成的默認(rèn)專題圖的符號和整飾要素進行設(shè)計，包括對常規(guī)專題圖和統(tǒng)計專題圖的符號、圖例及地圖整飾要素進行設(shè)計，其中符號可編輯的屬性包括圖表本身、圖表背景、邊框、圖表標(biāo)題、標(biāo)簽等，如圖4所示；第二種符號交互類型是在第一種的基礎(chǔ)上進行的，為用戶提供設(shè)計完成的圖表和整飾要素樣式的保存，將所有的屬性保存為設(shè)計文件，可在樣式交互界面導(dǎo)入設(shè)計文件來重用之前的設(shè)計樣式。兩種樣式交互方式可組合使用。

圖4　樣式交互界面

(4) 制圖輸出

一張完整的專題圖包含專題圖層、專題底圖和整飾要素3部分，一般情況下，完成數(shù)據(jù)交互后，能生成這3部分的默認(rèn)樣式。用戶可以直接打印輸出，也可以進入樣式交互界面進行樣式設(shè)計或嘗試不同風(fēng)格底圖的套用來確定最終的底圖方案。全流程的制圖輸出如圖5所示。

圖5　制圖輸出流程

1) 專題圖層是專題圖最主要的部分。專題圖層部分首先必須清楚需要呈現(xiàn)的是統(tǒng)計專題圖、常規(guī)專題圖，或是合二為一。不同類型的專題圖有不同的數(shù)據(jù)交互接口，整體過程遵循“用戶輸入(選擇)→統(tǒng)計參數(shù)選擇→生成專題圖”步驟實現(xiàn)。生成默認(rèn)的專題圖后可以進行自定義樣式設(shè)計和修改，既可以進入樣式交互界面單獨設(shè)置，也可以通過導(dǎo)入之前的樣式文件進行一鍵設(shè)置，最后生成滿意的專題圖層。另外，平臺的圖層收藏機制還能夠表達出多層不同類型專題符號復(fù)合表達的效果。

2) 地理底圖是專題圖層不可缺少的要素，系統(tǒng)提供多種配圖風(fēng)格和顏色方案的系統(tǒng)底圖供用戶使用，用戶還能夠通過上傳云端的符合OCG標(biāo)準(zhǔn)的地圖服務(wù)來作為臨時底圖來使用。

3) 整飾要素是一張專題圖不可或缺的部分，主要指地圖中便于讀圖和用圖的一些輔助內(nèi)容[10]。平臺提供各類整飾要素供用戶添加，包括專題圖標(biāo)題、比例尺、色帶、表面注記、圖片和文字，并支持用戶對整飾要素進行設(shè)計和編輯。在線專題地圖自動化平臺支持所有專題圖要素的位置調(diào)整和打印輸出。

三、應(yīng)用實例

以福建省公開版地圖數(shù)據(jù)庫作為平臺的地理空間框架，同時作為專題底圖的數(shù)據(jù)源，進行專題數(shù)據(jù)庫連接下的統(tǒng)計專題圖的生成和整飾輸出。

以福建省統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)作為專題數(shù)據(jù)源建立專題數(shù)據(jù)庫，選取包括綜合經(jīng)濟、人口與勞動力、農(nóng)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)等4大專題的2008—2012五年統(tǒng)計年鑒部分?jǐn)?shù)據(jù)進行展示。連接專題數(shù)據(jù)庫時，用戶選擇相應(yīng)的表格后，對同一張表格可以進行分區(qū)統(tǒng)計、分級統(tǒng)計和獨立圖表統(tǒng)計3種類型的專題圖表生成。對于分區(qū)統(tǒng)計和獨立圖表統(tǒng)計而言，用戶只需要選擇用于統(tǒng)計的專題指標(biāo)、地區(qū)和年份，然后選擇用于表達這些專題內(nèi)容的圖表類型，即可生成相應(yīng)的分區(qū)統(tǒng)計專題圖和獨立統(tǒng)計圖表，如圖6所示。

圖6　生成分區(qū)統(tǒng)計圖和獨立統(tǒng)計圖表

將需要的數(shù)據(jù)以專題圖表的形式表達并進行樣式設(shè)計后，進一步添加地圖整飾要素，即可生成效果如圖7所示的專題圖。

圖7　地圖整飾輸出

四、平臺特點

在線專題地圖自動化平臺具有兩大特點，其一是高度定制化，一方面體現(xiàn)在專題符號、專題圖表及整飾要素的設(shè)計涵蓋了圖表、背景邊框、標(biāo)簽標(biāo)題及圖例等所有屬性樣式；另一方面，平臺能夠支持用戶導(dǎo)入自己的專題數(shù)據(jù)源，包括符合規(guī)范的統(tǒng)計表格和專題內(nèi)容圖層，同時，平臺還允許用戶上傳自定義的底圖類型，只要空間參考符合的底圖服務(wù)，包括ArcGIS的動態(tài)圖層和其他OGC標(biāo)準(zhǔn)圖層都可以作為臨時底圖上傳到當(dāng)前用戶界面作為專題底圖使用。另外，注冊用戶能夠?qū)⒆远x底圖注冊到底圖庫中，實現(xiàn)底圖庫的動態(tài)更新，同時不同用戶還能夠?qū)⒆孕猩蟼鞯牡讏D和常用的系統(tǒng)底圖選中，形成個人底圖庫。

第二個特點是設(shè)計重用，基于高度私人定制的特點，常常一幅專題圖甚至單個專題圖表都需要設(shè)定大量的屬性。對于常用的桌面制圖軟件而言，精心設(shè)計的專題圖能夠保存成多種格式，可供后續(xù)設(shè)計或用其他軟件編輯。而網(wǎng)頁的特點使得這些設(shè)計無法保存，通常在一次性生成位圖格式的專題圖后便會失去生命力。為了使用戶精心設(shè)計的樣式能夠多次使用，平臺引入了設(shè)計重用的概念。通過將設(shè)計后樣式屬性變量保存為本地的可交換格式文件，如XML文件等，可以將用戶設(shè)定的樣式保存下來，在下一次進行設(shè)計時，能夠直接導(dǎo)入保存的設(shè)計文件，使得設(shè)計文件能夠重新套用到不同的專題數(shù)據(jù)中去。在設(shè)計重用的理念下，一個設(shè)計文件就是一個模板、一套規(guī)則，一個完整的設(shè)計文件能夠在專題數(shù)據(jù)導(dǎo)入的情況下還原出用戶之前所設(shè)計的專題地圖，一方面省去了大量的設(shè)計工作，另一方面也達到了在線設(shè)計保存的效果。

五、結(jié)束語

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，地圖開始與各類傳統(tǒng)和新興的行業(yè)產(chǎn)生廣泛而深入的結(jié)合，資源、人口、環(huán)境、災(zāi)害、城市發(fā)展等熱門問題成為專題地圖的重要表現(xiàn)內(nèi)容，日益拓展到經(jīng)濟建設(shè)、科學(xué)研究、文化教育、國防軍事等各部門的分析評價、預(yù)測預(yù)報、規(guī)劃設(shè)計、決策管理中，形成了形式多樣的專題地圖。本文論述了以任務(wù)流為中心的設(shè)計模式下開發(fā)的在線專題地圖自動化平臺的整體技術(shù)架構(gòu)、功能模塊及該平臺下完整的制圖流程，在公開版地圖數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)框架下展示了該平臺的運行效果。與當(dāng)前國內(nèi)的一些在線制圖平臺相比，該平臺具有更為多樣的專題數(shù)據(jù)源導(dǎo)入功能、更為豐富的屬性編輯功能，同時支持樣式保存和重用，以更為桌面化的方式實現(xiàn)在線制圖。目前該平臺能夠以位圖的形式保存輸出專題圖表，但尚無法實現(xiàn)輸出矢量格式的地圖和圖表。因此，在輸出矢量地圖及交換格式的圖表方面有待進一步的研究。

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