王冬升，張國麗

(1.江蘇省測繪工程院，江蘇 南京 210013;2.江蘇省測繪地理信息學(xué)會，江蘇 南京 210013)

0 引 言

在我國城鎮(zhèn)化和新農(nóng)村建設(shè)處于高峰期的大背景下，測繪地理信息保障服務(wù)如何有效助力城鄉(xiāng)一體化建設(shè)，需要從供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革方面著手，拓展地理信息數(shù)據(jù)應(yīng)用的廣度和深度。實施村鎮(zhèn)地圖建設(shè)，實現(xiàn)快速定制化制圖，正是積極響應(yīng)各級號召，充分利用現(xiàn)有資源，為鄉(xiāng)村建設(shè)提供強有力的地理信息支撐。

長期以來，市縣級地理信息服務(wù)沒有形成系統(tǒng)化的更新機制，其覆蓋度、時效性和現(xiàn)勢性均不能完全滿足鄉(xiāng)村建設(shè)的需求；而省級基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的更新機制相對完備和系統(tǒng)，其中基礎(chǔ)測繪、地理國情、天地圖、數(shù)字城市、智慧城市等項目的建設(shè)與維護是一個常態(tài)化的服務(wù)體系，可以為鄉(xiāng)村建設(shè)提供豐富多樣的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。相對于全省范圍和框架，村鎮(zhèn)地圖是從微觀角度、小范圍的、有針對性展示地理要素，如何快速從省級基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提取符合需求又具有特色的數(shù)據(jù)，并制作實用性強的村鎮(zhèn)地圖亟待研究和解決。

1 需求分析

相關(guān)管理部門在為村鎮(zhèn)發(fā)展布局、招商引資、生態(tài)保護和推廣展示的過程中，迫切需要能一個縱覽全貌以及多視角多層次的基礎(chǔ)地理信息展示平臺。村鎮(zhèn)地圖的制作就需要從影像地圖制作、區(qū)域地圖編制、規(guī)劃專題地圖制作、信息化展示等方面入手，為鄉(xiāng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、生態(tài)環(huán)境治理、基本農(nóng)田保護、農(nóng)村信息化建設(shè)、防災(zāi)減災(zāi)、鄉(xiāng)村旅游、應(yīng)急指揮、社會管理等領(lǐng)域提供快捷、實用的測繪保障服務(wù)。

1.1 基礎(chǔ)資源需求

為了準(zhǔn)確表達出村鎮(zhèn)行政區(qū)域的總體管理范圍和基本地理單元構(gòu)成，方便村鎮(zhèn)空間位置的快速檢索定位，需要搜集相應(yīng)的水系、房屋、道路、境界、地名地址、地理單元范圍面等專題數(shù)據(jù)；考慮地理特征化電子地圖的需求，必要時需要準(zhǔn)備影像、DEM、地形、地貌等數(shù)據(jù)資源；為了滿足地方特色地圖的制作需求，還需在自然資源、社會經(jīng)濟、人文歷史等方面下功夫，搜尋相關(guān)具有地區(qū)代表性的社會屬性信息。

1.2 平臺功能需求

實現(xiàn)定制化快速出圖的需求，需要搭建多種系統(tǒng)功能于一體村鎮(zhèn)地圖制圖平臺，其功能應(yīng)具備快速制圖、定制模板、資源檢索、擴展應(yīng)用等功能。平臺能夠利用已有的空間數(shù)據(jù)庫進行村鎮(zhèn)地圖的制作，可定制固定模板，也可自定義地圖的模板，在需求范圍內(nèi)檢索出相應(yīng)的數(shù)據(jù)資源，最大限度地利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)功能擴展，滿足實際應(yīng)用需求。

2 現(xiàn)狀分析

省級地理信息數(shù)據(jù)資源包括：定期更新的省級基礎(chǔ)測繪DOM、DEM、DLG數(shù)據(jù)，年度更新的高分辨率衛(wèi)星影像，天地圖實體數(shù)據(jù)集，年度更新的基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測地表覆蓋分類數(shù)據(jù)及地理國情要素數(shù)據(jù)，不斷建設(shè)和維護的數(shù)字城市和智慧城市數(shù)據(jù)等等；另外在制圖模板上有現(xiàn)成的基礎(chǔ)，包括天地圖配圖、地理國情現(xiàn)狀圖、遙感影像圖等等模板設(shè)計都可以用來參考和借鑒?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)資源在依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、分類代碼、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、表達方法、組織方式等等方面存在或多或少的不一致，需要按照村鎮(zhèn)地圖的標(biāo)準(zhǔn)要求進行梳理和整合。除了關(guān)注現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源的特點外，還要從村鎮(zhèn)地圖的需求出發(fā)，找到省級基礎(chǔ)地理信息與需求之間的契合點，充分挖掘現(xiàn)有數(shù)據(jù)的價值。

3 設(shè)計思路

3.1 技術(shù)路線

村鎮(zhèn)地圖建設(shè)主要分為4個階段[1](圖1)：

圖1 村鎮(zhèn)地圖快速化制圖技術(shù)路線

(1)前期準(zhǔn)備階段。主要是村鎮(zhèn)地圖基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集、整理、分析，以及村鎮(zhèn)地圖要素表達內(nèi)容的確定，在此基礎(chǔ)上，確立村鎮(zhèn)地圖制圖方案。首先根據(jù)需求調(diào)研和現(xiàn)狀分析，確定最終所要獲得的地圖產(chǎn)品形式，包括電子地圖、專題地圖和影像掛圖，進一步確立村鎮(zhèn)地圖所要表達的要素，依據(jù)國家、行業(yè)或地方相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，確定各類要素的數(shù)據(jù)來源、選取標(biāo)準(zhǔn)、屬性內(nèi)容、表達方法、數(shù)據(jù)格式等。

(2)基礎(chǔ)建設(shè)階段。收集并整理最新的基礎(chǔ)測繪、地理國情、天地圖、數(shù)字城市及智慧城市等基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，根據(jù)村鎮(zhèn)地圖制圖方案，對各類數(shù)據(jù)以要素為對象進行分析、比對、篩選、整合，建立以正射影像數(shù)據(jù)、數(shù)字線劃數(shù)據(jù)、行政界線數(shù)據(jù)、地名地址數(shù)據(jù)為主要框架的村鎮(zhèn)地圖數(shù)據(jù)庫。根據(jù)制圖方案，并參照已有的制圖模板，制作相應(yīng)類型村鎮(zhèn)地圖的制圖模板，包括遙感影像圖、各類現(xiàn)狀圖、專題圖模板，確定要素表達、標(biāo)注方式、符號使用、出圖比例尺、地圖整飾以及模板描述等模板內(nèi)容。

(3)平臺開發(fā)階段。依據(jù)制圖方案，開發(fā)村鎮(zhèn)地圖快速制圖系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)庫連接、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化檢查、地圖定位、數(shù)據(jù)檢索、地圖制作、符號庫管理、制圖模板管理、規(guī)范定制等功能模塊，實現(xiàn)定制式、批量化、快速化生成村鎮(zhèn)電子地圖、專題地圖和影像掛圖。平臺開發(fā)具體包括需求分析、平臺選擇、要求設(shè)計、功能設(shè)計、系統(tǒng)測試、調(diào)試與試運行以及用戶培訓(xùn)等流程。

(4)檢查驗收階段。成果通過兩級檢查、一級驗收，確保各項任務(wù)按照設(shè)計要求完成，成果質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

3.2 組織架構(gòu)

村鎮(zhèn)地圖建設(shè)是一項基于省級基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，集數(shù)據(jù)庫、制圖方案和快速制圖平臺為主體的地理信息系統(tǒng)工程，該系統(tǒng)的組織架構(gòu)分為基礎(chǔ)資源層、平臺管理層、應(yīng)用服務(wù)層3個層次(圖2)?；A(chǔ)資源層主要是村鎮(zhèn)地圖數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)來源和組織結(jié)構(gòu)；平臺管理層主要是村鎮(zhèn)地圖快速化制圖系統(tǒng)設(shè)計模塊和功能實現(xiàn)；應(yīng)用服務(wù)層主要是按照需求實現(xiàn)定制式、批量化、快速化的村鎮(zhèn)電子地圖、專題地圖和影像掛圖生成過程。

圖2 組織架構(gòu)

3.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)來源于最新省級基礎(chǔ)地理信息空間數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫種類包括基礎(chǔ)測繪、地理國情、地理空間框架、遙感影像等，應(yīng)收集數(shù)據(jù)庫相關(guān)數(shù)據(jù)的國家、行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，歸納出數(shù)據(jù)屬性與特征。各類基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)存在以下現(xiàn)狀：坐標(biāo)系統(tǒng)不完全統(tǒng)一、要素分類與代碼存在較大差異、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存在一定差異等等，因此將這些不同尺度的地理信息數(shù)據(jù)進行整合，需要建立基于要素和實體融合的數(shù)據(jù)庫[2]。

基于不同尺度數(shù)據(jù)的特征，建立數(shù)據(jù)庫與不同尺度基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)模型，建立要素與圖層、字段的對應(yīng)關(guān)系，通過自動匹配算法，實現(xiàn)多尺度要素快速融合，包括以后的數(shù)據(jù)更新。

3.4 方案制定

制定村鎮(zhèn)制圖方案應(yīng)與現(xiàn)有的有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或地方標(biāo)準(zhǔn)保持一致，具體方案包括數(shù)據(jù)分層方案、要素編碼方案、制圖表達方案、制圖模板方案等。方案制定要從已有數(shù)據(jù)資源的特性出發(fā)，為平臺快速化制圖提供規(guī)范的數(shù)據(jù)、符號、模板等。數(shù)據(jù)分層方案制定應(yīng)考慮數(shù)據(jù)分類、圖層名稱、幾何類型、顯示比例等內(nèi)容，要素編碼方案制定應(yīng)考慮數(shù)據(jù)分類、圖層屬性、要素分類、幾何類型等內(nèi)容，制圖表達方案制定應(yīng)考慮要素表達、標(biāo)注方式、符號庫、字段渲染、圖式標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容，制圖模板方案制定應(yīng)考慮模板名稱、適宜比例尺等內(nèi)容[3]。

方案制定過程中，應(yīng)在開放數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)可擴展的字段項，同時可適應(yīng)其他有需求的數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)；保證數(shù)據(jù)操作的正確性，具有良好的數(shù)據(jù)恢復(fù)能力，使數(shù)據(jù)具有較高的固有安全性，同時需要加密，以保證和提高數(shù)據(jù)的安全性；可應(yīng)用其他數(shù)據(jù)庫或系統(tǒng)，最大限度地發(fā)揮制圖方案及快速化制圖的系統(tǒng)。

3.5 模板設(shè)計

根據(jù)需求，參照已有的制圖模板，設(shè)計可定制可擴展的制圖模板，具體包括：影像圖模板、現(xiàn)狀圖模板(水系分布、交通分布、建筑物分布、基礎(chǔ)設(shè)施、土地利用、地表覆蓋)、專題圖模板(自然資源、社會經(jīng)濟、專門用途)等[4]。

制圖模板需要在圖幅尺寸、出圖比例尺、圖層疊加、標(biāo)注規(guī)則、出圖符號、地圖整飾等內(nèi)容上進行詳細設(shè)計。

3.6 數(shù)據(jù)庫建設(shè)

根據(jù)村鎮(zhèn)地圖數(shù)據(jù)的特點和應(yīng)用要求，村鎮(zhèn)地圖數(shù)據(jù)庫設(shè)計應(yīng)充分考慮數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)集存儲、數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、地圖編制要求及數(shù)據(jù)更新等問題。村鎮(zhèn)地圖數(shù)據(jù)庫采用總庫一子庫的層級設(shè)計方式，以縣區(qū)為單元，縣區(qū)村鎮(zhèn)地圖數(shù)據(jù)庫為總庫，包括正射影像數(shù)據(jù)、地形地貌數(shù)據(jù)、行政界線數(shù)據(jù)、地名地址數(shù)據(jù)、專題要素數(shù)據(jù)等子數(shù)據(jù)庫。

村鎮(zhèn)地圖數(shù)據(jù)庫可采用Oracle Spatial的空間數(shù)據(jù)存儲，并以ArcSDE為空間數(shù)據(jù)引擎構(gòu)建ArcGIS與Oracle Spatial的連接通道，最終運用ArcGIS實現(xiàn)數(shù)據(jù)的人庫、存儲、管理、更新與導(dǎo)出；村鎮(zhèn)地圖數(shù)據(jù)庫可采用Geodatabase空間數(shù)據(jù)模型表達空間實體。

數(shù)據(jù)庫采用增量更新的方式，基于省級地理信息數(shù)據(jù)資源的更新，應(yīng)在數(shù)據(jù)處理算法集成不同尺度更新標(biāo)準(zhǔn)，即要素在長度、寬度、面積及精度方面的不同要求，構(gòu)建更新規(guī)則，以實現(xiàn)自動化更新。實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫增量更新，需要建立數(shù)據(jù)庫更新的管理系統(tǒng)，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)版本化管理和與制圖平臺的有效對接[5]。

3.7 平臺開發(fā)

村鎮(zhèn)地圖快速制圖系統(tǒng)是基于制圖方案，利用方案庫定位檢索數(shù)據(jù)，選定的制圖模板快速化生成村鎮(zhèn)電子地圖。系統(tǒng)的功能設(shè)計應(yīng)包括方案檢索和管理、數(shù)據(jù)庫連接與檢查、地圖定位和數(shù)據(jù)檢索、地圖制作及資源管理等；系統(tǒng)的安全設(shè)計包括系統(tǒng)層安全、應(yīng)用層安全和數(shù)據(jù)層安全。

平臺運行環(huán)境設(shè)計應(yīng)遵循基本原則包括：最大程度地滿足用戶的工作需要，保證平臺系統(tǒng)性能可靠性、使用可靠性和維護可靠性，充分考慮軟硬件間的兼容性以及平臺系統(tǒng)的可升級性、可擴充性。

3.8 地圖制圖

通過系統(tǒng)自動配圖形成的地圖，需要進行圖面檢查，對不符合標(biāo)準(zhǔn)或讀圖習(xí)慣的表示，進行修改和編輯，主要包括：文字、符號線條的壓蓋處理和移動，生僻字的修改，線條節(jié)點的圓滑處理；理順幾何圖形拓撲關(guān)系；對標(biāo)注圖層要素，根據(jù)地圖所表達的要素，確定合適的標(biāo)注方法、標(biāo)注顏色、標(biāo)注字體和大小以及標(biāo)注樣式。

村鎮(zhèn)地圖的輸出可以根據(jù)選擇直接打印、系統(tǒng)平臺展示、移動終端瀏覽等多種方式，成果格式包括：矢量分層地圖(GeoPDF格式)；影像數(shù)據(jù)(GeoTIFF或者JPG)；瓦片數(shù)據(jù)。

4 結(jié) 語

基于省級地理信息資源的村鎮(zhèn)地圖建設(shè)，主要是根據(jù)鄉(xiāng)村地理信息需求與現(xiàn)狀分析，確立村鎮(zhèn)地圖的制圖要求，包括數(shù)據(jù)規(guī)則和表達規(guī)則，充分利用基礎(chǔ)測繪、地理國情、天地圖等省級基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)資源，建立村鎮(zhèn)地圖數(shù)據(jù)庫，設(shè)計不同類型的制圖模板，開發(fā)村鎮(zhèn)地圖快速制圖平臺，實現(xiàn)定制、批量、快速出圖，提供個性化的村鎮(zhèn)電子地圖、影像掛圖、專題地圖等地理信息產(chǎn)品。村鎮(zhèn)地圖的建設(shè)，既滿足了鄉(xiāng)村建設(shè)各方面對地理信息的需求，又挖掘了省級地理信息資源的潛在價值，為建設(shè)美麗鄉(xiāng)村提供保障服務(wù)。