崔文宏，陸錦華，楊婷，秦建科

（1.自然資源部第一地理信息制圖院，陜西 西安 710054；2.中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院，甘肅 蘭州 730000）

青藏高原面積約為250萬km2，被稱作“世界屋脊”、“地球第三極”和“亞洲水塔”，是全球氣候變化敏感區(qū)[1]，也是國際地球系統(tǒng)科學(xué)研究的天然實驗室[2]。風(fēng)沙地貌是廣泛分布于干旱、半干旱甚至部分濕潤地區(qū)的，由風(fēng)力作用形成的一種地貌類型[3]。作為青藏高原上一種獨特的自然景觀，風(fēng)沙地貌分布區(qū)的面積占比小、分布零散，沒有形成綿綿沙海景觀，但其風(fēng)沙活動過程對氣候變化有著良好的響應(yīng)[4]，可對氣候和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生深遠影響。風(fēng)沙地貌圖是研究風(fēng)沙地貌的基礎(chǔ)圖件，針對青藏高原風(fēng)沙地貌分布零散的特點，在陜西師范大學(xué)董治寶研究團隊多年對青藏高原風(fēng)沙地貌區(qū)域野外考察和遙感數(shù)據(jù)分析成果的基礎(chǔ)上，以圖集的形式全面詳細反映青藏高原風(fēng)沙地貌分布、類型、形態(tài)特征、流動性以及發(fā)育環(huán)境等方面的關(guān)鍵資料[5]，是一項風(fēng)沙地貌專題圖集編制領(lǐng)域的開創(chuàng)性工作。

1 《青藏高原風(fēng)沙地貌圖集》的內(nèi)容結(jié)構(gòu)

《青藏高原風(fēng)沙地貌圖集》（以下簡稱《圖集》）總體由序圖和區(qū)域風(fēng)沙地貌圖兩部分組成，充分利用高分辨率衛(wèi)星影像和數(shù)字制圖技術(shù)，通過不同風(fēng)沙地貌分布區(qū)的專題地圖，典型區(qū)、典型風(fēng)沙地貌的衛(wèi)星影像和照片全面展示了青藏高原風(fēng)沙地貌的總體特征，配以簡明的文字說明，內(nèi)容科學(xué)全面，涵蓋青藏高原風(fēng)沙地貌的全部類型。

序圖主要反映青藏高原范圍、總體地理景觀、地勢和對風(fēng)沙地貌形成起關(guān)鍵作用的風(fēng)場特征、干燥度指數(shù)，以及青藏高原風(fēng)沙地貌分布與圖幅索引信息，共5幅圖，比例尺為1∶600萬。區(qū)域風(fēng)沙地貌圖是《圖集》的重點，按照青藏高原風(fēng)沙地貌的主要發(fā)育環(huán)境類型組織，分為干旱盆地風(fēng)沙地貌、河谷風(fēng)沙地貌、湖濱風(fēng)沙地貌、山麓風(fēng)沙地貌4個部分，共包括多級地圖比例尺系列的區(qū)域圖、擴大圖和典型圖46幅，以大中比例尺地圖為主，占比在80%以上，其中又以1∶10萬～1∶25萬的圖幅居多。風(fēng)積地貌和風(fēng)蝕地貌是風(fēng)沙地貌圖的主體，風(fēng)積地貌主要反映沙丘形態(tài)類型、沙丘活動程度、沙丘相對高度、沙丘前移的主要方向、發(fā)育環(huán)境特征等；風(fēng)蝕地貌主要反映雅丹（風(fēng)蝕殘丘）和戈壁。

《圖集》包括彩色衛(wèi)星影像和照片26幅，配置在相應(yīng)圖幅和文字頁面，展示了青藏高原若干獨特風(fēng)沙地貌，有助于進一步理解風(fēng)沙地貌形態(tài)及其發(fā)育環(huán)境特征，圖文相互配合，相得益彰。文字簡介采取中英文對照的形式配置在各區(qū)域圖組前，是對風(fēng)沙地貌圖反映信息的進一步解釋，提供了風(fēng)沙地貌各分布區(qū)域的范圍、形態(tài)、類型、形成過程及其影響因素和補充說明，約6.4萬字。

2 編圖資料分析與應(yīng)用

《圖集》資料涉及基礎(chǔ)地理底圖資料和專題內(nèi)容資料。由于不同圖幅的比例尺不同，表達的要素也有差異，因此需要的數(shù)據(jù)資料來源和類型多種多樣，在使用前需對其進行認真分析比較，并做出評價，以確定是否能使用以及使用程度[6]。

2.1 基礎(chǔ)地理底圖資料

基礎(chǔ)地理底圖標(biāo)識位置為專題要素提供骨架[7]，具有信息承載、定位和定向作用，也是專題內(nèi)容的重要補充和說明。地理底圖資料的獲取是編制《圖集》的一項前期基礎(chǔ)工作。

1）序圖的底圖資料。1∶400萬全國基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)包括主要河流、主要公路、鐵路、縣級以上居民地、縣級以上境界、等高線等要素，與1∶600萬成圖比例尺接近，基本能滿足編制序圖內(nèi)容的要求，可作為編制青藏高原地勢圖的基本資料。地勢圖中的水系、居民地和境界等內(nèi)容也是序圖中風(fēng)場圖、干燥指數(shù)圖、風(fēng)沙地貌分布圖的基礎(chǔ)底圖，這樣可保證基礎(chǔ)底圖內(nèi)容的協(xié)調(diào)一致性。1∶300萬《青藏高原第四紀冰川遺址分布圖》可作為繪制青藏高原分布范圍的依據(jù)。

2）區(qū)域風(fēng)沙地貌圖的底圖資料。根據(jù)青藏高原風(fēng)沙地貌分布特點和圖幅設(shè)計要求，收集的資料包括紙質(zhì)地形圖、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫、DEM數(shù)據(jù)等。底圖中水系適度多一些，居民地、道路網(wǎng)較稀疏，境界只表示省級行政區(qū)域界，地類需保留草地、沼澤、鹽堿地等范圍，適當(dāng)配置相應(yīng)符號。為了反映干旱區(qū)特點，參照衛(wèi)星影像適當(dāng)補充干河床并將斷續(xù)的干河床連接起來，形成沖積扇、干溝。地形對氣候、降水分布影響較大，對地面徑流大小的影響也較明顯，特別是對風(fēng)沙流場的形成、改變起到?jīng)Q定作用，各種地貌類型界線劃分與地形也是密不可分，因此在地理底圖上表示地形是十分必要的。由于多數(shù)圖幅比例尺大于1∶50萬，因此以形象、直觀的地貌暈渲表現(xiàn)形式表達地形更符合國家公開地圖內(nèi)容表示規(guī)定的要求，地貌暈渲可增強地貌的立體感，使地圖看起來更加美觀[8]，同時能很好地襯托出不同風(fēng)沙地貌發(fā)育環(huán)境和分布特征。

2.2 專題內(nèi)容資料

風(fēng)沙地貌是《圖集》的主題，而沙丘形態(tài)結(jié)構(gòu)類型則是《圖集》的核心，具有定性的作用。其資料主要來源于野外考察報告和高分辨率衛(wèi)星影像資料，也有一些沙漠或沙漠化圖、地貌圖。隨著空間遙感技術(shù)的發(fā)展，遙感影像已成為人們獲取地表信息的重要數(shù)據(jù)來源[9]，為《圖集》中各類沙丘的繪制提供了精確、真實、可靠的地理信息源。TM衛(wèi)星影像分辨率較高，在沙丘高大區(qū)域影像特征清晰，能辨識不同沙丘形態(tài)類型，但對于低矮沙丘，判讀就相當(dāng)困難了，因此不予采用。優(yōu)于10 m分辨率的遙感影像可根據(jù)繪制需要在計算機上任意縮放，能為編圖提供清晰的沙丘形態(tài)特征，十分有利于風(fēng)沙地貌類型判讀和解譯，易于實現(xiàn)較快速的沙丘符號繪制。由于制圖表現(xiàn)對象為風(fēng)沙地貌，對遙感影像時相性要求并不嚴格，因此本文收集了2010—2013年的Google Earth影像和資源三號衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，這些影像可滿足沙丘形態(tài)符號繪制的需要，且具有較好的現(xiàn)勢性。

3 《圖集》的編制技術(shù)工藝

3.1 技術(shù)流程設(shè)計

《圖集》的編制技術(shù)工藝涉及編圖所需各類資料的收集、分析和處理，圖例系統(tǒng)的設(shè)計，地理底圖的編制，專題要素的繪制、編輯以及制版印刷等環(huán)節(jié)。根據(jù)項目主題和區(qū)域特點，本文設(shè)計的工藝流程如圖1所示。

圖1 《圖集》編制技術(shù)流程圖

3.2 圖例系統(tǒng)設(shè)計

圖例系統(tǒng)的設(shè)計和制作是重要的基礎(chǔ)工作[10]，《圖集》圖例需根據(jù)編制專題內(nèi)容的特性、目的和要求，有針對性地進行擬訂，這就為設(shè)計創(chuàng)新提供了機遇。在研究制圖區(qū)域和分析編圖資料的基礎(chǔ)上，先初步設(shè)計圖例系統(tǒng)，然后在編繪過程進一步完善。圖例系統(tǒng)在保證科學(xué)性、邏輯性、協(xié)調(diào)性的同時，也要考慮形象化和便于繪制的要求，力求特征突出、色彩協(xié)調(diào)、美觀易讀。

序圖圖例比較簡單，一般根據(jù)圖中內(nèi)容設(shè)計，并隨圖配置在每幅圖的左、右下角。

在區(qū)域風(fēng)沙地貌專題內(nèi)容圖例中，針對主體的風(fēng)積地貌和風(fēng)蝕地貌，通過手繪符號、明亮的底色并加注數(shù)字代碼的形式設(shè)計了22個圖例（圖2），并突出表示在圖幅第一平面。風(fēng)沙地貌的背景內(nèi)容，根據(jù)國內(nèi)相對高程地貌分類標(biāo)準(zhǔn)，劃分為平原、臺地和山地地貌，并進一步細化，共劃分為17個圖例，以不同底色的圖斑加代碼的形式置于圖幅第二平面，能很好地襯托不同風(fēng)沙地貌發(fā)育環(huán)境和分布特征。另外，《圖集》還設(shè)計了山峰、洪積扇、地質(zhì)層理等10個輔助地貌形態(tài)圖例。K70表示，以降低視覺刺激度，有利于專題內(nèi)容的展示。

圖2 風(fēng)積地貌和風(fēng)蝕地貌圖例

3.3 作者原圖編制

為提升作者原圖的精細程度和便于制作，作者原圖編制分為作者原圖的草圖建立和作者原圖編繪兩個步驟。

3.3.1 作者原圖的草圖建立

在資料收集的基礎(chǔ)上，經(jīng)過計算機處理，將基本資料按圖幅范圍和成圖尺寸進行拼接，打印后用以表示詳細的風(fēng)沙地貌內(nèi)容。本文根據(jù)不同專題資料制定兩種作者原圖的草圖繪制流程：

1）利用已出版的沙漠或沙漠化圖、地貌圖，在原圖上根據(jù)野外考察報告和衛(wèi)星影像，對原有的風(fēng)沙地貌內(nèi)容，特別是沙丘形態(tài)類別，進行仔細核對、補充修改或重繪。地貌背景內(nèi)容利用地形圖重新認識，劃定不同類型界線，并加注代碼。通過該方式繪制草

地理底圖圖例包括街道、居民地、水系、道路以及青藏高原具有獨特方位作用的寺廟、氣象站等地物。此外，山脈、山地和山峰等典型地貌是地圖上定向、定位的重要地理骨架[11]，需盡量選取，用以表達的符號系統(tǒng)主要為點、線、面和注記等基本元素，共設(shè)計31個圖例。除水系外，其他要素顏色通常采用圖12幅，占總圖幅的26%。其中，柴達木盆地的雅丹地貌，是全球海拔最高、中國分布面積最大的雅丹地貌區(qū)[12]，主要分布在盆地的西北部，是盆地各類干燥地貌中最具典型特征的區(qū)域，因此設(shè)計了兩幅圖：一幅以傳統(tǒng)方法表示雅丹地貌的分布；另一幅加繪了詳細的地質(zhì)層理線和不同地質(zhì)的發(fā)育環(huán)境，通過曲線把沙丘的范圍、頂端、坡向清楚地反映出來。

2）以1∶5萬、1∶25萬地形圖為基礎(chǔ)底圖，在彩色原圖上，同樣參照野外考察報告和衛(wèi)星影像，找準(zhǔn)各種地物控制點（如河流、湖泊、濕地、等高線的形狀和走向），依據(jù)影像特征，利用不同粗細的鉛筆細微勾畫出各種沙丘形態(tài)符號。通過該方式繪制草圖34幅，占總圖幅的74%。其中，有些圖幅沙丘形態(tài)結(jié)構(gòu)類型特別復(fù)雜，如塔爾丁以南那陵郭勒沙丘圖（圖3），僅參照衛(wèi)星影像很難繪制出相似的沙丘結(jié)構(gòu)圖形，因此將衛(wèi)星影像打印出來，通過透明薄膜進行蒙繪，得到過渡性沙丘形態(tài)類型草圖，再結(jié)合地形圖上等高線形狀，將沙丘符號轉(zhuǎn)繪到地形圖上。

圖3 根據(jù)作者原圖編制的塔爾丁以南那陵郭勒沙漠圖局部

3.3.2 作者原圖編繪

作者原圖的草圖建立，為作者原圖提供了完整的基礎(chǔ)。草圖上的各種沙丘形態(tài)符號線劃較粗糙，沙丘活力程度類型界線、地貌背景內(nèi)容、圖斑大小和密度還沒有完全確定，在實踐中往往通過沙丘形態(tài)符號版、專題內(nèi)容界線版分版編繪來完成。

1）沙丘形態(tài)符號版的編繪。對于大中比例尺風(fēng)沙地貌圖，沙丘形態(tài)符號都是準(zhǔn)確定位描繪的，其編繪實質(zhì)是一個清繪過程，沒有綜合取舍的問題，注重沙丘線劃符號粗細、大小和結(jié)構(gòu)形態(tài)的變化，保持線劃的光滑和墨色濃淡的一致性，以滿足計算機制作和印刷制版的要求。對于較小比例尺風(fēng)沙地貌圖，沙丘形態(tài)符號定位的成分要少一些，描繪沙丘形態(tài)符號應(yīng)注重符號的大小、密度和形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化，力求保持基本形態(tài)結(jié)構(gòu)類型不變。地圖是帶有強烈藝術(shù)傾向的科學(xué)作品[13]，《圖集》中多達17種沙丘形態(tài)類型符號和風(fēng)蝕地貌符號是依照衛(wèi)星影像手工繪制的，在形態(tài)、大小、走向和密度等方面與影像保持高度近似的同時，又發(fā)揮了抽象概括之功，增強了沙丘的真實性和立體感，極具藝術(shù)之美。

2）專題內(nèi)容界線版的確定。在大中比例尺風(fēng)沙地貌圖上，根據(jù)沙丘活動程度類型，結(jié)合影像特征，在描繪不同沙丘符號時可基本劃定類型界線。其地貌背景內(nèi)容，需結(jié)合地形圖上等高線的高程和疏密程度以及地形圖上的土質(zhì)植被情況，分析并參照小比例尺地貌類型圖，劃定不同地貌類型界線并注寫代碼。在小比例尺風(fēng)沙地貌圖上，地貌類型界線以地貌圖為基礎(chǔ)，編繪時將界線進行簡化、合并。圖斑的大小和類型需根據(jù)圖集制定的圖例分類系統(tǒng)進行劃定，并保持圖面清晰可讀。每個圖斑確定后，加注代碼，經(jīng)過檢查即可確定專題內(nèi)容界線版。

3.4 計算機制作

首先基于基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理、綜合取舍、地物符號化編輯等步驟，再疊加編繪原圖如沙丘形態(tài)符號、地貌類型界線等內(nèi)容。

3.4.1 基礎(chǔ)地理底圖的處理

1）將收集的底圖數(shù)據(jù)進行無縫拼接，導(dǎo)入制圖軟件，按照設(shè)計的制圖區(qū)域、成圖尺寸和成圖比例尺框定制圖范圍。

2）依據(jù)編制要求，按擬訂的地圖圖例系統(tǒng)，制作相應(yīng)的符號庫進行符號化編輯，同時按要素和圖幅載負量進行綜合取舍。

3）地貌暈渲制作。將DEM數(shù)據(jù)導(dǎo)入GIS軟件，在確定光源位置、地表水平比例與垂直比例、光照模型的基礎(chǔ)上[14]，調(diào)試出適合區(qū)域特點的暈渲圖像，以達到良好的視覺效果，再將最終的暈渲圖像導(dǎo)入制圖軟件作為地形的表達形式。

4）處理各要素之間的避讓、疊加關(guān)系，使圖面清晰、易讀。

3.4.2 專題要素處理

1）地貌類型界線制作。對手工繪制好的風(fēng)沙地貌界線版進行掃描，導(dǎo)入制圖軟件，經(jīng)糾正套合后矢量化、符號化并構(gòu)面，將不同代碼的底色，依據(jù)色標(biāo)進行分層分色表示。

2）沙丘形態(tài)類型符號制作。將手工繪制的沙丘形態(tài)類型符號和風(fēng)蝕地貌符號版通過掃描導(dǎo)入制圖軟件，利用格網(wǎng)進行精糾正，并在制圖軟件下進行色調(diào)、色相、飽和度、亮度等調(diào)整，以達到滿意的圖面效果。新月形沙丘、金字塔沙丘、梁窩狀沙丘、拋物線狀沙丘和復(fù)合型鏈狀沙丘等典型沙丘還賦予陰影，增強沙丘的立體感。

4 結(jié)語

時代在前進，地圖制圖技術(shù)在發(fā)展，但傳承不可或缺。通過《圖集》的編制實踐發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)手工制圖方法仍可在數(shù)字制圖技術(shù)時代發(fā)揮取長補短的作用，通過手工繪制的形象逼真、動感十足的沙丘形態(tài)類型符號，形成獨具特色的地圖可視化效果，是傳統(tǒng)手工制圖技術(shù)與現(xiàn)代數(shù)字制圖技術(shù)巧妙融合的過程?！秷D集》詳盡地提供了青藏高原風(fēng)沙地貌的地理位置、分布特征、形態(tài)類型、活動程度、沙丘高度和移動主導(dǎo)方向以及風(fēng)沙地貌的發(fā)育環(huán)境等方面的關(guān)鍵信息，為深入研究青藏高原風(fēng)沙地貌奠定了基礎(chǔ)，亦可進一步通過青藏高原風(fēng)沙地貌的形成與演變過程研究來揭示火星風(fēng)沙地貌和風(fēng)成過程，為火星探測研究提供有意義的參考。