程思聰,杜田,徐鵬飛
(1.武漢市測繪研究院,湖北 武漢 430022; 2.武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,湖北 武漢 430079)
在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與思維方式滲透全社會的今天,測繪信息獲取手段日新月異,帶來地理信息測繪領(lǐng)域的飛速發(fā)展。專題地圖作為測繪成果的重要形式,是測繪服務(wù)大眾最直觀的工具。目前的專題地圖編制不管從技術(shù)手段、數(shù)據(jù)管理、應(yīng)用領(lǐng)域等方面都有一定的局限性。從編制技術(shù)來說,多以CorelDRAW、AI等圖形處理軟件為主,以求最大程度獲取視覺效果;從數(shù)據(jù)特征來說,缺乏統(tǒng)一的規(guī)范和精確的數(shù)學(xué)坐標(biāo),與基礎(chǔ)地形圖等測繪信息之間難以建立嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系;從數(shù)據(jù)管理來說,目前以地圖產(chǎn)品為單元進(jìn)行地圖數(shù)據(jù)的管理,造成更新維護(hù)重復(fù),降低了地圖管理的效率。針對這些問題,本文研究構(gòu)建專題地圖知識庫,通過對專題地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理,構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)地圖數(shù)據(jù)庫,將制圖規(guī)則經(jīng)驗(yàn)以知識庫的形式進(jìn)行存儲,為地圖編制技術(shù)的智能化應(yīng)用建立導(dǎo)向基礎(chǔ),在保證成圖效果的前提下實(shí)現(xiàn)快速模板式出圖[1]。
知識庫是知識工程中結(jié)構(gòu)化、易操作、易利用、全面有組織的知識群集,是針對某一(或某些)領(lǐng)域問題求解的需要,采用某種(或若干)知識表示方式在計(jì)算機(jī)存儲器中存儲、組織、管理和使用互相聯(lián)系的知識片集合。專題地圖知識庫將專題地圖編制中涉及的知識片通過歸類整理,融合專家設(shè)計(jì)思想及各種規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),在某種程度上實(shí)現(xiàn)知識的積累,最終以自動或半自動的方式作用于地圖數(shù)據(jù)要素上,既能減輕制圖人員的工作強(qiáng)度,也可以從成果質(zhì)量控制上起到監(jiān)督規(guī)范作用[2]。
相對于專題地圖數(shù)據(jù)庫,知識庫是一個(gè)更為綜合的概念,它將各種類型的數(shù)據(jù)庫信息融合形成具有傳遞導(dǎo)向性的工具體系。通過專題地圖知識庫的建設(shè),實(shí)現(xiàn)從個(gè)人制圖能力到制圖知識的轉(zhuǎn)變,通過對各種數(shù)據(jù)要求、制圖規(guī)范、質(zhì)量控制等內(nèi)容進(jìn)行研究分析,結(jié)合經(jīng)驗(yàn)積累及專家意見,封裝為一個(gè)導(dǎo)向性知識體系,輔助專題地圖編制生產(chǎn)。
專題地圖知識庫的構(gòu)建以指導(dǎo)地圖編制工作實(shí)踐為主,在保證地圖視覺效果的同時(shí)解決上述地圖數(shù)據(jù)管理帶來的問題。本文專題地圖知識庫的構(gòu)建是建立在CorelDRAW制圖的基礎(chǔ)上,專題地圖知識庫是數(shù)據(jù)庫、制圖規(guī)則、數(shù)據(jù)框架等要素的融合,其中包含地圖數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)、參數(shù)規(guī)則等一系列的內(nèi)容,從地圖數(shù)據(jù)管理、維護(hù)、更新、編制等方面進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的構(gòu)建,從而盡量減少制圖人員能力對地圖成果質(zhì)量的影響,提高制圖效率。
專題地圖知識庫以武漢市專題地圖為建設(shè)范圍,對不同尺度地圖數(shù)據(jù)要求、制圖規(guī)范、質(zhì)量控制等內(nèi)容進(jìn)行研究分析,建設(shè)成果包括專題地圖分類分層及編碼體系、常規(guī)幅面地圖內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)體系、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)地圖數(shù)據(jù)、地圖專題庫、符號庫、顏色庫六個(gè)部分,其中專題地圖分類分層及編碼體系,常規(guī)幅面地圖內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建知識規(guī)則,統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)地圖數(shù)據(jù)搭建知識基礎(chǔ)框架,專題庫、符號庫與顏色庫等構(gòu)成知識專題元素,共同組成專題地圖知識庫的全部內(nèi)容。
按照公開版地圖數(shù)據(jù)的組織方式,結(jié)合基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)要素規(guī)范與地理信息公共服務(wù)平臺數(shù)據(jù)規(guī)范[3],對地圖要素類別、層次、編碼等內(nèi)容進(jìn)行規(guī)范制定。同時(shí)為方便今后數(shù)據(jù)更新與利用,建立起與基礎(chǔ)地理信息庫的對應(yīng)關(guān)系。
(1)要素分層結(jié)構(gòu)
不同于基礎(chǔ)地形圖的測繪規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),專題地圖要素更多是從社會應(yīng)用的角度出發(fā),按照不同社會性質(zhì)進(jìn)行分類。根據(jù)專題地圖的圖面構(gòu)造特征,主要由基礎(chǔ)地理底圖要素、專題信息要素與附加信息要素構(gòu)成。其中基礎(chǔ)地理底圖要素主要起到背景定位作用,提高整個(gè)專題地圖的表達(dá)和傳輸效果[4]。專題信息體現(xiàn)專題地圖的主題表達(dá)功能,而附加信息要素承擔(dān)了專題地圖的視覺效果功能。結(jié)構(gòu)框架如圖1所示:
圖1 專題地圖要素分層結(jié)構(gòu)
(2)編碼結(jié)構(gòu)
要素編碼主要是為了方便向?qū)捷o助地圖編制的需要,使要素類別與層次特征能通過代碼識別,減少人工判斷干預(yù)。此外,為了與基礎(chǔ)地形圖數(shù)據(jù)庫相對接,便于今后數(shù)據(jù)更新維護(hù)與信息共享,每個(gè)要素編碼與相應(yīng)的地形圖數(shù)據(jù)編碼相對應(yīng),由于分類體系不同,二者之間不存在一一對應(yīng)的關(guān)系。
要素編碼采用層次編碼法,將字母與數(shù)字相結(jié)合與專題信息分類相對應(yīng)。主題門類采用字母ABC表示,一級子類、二級子類、三級子類依據(jù)等級制和完全十進(jìn)制,幾何類型碼采用P、L、A、T分別標(biāo)識點(diǎn)、線、面以及文字要素類型,最終形成五層八位數(shù)字與字母相結(jié)合的專題信息類別體系。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示:
圖2 專題地圖要素分層分類編碼
將不同范圍、不同尺度的地圖數(shù)據(jù)整合成全市域范圍完整統(tǒng)一的框架,并建立與基礎(chǔ)地理信息之間的坐標(biāo)對應(yīng)關(guān)系。此框架將作為專題地圖更新維護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù),也是進(jìn)行不同比例尺、不同范圍、不同專題的專題地圖編制的唯一數(shù)據(jù)基礎(chǔ),從而徹底改變以往地圖管理與編制多個(gè)數(shù)據(jù)源帶來的重復(fù)建設(shè)、管理混亂、缺乏統(tǒng)一規(guī)范等問題。主要包括以下建設(shè)內(nèi)容:
(1)坐標(biāo)格網(wǎng)構(gòu)建
構(gòu)建專題地圖與2000地形圖坐標(biāo)格網(wǎng)的映射關(guān)系,使專題地圖數(shù)據(jù)與地形圖、影像圖之間能準(zhǔn)確套合,從而更好地保證專題地圖數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。格網(wǎng)映射圖如圖3所示:
圖3 格網(wǎng)映射圖
(2)數(shù)據(jù)整合與更新
通過格網(wǎng)映射,不同比例尺和范圍的地圖數(shù)據(jù)可以進(jìn)行套合,如圖4所示,從而將其整合為一套數(shù)據(jù),成為信息最豐富完整的地圖數(shù)據(jù)源,主要包括套合、接邊與更新處理工作。其中套合接邊是針對同一區(qū)域不同尺度的數(shù)據(jù)處理。利用相同范圍的格網(wǎng)映射將不同比例尺的地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行套合,并使大比例尺地圖數(shù)據(jù)信息添加到統(tǒng)一框架體系中,同時(shí)對相鄰區(qū)域進(jìn)行接邊。由于過去不同數(shù)據(jù)源沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)范,因此在同一界線、路網(wǎng)等要素會出現(xiàn)套合偏差,要對這種相同要素之間的偏差進(jìn)行編輯糾正。
(3)規(guī)范化處理
根據(jù)專題地圖分類分層及編碼體系對統(tǒng)一框架進(jìn)行規(guī)范處理,將圖層按照“要素名稱”進(jìn)行統(tǒng)一命名,明確每一條要素信息的分類及層次。統(tǒng)一框架的成果如圖5所示:
圖4數(shù)據(jù)套合
圖5 統(tǒng)一框架圖
根據(jù)專題地圖編制工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié),一般是按照圖幅尺寸規(guī)格進(jìn)行編制。充分考慮規(guī)格需求的同時(shí),也要兼顧工作量,因此應(yīng)選擇合適的圖幅尺度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)制定[5]。武漢市公共地圖及各類專題地圖主要包括A4幅面、A3幅面、四開、對開和掛圖等常規(guī)幅面(如表1所示),每種常見幅面針對相應(yīng)的地圖范圍和比例尺,由此總結(jié)出14個(gè)制圖參數(shù)標(biāo)準(zhǔn),此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了不同幅面和范圍的地圖內(nèi)容和要素參數(shù)。
常規(guī)幅面地圖參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)表 表1
參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)表中,包含對點(diǎn)、線、面、注記要素的形態(tài)參數(shù)的設(shè)定,結(jié)構(gòu)如表2所示:
要素參數(shù)表 表2
在過去的專題地圖編制過程中,很多由專業(yè)單位提供的專題信息零散地存貯在各個(gè)不同的專題地圖中,跟隨歸檔文件分散存儲,只有位置名稱等圖面顯示的屬性,隨著時(shí)間推移,最終往往成為碎片化的、不完整的無效信息,形成資源浪費(fèi)。針對這部分專題信息建立專題信息庫,將所有專題信息在同一坐標(biāo)體系下集中存儲,并建立規(guī)范的屬性字段表,包括專題名稱、編碼、來源、時(shí)間等,成為各行業(yè)的專題信息庫,既是對歷史數(shù)據(jù)的規(guī)范整理,也為今后進(jìn)行交互式地圖定制服務(wù)積累專題資源。
專題信息庫結(jié)構(gòu)如圖6所示:
圖6 專題信息庫結(jié)構(gòu)
(1)符號庫構(gòu)建
針對專題地圖編制中的常用符號建立不同類型的符號庫,利用CorelDRAW符號庫管理器進(jìn)行統(tǒng)一管理。符號庫的分類分層體系與專題地圖要素保持一致,其符號編碼是在專題地圖要素編碼的基礎(chǔ)上擴(kuò)展三位順序碼,用于標(biāo)識每個(gè)符號,符號庫結(jié)構(gòu)如圖7所示。
圖7 符號庫結(jié)構(gòu)
(2)顏色庫
顏色庫使用CorelDRAW中自帶的調(diào)色板管理器進(jìn)行管理,利用調(diào)色板編輯器進(jìn)行顏色樣式的編輯,主要包括顏色的編輯、添加、刪除以及排序重置等功能。通過編輯器新建的顏色樣式可導(dǎo)出為XML文件,也能被其他cdr文件導(dǎo)入使用。專題地圖顏色庫中存儲了多種配色風(fēng)格,如簡約、潔凈、清新、浪漫、明亮、濃烈、強(qiáng)硬等,適用于符號設(shè)計(jì)時(shí)選取搭配,除此之外,形成由淺至深不同亮度和飽和度的色彩搭配,專門用于行政區(qū)劃的底色填充。
專題地圖知識庫構(gòu)建了專題地圖的制圖模式、數(shù)據(jù)規(guī)范等知識規(guī)則,在此基礎(chǔ)上,通過CorelDRAW VBA進(jìn)行二次開發(fā)探索,嘗試實(shí)現(xiàn)CorelDRAW平臺下限定地圖主題與范圍的下向?qū)捷o助制圖,包括地圖數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與自動參數(shù)配置。其中地圖數(shù)據(jù)準(zhǔn)備是根據(jù)地圖主題、范圍、比例尺從統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)地圖框架中選取合適的地圖內(nèi)容,自動參數(shù)配置是根據(jù)常規(guī)幅面地圖參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則表以及相應(yīng)的符號庫對地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行自動參數(shù)配置。
圖8 專題地圖知識庫應(yīng)用探索
專題地圖知識庫的構(gòu)建針對實(shí)際地圖編制的現(xiàn)狀問題,從“先建庫,后制圖”的角度出發(fā)[6],以提高地圖編制效率、減少人為誤差為目標(biāo),一定程度上解決了地圖數(shù)據(jù)組織混亂、數(shù)據(jù)管理復(fù)雜低效等問題,突破了過去專題地圖成果與地理信息系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用之間的障礙,實(shí)現(xiàn)了地圖編制互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型的第一步。后期應(yīng)對知識庫內(nèi)容擴(kuò)充,考慮多源數(shù)據(jù)資料的入庫[7],對知識內(nèi)容要素進(jìn)一步細(xì)化,建立多尺度地圖制圖模型[8],同時(shí)對專題地圖知識庫的應(yīng)用進(jìn)行深入探索,進(jìn)一步開發(fā)向?qū)捷o助設(shè)計(jì)系統(tǒng),使專題地圖知識庫為互聯(lián)網(wǎng)平臺下地圖編制智能化應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ),并應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中。