電子地圖應(yīng)用發(fā)展方向淺析

陳璞然

（遼寧省基礎(chǔ)測繪院，遼寧 錦州 121003）

電子地圖是新興的一項(xiàng)地理信息產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于政府規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)貿(mào)易、旅游向?qū)?、衛(wèi)星導(dǎo)航、作戰(zhàn)指揮等領(lǐng)城。在各個地區(qū)的各級管理、分析、建設(shè)、規(guī)劃、建設(shè)和評價(jià)工作中，在城市信息系統(tǒng)、自然災(zāi)害預(yù)測評估信息系統(tǒng)、遙感作物估產(chǎn)系統(tǒng)、智能交通管理系統(tǒng)以及資源利用、區(qū)域規(guī)劃等系統(tǒng)的建設(shè)中，電子地圖其實(shí)是一項(xiàng)很主要的地理信息基礎(chǔ)。

一、電子地圖發(fā)展背景

電子地圖是地圖制作和應(yīng)用的一個系統(tǒng)，是由電子計(jì)算機(jī)控制所生成的地圖，是基于數(shù)字制圖技術(shù)的屏幕地圖，是可視化的實(shí)地圖。人們在出行才、旅游、生產(chǎn)、行政區(qū)劃、軍事作戰(zhàn)等方面都已經(jīng)和地圖打下很多的交道。但是傳統(tǒng)的以紙質(zhì)為主的地圖有其固有的缺點(diǎn)：攜帶不方便；容易變形，造成地理精度損失；現(xiàn)實(shí)性差，不易更新；成品復(fù)制較麻煩，不利于大規(guī)模發(fā)布；比例尺固定，不能隨意縮放等。紙質(zhì)地圖越來越滿足不了信息化社會中人們對信息快速獲取的需求，迫切需要其替代品的出現(xiàn)。

電子地圖的前身是數(shù)字地圖，也是計(jì)算機(jī)制圖的最終產(chǎn)品。計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展同時(shí)引領(lǐng)了數(shù)據(jù)庫技術(shù)及地理信息系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)制圖技術(shù)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)、地理信息系繞技術(shù)的結(jié)合使得電子地圖應(yīng)運(yùn)而生。

廣義的電子地圖包括各種數(shù)字化地圖產(chǎn)品，以4D（數(shù)字高程模型DEM、數(shù)字正射影像圖DOM、數(shù)字柵格地圖DRG、數(shù)字線劃圖DLG）產(chǎn)品為代表，但是這些產(chǎn)品缺乏必要的屬性數(shù)據(jù)，或是不能實(shí)現(xiàn)必要的分析及輔助決策功能，即所謂的中看不中用；狹義的專業(yè)電子地圖是面向用戶的，根據(jù)不同的用途實(shí)現(xiàn)空間圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的有效鏈接并輔以特定的空間分析功能，是在特殊的電子地圖軟件平臺下生產(chǎn)的，一般有幾個主要功能菜單：查詢、顯示、專題制作、幫助等。

電子地圖以圖形數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫為內(nèi)容，與傳統(tǒng)地圖相比，電子地圖有許多新特征：聲、圖文、多媒體集成，數(shù)據(jù)可擴(kuò)展性強(qiáng)；查詢檢索和分析決策功能；圖形動態(tài)變化功能；良好用戶界面，可操作性強(qiáng)；多級比例尺的相互轉(zhuǎn)換；縮短地圖的生產(chǎn)周期和更新周期，降低成本；便于信息共享；便于攜帶與交流。

二、電子地圖制作工藝流程

目前，電子地圖主要是在一些專業(yè)軟件上制作，如武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院遠(yuǎn)圖開發(fā)室自主研發(fā)的電子地圖集成工具軟件包ATLAS2000、 中國地圖出版社的閱讀型電子地圖出版平臺CDMAP和以地理信息查詢與分析為主的地理信息系統(tǒng)型電子地圖出版平臺Map pro。

1.數(shù)據(jù)獲取

數(shù)據(jù)獲取是將圖像或圖形轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，便于計(jì)算機(jī)識別、貯存和處理。主要的數(shù)據(jù)源有紙質(zhì)版地圖、航天航空遙感影像、統(tǒng)計(jì)資料、野外實(shí)測數(shù)據(jù)和地理調(diào)查資料等。數(shù)據(jù)類型有圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)：圖形數(shù)據(jù)可以用柵格型或者矢量型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示，主要采用數(shù)字化（掃描數(shù)字化或手扶跟蹤數(shù)字化）或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的方式輸人；屬性數(shù)據(jù)描述空間實(shí)體的非空間特性，可通過鍵盤輸入或外接數(shù)據(jù)庫的方式錄入。數(shù)據(jù)錄入時(shí)必須根據(jù)用戶需求，有選擇地錄入。

數(shù)據(jù)獲取后根據(jù)一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行存貯和組織，建立一套標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)文件或地圖數(shù)據(jù)庫，將空間信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)格式。

2.數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理的具體內(nèi)容包括：地圖數(shù)據(jù)的預(yù)處理，如坐標(biāo)變終，結(jié)點(diǎn)匹配，數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)組織重構(gòu)、比例尺統(tǒng)—等；地圖投影變換；地圖內(nèi)容的取合與綜合；圖形處理，比如圖形編輯、地圖符號的設(shè)計(jì)、地圖符號的使用、注記的配置和圖廓整飾；空間數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系的建立；空同數(shù)據(jù)質(zhì)量的檢測與修改；圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的鏈接。

數(shù)據(jù)據(jù)處理過程中，可采取人機(jī)交互處理和批處理的方式。

3.模塊設(shè)計(jì)

單純的數(shù)字地圖只能用來顯示。為了滿足用戶需求，根據(jù)電子地圖的用途開發(fā)各應(yīng)用模塊：顯示模塊、分析模塊、生成模塊等，開發(fā)友好用戶界面。以下是各模塊的主要功能：

生成模塊：包括多種地圖制圖、文字面輯、圖表生成、影像恢復(fù)、數(shù)據(jù)更新等功能。其中數(shù)據(jù)更新是目前制約電子地圖發(fā)展的最關(guān)鍵技術(shù)之。

分析模塊：基于GIS的空間分析功能，根據(jù)電子地圖的應(yīng)用，設(shè)置定性分析、定量分析、相關(guān)分析、動態(tài)分析等功能，如最短路徑查找、半徑查找等。

顯示模塊：檢索方式、屬性查詢、靜態(tài)顯示（多窗口、多種數(shù)據(jù)類型、分層疊加顯示）、動態(tài)顯示（滾動、閃爍、 漫游、動態(tài)模擬等）圖形縮放、翻頁、模擬產(chǎn)品輸出等。 模塊設(shè)計(jì)是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié),應(yīng)具有針對性、專業(yè)性。

4.成果發(fā)布

電子地圖的成果可采用固定式和網(wǎng)絡(luò)式發(fā)布。前者主要是指制作光盤拷貝，以商品方式出售；后者主要用于公眾服務(wù)，可在局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)上發(fā)布，主要以網(wǎng)上瀏覽、查詢或公共場所觸換屏方式。

三、電子地圖的應(yīng)用

電子地圖是利用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)開發(fā)的一種集地理信息系統(tǒng)、多媒體查詢系統(tǒng)為一體的區(qū)域性電子版圖，也是公眾用于交流各種信息的網(wǎng)絡(luò)平臺?？梢詭椭藗兲峁┮恍┰敿?xì)的區(qū)域位置信息的查詢，也便于企事業(yè)單位對客戶名稱、電話、地址等資料的查詢，可以清晰地標(biāo)注出單位自身的詳細(xì)位置和域名鏈接，同時(shí)也為將來政府宏觀網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及信息化管理（電子政務(wù)）建立了基礎(chǔ)。便于公安報(bào)警系統(tǒng)、智能交通管理系統(tǒng)、公交車輛調(diào)度、GPS 汽車定位系統(tǒng)等公共社會服務(wù)系統(tǒng)的集成，充分發(fā)揮了地方經(jīng)濟(jì)服務(wù)的整體效能。

電子地圖的主要應(yīng)用有：信息查詢式電子地圖、GIS（地理信息系統(tǒng)）用電子地圖、GPS（全球定位系統(tǒng)）用電子地圖、手機(jī)版電子地圖、地理信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等，這里只談幾個有代表性的用途。

1.分發(fā)式電子地圖

這種電子地圖以光盤刻錄制作安裝盤的方式發(fā)布，作為商品出售。由于光盤的存貯量大，使得該種電子地圖內(nèi)涵數(shù)據(jù)量大，信息豐高，綜合性強(qiáng)，主要以小比例尺為主，介紹國家和地方的風(fēng)土人情等概況，例如中國地圖集光盤、香港特別行政區(qū)電子地圖、杭州通等。其中中國地圖集的光盤是以中國地圖出版社權(quán)威資料為基礎(chǔ)，包含最新審定的中華人民共和國各省、自治區(qū)、轄市、特別行政區(qū)、經(jīng)濟(jì)特區(qū)、省會城市及各省大中城市、著名風(fēng)景區(qū)的電子地圖。讀者可以在計(jì)算機(jī)上由點(diǎn)到面瀏覽中國政區(qū)、民族分布、中國地形、交通、文化古跡、風(fēng)景名勝、土特產(chǎn)、工藝美術(shù)等專題電子地圖200幅以及相應(yīng)的圖片、文字和音樂，這些電子地圖具有快速縮放、移動、漫游、瀏覽、索引、打印等功能。

2.WebGIS（網(wǎng)格 GIS）用電子地圖

這種電子地圖結(jié)合數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS、地理信息系統(tǒng)GIS和動態(tài)WEB軟件技術(shù)，用戶可以很方便地操作電子地圖。用戶可以用矢量化電子地圖平滑的放大、縮小、漫游、目標(biāo)定位和搜索地圖位置；可以確定最優(yōu)公交換乘方法和旅行線路；可以通過智能化地理信息分析查找特定范圍內(nèi)的特定目標(biāo)；可以真正的做到“秀才不出門，全知天下事”。此類地圖在網(wǎng)上應(yīng)用很廣泛，一些大城市如深圳市電子地圖、常州市電子地圖、北京通、四川臥龍景區(qū)的電子地圖等，主要用于介紹城市或者景區(qū)的一些自然概貌和社會概貌，起到了窗口的作用，但數(shù)據(jù)量較小，GIS分析功能簡單一些。

3.GPS用電子地圖

電子地圖和GPS的結(jié)合最經(jīng)典的使用方式是汽車導(dǎo)航電子地圖。這種專用電子地圖以交通專題數(shù)據(jù)和多尺度地圖數(shù)據(jù)為內(nèi)核，以磁盤或光盤為存儲介質(zhì)，輔助專用的電子顯示裝置、軟件操作和GPS接收機(jī)集成在—起，可在行進(jìn)過程中實(shí)時(shí)顯示汽車當(dāng)前所在的空間位置及周圍相關(guān)地物、障礙物等信息，可跟據(jù)交通的擁擠狀態(tài)和出行線路選擇最佳行進(jìn)線路。

4.手機(jī)用電子地圖

大型數(shù)據(jù)庫技術(shù)、多媒體技術(shù)、移動通訊技術(shù)、WEBGIS技術(shù)的集成推動了手機(jī)使用電子地圖的誕生。WEB地圖、電子交通線路圖、電子黃頁等信息都將可以在上網(wǎng)手機(jī)甚至普通手機(jī)中看到。

隨著GPS差分定位技術(shù)的成熟，手機(jī)版電子地圖可用于個人定位導(dǎo)航，相當(dāng)于一臺手持 GPS接收機(jī)。

以上是電子地圖其中的幾個經(jīng)典應(yīng)用，其他如軍用電子地圖、旅游電子地圖、教學(xué)電子地圖等專業(yè)電子地圖應(yīng)用前景亦很廣泛。

四、電子地圖發(fā)展思考

電子地圖已經(jīng)從開始的單機(jī)用戶版發(fā)展到現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)用戶版。然而受一些技術(shù)瓶頸如：海量數(shù)據(jù)的壓縮存貯技術(shù)、數(shù)據(jù)快速更新技術(shù)、三維可視化與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、WEBGIS技術(shù)等的限制，電子地圖的發(fā)展還存在以下幾點(diǎn)問題。

（1）網(wǎng)絡(luò)化電子地圖的數(shù)據(jù)量、信息量較小,GIS功能相對較弱。

（2）電子地圖數(shù)據(jù)的更新比較困難，受到軟件和經(jīng)費(fèi)的限制較大。

（3）目前電子地圖依舊以二維地圖為主，三維以及四維電子地圖的發(fā)展比較緩慢。

（4）與電子地圖配套運(yùn)行的硬件設(shè)備發(fā)展相對滯后。

（5）電子地圖的版權(quán)同題及版圖或行政區(qū)劃的完整性有待規(guī)范。

這些同題都是當(dāng)前制約電子地圖發(fā)展的關(guān)鍵問題，有待今后解決。