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1、多尺度电子地图数据库建设【摘 要】随着谷歌、百度、天地图、搜狗、搜搜等电子地图的上线，越来越多的软件商热衷于地图服务。前台网页上的地图分级显示需要通过后台服务器中地图数据库的搭建，来提供不同尺度、不同层次的空间展示。通过集成和组织多比例尺地图数据，可以实现从小比例尺到大比例尺之间，小区域到大区域之间相互的地图浏览。可见，随着互联网电子地图的发展，多尺度电子地图是成为电子地图领域的研究热点之一，而研究多尺度电子地图数据库的建设至关重要。因此，本文主要探讨电子地图中运用多尺度地图数据来构建电子地图数据库及电子地图数据库的概念设计、逻辑设计等方面的相关问题。【关键词】电子地图 多尺度 数据库1引文在
2、计算机工业发展的推动下，地图学也由传统的手工制图向机助制图和地理信息系统发展。由于基本比例尺地理数据库十分详细、完整、精确地记录着地形和地物目标的位置、属性以及目标间的语义关系和空间拓扑关系。人们往往可以忽略比例尺的存在，但人们并不是时时处处都需要详细的空间信息，人们需要用一定尺度来区分事物、认识事物。反映各种尺度地表信息的地图是通过地图综合的方式得到的。计算机问世不久，以求达到用一种比例尺地图数据自动综合出多种比例尺的地图数据供印刷出图，同时又满足GIS数据库多级表现和分析等方面尽管已建立了许多规则，但地图综合的实际过程受到人为因素影响仍然很大。诸如一些实际运用的规则并没有列到地图规范中去，
3、一些尺度掌握并没有完全量化某些地图要素处理还有很大的随机性。因此，能否用数据结构和数据库管理的方式在大比例尺电子地图数据库基础上增加多级比例尺描述信息以求达到单一比例尺电子地图多级表现的目的，并可支持不同尺度描述是当下地理分析的需要1。2地图数据库的概念和建立地图数据库的基本原则2.1地图数据库的概念地图数据库有比例尺概念，它是为某一特定比例尺而建立的一个地图成品仓库。当需要提供多个比例尺的地图应用时，可以建立多个地图数据，也可以在一个地图数据库中建立多个子地图数据库。地图数据库可以由地理信息系统来管理，也可以用专门的应用系统来管理。通常，地图数据库可以采用简单的文件管理模式，即一幅图一个文件
4、。地图数据库中的地图，具有图形比例尺等特性。地图数据库管理的地图产品是以相应的图式、规范为标准的，由于是电子产品，因此依然保留着电子地图的各项特征，如可以分层管理，显示或关闭指定的图层、地理要素的编辑、显示特征或印刷颜色等的变换、图幅的拼接或裁切、无级的放大或缩小（所有显示内容的同等级缩放）、简单的交互和测量等等。另外，地图数据库的更新也可以是对部分有变化的图层的更新，这样可以大大缩短电子地图的更新周期。正常情况下，地图数据库应该是地理信息系统的下游产品，它的更新依赖于空间数据库的更新，而并非空间数据库的上游数据源。它与空间数据库的关系是单向的。地图中存在的地理要素经过了大量人为编辑、修改，这
5、些地理信息很可能已经不是现实世界中真实的地理要素的反映2。2.2建立地图数据库的基本原则建立地图数据库的基本原则主要包括以下几点。（1）高效性：地图数据库建立的首要目的是为了提高生产效率，缩短成图周期，以显示出数字制图较常规制图在信息表达、传输、管理上的强大优势。（2）适应性：地图数据库的设计须根据不同需要进行分类、分级、分层设置。数据实行单独分层管理，也可以实行叠加管理和动态管理，为用户的使用提供灵活性，即提供短时间内调整地图设计方案和表示方法的可能性，以充分提高地图数据源（库）的适应性，广泛满足不同专题地图的制图需求3。（3）现势性：地图数据库的建立需便于改动和补充内容，以提高地图信息的现
6、势性。（4）实用性：地图数据库的建立应有效地提高地图应用的广度和深度，并实现图上量算的自动化、精确化，进而实现分析、评估和预测等功能，还可以直接生成坡度图、坡向图等，以增强地图的实用性。（5）客观性：地图数据库的建立能减少由于制图者的主观性和随意性而产生的误差，并以翔实得当的数据反映图面地理信息，具有较强的客观性，也便于实现制图的概括与综合。3多尺度电子地图建库流程多尺度地图数据库建设，主要经过以下几个过程：（1）要素分类：根据基础地理信息要素分类与代码（GB/T 139232006）进行地理要素的大类分类。（2）选择比例尺：以国家的标准比例尺为准；同时根据实际情况，精简比例尺（3）尺度分层：
7、如对于道路、绿地、水系，建立对应的国家级、省级、地市级比例尺。（4）要素分级：根据数据源比例尺，对要素的显示级别进行分级细化、显示的内容或要素需要逐级递增，图面承载的信息量也需由少到多。（5）要素编码：在统一分类与编码的框架体系下，对要素进行编码。（6）质量检查：对数据进行空间、属性、逻辑一致性方面的质量检查。（7）数据入库：采用ArcSDE与Oracle管理方式，将数据入库。4多尺度电子地图数据库构建4.1数据库概念设计数据库库体内容包括研究区域范围内已经建立完成的多比例尺现势GIS数据库、现势遥感影像库、地图制作符号库、素材库等。其中，GIS数据库又包括DLG数据、DRG数据、地名数据等，
8、并且DLG数据和地名数据均为矢量数据；遥感影像库包括IKONOS卫星影像、QuickBird卫星影像、航摄正射影像DOM数据等；地图制作符号库存放的是Corel-DRAW格式的地图常用符号；素材库存放的是地图制作所需要的图片、文字、简介、多媒体等内容数据。数据库和遥感影像库是地图制作的数据源和基础，它们的建立是在一定的标准下完成的，且需动态更新、符号库和素材库的建立是地图设计的辅助手段，可以为地图制作者提供各类制图素材，具体设计架构。4.2地图数据库逻辑设计地图数据库是将空间数据（包括矢量、栅格、影像等）及其相关的属性数据统一存放在标准的数据库管理系统DBMS中，并且与DBMS中的表对应，即每
9、一个要素都对应着表中的一个记录。将数据按照数据集、数据区与数据层3个逻辑单元，面向不同比例尺、不同分辨率的地形图、卫星航空影像等多源、多尺度数据进行组织与存储。4.2.1 GIS地图数据库主要利用现势GIS数据库中居民地、境界、交通、水系、植被等要素，通过GIS相关技术组织提取、综合数据，制作符合地图编制要求的GIS地图数据库、由于地图数据在表现手法及层次感上比GIS、DLG数据更丰富，分层分级要求更高。因此，为满足地图制作而设计的GIS地图数据库，首先需要对要素进行再处理、细化、分类，每一个要素均有唯一地物编码，并有统一的坐标系统相关联，如道路要素，分为道路边线层和道路中心线层，再按照道路等
10、级细分为地铁线、地铁站点、高速公路、铁路线、一级道路、二级道路、三级道路、四级道路、内部道路及相应注记等; 以GIS数据库为基础构建居民地专题要素数据层，主要是按照功能和地图关心的兴趣点来进行设计，包括政府机关、省属机关单位、市属机关单位、街道办事处、企事业单位、学校、医院、商城、超市、餐饮、银行、邮局等多类，各项分类均以代码或者用途进行区分，以便于查询检索。同时，每个分类还可以根据属性再细分子类。4.2.2遥感影像库包括DOM和DEM数据，其中DOM数据包括卫星影像数据和航摄数据。为了便于地图后期制作，影像由TIF格式转换为JPG格式，并按照分幅、分片、分区存储，以便于后期制作影像图集和影像
11、挂图的需要。4.3数据库数据存储多尺度的地图数据表达了同一区域下各种分辨率的空间信息，动态传递了整体到局部，主体到细部的连续性变化。在国家数字城市地理空间信息公共平台的规范和标准体制下，以国家级、省级、地市级几大级别来选取数据源的比例尺。笔者选用国家标准比例尺下的数据源。同时，由于实际的基础设施及数据源获取的技术水平的限制，一般只存储几个关键的比例尺数据集。对于国家级，比例尺般不小于1：10万，不选取1:50万、1:10万数据集；对于省级，一般小于1:1万；市县级一般小于1:2000。可以将小比例尺为总体框架，中比例尺叠套其中，大比例尺再叠套在最大层。地理数据的存储结构包含文件头、索引区和数据
12、区，其中数据区中还包含图层索引和图层数据。用户可以通过图形分层技术，根据自己的需求或按照一定的标准对各种空间实体进行分层组合，将一张地图分成不同图层。采用这种分层存放的结构，可以提高图形的搜索速度，便于各种不同数据的灵活调用、更新和管理。图层数据是基于空间实体和空间索引相结合的数据结构。空间实体是地理图形的抽象模型，主要包括点、线、面3种类型。任何点、线、面实体都可以用直角坐标点x，y来表示。点可以表示成一组坐标(x，y)，对于线和面，则均被表示成多组坐标(x1，y1;x2，y2;xn，yn)。空间索引是查询空间实体的一种机制，通过空间索引，就能够以尽量快的速度查询到给定坐标范围内的空间实体及
13、其所对应的数据。4.4数据更新与维护空间地图数据库更新问题是历来专家们关注的问题。已有数据库现势性及数据质量的保证需要综合利用持续的数据源及实时数据更新机制保障，以避免其变成“死库”，失去应用价值。空间地图数据库更新主要采用基于多源数据（资料）更新。多源数据（资料）主要包括：纸质地图出版物、国家基础地理信息数据库、遥感和卫星影像GPS数据、野外实测数据、其他资料。利用多源数据（资料）更新地图的方法在许多文献中已有阐述，读者可查阅相关资料。多尺度空间地图数据库更新的有序开展还需要一套更新管理系统来支持。它相当于地图数据库更新日志。缺乏管理系统支持的地图更新工作是无序的，不利于查漏补缺，易于造成待
14、更新内容的遗漏5。地图数据库更新除空间数据的增加、删除、修改外，空间数据重组和细分也是重要工作之一，是地图数据库空间数据多尺度化的重要步骤。线状要素密度是影响空间数据多尺度表示的重要因素，细分线状要素对实现多尺度地图制图、提高制图效率具有举足轻重的作用。中国地图出版社将县乡道以下同一级道路分成3个子级，将单线河分成8个子级，将双线河和湖泊分别分成5个子级。由于我国东西部地区地理条件及经济条件的差异，各要素密度差别较大，因此，东西部地区空间数据采用因地制宜的处理方式。总之，以应用为目标，通过构建规范更新流程和更新机制，分步骤分要素分阶段完成地图数据库更新工作，才能建立一个可持续的地图数据库。5结
15、论在数据源以纸质图为主的时代，原始设计模式适应地图的制作，此设计模式也被众多设计人员所推广。而随着信息技术的飞速发展，纸质地图逐渐被取代7。同时，相对而言，电子地图的应用范围更加广泛，品种更加齐全、功能更加强大，同时用户对地图的要求更高，地图的制作应该向模板化、风格化、快速化、智能化发展，因此多尺度电子地图应运而生。上文中简单探讨了多尺度电子数据库建设方面的问题，不仅能够解决重复建设、资金浪费等问题，且具有高效率、易维护、成果容易积累和良性的循环再生产能力。对推动空间信息资源开发利用进程，提高基础空间信息资源的利用水平，具有十分重要的战略意义。参考文献1张中慧，单一比例尺电子地图数据库多尺度表现的研究J，三晋测绘，2001.2陈秀芳，浅议理信息系统与空间数据库建设J，技术经济研究，2006.3施一军，基于GIS技术建立地图数据库的构想和实现J，测绘通报，2011.4李旭芳，徐敬仙，涂汉桥，丁玲.电子地图中多尺度地图数据库的建设J，测绘通报，2012.5司连法，徐根才，洪霞，基于多尺度空间地图数据库实现区间无级比例尺地图制图的研究J，地理信息世界，2010.6周西京，电子地图数据库的设计与实现J，计算机工程与应用，1999.7马俊，王光霞,张令逵,刘健.西安多用途多尺度专题地图快速制图设计模式J，测绘科学，36（6）， 2011.
