浅析专题地图中的底图数据处理方法

浅析专题地图中的底图数据处理方法

浅析专题地图中的底图数据处理方法

0 引言

专题地图中的地图要素主要分为两大类，一类是专题要素，一类是底图要素。专题要素是指专题地图中突出表示的内容，底图要素是指在专题地图中起着地理底图作用的地理要素，如境界、交通、地貌等［1］。一般来说，底图要素主要有位置标识、显示区域地理背景等骨架作用。一幅优秀的专题地图必定是层次分明，重点突出的［1 － 2］。因此，底图要素的选取与表达直接关系到专题地图的传输效果，影响着专题地图的设计过程。不同类型的专题地图所表示的重点和主题不同，所选取的底图要素也不同。不同比例尺的专题地图，由于表达的详尽程度不同，所选取的底图要素也是不同的。此外，选定的底图要素，不但应分门别类，还应按一定的规则进行分级。如何将底图要素成功抽取并分类分级，是我们需要研究和解决的重点。

如今，很多商用专题地图制作软件，如: MapInfo，ArcInfo，Illustrator 等都提供了较为完备的专题地图制作方法。然而，这些软件都偏重于专题要素的处理和表达，对于底图要素的研究较少。针对这些问题，本文着重研究了专题地图中底图要素的处理方法和过程，为专题地图的制作提供了一定的依据，为实现专题地图制作的快速化和自动化奠定了基础。

1 底图要素的确定

类型不同、比例尺不同，专题地图所选取的底图要素也不同。底图要素的作用意在强调和突出专题要素，提高整个专题地图的表达和传输效果。以交通图为例，交通图的专题要素一般为陆地交通( 如铁路、公路、桥梁、里程碑等) 、海上交通( 如海上重要通道等) 、空中交通( 如航线、空中走廊等) 等与交通密切相关的要素。底图要素根据比例尺的不同而略有区别。例如: 1∶ 3 000 000 交通图的底图要素相对简单，主要包括境界与政区( 国界线、领海界、地级境界、省界等境界与政区等) 、水域陆地( 陆地海洋、主要河流) 、居民地及附属设施( 居民地逻辑中心、街区) 及主要注记等。1∶ 250 000 交通图的底图要素相对详细，主要包括测量控制点、境界与政区( 国家、领海、省、地区、县、乡、镇等) 、陆地地貌及土质( 等高线) 、居民地及附属设施( 居民地逻辑中心、街区、街区边线、独立房屋) 、植被( 森林、田地、林地) 等。

2 底图要素的处理方法

2． 1 影响底图处理的要素

为了具有良好的表达效果，选定好的底图要素不能直接显示，还需要进行一系列处理。影响底图要素处理的因素包括如下几个方面:

1) 地图类型

专题地图的分类标准很多，主要有地图内容、数据特征、内容的概括程度和用途等。按内容的不同，专题地图可以划分为自然地图、人文地图和其他专题地图。自然地图又包括地势图、地质图、地貌图、植被图和气象气候图等; 人文地图包括政区图、人口图、经济图、历史图、文化图等; 其他类专题图包括航海图、航空图、军用图、规划设计图等; 按照数据的特征，专题地图可以分为定性专题图和定量专题图; 按照专题内容在地图上概括的程度，专题地图可以分为解析型图、合成型图和综合型图3 种［3］。专题地图侧重表示的内容不同，对底图的要求就不同。

2) 制图区域特点

研究制图区域特点可以帮助我们正确反映制图区域内各种制图要素典型特点、分布规律及相互联系、相互制约的关系，进而确定制图综合原则、选取指标和选择表示方法。不同的地区有不同的区域特点，我们列举差别较大的区域，主要有水网地区、丘陵区、山地区、黄土地貌区和溶岩地貌区等。

3) 地图比例尺

比例尺直接影响着专题地图中底图要素的类型和概略程度。按照地图比例尺的不同，专题地图可分为大比例尺专题图、中小比例尺专题图等。一般在大比例尺专题图上，底图要素较为丰富，中小比例尺专题图上底图要素相对概略。

4) 制图资料

地图资料不同，对其处理的方法自然也不同。当制图资料是遥感影像时，我们就需要对其进行几何校正、图像识别、信息分类等操作; 当制图资料是较大比例尺的地形图，我们就需对其进行制图综合、信息分类和提取等。

5) 应用环境

专题地图的应用环境也会对底图处理产生影响。按应用环境和输出设备的不同，地图分为屏幕电子专题地

图、纸质电子地图和投影电子地图等。以电子地图和纸质地图为例，电子地图中底图的色彩就相对丰富，而受输出设备的影响，纸质地图的色彩相对较少。这样，我们在对专题地图的底图进行处理时，就应考虑应用环境的影响，酌情处理。

2． 2 底图要素的处理方法

受上述因素的影响，底图数据处理的方法主要包括投影变换、坐标转换、统计和文字资料的数字化、遥感图像处理、信息分类、信息分级、信息选取、显示处理等。

1) 坐标转换

我国现在常用的坐标系有1954 年北京坐标系( BJS54) 、1980 西安坐标系( XAS 80) 、新1954 年北京坐标系( NBJS 54) 、2000 中国大地坐标系( CGCS 2000) 等。其中BJS 54，XAS 80 和NBJS 54 是参心坐标系，是基于地面控制网测量成果建立的。CGCS 2000 是一个地心坐标系，国人又称之为2000 国家大地坐标系，是我国新一代大地坐标系，现已在全国正式实施［4］。现在很多测绘产品所采用的坐标系并不是统一的，

若要将它们应用于专题地图中，就应将其坐标转换至专题地图所选的坐标系。常用的坐标转换模型有: 2 维七参数转换模型、平面四参数转换模型、综合法坐标转换、3 维七参数坐标转换模型等。

2) 投影变换

地图投影就是按照一定数学法则，将地球椭球面上的经纬网转换到平面上，使地面点位的地理坐标( φ，λ) 与地图上相对应的点位的平面直角坐标( x，y) 或平面极坐标( δ，ρ) 间，建立起一一对应的函数关系。地图投影变换实质是建立两平面场之间点的一一对应关系。当用于制图的数据来源于不同的地图投影时，应使用地图投影变换将其统一［4］。

3) 统计和文字资料的数字化

统计资料和文字资料的数字化主要是指将一些统计资料和文字资料转化为地图可用的数据。这些转化后的数据可以是可视的显示数据，也可以是不可视的数据，如说明性的属性数据等。

4) 遥感图像处理

目前，卫星遥感数据在专题制图中已得到广泛应用且发展十分迅速。将卫星遥感数据应用于制图过程中，一般需要经过将遥感影像进行坐标变换、裁切、拼合、与矢量数据套合并对已有数据修正等。

5) 信息选取

信息选取是将纷杂的底图数据按照制图者的要求、制图需求提取出来，作为基本的底图数据。数据选取的较为粗略的，后面还需进行进一步抽取。

6) 信息分类

信息分类是在选取好的数据基础上，将其划分为若干类别，以便叠加专题要素，突出专题表达效果。

7) 信息分级

信息分级是在信息选取和和分类的基础上实施的，将各类数据进一步细化和分层。在这里，分层的标准有多种，可以是用户按某种属性条件查询的结果分层，也可以是按某种空间条件查询的结果分层。

8) 显示处理

显示处理是底图数据处理中必不可少的，直接影响着底图数据的效果表达。将已选取和分类分级后的不同

数据层，冠以不同的显示符号。底图数据的符号设置应以浅色、淡色为主，以尽可能突出专题要素。