ArcInfo作为一个基础性地理信息系统平台, 不仅提供了用于地理数据的输入、显示和编辑处理功能, 还具有强大的分析功能和图形处理功能, 可以作为制图综合的基础。它通过对Arc、Arcedit、Arcplot、Info、Tin、Grid等模块的操作, 完成以下功能。
(1) 数据库建立:在ArcInfo中, 地图数据被抽象成不同的专题层存储, 各层实体概括为点、线、面三类要素, 以录入坐标的形式完成数据图形采集的工作。 (2) 空间分析和统计:其分析功能不仅局限于一些简单的缓冲区分析, 还包括一些图层之间复杂拓扑叠加、缓冲区建立、数字地形分析、空间集合分析、统计分类分析等内容, 从而帮助确定地理要素之间的空间关系。作为地形三维描述的Tin模块还可以生成Denaunay网, 从而构建图形的骨架线。 (3) 图形制作和显示:主要在Arcplot和Tin模块中实现, 基于一种良好的、交互式的制图环境, 完成的功能有设置显示环境、定义制图环境、显示地图要素、显示地图三维模型、定义字型符号、编辑注记等。 (4) 二次开发和编程:基于AML语言实现某种专门用途的二次开发功能。本研究用于实现土地利用专题图的制图综合。
其中, 对于面状地物, 常用的综合命令有:拓扑关系分析 (B uffer、T hies sen、Pointdistance) 、图层合并 (Union) 、图斑合并 (Dissolve) 、图形分割 (Difference、Split) 等;对于线状地物, 常用的综合命令有:线综合 (Generalize) 、线光滑 (spline) 等。这些命令配合属性数据的管理、分析与检索命令, 为结构化制图综合的实现提供了功能强大的平台。
面向地理特征的制图综合 (GGGEN) 有两方面含义:一是这种制图综合知识规则以地理规律作其为科学指导, 即在对地物对象实施概括时, 必须顾及到它们的地理特征;二是这种制图综合的结果必须能够反映地理规律。这些地理特征主要表现在:单目标的图形特征和地理含义;目标间的关联特征和总体特征;目标群的全局性地理特征。
制图综合的目的, 就是要在有限的图面上尽可能多地反映相对重要的地理要素。因此它在很大程度上是一定规则下的“竞争”问题, 特别是同类型或同等级地理要素的竞争。竞争物体“重要性”参数 (也称为阈值) 在“竞争”中起了很大作用, 可以从以下方面进行评价。
(1) 物体的特殊意义。确定综合中物体的类型, 重要类型的物体可不必考虑其它性质 (如物体的尺寸) ; (2) 本身的资格。同类物体中, 物体的“加权尺寸”决定其排序, 包括等级、大小、行政意义等性质; (3) 同类物体中的复杂程度 (如弯曲个数) ; (4) 所处位置的特殊性, 主要是在地物群中的地位。
制图综合是面向图形的, 追求地图制图可视化, 同时它受语义和几何方面的限制。由于综合中需保持物体的原始结构特征, 因此几何方面的限制分为度量限制和拓扑限制, 它们包括以下几个方面。
(1) 综合后不能产生新的冲突;物体图形的夸大和符号化后产生的冲突必须通过移位解决; (2) 如果冲突必须传播, 那么首先不能引起重要物体的新的冲突, 其次传播不能反馈, 不能引起物体的二次移位; (3) 复杂综合单元可综合为单纯综合单元, 但不能分离为“碎片”; (4) 综合时要保持载负量的平衡。
不同的制图综合处理方案主要区别于人在该方案中所起的作用, 依此可将其分为人机协同式综合与批处理综合两种方案。
根据McMaster提出的综合概念模式, 制图综合是一项工程性任务, 在这个工程框架中, 必须解决三个问题: (1) 为什么要综合, 提出了地图自动综合的目的问题, 也决定了地图综合成果的评价标准, 其主要原因是:精度和空间冲突; (2) 什么地方需要综合, 主要考虑地图自动综合的限制条件, 地理抽象时应保持什么样的地理特征, 以及这些特征将如何控制地图的综合过程; (3) 怎样综合, 解决怎样执行制图综合操作的问题, 表现为地图综合算子的选择及参数的选择。任何算法算子都应该基于这三个问题的解决来实现。
选取是指在目标比例尺图上舍掉不能表示的次要的小物体, 并反映制图物体的分布特点和密度对比。
概括是指减少空间实体或现象在质量和数量方面的差别, 包括数量特征的概括和质量特征的概括, 它是通过空间实体的分类分级算子来实现的。
取舍是对地物的存在性信息做出判断。根据经验, 部分线状地物的取舍标准如下:长度小于图上8mm的单线河流舍去, 20m以下的人工沟除河流稀少的盐仓垦区外原则上舍去;境界, 表示乡级以上境界, 村级权属界及其它权属界不表示。除了这些指标外, 可以通过分析其属性特征来取舍地物。在ArcInfo中通过增加属性项来完成。例如, 在道路的取舍中, 按权属单位分析道路密度, 按密度高的区域级别低的原则将其分级, 赋值给属性项“prefer”, 制图综合时, 在同等选取标准下 (如长度小于20m的道路) , 级别低的道路将被优先删除。数据说明:本章的所有实验数据均来源于土地利用现状图。其中, xzl层存放道路、xzs层存放图斑、qs层存放行政界线、dgxtin层存放高程点。各项操作主要在这几个层中完成。编写程序, 其功能为按权属单位内的道路密度将道路划分为3级, 第3级道路的密度最高, 对长度小于200m的情况下, 优先将其删除。
线状要素及面状要素的轮廓线的化简的实质上是处理其弯曲部分, 减少不规则线上的点数并使其光滑连续。它的关键是在不同的命令、不同的场合中确定综合的尺度, 为保证一定特征的曲线弯曲, 采用“复杂系数”和“弯曲深度”来描述这一尺度, 算法描述如下。
(1) 将线状要素按其复杂系数分为若干段。其中, 复杂系数用单位长度内的弯曲个数表示, 可以通过计算曲线的极值点数确定。
(2) 采用著名的方根规律计算出新图上各曲线段应保留的理论弯曲个数, 即:
式中:Na、Nt为分别为某曲线段在原图、新图上的弯曲个数;
Ma、Mt为分别为原图、新图的比例尺分母。
(3) 计算曲线段的所有弯曲深度并由大到小排序。其中, 可以根据Douglas算法原理确定曲线的弯曲个数及每个弯曲的深度。
(4) 将上述弯曲深度由大到小依次代入综合命令中, 统计各次计算结果中所保留的弯曲数目, 直到弯曲数符合理论数为止。这个弯曲深度便是符合要求的阈值, 即此弯曲以上的所有弯曲的尺寸都超过阈值, 应予以保留。
编写C语言程序。该程序读取文档in.dat, 计算出该弧段在新比例尺地图中应保留的弯曲个数及化简的阈值, 并将结果写入文档out.dat中。
运行结果如图1所示。
由ArcInfo提供的一系列地图图形综合算子算法能够完成一定的综合功能, 但其综合操作缺乏完善的整体解决策略, 无法连贯地完成对一幅完整地图的综合。本文正是基于ArcInfo在地图综合功能上的不足, 提出一套扩展ArcInfo地图综合功能的技术框架, 将土地利用图中的地理实体分为线状实体、面状实体、地物群分别加以讨论, 分块实现了这三类数据的取舍、化简操作。将这几个模块合并起来, 可以得到一个简单的人工交互式工具, 辅助地图图形数据进行综合。
(1) 对地物群综合, 保持其骨架、范围和分布密度等图形的特殊形态; (2) 完成地物群之外其它图斑的综合, 保持图形的总体形态; (3) 最后完成线状要素的综合, 对图形进行细部整饰。
本次研究从地图图形综合的目的出发, 总结了地图图形数据综合的原则, 在分析A rc Info功能的基础上, 提出了基于ArcInfo的地图图形数据综合策略。以土地利用现状图为实验数据, 将其分为线状要素、连通的面状要素、地物群三种类型的数据, 基于ArcInfo给出了这三种数据的综合算法, 而且在人工交互处理的方式下实现了部分算法。目前, 在地图综合中用于国土测绘专题数据综合的需求越来越大。本次研究所实现的功能正是针对这一需求, 对生成小比例尺地图的图形数据进行综合, 其成果可以作为地图图形数据的辅助综合工具。随着GIS应用的不断深人, 越来越多研究人员已经意识到集成式开发的优势, 它既可根据需要对开发平台进行功能扩展, 也不需要投人太多的人力、物力和财力从底层来建设开发平台, 作为多种技术融合的手段毫无疑问将为GIS的深人应用提供有效的帮助。因此, 该研究成果也可作为开发GIS应用系统的基础性研究。
摘要：随着国土测绘事业的发展, 作为地图学的核心理论和方法之一, 地图图形综合始终是地图学家们所关注的焦点问题和前沿问题。本文分析了地图图形综合的特点及ArcInfo软件的功能, 并在此基础上提出了基于ArcInfo制图综合的策略;然后以土地测绘专题图作为实验数据, 按模块分析基本综合算子, 并给出部分算子在ArcInfo中的实现算法。主要是利用ArcInfo分析图形的空间数据, 用C语言程序分析图形的属性数据, 再交互实现其综合功能, 从而化简了操作流程;最后分析了各模块的优先级和功能。为测绘成图提供实用方法。
关键词：测绘,地图图形综合,ArcInfo,综合策略,综合算子
[1] 刘志辉, 艾廷华, 祁华斌, 等.对Arc GIS地图综合功能的扩展研究[J].昆明理工大学学报:理工版, 2004 (29) :20.
[2] 刘南, 郑家文, 王利军.计算机制图综合的研究进展[J].地球信息, 1997 (3) :61-63.
推荐阅读：
色彩图形与文字在平面设计中的运用论文06-21
联想在写作中的运用09-11
语境在语文教学的运用09-13
梦在沙盘游戏中的运用09-24
企业文化在人力资源管理的运用05-29
电教媒体在教学中的合理运用09-18
浅谈EXCEL在财务工作中的运用!06-04
非语言交际在教学中的运用07-02
现代教育技术在《自然》课中的运用07-27
