基于WJ—III地图工作站的地理国情普查数据缩编制图规则研究
孙敬宇 李俊晓 李席锋
文章编号：1672-5603（2018）02-085-6
摘 要 地理国情普查成果图集制作是地理国情普查成果重要应用之一。本研究以湖南省宁远县为例，根据GIS无级比例尺的思想，利用WJ-III地图工作站，建立缩编规则库，实现了宁远县地理国情普查数据从1：10000到1：50000，1：100000，1：150000的无级自动化缩编制图。并采用面积变化对比法对缩编结果进行验证，缩编制图后各类面积变化量均没有超过10%，制图效果良好。研究成果进一步肯定了利用计算机制图的可行性，可为地理国情普查数据向其他比例尺的缩编制图工作提供参考价值。
关键词 地图缩编；自动制图；地理国情普查数据；WJ-III地图工作站
中图分类号：P283 文献标识码：A
The Research of Geographical Conditions Census Datas Automatic Downsizing Based on WJ-III Map Workstation
Sun Jingyu，Li Junxiao，Li Xifeng
（The Third Survering and Mapping Institute of Hunan Province， Changsha Hunan 410000）
Abstract： The production of atlas of geographic national census results is one of the important applications of geographical national census results. Taking Ningyuan County in Hunan Province as an example， this paper uses the Map Workstation ofWJ-III to establish a map down rule base according to the concept of GIS without scale， and realizes the stepless automation reduced drawing of geographic national survey data of Ningyuan County from 1：10000 to 1：50000 ，1：100000 and 1：150000. The comparison of area changes was used to verify the drawdown results. After the drawdown， the area change amount did not exceed 10% and the mapping effect was good. The research results further confirmed the feasibility of using computer graphics to provide reference value for the census data of geographical national conditions to other scales.
Keywords： map of downsizing； automatic mapping； geographical conditions census data； Map Workstation of WJ-III
0引言
地理國情普查项目是国务院为全面掌握我国地理国情现状，满足经济社会发展和生态文明建设的需要而开展的工作[1]。目前湖南省已经全面完成全省地理国情普查数据采集、入库的工作，建立了大比例尺1：10000地理国情普查数据库，正在开展《湖南省地理国情普成果图集》的编制工作。由于不同地区面积大小的不同，制图时对不同地区的数据比例尺提出了不同的需求，因此需要对各市、各县、各乡镇的地理国情数据进行制图缩编，以形成最好的制图成果。地图缩编是利用已有的大比例尺数据，通过计算机制图缩编技术生成小比例尺数据的过程，是新形势下的制图综合[2]。专家们提出了无级比例尺GIS的概念，即是以一个大比例尺单精度空间数据库为基础数据源，在一定空间区域内通过空间对象的信息量随比例尺的变化自动增减的方法，来使GIS空间信息的压缩和复现与比例尺实现自适应的一种信息处理技术[3-5]，这种信息处理技术为湖南省省、市、县、乡四级的地理国情普查制图提供了新的办法。因此，本研究选取湖南省宁远县为试验区域，利用WJ-III地图工作站，建立宁远县地理国情普查数据缩编规则库，开展1：1万地理国情普查数据到1：5万、1：10万、1：15万的数据缩编制图研究。
1 研究方法
1.1 WJ-III地图工作站
WJ-III地图工作站是一款由中国测绘科学研究院研制，北京四维空间数码科技有限公司进行成果转化的智能综合制图软件。该软件采用面向信息化的无级式变焦地图理念，实现了多级比例尺或跨尺度自动缩编，基于建库基础地理信息数据，提供了纯数字化快速制图方案。
相比较于常规制图软件Coreldraw Graphics Suite和基于GIS技术的制图软件ARCGIS，WJ-III地图工作站采用智能综合、制图一站式解决方案，综合定制多种全要素综合与制图知识库，能够快速实现地图分层、要素叠盖关系处理、自动注记、图层重命名、要素符号化等功能。因此，本文选取WJ-III地图工作站作为地理国情制图的软件平台，以“软件平台+综合算法+缩编规则+人机交互”的模式，大大提高了地理国情普查数据制图综合的效果和效率。
1.2 地图缩编规则库
WJ-III地图工作站提供了地理国情普查数据综合制图的软件平台，按照国地普办《地理国情普查成果图技术规定》[6]的要求，我们需要根据试验区的地形地貌特点，开展缩编规则库研究。规则库主要根据地理要素的空间属性特征和重要程度，对各要素缩编方法和缩编指标进行约束，例如选取长度、图斑合并大小等。本研究主要对地理国情普查数据中的道路、水系、构筑物、地理单元、地表覆盖进行了缩编规则库的研究。
（1）道路要素
地理国情普查数据中的道路要素包括鐵路（LRRL）、公路（LRDL）、城市道路（LCTL）和乡村道路（LVLL）四个图层。道路要素的缩编技术指标主要是对道路要素内容和基础地理信息分类码（GB）、公路技术等级（RTEG）、道路类型（TYPE）、道路长度（LEN）等属性项的约束。对道路要素进行缩编主要包括道路拓扑连接、道路选取、道路网构建、道路网层次选取、道路几何化简，道路附属设施的相关处理等。
缩编时，铁路一般不作取舍和化简。公路选取时，采用基于拓扑相似性的道路网综合算法，要按照由高级到低级、由重要到次要的原则进行，并保持道路网的密度差别和形状特征。比如：道路的最小上图长度为12 mm；最小弯曲是0.5×0.6 mm；铁路应全部表示；公路类型以比例尺选取。综合过后的道路信息需进行道路拓扑处理并进行相应化简，最后拓扑连接。
例如，以下是规则库中保持拓扑关系的几何化简的算法。
//1：100000规则库中保持拓扑关系的几何化简的算法
100000
0.3
true
构筑物点是通过设置格网的大小和选取比例进行缩编；构筑物线是通过约束上图长度进行缩编，比如：隧道的最小上图长度为1 mm；构筑物面是通过上图面积进行所办，比如：码头的最小上图面积为2 mm2。
（4）地理单元要素
地理国情普查数据中的地理单元要素包括行政区划与管理单元、社会经济区域单元、自然地理单元、城镇综合功能单元（BUCP、BUCA）等27个图层。地理单元要素的缩编技术指标主要是对要素分层和基础地理信息分类码（GB）、面积（AERA）等属性项的约束。
缩编时，主要包括对行政界线的选取和对居民点数据的选取。行政界线包括乡镇界、市界、省界、国界，当不同等级境界线重合时，按最高级境界线表示[11]；居民点数据的选取同构筑物点的数据，通过设置格网的大小和选取比例进行缩编。例如，以下是规则库中居民点选取算法。
//选取居民点：通过建立格网，设置格网的大小和要素的选取比例，从而达到点选取的目的。
1000
20
（5）地表覆盖数据
地表覆盖数据存储在LCA图层中，其缩编技术指标主要是对地理国情信息分类码（CC）、面积（AREA）等属性项的约束。图斑合并是把相互靠得很近的面状要素拼合在一起表示，是地物缩编的重要环节之一，它是基于多边形间空间邻近关系的合并。表2是地表覆盖数据的几个主要缩编指标。
//图斑合并：通过设置要素类型、面积阈值，从而达到图斑合并的目的。
7
0500
2數据试验与结果
2.1数据源
宁远县位于湖南省南部（如图1），地处东经110°42′～112°27′，北纬25°11′～26°08′之间，南北长104.7千米，东西宽52.2千米，总面积2526平方千米。本次试验以宁远县地理国情普查数据为例，主要包括宁远县地理国情普查要素数据和地表覆盖分类数据。数据采用2000国家大地坐标系和1985国家高程基准，按图层统一存储在ArcGIS GeoDataBase 数据集中。
2.2制图结果与分析
（1）成图效果
利用WJ-III地图工作站，根据我们建立的自动缩编规则库，开展了数据的制图缩编工作。制图缩编后，在地图编辑模块，对于个别注记点压盖情况，需进行人工编辑。宁远县不同地区的缩编制图前后结果如图2所示，成图效果基本满足图集制作需求。
（2）面积变化检查
为验证制图结果的可靠性，我们采用地类面积变化对比法对数据结果进行验证。以地表覆盖1：100000缩编结果为例，通过自动缩编前后面积对比表（表3）可以看出，变化量最大的为耕地，增加了2.55%，变化量最小的为构筑物，减少了0.21%。各类面积变化量均没有超过10%。
3结束语
本文利用WJ-III地图工作站，采用无级比例尺GIS处理技术，根据湖南省宁远县地理国情普查数据的特点，制定了地图自动缩编知识库，实现了宁远县地理国情普查数据由1：10000-50000-100000-150000的无级缩编制图。该成果可以为《湖南省地理国情普查成果图集》的编制提供技术方法，也可为湖南省不动产统一登记基础数据等其他系列比例尺的缩编制图提供方法依据，提高制图效率。但是，由于制图工作本身的复杂性，尽管国内外已有大量的关于利用计算机自动缩编技术的研究和成果，目前的计算机制图并没有完全实现自动化，因此，地图缩编技术仍然是一项需要不断完善、不断深入研究的重要任务。
参考文献/References
[1] 吴琼.浅谈地理国情普查成果的应用[J].测绘与空间地理信息，2015，38（10）：106-108.
[2] 胡云岗，陈军，李志林等.地图数据缩编更新的模式分类与选择[J].地理与地理信息科学，2007，（04）：22-24.
[3] 张继成，李琦，易善桢.国家空间信息基础与数字地球.北京：清华大学出版社，1999.
[4] 贾利峰. 无级比例尺GIS的线状要素化简算法研究[D].西南交通大学，2005.
[5] 王占昌.无级比例尺GIS中空间属性的自动综合[J].辽宁师范大学学报（自然科学版），2002（02）：144-146.
[6] 国地普办〔2016〕9号-关于印发《地理国情普查成果图技术规定》的通知[S].北京：2016.
文章编号：1672-5603（2018）02-085-6
摘 要 地理国情普查成果图集制作是地理国情普查成果重要应用之一。本研究以湖南省宁远县为例，根据GIS无级比例尺的思想，利用WJ-III地图工作站，建立缩编规则库，实现了宁远县地理国情普查数据从1：10000到1：50000，1：100000，1：150000的无级自动化缩编制图。并采用面积变化对比法对缩编结果进行验证，缩编制图后各类面积变化量均没有超过10%，制图效果良好。研究成果进一步肯定了利用计算机制图的可行性，可为地理国情普查数据向其他比例尺的缩编制图工作提供参考价值。
关键词 地图缩编；自动制图；地理国情普查数据；WJ-III地图工作站
中图分类号：P283 文献标识码：A
The Research of Geographical Conditions Census Datas Automatic Downsizing Based on WJ-III Map Workstation
Sun Jingyu，Li Junxiao，Li Xifeng
（The Third Survering and Mapping Institute of Hunan Province， Changsha Hunan 410000）
Abstract： The production of atlas of geographic national census results is one of the important applications of geographical national census results. Taking Ningyuan County in Hunan Province as an example， this paper uses the Map Workstation ofWJ-III to establish a map down rule base according to the concept of GIS without scale， and realizes the stepless automation reduced drawing of geographic national survey data of Ningyuan County from 1：10000 to 1：50000 ，1：100000 and 1：150000. The comparison of area changes was used to verify the drawdown results. After the drawdown， the area change amount did not exceed 10% and the mapping effect was good. The research results further confirmed the feasibility of using computer graphics to provide reference value for the census data of geographical national conditions to other scales.
Keywords： map of downsizing； automatic mapping； geographical conditions census data； Map Workstation of WJ-III
0引言
地理國情普查项目是国务院为全面掌握我国地理国情现状，满足经济社会发展和生态文明建设的需要而开展的工作[1]。目前湖南省已经全面完成全省地理国情普查数据采集、入库的工作，建立了大比例尺1：10000地理国情普查数据库，正在开展《湖南省地理国情普成果图集》的编制工作。由于不同地区面积大小的不同，制图时对不同地区的数据比例尺提出了不同的需求，因此需要对各市、各县、各乡镇的地理国情数据进行制图缩编，以形成最好的制图成果。地图缩编是利用已有的大比例尺数据，通过计算机制图缩编技术生成小比例尺数据的过程，是新形势下的制图综合[2]。专家们提出了无级比例尺GIS的概念，即是以一个大比例尺单精度空间数据库为基础数据源，在一定空间区域内通过空间对象的信息量随比例尺的变化自动增减的方法，来使GIS空间信息的压缩和复现与比例尺实现自适应的一种信息处理技术[3-5]，这种信息处理技术为湖南省省、市、县、乡四级的地理国情普查制图提供了新的办法。因此，本研究选取湖南省宁远县为试验区域，利用WJ-III地图工作站，建立宁远县地理国情普查数据缩编规则库，开展1：1万地理国情普查数据到1：5万、1：10万、1：15万的数据缩编制图研究。
1 研究方法
1.1 WJ-III地图工作站
WJ-III地图工作站是一款由中国测绘科学研究院研制，北京四维空间数码科技有限公司进行成果转化的智能综合制图软件。该软件采用面向信息化的无级式变焦地图理念，实现了多级比例尺或跨尺度自动缩编，基于建库基础地理信息数据，提供了纯数字化快速制图方案。
相比较于常规制图软件Coreldraw Graphics Suite和基于GIS技术的制图软件ARCGIS，WJ-III地图工作站采用智能综合、制图一站式解决方案，综合定制多种全要素综合与制图知识库，能够快速实现地图分层、要素叠盖关系处理、自动注记、图层重命名、要素符号化等功能。因此，本文选取WJ-III地图工作站作为地理国情制图的软件平台，以“软件平台+综合算法+缩编规则+人机交互”的模式，大大提高了地理国情普查数据制图综合的效果和效率。
1.2 地图缩编规则库
WJ-III地图工作站提供了地理国情普查数据综合制图的软件平台，按照国地普办《地理国情普查成果图技术规定》[6]的要求，我们需要根据试验区的地形地貌特点，开展缩编规则库研究。规则库主要根据地理要素的空间属性特征和重要程度，对各要素缩编方法和缩编指标进行约束，例如选取长度、图斑合并大小等。本研究主要对地理国情普查数据中的道路、水系、构筑物、地理单元、地表覆盖进行了缩编规则库的研究。
（1）道路要素
地理国情普查数据中的道路要素包括鐵路（LRRL）、公路（LRDL）、城市道路（LCTL）和乡村道路（LVLL）四个图层。道路要素的缩编技术指标主要是对道路要素内容和基础地理信息分类码（GB）、公路技术等级（RTEG）、道路类型（TYPE）、道路长度（LEN）等属性项的约束。对道路要素进行缩编主要包括道路拓扑连接、道路选取、道路网构建、道路网层次选取、道路几何化简，道路附属设施的相关处理等。
缩编时，铁路一般不作取舍和化简。公路选取时，采用基于拓扑相似性的道路网综合算法，要按照由高级到低级、由重要到次要的原则进行，并保持道路网的密度差别和形状特征。比如：道路的最小上图长度为12 mm；最小弯曲是0.5×0.6 mm；铁路应全部表示；公路类型以比例尺选取。综合过后的道路信息需进行道路拓扑处理并进行相应化简，最后拓扑连接。
例如，以下是规则库中保持拓扑关系的几何化简的算法。
//1：100000规则库中保持拓扑关系的几何化简的算法
构筑物点是通过设置格网的大小和选取比例进行缩编；构筑物线是通过约束上图长度进行缩编，比如：隧道的最小上图长度为1 mm；构筑物面是通过上图面积进行所办，比如：码头的最小上图面积为2 mm2。
（4）地理单元要素
地理国情普查数据中的地理单元要素包括行政区划与管理单元、社会经济区域单元、自然地理单元、城镇综合功能单元（BUCP、BUCA）等27个图层。地理单元要素的缩编技术指标主要是对要素分层和基础地理信息分类码（GB）、面积（AERA）等属性项的约束。
缩编时，主要包括对行政界线的选取和对居民点数据的选取。行政界线包括乡镇界、市界、省界、国界，当不同等级境界线重合时，按最高级境界线表示[11]；居民点数据的选取同构筑物点的数据，通过设置格网的大小和选取比例进行缩编。例如，以下是规则库中居民点选取算法。
//选取居民点：通过建立格网，设置格网的大小和要素的选取比例，从而达到点选取的目的。
（5）地表覆盖数据
地表覆盖数据存储在LCA图层中，其缩编技术指标主要是对地理国情信息分类码（CC）、面积（AREA）等属性项的约束。图斑合并是把相互靠得很近的面状要素拼合在一起表示，是地物缩编的重要环节之一，它是基于多边形间空间邻近关系的合并。表2是地表覆盖数据的几个主要缩编指标。
//图斑合并：通过设置要素类型、面积阈值，从而达到图斑合并的目的。
2數据试验与结果
2.1数据源
宁远县位于湖南省南部（如图1），地处东经110°42′～112°27′，北纬25°11′～26°08′之间，南北长104.7千米，东西宽52.2千米，总面积2526平方千米。本次试验以宁远县地理国情普查数据为例，主要包括宁远县地理国情普查要素数据和地表覆盖分类数据。数据采用2000国家大地坐标系和1985国家高程基准，按图层统一存储在ArcGIS GeoDataBase 数据集中。
2.2制图结果与分析
（1）成图效果
利用WJ-III地图工作站，根据我们建立的自动缩编规则库，开展了数据的制图缩编工作。制图缩编后，在地图编辑模块，对于个别注记点压盖情况，需进行人工编辑。宁远县不同地区的缩编制图前后结果如图2所示，成图效果基本满足图集制作需求。
（2）面积变化检查
为验证制图结果的可靠性，我们采用地类面积变化对比法对数据结果进行验证。以地表覆盖1：100000缩编结果为例，通过自动缩编前后面积对比表（表3）可以看出，变化量最大的为耕地，增加了2.55%，变化量最小的为构筑物，减少了0.21%。各类面积变化量均没有超过10%。
3结束语
本文利用WJ-III地图工作站，采用无级比例尺GIS处理技术，根据湖南省宁远县地理国情普查数据的特点，制定了地图自动缩编知识库，实现了宁远县地理国情普查数据由1：10000-50000-100000-150000的无级缩编制图。该成果可以为《湖南省地理国情普查成果图集》的编制提供技术方法，也可为湖南省不动产统一登记基础数据等其他系列比例尺的缩编制图提供方法依据，提高制图效率。但是，由于制图工作本身的复杂性，尽管国内外已有大量的关于利用计算机自动缩编技术的研究和成果，目前的计算机制图并没有完全实现自动化，因此，地图缩编技术仍然是一项需要不断完善、不断深入研究的重要任务。
参考文献/References
[1] 吴琼.浅谈地理国情普查成果的应用[J].测绘与空间地理信息，2015，38（10）：106-108.
[2] 胡云岗，陈军，李志林等.地图数据缩编更新的模式分类与选择[J].地理与地理信息科学，2007，（04）：22-24.
[3] 张继成，李琦，易善桢.国家空间信息基础与数字地球.北京：清华大学出版社，1999.
[4] 贾利峰. 无级比例尺GIS的线状要素化简算法研究[D].西南交通大学，2005.
[5] 王占昌.无级比例尺GIS中空间属性的自动综合[J].辽宁师范大学学报（自然科学版），2002（02）：144-146.
[6] 国地普办〔2016〕9号-关于印发《地理国情普查成果图技术规定》的通知[S].北京：2016.
