数字化编图系统的设计思想与方法探讨

赖永军
（广西第一测绘院 530023）

【摘　要】 本文提出了数字化编图系统设计的八大思想与方法，即定位准确、数据接口强、用户化程度高、制图数据与GIS数据有机结合、数据唯一性、自动化检查、标准化产品、以人为本。
【关键词】 定位 数据接口 用户化 制图数据 GIS数据 数据唯一性 自动化检查 标准化产品 以人为本

　　1　前言
　　在城镇规划、地籍与房产管理等方面要求所用地形图、地籍图是全野外数字化测图或成图数字化的趋势越来越明显。我院在1993年开始有全野外数字化测量技术的应用以来，到目前为止已积累了十年的经验，很多技术人员在数字化编图系统的设计方面都做了很多有益的探索，而最大规模且有组织的一次是在2001年12月到目前还在完善中的“数字测图”系统的设计。作为其中的一名参与者，我想就数字化编图系统的设计思想与方法方面谈谈自己的体会，与大家一起交流，期望能起到抛砖引玉的作用。
　　本人认为，设计一个好的数字化编图系统，应在系统的定位、数据接口强、用户化程度高、制图数据与GIS数据有机结合、数据唯一性、自动化检查、标准化产品、以人为本八方面进行考虑。
　　2　数字化编图系统的设计思想与方法
　　2.1 系统的定位
　　目前多数用图单位在做数字化地形地籍图时只要求是数字线划图（DLG），更高级一点的要求则是能建立数字高程模型（DEM）。总的来说，就是侧重于制图方面，但图形经过深加工，能作为地理信息系统（GIS）的基础数据源。所以，应该把设计数字化编图系统定位在“编图”这一层次，即数字化编图系统是专注于GIS的前端数据处理的制图系统。基于这一思想，应选择AutoCAD作为系统的挂靠平台，因为AutoCAD具有极强的图形处理能力，也可以设计丰富的符号和连接属性，满足数字化编图系统设计的要求。
　　2.2 数据接口功能强大
　　数据接口包括数据输入、数据输出和数据交换。
　　2.2.1 数据输入
　　数据输入包括直接野外数字化数据输入和成图数字化数据输入。
　　直接野外数字化数据输入是指野外数字化采集的数据通过外业简码与编图系统的分类代码或图层相对应的关系，把外业采集的具有位置与类别的数据转化为编图系统的具有位置、初步分类代码与属性的图形数据。这种野外数字化采集的数据一般包括全站仪测量与GPS测量所获取的电子数据。
　　成图数字化数据输入是指把已成图经过数字化仪的手扶跟踪数字化和地图扫描数字化的数据边导入边编辑或先导入再编辑的方式转化为编图系统的具有位置、分类代码与属性的图形数据。其它如摄影测量、遥感图像等的数据也可以导入到编图系统中来，然后处理成编图系统的标准数据。
　　2.2.2 数据输出
　　数据输出包括纸图输出、电子图输出、表册输出、数据或数据库输出。
　　2.2.3 数据交换
　　目前，国内和国际上广泛应用的地理信息系统和测绘制图软件很多，较著名的有MAPGIS、GEOSTAR、ARC/INFO、SV300、CASS、清华山维、开思等，为了能与这些流行的软件互联互通、资源共享，编图系统要设计有输入这些软件系统的数据交换文件的接口，把交换文件输入到编图系统中，经过批量或个别编辑的方式处理成编图系统的标准数据。另外，编图系统也能生成与这些软件系统输出的数据交换文件一模一样的文件，利于编图系统处理的图形数据很方便地转换成这些软件系统的图形数据，达到“以不变应万变”的境界。
　　编图系统也能输出数据交换文件，让其它数字化制图系统或地理信息系统（GIS）能够使用编图系统的数据。
　　2.3 用户化程度高
　　用图单位对数字化图的地形地籍要素进行分类管理的标准各不相同，处理方式也不一样，有的要求与图层对应，有的要求与分类代码对应；文字注记的字体、格式各有各的特别要求。因此，一个成功的数字化编图系统，应该为用户提供一个高度开放的界面，用户在此界面上能对图层、代码、线形、符号、文字、属性、命令等绘图风格进行更改、自定义、扩充、储存与加载，也可以按设定的规则把一种或几种绘图风格的图形快速地转换成另一种绘图风格的图形。具体来说，构成数字化图的点、线、面的所在图层、所赋予的分类代码、点符号的形状、线的线形与样式、面的属性、文字注记的样式等都可以由用户自行设定或即设即用。
　　另外，在数据接口方面，数据的输入、输出与交换文件的内容和格式也可以由用户自行定义。
　　2.4 制图数据与GIS数据有机结合
　　为了解决制图数据与GIS数据之间的矛盾，利于二者数据的交换，须引入骨架线、框架线、轴线概念把二者有机结合起来。此外，这三个概念的引入有利于制图方面对点、线、面等地物地貌符号的编辑（修改、重构与比例缩放）。从制图方面考虑，骨架线、框架线、轴线的属性一般设置为不打印。
　　骨架线一般应用在由多种不同符号组成的线状符号中表示该线状地物的位置、走向与属性等。例如电力线就由电杆、方向箭头与线等符号组成，但可再用一条赋有代码的简单的线作为骨架线表示该线状地物的位置、走向与属性等，此骨架线的数据即可以作为GIS的数据。另外，当需要把该电力线修改为通讯线时，就很方便快捷地通过骨架线把电力线包括符号全部改为通讯线的符号了。
　　框架线一般应用在由多种不同符号围成的面状区域中表示该面状地物的位置、大小、形状与属性等。例如由房屋边线、陡坎、路边线与地类界所围成的菜地就用框架线把这一区域闭合起来，由框架线说明该面状区域的位置、大小、形状与属性等。
　　轴线一般应用在双线地物中表示该地物的位置、走向、属性与宽度等，主要是为了考虑输出GIS接口数据。例如，道路的中心线就是轴线，对一般的数字化制图软件来说意义不大，但对GIS来说，道路的数据就用中心线坐标加上宽度来表示。
　　另外，骨架线、框架线、轴线须与编组技术结合起来才能很好地发挥编辑的作用。
　　2.5 数据唯一性
　　数据的唯一性即同一对象在各种过程或最终成果中不能互相矛盾。数据联动技术可以解决这方面的问题，数据联动即当一组互相关联的数据中某一部分信息发生变动时，数据组中其它数据也相应发生变动。数据联动技术的应用保证了数据的唯一性、一致性和正确性。
　　2.5.1 组合符号各组成部分的联动
　　在地形地籍图中，有些符号是由其它一些点或线或面符号组成的复合符号，例如围墙是由两条长线和很多短线组成，斜坡是由一条长线和很多长短不一的短线组成。对于这种复合符号，假如对其进行修改时，需要一一修改组成其的各个符号就显得比较罗嗦与费时间。解决此类问题的方法之一就是应用反应器技术，很多AutoCAD2000二次开发语言，例如ObjectARX、Visual LISP等，都支持反应器编程技术。附加了反应器技术的复合符号，其中任一部分发生变动时，其它组成部分也会发生相应变动，即联动。这样，图形的编辑就变得方便快捷多了。
　　2.5.2 图形与链接数据或数据库的联动
　　图形实体与属性数据的链接可以利用实体数据表的扩展数据部分，也可以链接外部的数据库来存放属性数据，图形与链接数据或数据库主要通过反应器技术实现联动，例如，把一个房子的结构层次注记由“砖2”改成“砼3”后，反应器马上发生作用，把房子线的代码、图层、性质等属性数据在扩展数据或外部数据库中相应更新。联动技术也应用在图形文件之间，即相关联的图形文件中有一个更新，其它文件的相应部分也自动更新。
　　2.6 自动化检查
　　对测绘图形成果的检查主要在三方面，野外检查、图面检查与数据属性检查。
　　野外检查主要是野外实测与野外巡视，野外检测数据与原测数据通过系统的自动比较，可以输出误差表，提供中误差等精度指标，作为评价图幅质量的参考。
　　图面检查与数据属性检查属于内业检查，可自动化程度高。注记、线形、图层、代码、字型、样式、高程、接边等项目的错、漏、矛盾、过多、过少等方面的检查都可以通过系统设定检查方式进行批量化自动化检查，对检查结果的表达可以通过使用 Autodesk 的查看和标记工具 （Volo View） 自动在屏幕上创建标记，并用红线圈阅标记语言 （RML） 文件保存标记，那么作业员通过将 RML 文件插入到图形中便可以查看这些标记，并可以根据标记的提示或要求更正图形。另外，使用超级链接技术也可以把待更改的错误跟更改意见的电子文件联系起来。发送待检查的电子图形文件以及通过电子文件接收更正可以缩短检查周期，从而提高成图过程的效率。
　　2.7 标准化产品
　　一个编图系统是否具有生命力，主要看用其生产出的图形、数据结构和表册等是否与国家的规范标准相一致，因此，设计数字化编图系统时一定要参考国家标准与行业标准，保证数字化产品存储和交换的一致性。当无相关规范标准规定而准备使用一些信息时，要反复论证，多方征询，以获得同行业的认可，形成一个无形的标准。
　　2.8 以人为本
　　设计一个编图系统时要考虑到“以人为本”的精神，形象地说，就是通过设计常用的绘制与编辑的快捷工具、友好的界面，使用户操作起来方便快捷，让用户有游刃有余、胜似闲庭信步、如沐春风般的感觉。
　　AutoCAD已经为广大用户提供了很多方便快捷的绘制与编辑命令，例如目标捕捉、等分、圆角、拉伸、缩放等，结合测绘的特点，为了使绘制与编辑速度更快，操作更简单，减少重复工作，还可以开发一些实用的绘制与编辑程序，归纳起来有：
　　＊ 绘制类的改距、转点、三点闭合、合并、焊接、投影、垂足、弧线等；
　　＊ 编辑类的多线段合并、两线相接、多拐角圆滑、匹配代码等；
　　＊ 编绘类的边角交会、两边交会、三垂交点、比分交点、直线交点、拾取代码等。
　　在数字化编图作业中，绘制与编辑是有很大关联的，相同之处很多。另外，编图时，绘制与编辑经常交叉使用。因此，把绘制与编辑有机地结合，把二者的功能很好地糅合在一起，使二者的操作能灵活地转换，提高编图操作的方便性和快捷性。
　　把常用的命令定义到工具条按钮上、提供简码绘图等功能，都会使操作变得更方便快捷。
　　3　结束语
　　我院的数字化编图系统“数字测图”即是按照以上八大思想与方法进行设计的，在广东省佛山市顺德区和禅城区两个测区已经推广试用，达到了很好的效果，作业员使用后感觉良好，用图单位对图形的精美图面和丰富内涵都深感满意。

参考文献
[1] 龚健雅，《地理信息系统基础》，科学出版社
[2] 陈彬、王宁、郭剑峰，《用ObjectARX开发AutoCAD2000应用程序》，人民邮电出版社
[3] AUTODESK，INC．《AUTOCAD2002帮助-用户手册》电子版
[4] AUTODESK，INC．《VISUAL LISP开发人员手册》电子版