专利名称：基于gis数据的快速地图制图系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字制图领域，尤其是涉及一种基于GIS数据的快速地图制图系统。
背景技术：
传统的地图制图是通过手工直接在纸质材料上进行绘制，这种绘图方式不仅效率极低，而且修改困难，地图更新更为费时费力。随着计算机技术的发展。计算机制图逐步替代了手工绘图，也就出现了大量的地图设计与制图软件，比如CorelDraw，Illustrator, Supermap等。计算机辅助地图制图是以测绘数据(测量数据或GIS数据)的基本线划数据作为数字地图制图基础，节省了大量的数据采集工作，不仅提高了数据生产效率，而且加快了数据更新速度，与传统制图模式相比，数字地图生产周期大大缩短了。GIS数据是地理空间数据。然而，随着观测技术、GIS (地理信息系统技术)等的快速发展，地理信息的采集、 存储、分析、应用逐渐形成一体化，空间信息的采集与存储组织方式从以前单一的空间信息 (数据)采集，发展成现在空间信息与属性信息的集成化采集与组织的模式，包含大量语义信息的GIS数据(如ArcGIS等软件生产的数据)已经成为地图制图的主要数据源。这种以线划数据作为基础数据的数字地图制图过程，现有制图软件仅仅利用了 GIS数据的线划信息(空间坐标信息)，却忽略了大量的原始数据(GIS数据)的语义信息(如要素分类、要素关系等)。由于缺少了语义信息及制图规则的控制，GIS数据在制图软件中只能作为坐标骨架存在，加上GIS软件与制图软件的符号不兼容问题，以及转换线划数据过程中地理要素语义信息的丢失问题等，要素分类(分层)、要素关系、地图符号设计与配置等工作需要在制图软件中重新进行，这需要大量的人工去处理，成为快速制图的瓶颈，很难满足地图数据的快速网络化发布及应急制图需要。GIS软件制图与专业制图软件存在着本质区别。尽管GIS软件具备一定的制图功能，但由于其在地图美化设计方面却存在明显的缺陷，其设计和生产的地图很难达到出版地图的要求，主要原因为GIS软件采用的是地理模型(GIS数据模型，或称数字景观模型，Digital Landscape Model，DLM)，注重地理要素的空间完整性、连续性和空间关系及相关语义信息的描述，强调空间分析功能；GIS软件只能对GIS数据进行简单制图，如简单配置符号和图面整饰，不具备专业级的地图编辑、颜色设计及可视化表达工具，因此这种制图仅在一定程度上满足一般需求(比如特殊领域的简单数字地图等)，很难达到公开版地图(尤其是纸质地图)的制图要求。而制图软件采用的是制图模型(地图数据，或称数字制图模型，Digital Cartography Model, DCM)，其强调地理信息可视化(表达)效果，而对空间要素完整性、甚至空间关系则不太注重，甚至会把降低部分要素的地理位置及关系的准确度作为代价，以达到增强地图表现力的目的。如前所述，制图软件与GIS软件因应用目的不同，而采用不同的数据组织模型，模型的差异导致数据转换中数据语义信息丢失及空间位置精度等降低。GIS软件地图制图功能弱，设计与生产的地图很难达到出版要求；专业制图软件的制图功能强大，但需要对GIS线划数据的进行大量的处理工作，如要素分层、要素压盖关系处理、线划数据光滑处理、要素符号设计与配置等。要解决上述问题，目前有几种普遍试用的方法，但是这些方法各有优缺点(1) 建立GIS地图表达模型；(2)通过矢量图形格式AutoCAD DXF, Windows EMF、Adobe Illustrator AI等作为中间格式进行间接转换；(3)使用剪贴板，通过ArcGIS软件与 CorelDraw软件间的互操作把GIS数据通过选择性粘贴的方式直接转换成CorelDraw的格式数据等。基于GIS的地图表达模型，将地理数据与地图表达信息进行了有机融合，便于地图目标的对象级修改与保存，减少了数据冗余，便于地图的增量更新与多重表达，同时也便于传统GIS扩展地图表达能力，但这种模型仍然停留在形式化描述阶段，尚没有开发出相关系统；利用GIS数据在CorelDraw环境下地图制图的技术路线，其主要步骤为数据的筛选与分析一数据投影变换一数据分层一数据编辑一符号化一比例尺确定一数据格式转换(地图输出)，这种方法虽然解决了 GIS数据至CorelDraw数据的格式转换问题，但是从 GIS数据到地图数据转换过程却不能进行控制，因此无法定制GIS数据转换成地图数据的规则，输出后的地图数据仍然存在压印与叠印、补漏白等问题，该方法最主要的特点还是要在CorelDraw中进行符号化、渲染、规范化、数据编辑等大量的人工编辑工作；采用“复制+ 粘贴”的方法实现ArcGIS数据到CorelDraw数据的转换，这种方法不仅要根据要素类型进行多次的“复制+粘贴”或转换EMF (Windows增强型元文件)操作，而且转换后注记、符号、 颜色等信息丢失严重。这些解决方法基本解决了从GIS软件到制图软件的线划数据转换，但仍存在着线划精度不高，数据的语义信息大量丢失(如要素分类、属性、关系、符号表达等)等问题。制图软件从转换的线划数据到生产出符合出版要求的地图，需要对要素分类、关系表达、属性表达、符号设计与配置、颜色设计等进行大量的人工处理工作。
发明内容
本发明的目的在于，实现在制图规则支持下的线划数据及其语义信息的最大程度转换，提高基于GIS数据的制图质量和效率，因此提供基于GIS数据的快速地图制图系统。本发明的技术方案为一种基于GIS数据的快速地图制图系统，包括原始GIS数据读取模块10、符号库构建模块20、图面设计知识库模块30、要素冲突处理知识库模块40、制图规则提供模块50、地图数据生成模块60和地图文件输入输出模块70 ；
原始GIS数据读取模块10，用于从原始GIS数据中读取线划数据、符号信息和语义信息，并将线划数据输入地图数据生成模块60，将符号信息输入符号库构建模块20，将语义信息输入制图规则提供模块50 ；
符号库构建模块20，用于接收原始GIS数据读取模块10传输的符号信息和用户输入的 CorelDraw符号文件，并存储进符号库，符号库内的符号提供给地图数据生成模块60 ；
图面设计知识库模块30，用于接收用户输入的图面设计知识，并存储进图面设计知识库，图面设计知识库内的图面设计知识提供给地图数据生成模块60 ；
要素冲突处理知识库模块40，用于接收用户输入的地图要素处理规则，并存储进要素冲突处理知识库，要素冲突处理知识库内的地图要素处理规则提供给制图规则提供模块 50，所述地图要素处理规则包括制图表达过程中的要素压盖处理规则、要素移位规则和要素舍弃规则；
制图规则提供模块50，用于接收原始GIS数据读取模块10输入的语义信息，根据语义信息提供符号化规则到地图数据生成模块60，根据语义信息从要素冲突处理知识库模块 40中提取相应的地图要素处理规则并提供给地图数据生成模块60 ；
地图数据生成模块60，用于根据符号库构建模块20提供的符号和制图规则提供模块 50提供的符号化规则，对原始GIS数据读取模块10输入的线划数据进行符号化，得到地图制图模型；然后根据制图规则提供模块50提供的地理要素处理规则，对地图制图模型进行地图要素的冲突处理；最后，根据图面设计知识库模块30提供的图面设计知识对地图制图模型进行整饰，生成最终的地图数据并输出到地图数据生成模块60 ；
地图文件输入输出模块70，用于将地图数据生成模块60生成的地图数据按照 PostScript语言的语法规则解析为基于Postkript语言的文本描述信息，将文本描述信息写入地图文件中进行输出。而且，所述符号库构建模块20包括CorelDraw符号输入输出单元、GIS符号信息读取单元和符号分类管理单元；
CorelDraw符号输入输出单元，用于提供CorelDraw符号文件的导入导出功能，包括将用户输入的CorelDraw符号文件输入符号分类管理单元，同时支持将符号库中已有的符号导出为CorelDraw符号文件；
GIS符号信息读取单元，用于将原始GIS数据读取模块10传输的符号信息输入符号分类管理单元；
符号分类管理单元，用于将CorelDraw符号输入输出单元提供的CorelDraw符号文件和GIS符号信息读取单元提供的符号信息存入符号库，并支持分类管理。而且，所述地图数据生成模块60包括符号化单元、要素冲突处理单元和地图整饰单元；
符号化单元，用于根据符号库构建模块20提供的符号和制图规则提供模块50提供的符号化规则，对原始GIS数据读取模块10输入的线划数据进行符号化，得到地图制图模型并输出到要素冲突处理单元；
要素冲突处理单元，用于根据制图规则提供模块50提供的地理要素处理规则，对符号化单元输入的地图制图模型进行地图要素的冲突处理，冲突处理后的地图制图模型输入地图整饰单元，
地图整饰单元，用于根据图面设计知识库模块30提供的图面设计知识，对要素冲突处理单元输入的地图制图模型进行整饰，生成最终的地图数据。本发明提出通过编写制图规则支持下的GIS数据快速地图制图系统，实现GIS数据的快速制图。该系统首先将GIS数据转换成制图软件(如CorelDraw，Illustrator等) 支持的AI (Adobe Illustrator软件的格式，面向制图出版的高精度数据格式)格式数据， 同时利用GIS数据的语义信息以及制图系统中预先定义的制图规则，完成数据转换过程中制图数据的自动化预处理，包括要素自动分层、要素关系自动调整、注记自动配置、颜色设置、面向制图软件的符号设计与配置等。采用本方法从GIS数据转换得到的制图格式数据， 可以在地图制图编辑前完成大量数据预处理工作，减少在制图软件中进行处理的时间，缩短制图周期，以提高GIS数据的地图制图效率。
图1为本发明实施例的结构图2为本发明实施例的原始GIS数据读取示意图； 图3为本发明实施例的符号库构建示意图； 图4为本发明实施例的图面设计知识配置示意图； 图5为本发明实施例的地图数据生成示意图。
具体实施例方式
本发明的基于GIS数据的快速地图制图系统着重突出基于GIS语义信息和制图规则库的自动化制图流程，通过GIS语义信息的智能转换、手动定制制图规则以及系统预定义制图规则三种方式生成最终的GIS数据快速地图制图规则。对GIS语义信息的智能转换是指将GIS中的语义信息，如要素分类、要素属性、要素关系等信息转换为制图表达中的地图要素描述信息，如地层的绘制顺序、地图要素的颜色、地图要素的位置信息、地图注记配置规则等。手动定制的制图规则是指用户通过系统提供的地图模板配置界面进行地图文件参数配置；系统预定义制图规则是指传统制图表达中的一些默认规则，如道路压盖处理，注记舍弃规则，要素移位规则等等，这些规则被定义在系统中，在用户进行制图的时候自动进行调用。本发明技术方案可采用计算机软件技术实现模块化设计。以下结合附图和实施例详细说明本发明技术方案。如图1，实施例所提供基于GIS数据的快速地图制图系统，包括原始GIS数据读取模块10、符号库构建模块20、图面设计知识库模块30、要素冲突处理知识库模块40、制图规则提供模块50、地图数据生成模块60和地图文件输入输出模块70。以下分别说明各模块实现，以供实施参考。原始GIS数据读取模块10，用于从原始GIS数据中读取线划数据、符号信息和语义信息，并将线划数据输入地图数据生成模块60，将符号信息输入符号库构建模块20，将语义信息输入制图规则提供模块50。实施例中，根据用户输入的原始GIS数据，生成地图制图要素资源库，包括线划数据、符号信息和语义信息。原始GIS数据读取模块10具体实现原始GIS数据读取可参见图2
GIS基础空间数据读取，包括读取点、线、面、注记等实体的空间位置和相关几何信息， 得到线划数据。符号及图层渲染信息读取，包括读取点、线、面要素的符号信息、注记的字体信息、图层的渲染方式，即符号信息。制图表达相关的语义信息，是指存储在GIS地理要素中制图表达相关的属性信息，这些属性信息用来描述地图要素的制图规则，如符号化的顺序、符号编码、要素要素移位处理等级、要素压盖处理等级等。这些规则提供给制图规则提供模块50，用来进行地图数据的生成。具体实施时，系统可以向用户提供制图表达属性相关说明，即通过文档说明属性的格式标准，用户参照制图表达属性相关说明，在原始GIS数据采集的过程中录入地理要素的制图表达属性。系统通过ArcEngine组件依次读取GIS图层的几何信息和属性数据，所得线划数据、符号信息和语义信息存储在地图制图模型中。符号库构建模块20，用于接收原始GIS数据读取模块10传输的符号信息和用户输入的CorelDraw符号文件，并存储进符号库，符号库内的符号提供给地图数据生成模块60。符号库构建模块20可分CorelDraw符号输入输出单元、GIS符号信息读取单元和符号分类管理单元设计。CorelDraw符号输入输出单元，用于提供CorelDraw符号文件的导入导出功能，包括将用户输入的CorelDraw符号文件输入符号分类管理单元，同时支持将符号库中已有的符号导出为CorelDraw符号文件；GIS符号信息读取单元，用于将原始GIS数据读取模块10传输的符号信息输入符号分类管理单元；符号分类管理单元，用于将CorelDraw符号输入输出单元提供的CorelDraw符号文件和GIS符号信息读取单元提供的符号信息存入符号库，并支持分类管理。通过CorelDraw符号输入输出单元提供CorelDraw符号文件的导入导出功能，用户可以将CorelDraw中导出的AI文件导入符号库中存储为二进制符号信息，同时也以将符号库中已有的符号导出为AI文件在CorelDraw中进行编辑。通过GIS符号信息读取单元，可以从ArcGIS符号的Myle符号文件中读取相应的符号信息，并转存到符号库中，同时作为CorelDraw符号输入输出单元输出AI文件时的符号信息来源。通过符号分类管理单元可以提供符号分类的新建、修改、删除等功能，用户将导入的符号进行选择归类。符号库构建模块20具体实现符号库构建可参见图3
符号文件导入包括CorelDraw符号导入和ArcGIS符号文件导入。CorelDraw符号导入时，首先在CorelDraw中制作地图符号，然后另存为AI格式的符号文件，最后在符号创建界面中导入符号文件，由CorelDraw符号输入输出单元完成。ArcGIS符号文件导入时直接导入即可，由GIS符号信息读取单元完成。自定义符号创建可通过符号分类管理单元提供用户对符号进行创建、分类、管理的界面，还可提供界面供用户根据系统提供基本的符号图元，进行图元组合，例如线状符号组合和面状符号组合。组合后的图元即为要创建的符号。原始GIS数据读取模块10传输的符号信息、用户输入的CorelDraw符号文件和用户创建的自定义符号，都由符号分类管理单元分类存入符号库。符号库可采用现有数据库技术构建，其中设置符号分类表。根据国家基础地理信息要素分类与编码标准进行符号分类信息创建，将创建的信息存储在符号分类表中，表结构如下表2所示。表1符号分类信息存储表_
权利要求
1.一种基于GIS数据的快速地图制图系统，其特征在于包括原始GIS数据读取模块 (10)、符号库构建模块(20)、图面设计知识库模块(30)、要素冲突处理知识库模块(40)、制图规则提供模块(50 )、地图数据生成模块(60 )和地图文件输入输出模块(70 )；原始GIS数据读取模块(10)，用于从原始GIS数据中读取线划数据、符号信息和语义信息，并将线划数据输入地图数据生成模块(60)，将符号信息输入符号库构建模块(20)，将语义信息输入制图规则提供模块(50)；符号库构建模块(20)，用于接收原始GIS数据读取模块(10)传输的符号信息和用户输入的CorelDraw符号文件，并存储进符号库，符号库内的符号提供给地图数据生成模块 (60)；图面设计知识库模块(30)，用于接收用户输入的图面设计知识，并存储进图面设计知识库，图面设计知识库内的图面设计知识提供给地图数据生成模块(60)；要素冲突处理知识库模块(40)，用于接收用户输入的地图要素处理规则，并存储进要素冲突处理知识库，要素冲突处理知识库内的地图要素处理规则提供给制图规则提供模块 (50)，所述地图要素处理规则包括制图表达过程中的要素压盖处理规则、要素移位规则和要素舍弃规则；制图规则提供模块(50)，用于接收原始GIS数据读取模块(10)输入的语义信息，根据语义信息提供符号化规则到地图数据生成模块(60)，根据语义信息从要素冲突处理知识库模块(40)中提取相应的地图要素处理规则并提供给地图数据生成模块(60)；地图数据生成模块(60)，用于根据符号库构建模块(20)提供的符号和制图规则提供模块(50)提供的符号化规则，对原始GIS数据读取模块(10)输入的线划数据进行符号化， 得到地图制图模型；然后根据制图规则提供模块(50)提供的地理要素处理规则，对地图制图模型进行地图要素的冲突处理；最后，根据图面设计知识库模块(30)提供的图面设计知识对地图制图模型进行整饰，生成最终的地图数据并输出到地图数据生成模块(60)；地图文件输入输出模块(70)，用于将地图数据生成模块(60)生成的地图数据按照 Postkript语言的语法规则解析为基于Postkript语言的文本描述信息，将文本描述信息写入地图文件中进行输出。
2.根据权利要求1所述基于GIS数据的快速地图制图系统，其特征在于所述符号库构建模块(20)包括CorelDraw符号输入输出单元、GIS符号信息读取单元和符号分类管理单元；CorelDraw符号输入输出单元，用于提供CorelDraw符号文件的导入导出功能，包括将用户输入的CorelDraw符号文件输入符号分类管理单元，同时支持将符号库中已有的符号导出为CorelDraw符号文件；GIS符号信息读取单元，用于将原始GIS数据读取模块(10)传输的符号信息输入符号分类管理单元；符号分类管理单元，用于将CorelDraw符号输入输出单元提供的CorelDraw符号文件和GIS符号信息读取单元提供的符号信息存入符号库，并支持分类管理。
3.根据权利要求1或2所述基于GIS数据的快速地图制图系统，其特征在于所述地图数据生成模块(60)包括符号化单元、要素冲突处理单元和地图整饰单元；符号化单元，用于根据符号库构建模块(20)提供的符号和制图规则提供模块(50)提供的符号化规则，对原始GIS数据读取模块(10)输入的线划数据进行符号化，得到地图制图模型并输出到要素冲突处理单元；要素冲突处理单元，用于根据制图规则提供模块(50)提供的地理要素处理规则， 对符号化单元输入的地图制图模型进行地图要素的冲突处理，冲突处理后的地图制图模型输入地图整饰单元，地图整饰单元，用于根据图面设计知识库模块(30)提供的图面设计知识，对要素冲突处理单元输入的地图制图模型进行整饰，生成最终的地图数据。
全文摘要
本发明公开一种基于GIS数据的快速地图制图系统，将GIS数据转换成面向制图出版的高精度地图数据格式的制图数据，充分利用GIS数据中的丰富语义信息以及制图系统中预定义的制图规则，完成数据转换过程中制图数据的智能化预处理，包括原始GIS数据读取模块、符号库构建模块、图面设计知识库模块、要素冲突处理知识库模块、制图规则提供模块、地图数据生成模块和地图文件输入输出模块。采用本发明进行GIS数据到制图数据的转换，可在地图制图编辑前的完成大量制图数据的预处理工作，缩短了数字地图制图周期，提高了基于GIS数据的地图制图效率和质量。
文档编号G06F17/30GK102509511SQ20111038037
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月25日 优先权日2011年11月25日
发明者李雅彦, 罗康, 翁敏, 蒋维杰, 蔡忠亮, 解智强 申请人:武汉大学