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第6章 数字地图研制、标准及可视化第6章 数字地图研制、标准及可视化
6.1数字地图研制及其标准规范本节介绍关于地图和数字地图的描述及其有关国家标准;国家标准研制过程及一个实例——《数字地形图产品模式》标准的研制过程及其主要内容;一个数字地图——全球地图的技术规范及全球地图中国数据集的研制
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1.1地图与数字地图
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1.1地图在测绘词典上对地图定义的描述按一定法则,有选择地在平面上表示地球(或其他星球)上的若干现象的图具有严格的数学基础、符号系统、文字注记,并采用制图综合原理科学反映出自然和社会经济现象的分布特征及相互联系在《普通地图编制》教材中对地图定义的描述地图是根据一定的数学法则,使用符号,通过制图综合将地球表面缩绘到平面上的表象,它反映各种自然和社会现象的空间分布、组合、联系及其在时间中的变化和发展地图特性包括用于特殊的数学法则而产生的可量测性;由于适用符号表述事物而产生的直观性;由于制图综合而产生的一览性地图将逐渐成为形象地描述人们所认识的客观世界的一个象征性术语,而不一定再是一种固定的形式在国家标准《地图学术语》中地图按照一定数学法则,运用符号系统,以图形或数字的形式表示具有空间分布特征的自然与社会现象的载体高峻教授指出地图是用符号表示的地面的概括化的图形,它必需经过数学变化来建立在平面上,地图作为人们认识和研究客观存在的结果,可以反映各种自然、社会现象的空间分布,也可以作人们认识和研究客观存在的工具,去获得新知识在田德森教授编著的《现代地图学理论》中引用了多种有关地图的描述例如地图是周围环境的图形表达地图是空间信息的图形表达地图是反映自然和社会现象的形象符号模型地图是信息传输的通道地图是地球或天体表面上,经选择的资料或抽象的特征和它们的关系,有规则按比例地在平面介质上的描写
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1.2数字地图数字地图是存储在计算机中或数字介质上的地图,是地理信息的载体刘光运教授在《电子地图技术与应用》中指出数字地图是指用数字形式描述地图要素的属性、定位和关系信息的数据集合,而电子地图则是数字地图符号化处理后的数据集合所以,电子地图与数字地图的根本区别点之一是地图要素的符号化处理与否芬兰专家K.Artimo曾给出数字地图的非正式定义数字地图是数字地图信息及其感受之集合在《数字地形图产品模式》中对数字地形图的描述是以数字形式表示地形图要素的地形图目前最常见的数字地图有数字线划地图、数字栅格地图、数字遥感影像地图、数字高程模型图、各种数字专题图等数字地图以空间数据、地图数据库或地理信息系统为依托,它即可在计算机中通过对坐标数据、属性数据、统计数据查询、检索、分析等多种处理,生成地图图形,在屏幕上显示出来直接应用;也可通过各种输出设备输出模拟地图与传统模拟地图相比,数字地图具有许多独特的长处,诸如1)内容丰富,信息量不受地图幅面大小限制;2)查询、检索便捷、更新速度快;3)表现方式多样;以图形、图象、文字、统计图表、报表、以至声音、录像、动画表示地理信息;4)数字地图保存与传递方便;5)网上传输;让读者坐在家中调用远在千里万里之外的数字地图成为现实
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1.2地图、数字地图国内有关标准标准是为在一定的范围内获得最佳秩序,对活动或其结果规定共同的和重复使用的规则、导则或特性的文件该文件经协商一致制定并经一个公认的机构的批准标准应以科学、技术和经验的综合成果为基础,以促进最佳社会效益为目的标准化是实施科学管理的基础,是组织现代化生产的手段,是提高产品质量的保证,是推广应用科技成果的桥梁我国最早的地图标准始于魏晋时期,即裴秀创立的“制图六体”“制图六体”规定了绘制地图必须遵循的六条基本原则这六体是“分率”,即比例尺;“准望”,既方位;“道里”,即物于物之间的距离;“高下”,即相对高程;“方邪”,即地面的坡度起伏;“迂直”,即实地高低起伏距离与平面图上距离的换算
[1]在公元三世纪,“制图六体”起到了地图编制规范的作用,使地图编制有章可循“制图六体”奠定了我国传统“计里画方”绘制地图方法的理论基础在我国,这种制图方法一直沿用到明朝末年西方的基于天文、测量与数学的测绘方法引进以后,我国就开始逐步制定与应用基于经纬度和海拔高程的以及地图投影与抽象符号系统的现代模拟地图标准模拟地图标准是以各级比例尺地形图编绘规范和地形图图式为主体的,它们基本都是国家标准(表
6.1)GB/T7929-1995http://www.csbts.cn.net/cgi-bin/catlog/showgbinfo.aspgbid=78746\t_blank1:5001:10001:2000地形图图式GB5791-1993http://www.csbts.cn.net/cgi-bin/catlog/showgbinfo.aspgbid=63113\t_blank1:
5000、1:10000地形图图式GB12343-1990http://www.csbts.cn.net/cgi-bin/catlog/showgbinfo.aspgbid=61126\t_blank1:
25000、1:50000地形图编绘规范GB12344-1990http://www.csbts.cn.net/cgi-bin/catlog/showgbinfo.aspgbid=61127\t_blank1:100000地形图编绘规范GB15944-1995http://www.csbts.cn.net/cgi-bin/catlog/showgbinfo.aspgbid=61827\t_blank1:250000地形图编绘规范及图式GB14512-1993http://www.csbts.cn.net/cgi-bin/catlog/showgbinfo.aspgbid=61478\t_blank1:1000000地形图编绘规范及图式表
6.1地图编绘规范与图式规定了地图的性质、用途、数学基础、分幅编号、编辑准备工作、各要素内容的综合要求与指标、出版要求等全面指导地形图的编绘工作地形图编绘规范与图式和一系列摄影测量、分幅编号、地图修测、地图制印直至产品检查验收、质量评定的国家和行业标准指导着地图制作者设计、生产、更新地图,指导使用者理解、阅读地图地图的全部功绩与模拟地图标准是分不开的模拟地图的系列标准也是现代数字地图标准的基础目前,我国最常用的数字地图标准是地理信息分类与代码和相关信息的分类与代码标准地理信息分类代码标准规定了分类代码原则、编码方法和分类代码数字地图中一些重要属性遵从的相关信息的分类代码标准也成为数字地图中应用的标准,例如中华人民共和国行政区划代码与空间位置有关的统计数据库信息(如人口普查信息等),各专业有关分类代码(如公路等级代码等)都可能成为数字地图的属性信息,因此有关标准也将有可能成为数字地图的相关标准由于模拟地图是数字地图重要数据源之一,有关模拟地图的标准也可以是数字地图的标准我国数字地图及其标准化工作已经取得了很大的成绩全国1:100万、1:25万、1:5万数据库的设计、建设与应用显示了我国数字地图及其标准工作的能力和水平下表是部分有关数字地图标准(表
6.2)GB/T13923-92国土基础信息数据分类与代码GB/T15660-1995http://www.csbts.cn.net/cgi-bin/catlog/showgbinfo.aspgbid=69320\t_blank1:50001:100001:250001:500001:100000地形图要素分类与代码GB14804-1993http://www.csbts.cn.net/cgi-bin/catlog/showgbinfo.aspgbid=61548\t_blank1:
500、1:
1000、1:2000地形图要素分类与代码GB/T18317-2001http://www.csbts.cn.net/cgi-bin/catlog/showgbinfo.aspgbid=72281\t_blank专题地图信息分类与代码GB2260中华人民共和国行政区划代码GB10114县以下行政区划代码编制原则GB2659世界各国和地区名称代码GB/T17278-1998http://www.csbts.cn.net/cgi-bin/catlog/showgbinfo.aspgbid=71045\t_blank数字地形图产品模式GB/T17694-1999地理信息技术基本术语GB/T17797-1999地形数据库与地名数据库接口技术规程GB/T17798-1999地球空间数据交换格式GB12409地理格网标准GB14912-1994http://www.csbts.cn.net/cgi-bin/catlog/showgbinfo.aspgbid=61594\t_blank大比例尺地形图机助制图规范GB/T17160-1997http://www.csbts.cn.net/cgi-bin/catlog/showgbinfo.aspgbid=70888\t_blank1:
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1000、1:2000地形图数字化规范GB/T
17941.1-2000http://www.csbts.cn.net/cgi-bin/catlog/showgbinfo.aspgbid=71799\t_blank数字测绘产品质量要求第1部分:数字线划地形图、数字高程模型质量要求GB/T18315-2001http://www.csbts.cn.net/cgi-bin/catlog/showgbinfo.aspgbid=72279\t_blank数字地形图系列和基本要求GB15702-1995http://www.csbts.cn.net/cgi-bin/catlog/showgbinfo.aspgbid=61792\t_blank电子海图技术规范表
6.2从某种意义上讲地图是地理信息的载体,而地理信息涉及在国家标准GB/T13745-92学科分类与代码中58个一级学科中的大多数学科,如信息科学与系统科学、天文学、地球科学、电子通讯与自动控制技术、计算机科学技术、航空、航天科学技术、环境科学技术、统计学等有关地图的标准是上述相关科学技术综合研究成果而地图有关标准应用于中华人民共和国国家标准GB/T4754-94国民经济行业分类与代码15个门类中几乎全部门类,如农、林、牧、渔业,建筑业,地质勘查、水利管理业,交通运输、仓储及邮电通信业,批发和零售贸易、餐饮业,金融、保险业,房地产业,社会服务业,卫生、体育和社会福利业,教育、文化艺术和广播电影电视业,科学研究和综合技术服务业,国家机关、政党机关和社会团体国民经济各行业在不同层次和不同程度上应用地图成果,对地图成果的标准化程度和质量有很高要求有关标准在指导地图产品的设计,规定产品规格,规范产品生产过程,保障产品质量,沟通产品与广大用户中起着重要作用例如地形图图式和基础地理信息分类编码架起了测绘产品的研究、生产和社会用户之间的桥梁
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1.3国家标准研制——以《数字地形图产品模式》为例
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3.1国家标准研制一般步骤一项国家标准的制定一般可以分为三个阶段,制定标准计划项目阶段;标准编写、审定阶段;标准审批、发布阶段制定标准计划项目阶段我国当前的标准化工作管理体制,确定制定国家标准计划项目的程序有如下步骤1)国务院标准化行政主管部门提出年度制定标准的原则和要求;2)国务院各经济主管部门提出补充制定标准计划项目的原则和要求,并下达所属各全国专业标准技术委员会或专业归口单位;3)各全国专业标准技术委员会或专业归口单位提出制定标准计划的项目建议;项目建议有明确的负责单位、协作单位、工作起止时间等;4)国务院各经济主管部门对标准计划项目进行综合、汇总、平衡、协调、审核后上报;5)国务院标准化行政主管部门复核、审定,将标准计划项目发送国务院各经济主管部门转发全国专业标准技术委员会或专业归口单位标准编写、审定阶段
(1)提出标准征求意见稿通过拟订标准内容的构成以及起草依据、收集资料、专题调查研究、试验验证等步骤提出标准征求意见稿,同时提出标准编制说明及有关附件将经审核后的征求意见稿、编制说明及附件发往与该标准有密切关系的熟悉有关内容的生产、应用、科研、教学等单位或专家征求意见
(2)提出标准送审稿对征求来的意见进行归纳、整理、逐条提出处理意见,经讨论确定处理意见一般处理意见包括1)采纳;2)部分采纳;3)不采纳(应说明理由与依据);4)待试验后确定;5)由标准审查会决定依据处理意见修改标准征求意见稿列出“意见汇总处理表”,作为审查会的讨论依据和报批标准的附件经修改的征求意见稿经审核后,提交技术委员会秘书处或技术归口单位审阅同意后作为标准送审稿确定用会审或函审形式审查
(3)提出标准报批稿依据标准审查会的审查意见和决议,或函审的意见和结论,对标准内容进行细致修改,使标准内容符合会审或函审要求最后形成国家标准报批稿标准审批、发布阶段办理报批手续,填写“标准申报单”,国家标准报批稿同标准说明、意见汇总处理表、会议纪要或函审单和函审结论等经审查同意后包主管单位转主管部门,经审核后送国务院标准化行政主管部门审查、批准、发布
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3.2《数字地形图产品模式》标准研制
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2.1标准研制过程《数字地图产品模式》国家标准是在“八五”“数字化测绘产品模式及其有效存取方式”专题的研究成果和国家基础地理信息系统1:100万地形数据库研究基础上,1992年由国家测绘局提出,经过上节所述制定标准计划项目阶段的各个阶段,于1993年由国家技术监督局下达的国家标准项目该标准由中国测绘科学研究院起草,国家测绘局归口该标准制定有两个方面的意义1)由于数字地形图产品有多种比例尺多种表示方法等方面的不同,《数字地形图产品模式》标准(以下简称标准)的制定对制定各种数字地形图产品标准起到协调作用2)在数字地形图产品的各种标准制定前,使数字地形图产品生产有一个标准化、规范化的依据该标准正式立项后,在中国测绘科学研究院成立了项目组,项目组根据项目目标提出了制定该标准的原则
(1)数字地形图有多种比例尺,地理信息有多种表示方法,不易在一个标准中对每一种类型的数字地形图的具体特征都加于考虑《标准》是数字地形图产品标准的框架,考虑到适用于各种类型的数字地形图在内容上,《标准》规定数字地形图的总体的、共性的特征,对具体的某种数字地形图特有的特征不作规定,对具体的某种数字地形图的要求由该数字地形图产品标准来规定
(2)《标准》力求完整地反映出数字地形图产品的各个方面,从分类、命名到构成、数据交换格式、存储以及包装等,不强调具体细节但完整而自成体系,能显示出数字地形图产品的基本轮廓
(3)对数字地形图产品本身的特征进行规定,而对生产、使用方面的内容不作具体规定
(4)与相关标准的协调,已有国家标准或测绘行业标准的应用、引用国家标准或测绘行业标准,标准正在制定中的或今后将设立标准的有关内容的力求与之不矛盾,相应条目的内容精减目前《标准》中引用了地形图编绘规范及图式、地理信息数据分类与代码、国家基本比例尺地形图分幅和编号等几类标准立项后该标准研制具体研制步骤是提出标准提纲——征求意见,修改——提出征求意见稿——征求意见,修改——提出报批稿——标准审查会——审查通过,修改——提出报批稿——报批——发布,实施该标准通过上述步骤于96年12月通过标准审查,报批,至1998年3月发布、实施该标准是我国数字地形图产品标准体系中的一个组成部分,是数字地形图产品的一个框架性标准
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2.2标准的主要内容标准的整体结构根据标准制定的有关规定和《标准》的具体情况,《标准》包括前言、范围、引用标准、定义、分类与名称、构成等几章其中分类与名称、构成两章是核心部分标准范围《标准》适用于各级比例尺数字地形图产品标准的制定和产品的研制与生产其它数字地图产品可参照执行《标准》所述地形图包括1:500~1:1000000比例尺地形图数字地形图产品分类方式数字地形图产品形式多样,产品可按多种分类原则进行分类,《标准》规定了三种基本的分类方式即按比例尺、按空间数据的表示方法、按要素内容数字地形图产品可以有更多的分类方式,如根据产品的质量,地理信息的数量,数据获取方式等数字地形图产品构成《标准》主要内容之一是确定数字地形图产品的构成应用“八五”“数字化测绘产品模式及其有效存取方式”专题的研究成果,地理信息的数据(基本数据)是产品的主体,数字地形图产品还包括对基本数据进行说明的描述数据、指导用户使用产品的产品手册、使数字产品可视化的演示软件产品的数据体存储在某种存储介质上;产品需要一定形式的包装基本数据标准
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1.1规定数字地形图产品的基本数据,有关条目包括地理要素及要素选取与综合、数据质量、地理信息数据分类与编码、数据分层等地理要素包括《标准》规定的所有比例尺地图的地理要素,具体某种比例尺要素选取应参照相应比例尺地形图测图或编绘规范及图式的规定数据质量即地理信息数据质量包括位置精度、属性精度、现势性、逻辑一致性和完整性等方面地理信息数据质量规定应有相应标准来规定,这里只是描述了反映质量的几个方面数据分层是很多地理信息系统具有的功能,常规地形图也有分层概念分层体现了地理信息之间的一种关系所以分层应与地理要素分类基本一致,《标准》规定数据分层与制图要素分类相协调而不是相一致是考虑到数据分层受地理信息系统软件影响,一些地理信息系统软件对分层有一定限制栅格数字地形图产品按颜色分层实际上也与地理要素分类基本一致数据空间定位参考系统《标准》所述空间定位参考系统包括平面坐标系、高程系、投影我国的现有地形图有“1954年北京坐标系”、“1980年西安坐标系”或“独立坐标系”等平面坐标系;“1956年黄海高程系”、“1985年国家高程基准”或“独立高程系”等高程系;投影有高斯-克里格投影和等角圆锥投影统一标准的数字地形图产品按原图选择平面坐标系、高程系、投影,有助于与常规地形图协调一致,另外数字地图产品也适合直接使用经纬度数据空间定位参考系统的选择与确定可以在产品规范或标准中规定描述数据在
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1.3节是有关描述数据的内容,描述数据是对基本数据进行说明的辅助性数据作为产品,数字地形图应具有较完整的描述信息内容应包括图幅的整体信息,定位参考系统信息,数据获取信息,栅格及编码信息,质量描述信息和产品生产维护更新单位等信息交换格式标准制定时测绘信息数据交换格式国家标准正在制定过程中,在国家标准颁布以前,数字地形图产品采用常用的数据交换格式数据交换格式选择应包括下述几个要求,为了便于在各种环境下使用,应采用ASCII码;应能存储图形信息、分类代码和属性代码、拓朴信息、描述信息;应不损失基本数据信息;应已普及使用,在较多的GIS软件中能输出和输入产品使用手册产品手册是标准化的产品必不可少的一个组成部分,编写产品手册的目的是帮助用户使用产品,产品手册应详细描述产品的各个部分,《标准》规定了下列部分概述、数据定位参考系统及其参数、地理信息内容说明、数据格式、分类编码、分层、产品质量说明、更新方式、用户使用权限、保密要求和使用范围等上述内容是产品手册的基本内容,对于特定的地形图品种,可以根据需要适当增减内容演示软件演示软件是数字产品构成的一个特有部分,演示软件作用是使数字产品可视化,使用户快速地了解产品的数据内容,演示软件以电子地图形式显示地图内容,演示软件只需具备基本的查询检索功能演示软件可以有较复杂的功能,但并不是作为数字地形图产品演示软件必须具备的
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2.3标准的修订与发展国家标准的修订在CB/T
3935.1—1996《标准化和有关领域的通用术语第一部分基本术语》中描述“修订”为对标准文件的内容实质和表达形式作全面必要的更改标准是一定时期内依存主体技术或管理水平的反映,随着时间的推移,标准使用环境的变化将发生变化,标准应依据其所处环境的变化而按规定的程序适时修订,以保证标准的先进性和适用性否则就会滞后于科技发展而丧失其生命力一项标准的发展过程即从标准的制定——实施相对稳定一个时期——修订提高——再实施相对稳定——再修订提高是呈阶梯状的发展过程每次修订标准就把标准水平提高一步,就像走楼梯一样,一阶、一阶地登高,它形象地反映了标准化必须伴随其依存主体、技术或管理水平的提高而提高一项标准像其它事物一样有其生存期,较优秀的标准在不断修订中逐步完善自己获得较长的生存期《标准》修订的必要性《数字地形图产品模式》自1996年底通过专家审查委员会审查,1998年发布实施以来,与《标准》相关的环境已发生了较大变化,主要表现在各类数字地图和相关产品激增在国内国家空间基础设施建设方面,国家测绘局继建成全国1:100万地形数据库后,于1998年建成全国1:25万地形数据库,1:5万4D产品现已进入规范化生产阶段,全国有多个省测绘局开始了1:1万基础地理信息更新与建库工作社会上各类数字、电子地图光盘产品不断出现如:中国数字地图1:100万国际版、中华人民共和国普通地图集、中华人民共和国香港特别行政区电子地图等国外的各类数字地图和相关产品不胜枚举,如日本1:20万数字栅格地图、数字世界地图(DCW)、1公里格网全球高程数据(GTOPO30)、全球土地覆盖特征等网上各类信息更是丰富多彩数字地图存储与传播形式越来越灵活随着Internet技术及WebGis的发展和日臻完善,多种形式的数字地图已广泛地在网上传播,数字地图产品可能没有固定形状和包装产品数量激增使制定标准可以参考借鉴的信息更加丰富;传播方式越来越灵活将引起标准部分内容的变化为使《标准》能够跟上快速发展的形势,应根据环境变化,删除滞后发展的内容,增添适应发展的新内容适时修订《标准》,将可以提高标准质量延长标准生命期目前考虑,修订应包括下列内容扩大标准范围《标准》名称《数字地形图产品模式》,考虑可以在修订时保留标准号而修改标准名称为《数字地图产品模式》去掉一个“形”字相当大地扩大了标准对象的范围地形图作为国家基本地图全面地反映了覆盖区域的自然地理和社会经济状况,但因反映内容详尽丰富,位置准确,比例尺较大一般均涉及保密问题如果说半数以上的国民没有必要或没有机会看见和使用地形图,应不过分将《数字地形图产品模式》改为“数字地图产品模式”将使标准更符合作为国家标准的身份改进产品分类方法《标准》目前以比例尺、要素内容、空间数据表示方式和使用范围为分类原则对产品进行分类在修订时,目前已有分类可以改进如按比例尺分类,由于扩大了标准范围,可按比例尺分段分类要素内容可以增加将按空间数据表示方式分类改分成数字线划图、数字栅格图、数字高程模型和数字正射影像图(简称4D产品)在修订时也可以增加产品分类原则,例如按产品的传播方式分类等向系列化发展数字地图产品标准应向系列标准发展《数字地形图产品模式》标准只是产品标准的框架在内容上,《标准》规定数字地形图的总体的、共性的特征,对具体的某种数字地形图特有的特征没有作规定,数字地形图有多种比例尺,地理信息有多种表示方法,因此具体的某种数字地形图的要求应有该数字地形图产品标准来规定在GB/T1标准化工作导则系列下有20余项相关标准,在ISO/TC211的ISO15046系列下也有20余项相关标准数字地图产品标准应该是一个完整、协调的体系《数字地形图产品模式》标准的制定有利于标准研制者处理好系列中各标准的关系在制定各标准时,要协调好相互之间的关系,这些关系包括研制时间上的前后关系,内容方面的协调、相互引用、参考关系等,避免等待、重复和矛盾系列产品标准将有利于标准使用者了解标准系列总貌,选择适用标准
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1.4数字地图研制——以全球地图中国数据集为例
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4.1全球测图项目全球地图是一组已知的经过质量检验的全球地理数据集,它与将公布于众的技术标准相一致全球地图被认为是人类的共同财富,将以最低的价格向国际社会提供
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1.1项目的意义全球空间数据基础设施(GSDI)的重要构成部分是覆盖全球的空间数据集,全球测图的成果----全球地图是一定分辨率和比例尺的覆盖全球的空间数据集,全球测图行动是建设GSDI的具体并且在近期可以获得阶段成果的积极行动联合国倡导全球测图项目联合国经社理事会统计司司长(1998/11)致常驻联合国大使和各国测绘部门负责人的函件中写道“联合国统计司司长在此高兴地邀请贵国政府参加由全球测图国际指导委员会领导的全球测图项目全球测图项目旨在对全球空间数据基础设施的发展作出基础性贡献全球地图产品本身及其衍生产品对决策者进行环境状况评估和监测具有重要价值该项目还有助于为全球环境的可持续发展创造条件我们十分清楚地理空间数据在国际社会的重要作用,我们也清楚国家测绘主管部门在生产这类产品中的重要作用对完善的地理参考数据和信息的需求是显而易见的我希望你能认真考虑我的邀请,并采取必要的行动”开发全球地图中国数据集既可为国际社会作出贡献,又可以加强国家空间数据基础设施(NSGI)建设,满足国内需求,我国应积极参与全球测图项目作出应有贡献,也在国际社会取得应有的发言权利
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1.2项目由来与行动计划1996年2月在联合国发展支持与管理服务部(UN/DDSMS)的指导下成立了全球测图际指导委员会(ISCGM)1996年11月在美国加州圣巴巴拉市,ISCGM第二次会议和“服务于多国环境协议的全球测图区域间研讨会”上通过了“关于为实施21世纪议程进行全球测图”的圣巴巴拉宣言宣言指出“对于“全球空间基础设施(GSDI)”这一概念,全球测图是关键的一环全球测图在这里可以理解为以适当的比例尺和分辨率建立、维护、使用进一步开发和应用空间数据的过程”ISCGM制定了全球测图行动计划在全球测图行动计划中计划全球测图分为两个阶段进行第一阶段,时间1997—2000年,各国测绘机构按ISCGM的合作要求利用现有地理信息开发出第一版全球地图数据集包括高程、土地利用、土地覆盖、植被、水系、交通、境界、居民地第二阶段,从2001年起全球地图将每5年更新一次
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1.3组织、合作级别与参加成员全球测图际指导委员会(ISCGM)研究如何发展和促进全球测图项目成员包括14个国家的国家测绘机构负责人,中国国家测绘局代表是该委员会14个成员之一ISCGM秘书处设在日本全球测图项目将合作开发全球地图的国家分为三个合作级别A级除开发本国数据外还包括其他国家数据的开发;B级开发本国数据;C级提供开发本国数据所需资料截止2002年5月已有92个国家和地区的测绘主管部门代表国家参与全球测图项目,其中11个国家的全球地图数据可以提供;有31个国家有意向参与全球测图项目中国外交部同意国家测绘局以A级资质代表我国参加全球测图项目活动
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4.2全球地图技术规范全球地图技术规范中首先介绍了项目的背景情况包括社会对全球地图的需求、全球地图的目的及作用、当前工作及未来发展以及同国际合作、规范和标准的关系全球地图技术规范描述了现有的数据源;规定了数据模型其中包括产品内容、要素及其分层、属性、数据字典;空间及属性精度(包括数学基础);分区方法;数据结构;元数据;输出格式技术规范包括数个在开发全球地图时需要引用的附录以下是全球地图技术规范主要内容
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2.1数据模型数据模型首先规定了全球地图产品比例尺为1:1000000,覆盖整个地球,为高效管理数据集要求分区存放空间信息组成专题层,每层包括逻辑相关的地理信息,专题层采用矢量或栅格形式全球地图包括八类数据集,它们分别是数字高程模型、植被(分为20类)、土地覆盖(分为17类)、土地利用(分为8类)四类栅格数据和水系、交通、行政边界、居民地四类矢量数据技术规范规定的全球地图的基本特征如下表表(
6.3)内容数据模型分辨率/比例尺分类/代码数字高程模型栅格30”*30”高程分辨率1米土地覆盖栅格30”*30”国际地球生物圈计划代码土地利用栅格30”*30”全球地图代码植被栅格30”*30”全球地图代码水系矢量1/1000000全球地图代码交通矢量1/1000000全球地图代码行政边界矢量1/1000000全球地图代码居民地矢量1/1000000全球地图代码表
6.3数据模型中规范规定了要素的属性并在附录中列出了全球的地图的数据字典
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2.2数学基础与精度全球测图技术规范规定全球地图的坐标参考系统采用IRTF94坐标系、椭球体采用GRS80椭球全球地图用以度为单位的经纬度描述空间位置,至少保留小数点后3位高程分辨率为1米
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2.3分区技术规范规定全球地图的全部8类数据集均分区存储,区与区之间没有重叠与裂隙技术规范规定了分区采用GEOREF命名系统适用与我国范围的分区尺寸为纬度分区大小(纬度X经度)起点(纬度,经度)00——40050X500000400——50050X6040000500——60050X
80500006.
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2.4数据结构、元数据与输出格式技术规范规定全球地图矢量数据采用拓扑结构,规定了栅格数据单元大小及其头文件内容结构规定了元数据的内容及其格式技术规范规定了全球地图的输出格式矢量数据为VPF格式;栅格数据为BIL格式技术规范规定了产品的目录结构和文件命名规则
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2.5已有数据集根据全球测图行动计划,全球地图第一版利用现有地理信息开发全球测图技术规范列举的全球测图基本数据源如下表(表
6.4)数据集简称数据集主要内容主要开发机构VMAP0数字世界地图(DCW)水系、交通、行政边界、居民地(1:100万)美国地质调查局GTOPO30全球30秒高程数据集30秒乘30秒数字高程模型美国地质调查局GLCC全球土地覆盖特征数据库土地覆盖、土地利用、植被美国国家影象制图局表
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1.
4.3全球地图中国数据集开发国家测绘局积极参加了全球测图行动,组团参加了ISCGM的各次会议,组织专家积极参与了全球测图技术规范的修订,提出了我们的意见与建议组织有关部门实施全球测图中国数据集的建设,有关政策研究工作国家测绘局为全球测图中国数据集建设项目制定了以下基本原则
1、积极参与,履行义务
2、维护主权,保守国家秘密
3、充分利用我局和国内现有成果,按时(2000年底前)完成能满足全球测图一期计划基本要求的成果
4、持续参与,持续更新,不断丰富数据中国测绘科学研究院承担了全球测图项目全球测图中国数据集的研制工作
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1.
4.
3.1中国数据集研制数据源分析中国数字地图(1:100万,国际版):以国家基础地理信息系统全国1:100万地形数据库为基础开发的中国数字地图(1:100万,国际版)水系、交通、境界、居民地等数据层中国1:100万地图:中国1:100万地图由国家测绘局编制,地图出版社1977年出版的公开版地图该图在1:100万地形图上进行了更新可以作为境界、新建的铁路、高速公路、大型水利设施等要素的更新数据源其他资料:其他有关遥感及地图或统计资料,如《中华人民共和国行政区划代码》,《中华人民共和国行政区划简册》、公安部镇及镇以上居民地资料、对国际公开的机场国际民用航空组织标识符、中文机场名、英文机场名和机场高程(英尺)资料等高程:数据源为中国数字地图(1:100万,国际版)中等高线(50,200,500米,500米以上为500米等高距的等高线)、高程点层数据植被、土地利用、土地覆盖:中美测绘科技合作遥感项目中国土地覆盖数据成果;该数据用国际岩石圈生物圈计划(IGBP)1公里AVHRR从1992年4月至1993年3月的数据制作1990年科学出版社出版的《1:10000000中国土地利用图》,该图集是“六五”成果,是利用遥感图像、航空像片及有关专题地图等多元资料,在各省区大中比例尺土地利用地图的基础上,经逐级缩编,于1981-1987年编制的近期遥感影像及其他有关土地和林业专题地图资料
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1.
4.
3.2方案选择在项目设计初期,全球测图中国数据集项目组曾考虑过三个方案1)以国内需求为主,将全球地图中国数据集作为国内有关项目的副产品2)按全球测图技术规范基本要求,开发全球测图中国数据集3)局部以国内需求为主,大部以全球测图为主的综合方案为在有限的时间、人力、物力的条件下,达到有限目标,全球测图中国数据集第一阶段建设采用按全球测图技术规范基本要求,开发全球测图中国数据集的方案
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3.3项目成果矢量数据集按全球测图规范的中国数据集矢量部分该数据集(ARC/INFO格式)资料截止期基本为1998年底植被、土地利用、土地覆盖数据集按全球测图技术规范分类栅格数据集资料截止期基本为1999年底
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1.
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3.4全球测图-今后的目标和任务积极参与全球测图是联合国倡导的国际行动,积极参与该项目是我们一个人口、面积大国的责任和义务只有积极参与该项目在此事上我们才有发言权利,我们才能使国际社会使用代表中国主张的中国数据集(特别是在国界问题上)全球测图既是一个涉及GIS、RS等多学科的技术项目,又是一个政策性很强的项目,符合国家政策主要体现在维护国家主权、保守国家秘密两个方面全球测图是一个与国际接轨项目,在研制出达到“全球测图技术规范”要求的全球地图中国数据集的同时,我们要学习国际先进经验,了解国际地表覆盖数据分类法、地理空间信息分类编码法、分区编码法、元数据编写等全球测图是一项基础性项目,是建设我国国家空间数据基础设施(NADI)实在而具体的项目国家测绘局在该项目对外要体现我国测绘发展水平,对内将更新已有地理信息,在基础地理信息系统中增加土地覆盖、土地利用和植被信息,为国内用户提供更丰富的、现势性更强的地理信息持续更新中国数据集建设数据库难,维护数据库更难全球地图中国数据集第一版完成后,继续跟踪全球测图项目技术、政策信息,在新技术方案和政策中多提符合我国政策、技术情况的意见建议,可使我国在该项目中有较高的国际地位应有计划地逐步更新全球地图第一版交通、境界、水系、居民地4个矢量数据集和高程、植被、土地覆盖、土地利用4个栅格数据集拟综合利用3S技术,利用新的卫星遥感及其他资料使更新水平逐渐提高矢量数据集中境界与《中华人民共和国行政区划代码》,《中华人民共和国行政区划简册》手册准同步更新,居民地与公安部镇及镇以上居民地资料准同步更新,交通水系及时更新植被、土地利用、土地覆盖数据集每5年利用新资料更新一次数据的维护更新是长期的连续的艰苦工作,不能重建设轻更新,应使数据的维护更新进入良性循环积极开发C类国家数据集我国作为A类国家申请参与全球测图项目,在全球测图第一阶段中,我国只研制了本国数据全球测图第二阶段,我们应争取帮助C类国家制作数据集开拓海外数字制图领域,树立形象,提高我国测绘界的国际地位全球测图是联合国倡导的国际行动,国家测绘局作为国家测绘机构代表国家参加该项目,该项目涉及的政策、责任、成果、利益均是国家行为全球测图是一个政策性很强的项目,它涉及国界表示法、保密问题、数据提供政策等一系列原则立场问题全球测图是一个技术性工程性很强的项目,它涉及学习国外先进经验技术、工程管理方法、数据质量评估、研制数字测绘成果有关文本方法等问题全球测图行动将以每5年更新一版全球地图的计划长期进行下去我们应积极参与跟踪该项目,增加应变能力,在国际测绘界树立中国测绘优秀形象作者(苏山舞)苏山舞女,中国测绘科学研究院研究员,地理信息系统与地图工程研究所所长现任中国测绘学会地图与GIS专业委员会副主任委员,全国地理信息标准化技术委员会委员,中国地理信息系统协会标准化与质量控制专业委员会委员,《测绘通报》、《测绘科学》编委会委员主要研究方向地理信息系统设计、建设、应用,数字测绘产品研究、设计、制作,有关数字测绘标准研究、制定获国家科技进步三等奖、国家测绘局科技进步一等奖、二等奖各一次通讯地址北京市海淀区北太平路16号邮编100039电话
682402546.2空间信息可视化随着数据库和地理信息系统的开发与建设,大量的信息数据有待于处理、挖掘、可视化表现及包装出版等,为宝贵的数据资源提供有效的共享途径空间信息可视化意义1)大量的数据信息有待于利用开放(产品多样化);2)大量专业知识有待于挖掘(可视化工具);3)空间信息产品的质量和功能有待于提高(表现、交互及多媒体集成等);4)网络空间信息导航的重要工具;5)虚拟现实空间的发展方向
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2.1空间信息可视化基本概念
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2.
1.1定义(讨论)1)狭义概念(基于地理实体空间)基于特定时空对象的属性特征可视化表现(地图-数学基础;其他非数学基础,如各类图片、效果图等)(―更为狭义的概念拓扑地图并非空间地图?)2)广义概念(非地理空间属性)流程图、各类结构图、统计图型、表格和各类图件(风光照片、写景图、航片、卫片以及各类“微观地图”-医学结构图等)等,甚至包括文本和语音等(通过描述环境空间来达到虚拟的空间可视化目的)
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1.2作用与发展趋势1)作用信息表现更为多样、直观;信息浏览、查询更为快捷;知识挖掘更为有效,可视化产品更为丰富2)趋势信息表现更富有人情味―采用更为先进的可视化技术,如全景虚拟、动态三维实体可视化、真三维立体表现等等;信息查询更为先进―基于内容检索的可视化表现;发展趋势―未来网络世界将是全方位虚拟现实世界的系统(更为人性化、更为逼真的虚拟现实世界)
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2.2空间信息可视化对象属性
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2.
2.1空间性(何处)据统计,80%以上的数据库对象具有空间属性,而从广义上,宇宙中的任何对象实体都应具备空间特性,因此,都可将其进行空间可视化处理与表现
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2.2时间性(何时)同样,任何对象也都具备时间特性,空间信息可视化除了可表现静态对象(某一特定时刻)外,还可表现动态对象属性(静态叠加和动态可视化表现)相对于纸质地图而言,动态信息可视化表现是电子地图的主要特征之一主要表现空间、数质等特征随时态而变化的各种属性“变质”、“变量”、“变成分”及“变位置”等
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2.
2.3质量特征(何物)任何对象都可根据不同的主题、不同的应用目标何不同的指标等进行分类
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2.4数量特性(程度/规模)反映对象绝对或相对数量特征
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2.
2.5重要性根据特定的主题或用途等,统一对象在不同的主题或不同的用途等具有不同的重要性,按照不同的要求,确定好内容结构关系是保证高质量可视化作品的前提
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2.6多样性大部分对象都具有多重属性,不同的属性将采用相应的优势媒体或综合可视化表现,对读者直观感受、理解将起着重要的作用
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2.7相关性任何对象在空间实体或空间模型中,都将与环境或其他对象相关联如相对空间位置关系、数量对比、内部构成等等也是知识挖掘重点目标之一
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2.3多媒体可视化表现不同媒体有不同的优势特征,充分地利用和创意好多媒体素材,是成功表现好空间信息的关键之一
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3.1文本关键词语――画龙点睛作用;也常用于按钮交互;
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2.
3.2表格除了可用来直观表现相关数据和绝对数值外,也可作为图表双向交互或信息导航用,此外,还可将表格与统计图型双向交互,用来直观展示数据内在的可视化特征等
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3.3各类结构图(包括流程图)同样,除了可简洁明了展示对象间关系外,也是非常好的交互、导航结构图
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3.4各种统计图型(《香港地图集》实例)图型结构设计的好坏,将直接影像到数据信息可视化的表现和知识挖掘,针对主题目标,设计出可直观展示数据信息属性(时空性、数质特征和动态性等)的图形结构对知识挖掘和信息直观生动感受起着关键作用
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3.5图像(卫片、航片、写景图、效果图、景光图片和各类微观图片等)直观、生动,对表达对象宏观或微观特征,都有其特有的魅力,是空间信息可视化非常重要的表现方式,同样可作为空间信息导航结构基础
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3.6专题地图高度抽象的空间信息可视化模型,在表现空间信息关系,数质特征等方面有着其他媒体不可取代的作用
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2.
3.7视频最为大众化的可视化媒体,亲临感和直观性是其重要属性,与音效一起,在衬托主题气氛或表现主题信息方面极具震撼力视频对文盲、弱视者和学龄前儿童等理解主题信息内容起着重要作用
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2.
3.8语音、音效音效在衬托主题气氛极具震撼效果,此外,对特定主题的表现也极具亲切感(亲临感)语音旁边对文盲、弱视者和学龄前儿童等理解主题信息内容起着重要作用
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2.
3.9全景虚拟(360度)通过一张或多张的场景图片,可直观模拟真实空间场景,若配合音效,感受将更为直观、亲切,是目前多媒体可视化中最受欢迎的表现媒体之一
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2.
3.10*动态三维和立体虚拟
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2.
3.11*适时动态虚拟
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2.4电子地图符号系统及图型结构设计符号系统设计原则主要根据对象的各种属性特征及其主题等,并根据符号基本视觉要素(图形、颜色和大小)的特征,采用相应的逻辑变量关系,正确直观地展示空间信息系统
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4.1符号系统(设计基本原则)1)多层次结构设计原则
一、
二、三结构平面2)质量特征可视化设计(一级、多级)平衡、归类设计――色彩、图形等3)数量特征可视化设计大中小/多级――色彩、图形等
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4.2图型结构设计1)基于数量特征(空间点、线、面;)2)基于质量特征3)基于时态特征4)基于内部构成5)基于内部对比6)组合特征结构
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2.5电子地图结构设计及各类专家模板库设计重点确定内容层次结构关系,设计基本的空间信息可视化系统(可调控),设计制作面向不同目标领域的专家模板及各类共享资源库等
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5.1符号库
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2.
5.2色彩库
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2.
5.3图型库
6.
2.
5.4专家地图模板库
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2.6电子地图系统设计
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2.
6.1电子地图系统设计
6.
2.
6.2信息流程结构设计
6.
2.
6.3界面结构及方式交互设计
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2.
6.4信息导航结构设计
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2.
6.5信息查询系统设计
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2.
6.6全景虚拟(360度)
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2.
6.7电子地图创意设计作者(陈棉)陈棉,男,中国测绘科学研究院副研究员1982年毕业于武汉测绘学院地图制图系现为武汉大学,1993-1997年作为国家公派进修人员,在德国柏林自由大学进修学习多媒体地图可视化与电子地图出版系统现为中国图象图形多媒体专业委员会委员曾参加过多次国家科委组织的国产GIS软件专家测评,创意设计了大量地图作品和多媒体可视化工程项目,其中部分作品在国际制图会议、国际图书博览会等有关展览会上展出《香港地图集》曾获得北京测绘学会优秀地图作品奖排名第一,《古今北京城市图》被中国地图出版社评为21世纪珍藏版三件作品之一通讯地址中国测绘科学研究院(北京市海淀区北太平路16号,100039)电话010-88217843E-mail:chenmian@
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11、测绘词典上海辞书出版社1981年
2、祝国瑞尹贡白编著.普通地图编制.测绘出版社1982年
3、地图学术语GB/T16820-1997国家技术监督局发布
4、刘光运韩丽斌.电子地图技术与应用.测绘出版社1996年
5、K.Artimo.现代地图制图的概念、定义及理论.张燕燕译.第16届国际地图制图学会议论文译文选集.北京.测绘出版社.1994年
6、数字地形图产品模式GB/T17278-1998国家技术监督局发布
7、GB/T
3935.1—1996,《标准化和有关领域的通用术语》
8、卢良志.中国地图史.北京.测绘出版社,1984年
9、标准制定和编写实用问答2001版中国标准出版社
10、洪生伟试论标准化的基本原则http://www.chinainfo.gov.cn/periodical/zgbzh/
980802.htm作者(林宗坚)林宗坚,男,中国测绘科学研究院院长、教授、博士生导师,国家测绘局科技委员会委员、中国测绘学会常务理事、中国图形图象学会副理事长、《测绘学报》编委、《测绘科学》主编、《测绘通报》编委会副主任长期从事摄影测量与遥感、图形图像信息处理、地理信息系统等领域的教学、研究工作曾先后参与主持国家攻关项目、国家测绘局攻关项目、863课题多项曾获国家自然科学2等奖、多项省部级科技进步奖
1、2等奖指导博士研究生18名通讯地址北京市海淀区北太平路16号邮编100039电话68187752。