无级比例尺GIS技术中制图要素分级探讨

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1、无级比例尺GIS技术中制图要素分级探讨刘波-刘晓红2,朱颖3（1.海军岀版社，天潭300450；2.海军航空工程学院研究生J队，山东烟台264000：3.海军海洋测绘研究所，天津300061）摘要：针对无级比例尺自动综合技术中制图概括的分级定量标准的确定和分级界限的确定问题，利用制图要素分级信息■为分级定量标准，并对制图要素信息址的测度公式进行了改进；针对现有数列、级数分级方法的不足，提出了曲线分段分级方法.实验证明，采用改进后的制图要素信息童的测度公式并利用曲线分段分级方法对制图要素进行分级，可获得较高的分级精度关键词：分级定愛标准：制图要

2、素信息最测度；曲线分段分级方法1引言随着现代社会对地理信息系统（G1S）需求的不断扩大和需求层次的日益提高，人们越来越多的需要在不同分辨率、不同空间尺度上对地理现象进行观察、理解和描述。特别的，随着“数字地球”的概念的提出与研究的深入，我们希望空间地理信息能随比例尺（宏观程度）自动增减。根据信息显示窗口的大小选择该地区一些重要的地理要素，而将那些相对次要的地物摄取或者概略的表达，我们称之为数字地球无级比例尺综合技术，即以一个大比例尺空间数据库为基础，利用技术手段自动生成任意中小比例尺数据，随比例尺变化信息量自动增减，信息的压缩和复现于比例尺是

3、自适应的⑴•无级比例尺信息综合技术的实质是数字制图综合（也称为制图概括），其本质特征是空间地理信息随比例尺变化的信息童增减规律。分级法正是研究制图综合的本质特征的常用的手段与方法.应用分级法的关键是如何确定要素的分级方案，即如何确定分级定最的标准和分级界限.分级方案的优劣、直接关系着地理信息传输的科学性，决定着无级比例尺GIS的可视化效果。作者对分级方案进行了专门的研究，在已有理论的基础上，对分级定量标准和分级方法进行了探讨.2分级定量标准的研究对于分级定量标准的研究，可以分为两类：一类比较传统和经典，即从制图要素数值的统计意义出发，以分级精

4、度或分级误差作为分级定量标准；另一类起步于20世纪80年代，是在地图信息理论和地图传输理论指导下，以测度地图信息量为分级定量标准。经典分级法都是从制图要素本身的数值出发，力求使分级方案能较好地反映数值的统计特征，而对分级方案的制图效果考虑不够。相形之下，地图信息量的测度则始终以制图要素信息的表达与传输为目标，更注重制图要素的可视化制图效果，因而逐渐被制图学界所采纳。考虑到语法地图信息量和宜接语义地图信息量，有学者提出了测度客观地图信息量的综合指数法，其计算公式如下：.“log27N吃工山（1“〉式中，T为地图出版时间；N为地物总个数；W为地物

5、总类数；上为地图符号的维数.E0,对应零维地图符号，即点状地图符号：k=.对应一维地图符号，即点状地图符号；E2,对应二维地图符号，即面状地图符号：q为斤维地图符号（地物〉的个数；加扫为k维地图符号中第f个地图符号的特征点数：久为上维地图符号中第i个地图符号的图形复杂度：弘为上维地图符号中第f个地图符号的重要性程度：Q为点维地图符号中第i个地图符号的内容特征数〔铁上式的计算结果是地图上每一个符号的平均信息量（单位为比特），整幅地图信息量的计算公式如下：l'=nl=wlog2TNW^^mlopbqlarla（1-2）收稿日期：2008-05-

6、21“0式中，”为符号总个数。无级比例尺G1S环境下制图概括是一种具有GJS数据表达、数据深加工等多种功能的数据转换方法和技术手段，制图概括必须面向地理特征,且具有良好的地理环境适应性.本文根据无级比例尺GIS技术的这一特点，提岀了在对地图的信息St进行测度的过程中，纳入地理特征评价因子。地理特征评价因子是在将地理数据录入到GIS的过程中，人为设定并输入的.假定无级比例尺GIS数据库中的数据是及时更新的，对公式(1・1)进行改造，形成公式(1・3)所列的新型分级定量标准：21=内log?》mhphq^i€(1,n)“o/=15^(1/log2

7、M)(1-3)式中，/为任一制图要素的信息量：y为制图比例尺加权因子；0为地理特征评价因子；M为地图比例尺分母％，为无维地图符号中第F个制图要素的特征点数；久为上维地图符号中第i个制图要素的图形复杂度；弘为丘维地图符号中第i个制图要素的重要性程度；乙为上维地图符号中第「个制图要索的内容特征数。利用上式计算制图要素的信息量，可以突显出要素的地理待征在无级比例尺自动综合过程中的意义，较全面而科学地描述制图信息的传输，为制图要素的分级确定了较好的量纲。3传统分级方法的改进•制图要素的分级方法，一直是制图学界关注的问题之一.20世纪60年代以前，制图

8、人员一般仅从具体问题出发，在分级数确定的前提下，借助某一种数列或级数来获取规则的分级界限或分级间隔；70年代以后，随着计算机的广泛应用,制图学者纷纷将大就数学方法引