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摘 要：纯手工的制图方式速度慢，精度差，而全自动的制图方式仍是一个难题，针对当前情况,比较可行的方案是：以计算机制图综合软件为工具，采用人机协同的工作形式，将地图综合过程分解，合理地进行人机分工，交互式地完成地图缩编工作。在土地利用现状数据缩编工作中，计算机辅助制图技术为其提供了强大的技术支持。
关键词：计算机制图；人机协同；交互式
一、引言
随着经济建设的飞速发展，我国国土资源越来越紧张。作为不可再生的资源，人们对土地的价值越来越看重，国家对土地的利用及管理也越来越规范，为了让国家和各级政府宏观掌握全国和区域的土地利用总体状况，利用计算机辅助制图技术，经人工编辑处理，缩编形成的系列比例尺土地利用数据和图件，生成各比例尺数据库，为国家各层次的土地利用规划体系提供基础底图。
土地利用图是表达土地资源的利用现状、地域差异和分类的专题地图。它是研究土地利用的重要工具和基础资料，同时也是土地利用调查研究的主要成果之一。因此,土地利用图是调整土地利用结构,因地制宜进行农业、工业和交通布局、城镇建设、区域规划、国土整治、农业区划等的一项重要科学依据。
计算机地图制图又称为自动化制图或机助地图制图（Computer-Aided Cartography，简称CAC）。它是研究以传统的地图制图原理为基础，在计算机软、硬件的支持下，采用数据库技术和图形数字处理方法，实现地图信息的获取、变换、存贮、处理、识别、分析和输出的一门技术性学科。
二、发展概况
应用科学方法编制土地利用图，最早出现于19世纪后期，大多为英、美地理学家进行小区域调查而制作的大比例尺典型土地利用现状图。把全国作为对象,在系统调查基础上编制统一规格的土地利用图,则始于1931年，当时伦敦大学经济和政治科学学院地理教授L.D.斯坦普领导了英国全国土地利用的调查和制图。全套地图因受第二次大战影响，到1948年才全部完成出版。由于英国土地利用图编制的成功，1949年国际地理联合会(lGU)成立世界土地利用调查委员会,发起编制百万分之一世界土地利用图，但仅亚洲和非洲少数几个国家完成了全国的百万分之一土地利用图。欧洲各国在国际地理联合会的启发之下，在60年代末，共同编制了12幅二百五十万分之一《全欧土地利用图》。1969年国际农业经济学者协会(lAAE)利用现成资料汇编成《世界农业图集》，包括不同比例尺的世界各地区土地利用图多幅，内容则比较概略。目前已编制的大比例尺全国土地利用图，以日本较为先进。日本自1953年起即进行全国土地利用的调查与五万分之一土地利用图编制。目前已开始编制全国二万五千分之一土地利用现状图。
中国利用现代方法进行区域土地利用典型调查并编制大比例尺土地利用图，始于20世纪30年代。抗日战争时期，对西南地区进行过较多的调查和制图实践。中华人民共和国建立后，这类工作开展的规模更大，成果包括大、中、小比例尺和内容各有所侧重的土地利用现状图。70年代后期亦开始应用遥感技术，并进行电子计算机自动制图的试验。80年代初，中国科学院发起组织了进行全国土地利用现状的调查和百万分之一地图的编制工作,并制定了统一规范，内容分3级、62小类。这项工作成果能为国土整治以及各大地区和全国性规划工作提供可靠的依据。
三、计算机辅助地图缩编方法
土地利用图缩编数据源主要为土地调查形成的数据库成果。土地调查数据库中的要素类型主要有：土地利用图斑、线状地物、零星地物、权属要素、注记要素等。针对土地利用数据库中的要素类型分别制定相应的缩编技术指标与规则。
1.计算机辅助缩编工具
通过计算机软件工具，可以较少或不借助于人工干预进行地图综合，按照缩编技术指标实现数据批量处理，例如图斑中轴化及合并处理、岛状图斑融合、不同类型小图斑处理、线状地物合并及取舍、图斑中轴化后线物自动捕捉中轴线、图斑边界化简及尖角处理等，应用软件工具辅助地图缩编，提高工作效率，减少手工操作产生的误差，保证成果标准化。
2.地类图斑缩编
（1）邻近图斑融合
在土地利用现状数据库中，存在很多同地类、同权属、同坐落且相邻却未合并的图斑，在地图缩编工作中，应该将这类图斑合并成一块图斑。手工查找这类图斑，速度慢，工作量大，而利用GIS软件建立FileGDB数据库，将地类图斑层导入，将地类编码相同的拓扑邻近图斑按地类编码将会自动进行合并。
（2）小图斑综合处理
为保证数据地类准确性、保留有重要意义的要素，不能直接将所有小于上图面积的图斑直接剔除，根据各地类的最小上图面积，利用计算机工具将小于上图面积的小图斑统一进行标记，通过人工干预的方式，对小图斑处理后再进行剔除。
针对不同情况，小图斑处理分为如下几个方面：
①非邻近图斑合并
一些非邻近地物由于面积很小，若把它们当作不满足上图面积要求的小图斑剔除，则这类地物的面积就会减少很多，根据岛状图斑最小间距指标，由计算机工具自动对这些非邻近且连片存在的图斑进行合并，如散列的居民点图斑及林地中连片且不相临的耕地图斑等，可以保证图形综合后与原图斑形状相似、分布基本一致。
②小图斑夸大处理
有些独立存在，但不满足上图面积的小图斑，其重要性很高（如整个辖区只有一个代表该地类的图斑，或具有重要意义等），不能将其直接剔除，如果面积与指标要求相差不大，则由软件工具对小图斑进行夸大处理（如图2-3），使面积符合上图要求。在夸大过程中保持夸大后图形与原图斑形状相似、美观，面积符合上图要求，不过分夸大。
根据图斑利用特点，对不同地类的图斑设置不同夸大方式，如耕地、园地等，可采用缓冲方式进行夸大处理，使处理后的图斑形状与原图斑相似，边界圆滑；建设用地图斑使用整图斑放大方式进行处理，不增加图形拐角处节点，保持建筑物原始形态。
③小图斑变点处理
有些独立存在的不满足上图要求的小图斑，但其重要性很高，不能将其直接剔除（如干旱地区的坑塘水面等），如果面积与指标要求相差很大，此时需要将小图斑进行变点处理。应用计算机工具，设定好上图面积，批量自动生成点状地物，并记录转换前的面状地物属性信息。
④小图斑剔除
所有标记的小图斑人机交互处理完成后，统一进行剔除，小图斑剔除是指将小于上图面积且不重要的图斑与相邻图斑合并，合并时设置相邻图斑综合优先级，如耕地图斑选择合并至相邻同地类或同一级类图斑中，没有同一级地类图斑，则合并到农用地图斑中。应用计算机工具自动完成小图斑合并处理，确保数据库中的图斑面积均符合指标要求。
3.线状地物缩编
线状地物的缩编工作也是地图缩编工作中的一个重要的组成部分，地图缩编后，不需要保留全部线状地物，保留主要道路和一部分能体现地域特点的即可，如1:5万土地利用图中表示高速公路、国道、省道、县道、乡道和部分重要农村道路（如连接居民点与居民点之间的农村道路等）；1：50万土地利用图中表示高速公路、国道、省道及具有重要意义的低等级道路。
此外，一些双线线状地物和河流、道路等狭长的带状图斑，比例尺变化后，在地图缩编后应以线状形式存在，这些工作都可以利用计算机辅助制图程序，人工交互方式实现。
（1）双线线状地物中轴化
双线线状地物通常为级别较高的道路或河流，在土地利用数据库中以图斑形式存在，应用计算机工具自动提取双线线状地物中轴线，并应用生成的中轴线将原面状地物分割开，分割后的带状图斑自动与相临的地类图斑进行合并。例如，在中轴化河流时，生成的中轴化线会切割河流，而且，两侧的地类图斑也会把被切割的河流沿垂直方向切割成多部分，再分别合并至相邻图斑。下图所示为河流中轴化后对地类图斑进行合并的效果：
由于面状道路与面状河流的宽度不完全一致，图形节点较多，自动中轴化后，需要进行接边处理，将中轴线进行衔接，中轴线两侧的图斑也需要进行接边整理。利用GIS软件自动延长捕捉功能，可以自动对中轴化后未接边的线物进行接边处理，如下图所示；
（2）主要线状地物提取
①线状地物串接
在土地调查数据库中，线状地物按图斑分割，数目很多，地图缩编中，需要对同一线状地物进行串接处理，应用ArcGIS下的融合工具dissolve，以宽度、地类编码、地物名称等组合将原来的碎线进行连接。
②线状地物取舍
根据不同比例尺数据缩编指标，保留主要线状地物，舍弃次要线状地物。如农村道路在1:5万比例尺土地利用图中，只保留村与村之间联通的农村道路及山区间较稀少的农村道路等。根据各级行政区的密度设定线状地物取舍的长度和间距。
（3）去悬线
采用缩编操作算法的接头咬合方法，对线状地物的悬线进行处理。
4.边界化简
地图缩编工作中，由于比例尺变化，原来沟壑状的面状要素在新的比例尺下，会出现黑色边界压盖区域，影响整个地图的美观。因此，边界化简也是地图缩编工作中的重要组成部分，同时，图斑边界化简手工操作比较繁琐，应用计算机辅助工具完成边界化简，大大提高工作效率。
（1）图斑弯曲度化简
设置边界弯曲度，应用软件工具自动对图斑进行化简，对于山区间沟壑状的林地或草地图斑，化简时保留图斑的原始形态特征，并保证在相应比例尺缩编图中，图形美观，不出现黑色边界压盖区域。应用程序处理后如下图所示；
（2）图斑尖角处理
对于缩编数据中存在一些弯曲度过小，以锐角存在的图形要素，应用缩编辅助工具进行平滑处理，使地类图斑中边界弯曲度不符合缩编指标的图斑变得圆滑，如下图所示。
5.注记处理
对城镇村及工矿注记、水域及水利设施用地注记、交通运输注记、其他具有重要意义注记等进行综合处理。各类型注记根据缩编数据中要素保留的情况进行注记。其中城镇村及工矿用地、水域及水利设施用地、交通运输用地注记时考虑地物的等级，注记类型按相应的注记名称标注到数据库中的相应的注记类型字段，利用地图缩编工具，可以让注记按照标准的样式标注到数据库中。
6.土地利用图整饰
以土地利用缩编数据为基础，进行地图整饰，编制土地利用图。缩编图的内容包括图名、内外图廓、公里格网、公里格网注记、比例尺、出版说明和图廓注记等。对于各种地图，地图整饰的内容应符合相关规范和图式要求，同时兼顾合理和美观的原则。
主要的整饰内容：
（1）图名。统一采用“××县土地利用现状图”、“××市土地利用现状图”、“××省土地利用现状图”名称，配置于北图廓正中处。
（2）比例尺。统一采用数字比例尺，配置于南图廓正中处。
（3）“内部用图，注意保存”字样，配置于北图廓右上角。
（4）图廓四角、经纬网注记经纬度坐标。
（5）编制单位。配置于西图廓左下角。
（6）图示图例可根据辖区形状合理配置。
（7）土地利用现状截止期、成图时间及说明配置于南图廓左下角。
通过计算机辅助制图程序生成图幅整饰内容，方便而美观。计算机辅助图件整饰工具如下图所示：
结束语
随着科学技术的发展以及地图缩编的要求越来越高，计算机辅助制图技术得到了快速的发展。计算机辅助制图技术的成功应用大大缩短了地图缩编的时间。计算机辅助制图技术为经济的发展和加速现代化进程提供了有力的技术支持。
参考文献：
[1]艾廷华、郭宝辰，《1：5万地图数据库的计算机综合缩编》，武汉大学学报信息科学版，2005.
[2]第二次全国土地调查办公室，《第二次全国土地调查核查成果数据缩编项目技术指标要求》，2010.
[3]第二次全国土地调查办公室，《第二次全国土地调查底图生产技术规定》，2011.
[4]国家测绘局测绘标准化研究所，《数字测绘产品质量要求》（GB/T 17941.1-2000）[M].1998.
关键词：计算机制图；人机协同；交互式
一、引言
随着经济建设的飞速发展，我国国土资源越来越紧张。作为不可再生的资源，人们对土地的价值越来越看重，国家对土地的利用及管理也越来越规范，为了让国家和各级政府宏观掌握全国和区域的土地利用总体状况，利用计算机辅助制图技术，经人工编辑处理，缩编形成的系列比例尺土地利用数据和图件，生成各比例尺数据库，为国家各层次的土地利用规划体系提供基础底图。
土地利用图是表达土地资源的利用现状、地域差异和分类的专题地图。它是研究土地利用的重要工具和基础资料，同时也是土地利用调查研究的主要成果之一。因此,土地利用图是调整土地利用结构,因地制宜进行农业、工业和交通布局、城镇建设、区域规划、国土整治、农业区划等的一项重要科学依据。
计算机地图制图又称为自动化制图或机助地图制图（Computer-Aided Cartography，简称CAC）。它是研究以传统的地图制图原理为基础，在计算机软、硬件的支持下，采用数据库技术和图形数字处理方法，实现地图信息的获取、变换、存贮、处理、识别、分析和输出的一门技术性学科。
二、发展概况
应用科学方法编制土地利用图，最早出现于19世纪后期，大多为英、美地理学家进行小区域调查而制作的大比例尺典型土地利用现状图。把全国作为对象,在系统调查基础上编制统一规格的土地利用图,则始于1931年，当时伦敦大学经济和政治科学学院地理教授L.D.斯坦普领导了英国全国土地利用的调查和制图。全套地图因受第二次大战影响，到1948年才全部完成出版。由于英国土地利用图编制的成功，1949年国际地理联合会(lGU)成立世界土地利用调查委员会,发起编制百万分之一世界土地利用图，但仅亚洲和非洲少数几个国家完成了全国的百万分之一土地利用图。欧洲各国在国际地理联合会的启发之下，在60年代末，共同编制了12幅二百五十万分之一《全欧土地利用图》。1969年国际农业经济学者协会(lAAE)利用现成资料汇编成《世界农业图集》，包括不同比例尺的世界各地区土地利用图多幅，内容则比较概略。目前已编制的大比例尺全国土地利用图，以日本较为先进。日本自1953年起即进行全国土地利用的调查与五万分之一土地利用图编制。目前已开始编制全国二万五千分之一土地利用现状图。
中国利用现代方法进行区域土地利用典型调查并编制大比例尺土地利用图，始于20世纪30年代。抗日战争时期，对西南地区进行过较多的调查和制图实践。中华人民共和国建立后，这类工作开展的规模更大，成果包括大、中、小比例尺和内容各有所侧重的土地利用现状图。70年代后期亦开始应用遥感技术，并进行电子计算机自动制图的试验。80年代初，中国科学院发起组织了进行全国土地利用现状的调查和百万分之一地图的编制工作,并制定了统一规范，内容分3级、62小类。这项工作成果能为国土整治以及各大地区和全国性规划工作提供可靠的依据。
三、计算机辅助地图缩编方法
土地利用图缩编数据源主要为土地调查形成的数据库成果。土地调查数据库中的要素类型主要有：土地利用图斑、线状地物、零星地物、权属要素、注记要素等。针对土地利用数据库中的要素类型分别制定相应的缩编技术指标与规则。
1.计算机辅助缩编工具
通过计算机软件工具，可以较少或不借助于人工干预进行地图综合，按照缩编技术指标实现数据批量处理，例如图斑中轴化及合并处理、岛状图斑融合、不同类型小图斑处理、线状地物合并及取舍、图斑中轴化后线物自动捕捉中轴线、图斑边界化简及尖角处理等，应用软件工具辅助地图缩编，提高工作效率，减少手工操作产生的误差，保证成果标准化。
2.地类图斑缩编
（1）邻近图斑融合
在土地利用现状数据库中，存在很多同地类、同权属、同坐落且相邻却未合并的图斑，在地图缩编工作中，应该将这类图斑合并成一块图斑。手工查找这类图斑，速度慢，工作量大，而利用GIS软件建立FileGDB数据库，将地类图斑层导入，将地类编码相同的拓扑邻近图斑按地类编码将会自动进行合并。
（2）小图斑综合处理
为保证数据地类准确性、保留有重要意义的要素，不能直接将所有小于上图面积的图斑直接剔除，根据各地类的最小上图面积，利用计算机工具将小于上图面积的小图斑统一进行标记，通过人工干预的方式，对小图斑处理后再进行剔除。
针对不同情况，小图斑处理分为如下几个方面：
①非邻近图斑合并
一些非邻近地物由于面积很小，若把它们当作不满足上图面积要求的小图斑剔除，则这类地物的面积就会减少很多，根据岛状图斑最小间距指标，由计算机工具自动对这些非邻近且连片存在的图斑进行合并，如散列的居民点图斑及林地中连片且不相临的耕地图斑等，可以保证图形综合后与原图斑形状相似、分布基本一致。
②小图斑夸大处理
有些独立存在，但不满足上图面积的小图斑，其重要性很高（如整个辖区只有一个代表该地类的图斑，或具有重要意义等），不能将其直接剔除，如果面积与指标要求相差不大，则由软件工具对小图斑进行夸大处理（如图2-3），使面积符合上图要求。在夸大过程中保持夸大后图形与原图斑形状相似、美观，面积符合上图要求，不过分夸大。
根据图斑利用特点，对不同地类的图斑设置不同夸大方式，如耕地、园地等，可采用缓冲方式进行夸大处理，使处理后的图斑形状与原图斑相似，边界圆滑；建设用地图斑使用整图斑放大方式进行处理，不增加图形拐角处节点，保持建筑物原始形态。
③小图斑变点处理
有些独立存在的不满足上图要求的小图斑，但其重要性很高，不能将其直接剔除（如干旱地区的坑塘水面等），如果面积与指标要求相差很大，此时需要将小图斑进行变点处理。应用计算机工具，设定好上图面积，批量自动生成点状地物，并记录转换前的面状地物属性信息。
④小图斑剔除
所有标记的小图斑人机交互处理完成后，统一进行剔除，小图斑剔除是指将小于上图面积且不重要的图斑与相邻图斑合并，合并时设置相邻图斑综合优先级，如耕地图斑选择合并至相邻同地类或同一级类图斑中，没有同一级地类图斑，则合并到农用地图斑中。应用计算机工具自动完成小图斑合并处理，确保数据库中的图斑面积均符合指标要求。
3.线状地物缩编
线状地物的缩编工作也是地图缩编工作中的一个重要的组成部分，地图缩编后，不需要保留全部线状地物，保留主要道路和一部分能体现地域特点的即可，如1:5万土地利用图中表示高速公路、国道、省道、县道、乡道和部分重要农村道路（如连接居民点与居民点之间的农村道路等）；1：50万土地利用图中表示高速公路、国道、省道及具有重要意义的低等级道路。
此外，一些双线线状地物和河流、道路等狭长的带状图斑，比例尺变化后，在地图缩编后应以线状形式存在，这些工作都可以利用计算机辅助制图程序，人工交互方式实现。
（1）双线线状地物中轴化
双线线状地物通常为级别较高的道路或河流，在土地利用数据库中以图斑形式存在，应用计算机工具自动提取双线线状地物中轴线，并应用生成的中轴线将原面状地物分割开，分割后的带状图斑自动与相临的地类图斑进行合并。例如，在中轴化河流时，生成的中轴化线会切割河流，而且，两侧的地类图斑也会把被切割的河流沿垂直方向切割成多部分，再分别合并至相邻图斑。下图所示为河流中轴化后对地类图斑进行合并的效果：
由于面状道路与面状河流的宽度不完全一致，图形节点较多，自动中轴化后，需要进行接边处理，将中轴线进行衔接，中轴线两侧的图斑也需要进行接边整理。利用GIS软件自动延长捕捉功能，可以自动对中轴化后未接边的线物进行接边处理，如下图所示；
（2）主要线状地物提取
①线状地物串接
在土地调查数据库中，线状地物按图斑分割，数目很多，地图缩编中，需要对同一线状地物进行串接处理，应用ArcGIS下的融合工具dissolve，以宽度、地类编码、地物名称等组合将原来的碎线进行连接。
②线状地物取舍
根据不同比例尺数据缩编指标，保留主要线状地物，舍弃次要线状地物。如农村道路在1:5万比例尺土地利用图中，只保留村与村之间联通的农村道路及山区间较稀少的农村道路等。根据各级行政区的密度设定线状地物取舍的长度和间距。
（3）去悬线
采用缩编操作算法的接头咬合方法，对线状地物的悬线进行处理。
4.边界化简
地图缩编工作中，由于比例尺变化，原来沟壑状的面状要素在新的比例尺下，会出现黑色边界压盖区域，影响整个地图的美观。因此，边界化简也是地图缩编工作中的重要组成部分，同时，图斑边界化简手工操作比较繁琐，应用计算机辅助工具完成边界化简，大大提高工作效率。
（1）图斑弯曲度化简
设置边界弯曲度，应用软件工具自动对图斑进行化简，对于山区间沟壑状的林地或草地图斑，化简时保留图斑的原始形态特征，并保证在相应比例尺缩编图中，图形美观，不出现黑色边界压盖区域。应用程序处理后如下图所示；
（2）图斑尖角处理
对于缩编数据中存在一些弯曲度过小，以锐角存在的图形要素，应用缩编辅助工具进行平滑处理，使地类图斑中边界弯曲度不符合缩编指标的图斑变得圆滑，如下图所示。
5.注记处理
对城镇村及工矿注记、水域及水利设施用地注记、交通运输注记、其他具有重要意义注记等进行综合处理。各类型注记根据缩编数据中要素保留的情况进行注记。其中城镇村及工矿用地、水域及水利设施用地、交通运输用地注记时考虑地物的等级，注记类型按相应的注记名称标注到数据库中的相应的注记类型字段，利用地图缩编工具，可以让注记按照标准的样式标注到数据库中。
6.土地利用图整饰
以土地利用缩编数据为基础，进行地图整饰，编制土地利用图。缩编图的内容包括图名、内外图廓、公里格网、公里格网注记、比例尺、出版说明和图廓注记等。对于各种地图，地图整饰的内容应符合相关规范和图式要求，同时兼顾合理和美观的原则。
主要的整饰内容：
（1）图名。统一采用“××县土地利用现状图”、“××市土地利用现状图”、“××省土地利用现状图”名称，配置于北图廓正中处。
（2）比例尺。统一采用数字比例尺，配置于南图廓正中处。
（3）“内部用图，注意保存”字样，配置于北图廓右上角。
（4）图廓四角、经纬网注记经纬度坐标。
（5）编制单位。配置于西图廓左下角。
（6）图示图例可根据辖区形状合理配置。
（7）土地利用现状截止期、成图时间及说明配置于南图廓左下角。
通过计算机辅助制图程序生成图幅整饰内容，方便而美观。计算机辅助图件整饰工具如下图所示：
结束语
随着科学技术的发展以及地图缩编的要求越来越高，计算机辅助制图技术得到了快速的发展。计算机辅助制图技术的成功应用大大缩短了地图缩编的时间。计算机辅助制图技术为经济的发展和加速现代化进程提供了有力的技术支持。
参考文献：
[1]艾廷华、郭宝辰，《1：5万地图数据库的计算机综合缩编》，武汉大学学报信息科学版，2005.
[2]第二次全国土地调查办公室，《第二次全国土地调查核查成果数据缩编项目技术指标要求》，2010.
[3]第二次全国土地调查办公室，《第二次全国土地调查底图生产技术规定》，2011.
[4]国家测绘局测绘标准化研究所，《数字测绘产品质量要求》（GB/T 17941.1-2000）[M].1998.