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利用POM和DLG数据的矢量地理PDF地图快速制作

何列松 刘海砚 黄利民 吴芳华 魏斌

何列松, 刘海砚, 黄利民, 吴芳华, 魏斌. 利用POM和DLG数据的矢量地理PDF地图快速制作[J]. 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2021, 46(7): 1081-1089. doi: 10.13203/j.whugis20190229
引用本文: 何列松, 刘海砚, 黄利民, 吴芳华, 魏斌. 利用POM和DLG数据的矢量地理PDF地图快速制作[J]. 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2021, 46(7): 1081-1089. doi: 10.13203/j.whugis20190229
HE Liesong, LIU Haiyan, HUANG Limin, WU Fanghua, WEI Bin. An Efficient Geospatial PDF Map Producing Method Using POM and DLG Data Aggregation[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2021, 46(7): 1081-1089. doi: 10.13203/j.whugis20190229
Citation: HE Liesong, LIU Haiyan, HUANG Limin, WU Fanghua, WEI Bin. An Efficient Geospatial PDF Map Producing Method Using POM and DLG Data Aggregation[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2021, 46(7): 1081-1089. doi: 10.13203/j.whugis20190229

利用POM和DLG数据的矢量地理PDF地图快速制作

doi: 10.13203/j.whugis20190229
基金项目: 

国家自然科学基金 41301527

国家重点基础研究发展计划 613317

详细信息
    作者简介:

    何列松,博士,助理研究员,主要研究方向为地图制图处理的理论与方法研究。bealiouve@163.com

    通讯作者: 刘海砚,博士,教授。liu2000@vip.sina.com
  • 中图分类号: P285

An Efficient Geospatial PDF Map Producing Method Using POM and DLG Data Aggregation

Funds: 

The National Natural Science Foundation of China 41301527

the National Key Basic Research Program of China 613317

More Information
    Author Bio:

    HE Liesong, PhD, assistant researcher, specializes in the theories and methods of cartography processing. E-mail: bealiouve@163.com

    Corresponding author: LIU Haiyan, PhD, professor. E-mail: liu2000@vip.sina.com
  • 摘要: 矢量地理PDF(portable document format)地图具有数据量小、通用性强等特点,是一种具备查询、量算等功能的新型电子地图,其应用需求和前景广阔。单纯利用数字线划图(digital line graphic,DLG)数据,通过符号化和制图编辑等处理制作矢量地理PDF地图的过程持续时间长,工作量大。充分利用已有的地图制图成果来快速制作矢量地理PDF地图,避免影响已有的制图生产工序流程,对提高矢量地理PDF地图生产效率具有重要意义。提出了一种矢量地理PDF地图制作的方法,利用出版原图(publication originals of map,POM)与DLG数据,通过数据预处理、地图坐标系统构建、数据聚合处理与压缩流程,快速生成矢量地理PDF地图。该方法省略了符号化和制图编辑处理流程,经试验验证,制作矢量地理PDF地图的效率高,成果数据量较POM和DLG数据总量显著压缩,适用于DLG和POM数据源条件具备的矢量地理PDF地图大规模快速生产。
  • 图  1  地理信息提取过程

    Figure  1.  Geographic Information Extraction Process

    图  2  PDF页面上地图布局内容与控制点选取

    Figure  2.  Map Layout Content and Control Points Selection in PDF Page

    图  3  DCS为投影坐标时的转换关系

    Figure  3.  Conversion Relation when DCS is Projection Coordinate

    图  4  DCS为地理经纬度时的转换关系

    Figure  4.  Conversion Relation when DCS is Geographical Coordinate

    图  5  数据聚合处理

    Figure  5.  Data Fusion Processing

    图  6  POM+DLG数据量与矢量地理PDF地图成果数据量对比

    Figure  6.  Comparison of POM+DLG Data Size and Vector Geospatial PDF Map Data Size

    图  7  要素选取查询

    Figure  7.  Feature Selection and Query

    图  8  4幅1∶5万地图拼接显示

    Figure  8.  Four Tiles of 1∶50 000 Map Jointed Display

    表  1  地理PDF地图生产过程数据量统计/MB

    Table  1.   Statistics of Data Size During Geospatial PDF Map Producing/MB

    区域 图幅数/幅 比例尺 POM DLG 地理PDF地图
    合版EPS 合版PDF
    河南局部 20 1∶1万 13.7 9.6 3.32 5.6
    13.0 9.6 3.14 5.0
    29.9 32.8 16.6 13.5
    18.9 18.4 9.96 8.3
    20.2 19.4 10.2 8.7
    11.9 10.8 2.94 4.2
    10.1 7.7 2.46 3.7
    14.9 10.8 4.93 6.4
    17.2 11.8 6.2 7.5
    14.4 10.1 3.67 5.7
    11.5 8.3 3.1 4.6
    12.4 8.6 3.8 5.3
    13.0 9.6 4.26 5.5
    13.0 8.5 3.8 5.4
    20.0 13.5 8.4 9.1
    17.1 12.1 6.6 7.7
    12.6 9.6 3.3 4.7
    12.3 10.4 2.5 4.4
    12.5 9.5 3.7 5.1
    13.3 9.6 3.4 5.3
    福建局部 13 1∶5万 64.3 13.6 53.8 14.4
    88.8 18.6 78.6 19.7
    64.8 13.2 52.3 14.2
    69.6 14.3 56.4 15.6
    80.2 17.2 41.1 18.8
    67.2 15.9 48.9 18.7
    63.9 11.2 34.8 13.2
    66.7 12.0 38.7 15.1
    54.1 9.2 26.9 12.6
    39.4 5.8 14.2 8.2
    54.3 8.4 23.2 12.7
    9.3 1.3 1.5 1.6
    62.6 10.9 39.1 16.0
    江西 1 92.3 47.7 105.0 49.1
    浙江 4 92.6 17.9 70.8 18.9
    93.0 18.0 70.7 18.9
    96.4 18.1 59.8 19.4
    106.9 8.4 18.7 10.0
    福建 3 1∶25万 78.9 97.1 49.4 43.0
    65.9 76.0 34.3 36.3
    12.4 12.9 6.9 7.3
    武汉 1 1∶50万 137.0 44.8 30.2 48.3
    合肥 1 129.0 41.6 24.8 44.6
    上海 1 72.7 23.8 15.9 27.4
    广州 1 1∶100万 25.2 18.8 4.9 19.5
    武汉 1 139.0 36.3 33.0 39.5
    上海 1 51.4 43.7 13.2 45.8
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-10-25
  • 刊出日期:  2021-07-10

利用POM和DLG数据的矢量地理PDF地图快速制作

doi: 10.13203/j.whugis20190229
    基金项目:

    国家自然科学基金 41301527

    国家重点基础研究发展计划 613317

    作者简介:

    何列松,博士,助理研究员,主要研究方向为地图制图处理的理论与方法研究。bealiouve@163.com

    通讯作者: 刘海砚,博士,教授。liu2000@vip.sina.com
  • 中图分类号: P285

摘要: 矢量地理PDF(portable document format)地图具有数据量小、通用性强等特点,是一种具备查询、量算等功能的新型电子地图,其应用需求和前景广阔。单纯利用数字线划图(digital line graphic,DLG)数据,通过符号化和制图编辑等处理制作矢量地理PDF地图的过程持续时间长,工作量大。充分利用已有的地图制图成果来快速制作矢量地理PDF地图,避免影响已有的制图生产工序流程,对提高矢量地理PDF地图生产效率具有重要意义。提出了一种矢量地理PDF地图制作的方法,利用出版原图(publication originals of map,POM)与DLG数据,通过数据预处理、地图坐标系统构建、数据聚合处理与压缩流程,快速生成矢量地理PDF地图。该方法省略了符号化和制图编辑处理流程,经试验验证,制作矢量地理PDF地图的效率高,成果数据量较POM和DLG数据总量显著压缩,适用于DLG和POM数据源条件具备的矢量地理PDF地图大规模快速生产。

English Abstract

何列松, 刘海砚, 黄利民, 吴芳华, 魏斌. 利用POM和DLG数据的矢量地理PDF地图快速制作[J]. 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2021, 46(7): 1081-1089. doi: 10.13203/j.whugis20190229
引用本文: 何列松, 刘海砚, 黄利民, 吴芳华, 魏斌. 利用POM和DLG数据的矢量地理PDF地图快速制作[J]. 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2021, 46(7): 1081-1089. doi: 10.13203/j.whugis20190229
HE Liesong, LIU Haiyan, HUANG Limin, WU Fanghua, WEI Bin. An Efficient Geospatial PDF Map Producing Method Using POM and DLG Data Aggregation[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2021, 46(7): 1081-1089. doi: 10.13203/j.whugis20190229
Citation: HE Liesong, LIU Haiyan, HUANG Limin, WU Fanghua, WEI Bin. An Efficient Geospatial PDF Map Producing Method Using POM and DLG Data Aggregation[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2021, 46(7): 1081-1089. doi: 10.13203/j.whugis20190229
  • 随着地理空间数据探测、获取、处理等技术的发展进步,地图产品生产及更新速度加快,人们对数据量小、简便易用的电子地图产品的需求变得越来越迫切。地理PDF(portable document format)地图是一种电子地图新形式,它和GeoPDF类似,也是Geospatial PDF[1]的一个案例。地理PDF地图使用PDF格式[2-4],具备融合多媒体[5]信息以及跨媒介[6]的特征,数据量小[7],产品独立,数据完整,可跨平台、跨终端、跨行业应用[8],其前景非常广泛[9]。地理PDF地图的关键特征体现在具备严格的空间坐标系,支持标注[10],不依赖GIS系统,但支持查询量算等GIS功能。因此,地理PDF地图不仅适合普通非专业用户,也支持用户开发专用浏览器[11]进行专业应用,如地图跨图幅拼接显示、地图数据整合[12]等。地理PDF地图制作方法通常分为3类:①栅格(扫描图)/影像配以空间参考系输出; ②矢量数据符号化配置输出; ③图形数据和矢量数据集成聚合输出。其中,栅格(扫描图)/影像配以空间参考系的方法仅适用于栅格地理PDF地图制作。美国TerroGo公司GeoPDF 生产软件以及ArcGIS等软件支持直接用DLG数据经过高质量地图符号绘制输出GeoPDF地图[13-14],但用该方式制作中国系列比例尺的矢量地理PDF地图存在制图工序多、成图时间长的不足。中国测绘生产部门生产了大量数字线划图(digital line graphic,DLG)和出版原图(publication originals of map,POM)。其中,POM指用于出版印刷的地图原稿EPS(encapsulated postscript)或者PDF数据[15]。理论上说,POM可直接作为电子地图使用,但因其数据量大、图外要素多而不利于网络分发和应用。传统数字地图制图的最后阶段的成果通常输出为离散化图元的EPS或PDF文件,用来出版印刷,本文探讨的POM仅限于此类矢量出版原图,其数据源通常为DLG数据,图面效果较好。将DLG和POM两种成果数据进行聚合,把DLG中的地理信息和POM中的图面信息合成,制作地理PDF地图,既可以节省制图工作量,又能达到POM的地图效果[16],可作为一种轻量级地图发布模式[17]。因此,研究POM与DLG聚合处理方法是快速生产地理PDF地图的一种高效模式[18]

    • 利用POM和DLG数据制作矢量地理PDF地图必须依赖多源空间数据引擎,以满足对多源数据的访问和集成[19]要求。使用多源空间数据引擎中的地理PDF地图I/O引擎和矢量数据引擎分别装载POM和DLG数据并进行数据处理,再将地理空间信息导入地理PDF地图产品中。

    • DLG中的地理空间信息会含有一定程度的数据冗余和无效数据,这些冗余和无效数据会影响地理PDF地图成果的数据量大小和读图质量。本文设计了一个基于配置文件的地理信息提取过滤器,该过滤器根据用户指定字段的无效值集合依次直接去除无效值,并将非地理实体的拓扑结构和冗余坐标全部去除。过滤后保留的地理信息作为生产地理PDF地图的实体地理信息。地理信息的提取是在地理PDF地图快速生产过程中由空间数据引擎自动完成,设定好配置文件后无需人工干预,如图 1所示。

      图  1  地理信息提取过程

      Figure 1.  Geographic Information Extraction Process

    • 测绘部门的POM数据形式并不统一。通常以EPS或PDF格式保存,而EPS格式的POM又有合版数据和分版数据之分。不同形式的POM数据最终需处理成PDF格式,才能作为制作矢量地理PDF地图的数据源。合版PDF格式的POM基本不需要进行处理; EPS格式的合版POM仅需要转换为PDF格式; EPS格式的分版POM需要进行如下处理:(1)合版处理; (2)替换叠印预览; (3)设置最小页面范围; (4)转存为PDF文件。合版处理比较简单,可使用软件或者手工将多个分色版EPS文件处理成一个合版EPS文件[20]。替换叠印预览过程在整个地理PDF地图快速生产中占主要工作量,它使用AI(adobe illustrator)软件选取图形要素恢复分色版图层,将每个图层的要素设置成正片叠底,正片叠底后的地图图形不需要设置叠印预览,即可得到正确的分色图形压盖效果。使用AI的适合图稿边界设置地图的最小页面范围,利用AI另存或者使用Acrobat Distiller工具批量转存为PDF格式的POM。

    • 用于矢量地理PDF地图生产的DLG和POM必须是同源数据(即同一生产体系下的两类成果),才能确保矢量地理PDF地图成果与POM和DLG数据源的一致性。POM主要用于出版印刷,其数学基础未知,但相同图幅的同源POM与DLG数据理论上具有相同的数学基础(大地坐标系、地图投影等)。因此,要建立POM坐标系和DLG坐标系的映射关系,理论上可通过DLG坐标系经过仿射变换和旋转还原POM坐标系,把该过程称为地图坐标系统配准。解算仿射变换参数和旋转角度至少需要两个控制点,POM内通常有4个内图廓点的经纬度已知,且欧氏距离越远的两个控制点用以解算仿射变换参数和旋转角度的精度越优,因此本文POM控制点选取为地图中内图廓左下角点和右上角点,如图 2中的红色圆圈所示。

      图  2  PDF页面上地图布局内容与控制点选取

      Figure 2.  Map Layout Content and Control Points Selection in PDF Page

    • 地理PDF地图具备显示地理坐标、量算距离和角度等功能,这是因为地理PDF文件中存储了地图坐标系统信息。利用POM和DLG数据制作的矢量地理PDF地图,其坐标系统应由以下坐标系构成:(1)DLG数据源坐标系(data source coordinate system,DCS),定义为存储于DLG数据文件中的坐标系,其原点和长度单位由数据生产者提供的元数据规定。(2)地理坐标系(geometric coordinate system,GCS),定义为原点为国际通用的0°经线(格林尼治0°)和0°纬线(赤道0°),坐标单位为rad。GCS由大地坐标系类型和参考椭球参数初始化确定。(3)投影坐标系(projection coordinate system,PCS),与设备无关,坐标原点由不同的地图投影类型约定,例如位于赤道上的圆柱或者圆锥投影面,坐标单位为m。PCS由地图投影类型及投影相关参数初始化确定。(4)等比例尺纸图坐标系(equal scale map coordinate system,ECS),是将PCS中地图依比例尺缩小并平移到适当位置的坐标系,与设备无关,其单位为m。(5)POM数据的PDF页面坐标系(file coordinate system,FCS),它是PDF规范定义的一个设备无关坐标系,也叫用户空间,能使对象在页面上的关系保持不变。(6)输出设备(屏幕或者打印机)坐标系(output coordinate system,OCS),定义为用户制定输出设备平面,坐标原点由用户指定(屏幕和打印机通常为设备左上角,X轴向右为正值,Y轴向下为正值),坐标单位为像素。上述6个坐标系相互映射实现方法分两类情况:

      1) DCS坐标单位为m,坐标从投影坐标转换而来的情况,如图 3所示,其中坐标转换关系按①、②、③、④、⑤的顺序依次建立。

      图  3  DCS为投影坐标时的转换关系

      Figure 3.  Conversion Relation when DCS is Projection Coordinate

      ① 的坐标转换关系如下:

      $$ \left\{\begin{array}{c}{X}_{p}={S}_{x}{X}_{d}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{s}a-{S}_{y}{Y}_{d}\mathrm{s}\mathrm{i}\mathrm{n}a+{X}_{p0}\\ {Y}_{p}={S}_{x}{X}_{d}\mathrm{s}\mathrm{i}\mathrm{n}a+{S}_{y}{Y}_{d}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{s}a+{Y}_{p0}\end{array}\right. $$ (1)

      式中,XpYp分别表示PCS坐标系下的横坐标和纵坐标; SxSy分别表示横轴和纵轴坐标方向的坐标放大系数; XdYd分别表示DCS坐标系下的横坐标和纵坐标; Xp0Yp0分别表示DCS坐标系原点在PCS坐标系的横坐标和纵坐标; a为两个坐标系之间的夹角。

      ②、③都采用类似①的转换方法。其中③的SxSy与PDF页面的分辨率有关。④坐标转换关系如下:

      $$ \left\{\begin{array}{c}{X}_{o}={S}_{x}{X}_{f}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{s}a-C\cdot {S}_{y}{Y}_{f}\mathrm{s}\mathrm{i}\mathrm{n}a+{X}_{o0}\\ {Y}_{o}={S}_{x}{X}_{f}\mathrm{s}\mathrm{i}\mathrm{n}a+C\cdot {S}_{y}{Y}_{f}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{s}a+{Y}_{o0}\end{array}\right. $$ (2)

      式中,XoYo分别表示OCS坐标系下的横坐标和纵坐标; XfYf分别表示FCS坐标系下的横坐标和纵坐标; Xo0Yo0分别表示FCS坐标系原点在OCS坐标系的横坐标和纵坐标; C表示方向系数,当两个坐标系纵轴方向相反时,C=-1,方向相同时,C=1。

      ⑤ 的转换关系用地图投影学中的投影转换公式来表示,以高斯-克吕格投影[21]为例,其公式表达为:

      $$ \left\{\begin{array}{l}\begin{array}{l}x=S+\frac{1}{2}Nt{l}^{2}\mathrm{c}\mathrm{o}{\mathrm{s}}^{2}B+\frac{1}{24}Nt(5-{t}^{2}+9{\eta }^{2}+4{\eta }^{4}){l}^{4}\mathrm{c}\mathrm{o}{\mathrm{s}}^{4}B+\frac{1}{720}Nt(61-58{t}^{2}+{t}^{4}+\\ 270{\eta }^{2}-330{t}^{2}{\eta }^{2}){l}^{6}\mathrm{c}\mathrm{o}{\mathrm{s}}^{6}B+\cdots \end{array}\\ \begin{array}{l}y=Nl\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{s}B+\frac{1}{6}N(1-{t}^{2}+{\eta }^{2}){l}^{3}\mathrm{c}\mathrm{o}{\mathrm{s}}^{3}B+\frac{1}{120}N(5-18{t}^{2}+{t}^{4}+14{\eta }^{2}-58{t}^{2}{\eta }^{2}){l}^{5}\mathrm{c}\mathrm{o}{\mathrm{s}}^{5}B+\\ \frac{1}{5\mathrm{ }040}N(61-479{t}^{2}+179{t}^{4}-{t}^{6}){l}^{7}\mathrm{c}\mathrm{o}{\mathrm{s}}^{7}B+\cdots \end{array}\end{array}\right. $$ (3)

      式中,l为GCS坐标系横坐标Gx与中央经线的经度差; B为GCS坐标系纵坐标Gy; S为赤道到纬度B的经线弧长; N=1-e2sin2Be2是第一偏心率; t=tanB; η2=e'2cos2Be'2是第二偏心率; xy分别表示PCS坐标系的横坐标Px和纵坐标Py

      2) DCS坐标为地理经纬度的情况,如图 4所示,其中坐标转换关系按①、②、③、④、⑤的顺序依次建立。其中,①、③、④可采用式(1)的类似表示,②采用投影转换公式表示(如式(3)),⑤采用式(2)表示。经过坐标系转换函数组合,本文的地图坐标系统模型支持6个坐标系共计C62×2=30个坐标系的相互转换(正解和反解)功能。

      图  4  DCS为地理经纬度时的转换关系

      Figure 4.  Conversion Relation when DCS is Geographical Coordinate

    • 本文选取POM地图内图廓左下角点和右上角点作为控制点。这两个点的FCS坐标通过人工选点或者匹配算法识别,得到其FCS坐标为F1(Xf1,Yf1)和F2(Xf2,Yf2),它们分别对应DLG数据中地图内图廓左下角点和右上角点的经纬度坐标G1(Xg1,Yg1)和G2(Xg2,Yg2),其中G1G2的值从DLG的元数据中直接获得,G1G2除以地图比例尺分母并设定ECS原点,可计算得到对应的ECS坐标E1(Xe1,Ye1)和E2(Xe2,Ye2)。POM和DLG的坐标系统配准通过F1F2E1E2的对应关系(见式(4))来解算参数Sx(横轴坐标放大系数)、Sy(纵轴坐标放大系数)、a(坐标系旋转角)、Xf0(ECS原点在FCS中的横坐标)、Yf0(ECS原点在FCS中的纵坐标),通常Sx=Sy

      $$ \left\{\begin{array}{c}{X}_{f}={S}_{x}{X}_{e}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{s}a-{S}_{y}{Y}_{e}\mathrm{s}\mathrm{i}\mathrm{n}a+{X}_{f0}\\ {Y}_{f}={S}_{x}{X}_{e}\mathrm{s}\mathrm{i}\mathrm{n}a+{S}_{y}{Y}_{e}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{s}a+{Y}_{f0}\end{array}\right. $$ (4)

      先求解参数a。地图经过投影后,投影坐标系和平面直角坐标之间有一定的夹角(即坐标偏角),以内图廓左下角点为旋转基点,将其经纬度代入地图投影对应的坐标偏角计算公式,得到坐标偏角a1,在ECS中计算两控制点的直线角a2,在FCS中计算两控制点的直线角a3,则配准旋转角a= a1-(a3-a2),再将F1F2E1E2坐标值代入式(4),可以解算出(4)中的其他参数。至此,POM和DLG数据中的坐标系统完成配准。

    • 矢量地理PDF地图制作中的数据聚合过程如图 5所示。先利用地理PDF地图I/O引擎将矢量数据引擎中的地理信息输出生成地理PDF地图的地理信息层PDF文件(Geoinf.pdf),再利用PDF格式POM数据的控制点计算并构建地理PDF地图坐标系统模型(DCS、GCS、PCS、ECS、FCS、OCS),最后将地理信息层、地图坐标系统模型和PDF格式的POM数据三者聚合,生成最终的地理PDF地图。根据PDF格式规范,PDF文档包含文件头、文件体、交叉参考表、文件尾四部分。其中,文件体包含图形、图像、文本、对象等描述信息,利用地理PDF地图I/O引擎,以PDF格式的POM文档(Pom.pdf)为底稿,将全部图形、图像、文本等实体按照地图坐标系统模型规定的参数进行平移、缩放和旋转,按处理后的最大外接矩形作为页面大小,复制全部内容生成新的PDF文档(TransPom.pdf),在TransPom.pdf中的文件体部分插入地理信息层(Geoinf.pdf)和地图坐标系统模型(空间参考),生成地理PDF地图(Geomap.pdf)。

      图  5  数据聚合处理

      Figure 5.  Data Fusion Processing

    • 利用POM和DLG数据聚合处理生成的地理PDF地图,其数据量虽然相比EPS格式的POM数据量显著缩小,但数据量还有进一步压缩的需求,主要体现在两个方面:(1)特殊地区如山区地图有大量等高线,其图形复杂,坐标数量巨大; (2)地理PDF地图输出引擎输出的数据流,按照PDF文档规范组织,可进一步压缩数据量。

      考虑到POM通常使用4色或者6色分版合成,而等高线数据全部在棕版中,因此,可用地理PDF地图I/O引擎专门在PDF页面中绘制等高线数据层及其他层的棕色地图符号,用以替换4色或者6色分版中的棕版层数据。同理,当地图中打散的注记图形数据量较大时,可采用高质量注记绘制方法[16],将注记以文本形式绘制在PDF页面中,以替换图形化注记。绘制替换棕版层的优点体现在等高线表示简单,且易去除重复点,使得数据量能够进一步压缩。另外,利用开源PDF文档压缩接口,压缩最后生成的地理PDF地图文件,能够进一步减小地理PDF地图的数据量。

    • 本文选取河南、福建、安徽、湖北、江苏、江西部分地区和上海的试验数据共计47幅(包含DLG和POM数据)进行试验,试验数据涵盖了山区、丘陵、平原、城镇等多种地貌类型。试验过程中,POM数据预处理与控制点采集过程、地理信息提取条件配置由人工处理,地理信息提取、地图坐标系统建立、数据聚合处理与压缩过程全部通过地理PDF地图快速生产程序进行批处理。

      本试验使用的数据源、中间数据、成果数据量大小统计如表 1所示。试验表明,地理PDF地图的图面效果继承了POM的显示效果,图面美观,且相比EPS格式的POM+DLG数据量,其成果数据量显著减小,如图 6所示。使用查询工具选取地理要素时,其地理位置和图面图形可以完全吻合,如图 7所示,且相邻的图幅可以拼接在同一个视图中显示,中心点为4幅相邻地图的拼接点,如图 8所示。

      表 1  地理PDF地图生产过程数据量统计/MB

      Table 1.  Statistics of Data Size During Geospatial PDF Map Producing/MB

      区域 图幅数/幅 比例尺 POM DLG 地理PDF地图
      合版EPS 合版PDF
      河南局部 20 1∶1万 13.7 9.6 3.32 5.6
      13.0 9.6 3.14 5.0
      29.9 32.8 16.6 13.5
      18.9 18.4 9.96 8.3
      20.2 19.4 10.2 8.7
      11.9 10.8 2.94 4.2
      10.1 7.7 2.46 3.7
      14.9 10.8 4.93 6.4
      17.2 11.8 6.2 7.5
      14.4 10.1 3.67 5.7
      11.5 8.3 3.1 4.6
      12.4 8.6 3.8 5.3
      13.0 9.6 4.26 5.5
      13.0 8.5 3.8 5.4
      20.0 13.5 8.4 9.1
      17.1 12.1 6.6 7.7
      12.6 9.6 3.3 4.7
      12.3 10.4 2.5 4.4
      12.5 9.5 3.7 5.1
      13.3 9.6 3.4 5.3
      福建局部 13 1∶5万 64.3 13.6 53.8 14.4
      88.8 18.6 78.6 19.7
      64.8 13.2 52.3 14.2
      69.6 14.3 56.4 15.6
      80.2 17.2 41.1 18.8
      67.2 15.9 48.9 18.7
      63.9 11.2 34.8 13.2
      66.7 12.0 38.7 15.1
      54.1 9.2 26.9 12.6
      39.4 5.8 14.2 8.2
      54.3 8.4 23.2 12.7
      9.3 1.3 1.5 1.6
      62.6 10.9 39.1 16.0
      江西 1 92.3 47.7 105.0 49.1
      浙江 4 92.6 17.9 70.8 18.9
      93.0 18.0 70.7 18.9
      96.4 18.1 59.8 19.4
      106.9 8.4 18.7 10.0
      福建 3 1∶25万 78.9 97.1 49.4 43.0
      65.9 76.0 34.3 36.3
      12.4 12.9 6.9 7.3
      武汉 1 1∶50万 137.0 44.8 30.2 48.3
      合肥 1 129.0 41.6 24.8 44.6
      上海 1 72.7 23.8 15.9 27.4
      广州 1 1∶100万 25.2 18.8 4.9 19.5
      武汉 1 139.0 36.3 33.0 39.5
      上海 1 51.4 43.7 13.2 45.8

      图  6  POM+DLG数据量与矢量地理PDF地图成果数据量对比

      Figure 6.  Comparison of POM+DLG Data Size and Vector Geospatial PDF Map Data Size

      图  7  要素选取查询

      Figure 7.  Feature Selection and Query

      图  8  4幅1∶5万地图拼接显示

      Figure 8.  Four Tiles of 1∶50 000 Map Jointed Display

      为了考察地理PDF地图快速生产的效率,选取东北地区的1∶5万地图分版EPS格式POM和DLG数据,试验表明,本文方法的地图生产效率高,具有专业技能的制图员每天可生产地理PDF地图达200幅以上。

    • 地理PDF地图是一种新型地图产品形式,以地理信息直接制图编辑输出的生产方法难以满足快速大批量地理PDF地图生产的要求。本文利用已有的DLG数据和POM数据产品,经数据集成处理、地图坐标系统构建、数据聚合与压缩等过程,设计实现了快速制作矢量地理PDF地图的方法。该方法省略了符号化和制图编辑处理过程,流程简单,工作量小,适用于快速、大批量的矢量地理PDF地图生产作业,其对POM和DLG数据的要求为:(1)同源数据,即数据的原始来源、数学基础、生产单位、生产软件等具有同源性,以确保地理PDF地图成果与数据源的一致性。(2)准确的配准控制点。由制图软件输出的矢量POM显然比扫描栅格POM具有更严格的图面坐标系(无图面变形),矢量地理PDF地图的坐标精度取决于POM和DLG的配准精度,即POM中采集的控制点精度。因此,本文方法不仅适用于1∶5万标准比例尺的地理PDF地图制作,还适用于具备上述两个条件的非标准化其他地理PDF地图制作[22]

参考文献 (22)

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