雷秋良 朱阿興 武淑霞 張認(rèn)連 徐愛(ài)國(guó) 張維理? 孫福軍

(3 中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所資源與環(huán)境信息系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101)

(4 Department of Geography, University of Wisconsin-Madison, Madison, WI 53706, USA）（5 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)土地與環(huán)境學(xué)院，沈陽(yáng) 110161）

為了提高地圖或其他專(zhuān)業(yè)圖件的可讀性，在制圖過(guò)程中通常使用注記。注記是在地圖上表達(dá)地理要素的名稱(chēng)，是地圖重要的組成部分。注記的實(shí)現(xiàn)是計(jì)算機(jī)地圖制圖和地理信息系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)［1-3］。為實(shí)現(xiàn)注記在地圖的優(yōu)化表達(dá)與自動(dòng)化，眾多學(xué)者在注記的自動(dòng)配置、壓蓋、沖突、最佳的注記位置以及在不同的專(zhuān)題圖適用性與應(yīng)用等方面開(kāi)展了相關(guān)研究［4-9］，但在土壤圖注記方面的研究較少。

作為重要的專(zhuān)題圖之一，土壤類(lèi)型圖是反映特定區(qū)域的土壤類(lèi)型、土壤屬性及其地理分布規(guī)律的圖件［10］，這些圖件以地圖方式直觀地表達(dá)和顯示土壤類(lèi)型、質(zhì)地、酸堿度、養(yǎng)分及肥力狀況等土壤理化性狀的空間分布，是土壤調(diào)查成果的集中體現(xiàn)，不僅可為國(guó)家及省級(jí)進(jìn)行農(nóng)業(yè)資源開(kāi)發(fā)、區(qū)劃和土壤改良利用提供科學(xué)依據(jù)，而且對(duì)開(kāi)展土壤分類(lèi)和土壤制圖的研究也具有重要意義。為了增強(qiáng)土壤圖的可讀性、可翻譯性，通常在土壤制圖過(guò)程中使用土壤類(lèi)型名稱(chēng)、地理輔助要素名稱(chēng)（如居民地名稱(chēng)、水系名稱(chēng)、高程值）等信息生成注記，以增強(qiáng)土壤圖的可讀性。目前已有的傳統(tǒng)土壤圖，仍然是全國(guó)第二次土壤普查時(shí)形成的土壤圖。由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)的限制以及從事制圖人員的制圖水平參差不齊，從手繪的藍(lán)圖到相對(duì)規(guī)范的印刷圖件，導(dǎo)致目前保存的土壤圖制圖質(zhì)量差別也很大，尤其是圖件的注記表達(dá)效果差別很大。因此，很有必要開(kāi)展傳統(tǒng)土壤圖的再制圖以及注記自動(dòng)化制圖研究。

目前已有的商業(yè)G I S軟件，如A r c G I S、MapInfo、GeoMedia、MapGIS、SuperMap等GIS軟件，均提供了相應(yīng)的注記生成功能的擴(kuò)展模塊或擴(kuò)展工具，例如ArcGIS軟件中包含了PLTS（Production Line Tool Set）模塊，提供了數(shù)據(jù)生產(chǎn)管理和地圖生產(chǎn)的解決方案，但由于坐標(biāo)系、字庫(kù)兼容性問(wèn)題以及不同專(zhuān)題圖有不同的特殊需求，導(dǎo)致其在我國(guó)專(zhuān)題圖制圖應(yīng)用中仍存在很大的局限性。大多GIS軟件在注記制圖方面主要針對(duì)單幅圖注記的實(shí)現(xiàn)，缺少對(duì)大批量、具有不同特征的專(zhuān)題圖進(jìn)行注記的自動(dòng)化生成，在自動(dòng)化、靈活性方面仍有欠缺。此外，目前的GIS軟件通常針對(duì)圖層或分級(jí)屬性進(jìn)行注記的設(shè)置，缺少針對(duì)特定要素的注記設(shè)置。傳統(tǒng)土壤圖制圖注記主要是通過(guò)人工制圖實(shí)現(xiàn)的，在小比例尺制圖或小區(qū)域制圖，通常通過(guò)人工完成制圖。在進(jìn)行覆蓋全國(guó)的土壤圖制圖過(guò)程中，尤其是1∶5萬(wàn)大比例尺土壤圖制圖，若按照地形圖1∶5萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)分幅進(jìn)行分幅制圖，有2萬(wàn)余個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分幅，需要對(duì)數(shù)據(jù)量高達(dá)幾十GB的海量空間要素對(duì)象進(jìn)行調(diào)用、分析和注記編輯等，其工作量大、效率低，因此，全國(guó)1∶5萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)分幅土壤圖注記的制圖要求實(shí)現(xiàn)批量自動(dòng)化，進(jìn)而減少工作量，提高制圖效率。

從以上研究來(lái)看，在土壤制圖領(lǐng)域缺少注記自動(dòng)化制圖的研究，目前已有的GIS專(zhuān)業(yè)軟件對(duì)于海量空間數(shù)據(jù)的自動(dòng)化制圖仍有很大的局限性，海量空間數(shù)據(jù)的自動(dòng)化制圖的核心之一是基于數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用；此外，目前的GIS軟件針對(duì)圖層和屬性分級(jí)碼設(shè)置，缺少針對(duì)要素級(jí)別的注記設(shè)置的考慮。

基于以上問(wèn)題，本研究的目的是基于數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，采用圖層-屬性分級(jí)碼-要素三級(jí)的注記設(shè)置，實(shí)現(xiàn)批量分幅土壤圖注記自動(dòng)化配置，為土壤圖和土壤養(yǎng)分圖制圖中的注記表達(dá)提供一種人機(jī)交互式的批量自動(dòng)化工具，在大區(qū)域、多圖幅、多要素的大比例尺制圖中實(shí)現(xiàn)注記的自動(dòng)生成，并通過(guò)注記字符顏色、字體、字號(hào)的差異化表達(dá)，實(shí)現(xiàn)表達(dá)主題突出、層次感清晰的土壤圖注記，從而有利于正確和全面表達(dá)二次土壤普查成果的土壤信息，提高土壤制圖成果的質(zhì)量，也為今后不同比例尺土壤圖制圖實(shí)現(xiàn)注記的自動(dòng)化配置提供參考。

1　土壤圖注記自動(dòng)配置系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路及關(guān)鍵技術(shù)

1.1　土壤圖的注記自動(dòng)配置流程及設(shè)計(jì)思路

土壤圖的注記自動(dòng)配置流程見(jiàn)圖1，詳細(xì)設(shè)計(jì)思路如下：

（1）準(zhǔn)備土壤和基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)一的File GDB（File Geodatabase)數(shù)據(jù)庫(kù)格式，保證數(shù)據(jù)格式的一致性。土壤和基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)分三級(jí)目錄存儲(chǔ)，三級(jí)目錄的存儲(chǔ)與國(guó)家基礎(chǔ)地理信息1∶5萬(wàn)地形圖分幅目錄存儲(chǔ)一致，主要方便數(shù)據(jù)的調(diào)用。

（2）自動(dòng)提取上一步格式轉(zhuǎn)換后的File GDB空間數(shù)據(jù)庫(kù)中各表的字段結(jié)構(gòu)、分級(jí)碼和存儲(chǔ)路徑，分別生成相應(yīng)的結(jié)構(gòu)表（A_Fra）、分級(jí)碼表（A_Gr）、存儲(chǔ)路徑表（A_Dir）。結(jié)構(gòu)表用于保存不同圖層數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，便于用戶(hù)選擇注記字段；分級(jí)碼表用于保存不同圖層中分級(jí)碼的值，便于用戶(hù)選擇需要生成注記的分級(jí)碼；存儲(chǔ)路徑表用于保存存儲(chǔ)路徑，便于調(diào)用數(shù)據(jù)。

（3）建立分級(jí)碼與字體對(duì)應(yīng)關(guān)系表（V_GrTx）。用于生成注記時(shí)，通過(guò)關(guān)聯(lián)字段讀取不同分級(jí)碼的字體，同時(shí)，也方便進(jìn)行字庫(kù)的統(tǒng)一修改。此外，還需要設(shè)置字體編碼規(guī)則表、土壤代碼表與土壤類(lèi)型顏色分級(jí)表。

（4）在步驟（2）結(jié)構(gòu)表的基礎(chǔ)上，增加GrSta字段（用于標(biāo)識(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的字段），根據(jù)設(shè)定的統(tǒng)計(jì)字段，對(duì)不同圖幅的不同分級(jí)碼要素的數(shù)量、長(zhǎng)度、面積以及比例等相關(guān)特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并生成統(tǒng)計(jì)表（S1_Stale），統(tǒng)計(jì)結(jié)果用于步驟（6），根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果設(shè)定注記上圖的判別閾值，進(jìn)行分級(jí)碼的篩選。

（5）圖層的注記優(yōu)先級(jí)設(shè)置與圖廓邊界緩沖設(shè)置。根據(jù)步驟（2）中的結(jié)構(gòu)表，生成注記圖層表（Vlay）。圖層的注記優(yōu)先級(jí)設(shè)置主要用于生成注記時(shí)根據(jù)該圖層的優(yōu)先級(jí)順序進(jìn)行避讓?zhuān)蛢?yōu)先級(jí)別的圖層注記避讓高優(yōu)先級(jí)別的圖層。圖廓邊界緩沖設(shè)置主要采用圖廓邊界注記壓蓋檢測(cè)技術(shù)，生成圖廓邊界緩沖區(qū)，進(jìn)行判別注記是否超出緩沖區(qū)邊界。對(duì)于超出邊界的注記，重新選取位置生成注記。

（6）將步驟（5）Vlay表和步驟（3）中的V_GrTxt表進(jìn)行合并，再與步驟（2）中的A_Gr表合并，生成新的分級(jí)碼表（ V2_Gr），V2_Gr表中增加注記分級(jí)碼設(shè)置（GrOff）、注記排列方式設(shè)置（Curve）、注記閾值判別（Pa_VGrOff）等字段。用戶(hù)可以依據(jù)自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，在字段GrOff中對(duì)分級(jí)碼進(jìn)行人工設(shè)定是否生成注記。Curve字段主要用于注記生成時(shí)排列方向的設(shè)置。

（7）在合并步驟（6）的基礎(chǔ)上，生成每個(gè)圖幅的注記規(guī)則表（V4_Leg），以數(shù)據(jù)庫(kù)的方式存儲(chǔ)各種注記規(guī)則，該表中包含圖層整層注記設(shè)置、分級(jí)碼注記設(shè)置、注記層優(yōu)先級(jí)設(shè)置、圖廓邊界緩沖設(shè)置、注記擺放位置、注記字體設(shè)置等信息。

（8）從步驟（7）中的V4_Leg表，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)方式，讀取對(duì)應(yīng)圖幅注記的屬性值、注記生成順序和避讓規(guī)則、注記擺放位置以及注記字體樣式，按照上述字段規(guī)則確定注記的避讓?zhuān)⑸尚碌淖⒂泴印?/p>

圖1　土壤圖注記自動(dòng)配置流程圖Fig. 1 Flowchart of the soil map annotation auto-configuration system

1.2　土壤注記自動(dòng)配置系統(tǒng)的主要關(guān)鍵技術(shù)

系統(tǒng)中采用了基于數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)、注記分級(jí)控制、圖廓邊界注記壓蓋處理、注記的閾值設(shè)定與抽稀處理等相關(guān)技術(shù)，詳細(xì)如下：

（1）基于數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的注記制圖。數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)的制圖技術(shù)是指基于地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用一體化模型進(jìn)行制圖數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模型擴(kuò)展，結(jié)合制圖專(zhuān)用圖例符號(hào)庫(kù)、字庫(kù)、圖廓整飾庫(kù)等基礎(chǔ)素材庫(kù)以及規(guī)則庫(kù)實(shí)現(xiàn)制圖信息的自動(dòng)配置和地圖生成，從而實(shí)現(xiàn)地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與制圖數(shù)據(jù)的一體化存儲(chǔ)和管理。由于數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)制圖技術(shù)能使數(shù)據(jù)和地圖保持現(xiàn)勢(shì)性與一致性，易于維護(hù)和擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)在地形圖、地質(zhì)圖、海圖、交通圖等制圖中得到廣泛的應(yīng)用［11-15］。本系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)制圖技術(shù)，數(shù)據(jù)及注記規(guī)則均保存在GeoDatabase數(shù)據(jù)庫(kù)中，如圖層整層注記設(shè)置、分級(jí)碼注記設(shè)置、注記層優(yōu)先級(jí)設(shè)置、圖廓邊界緩沖設(shè)置、注記擺放位置、注記字體設(shè)置等注記規(guī)則，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方式調(diào)用注記規(guī)則進(jìn)行注記制圖。通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行注記制圖，能使數(shù)據(jù)生產(chǎn)流程化，有效地提高數(shù)據(jù)生產(chǎn)效率，大大提高數(shù)據(jù)生成的質(zhì)量。

（2）采用圖層、屬性分級(jí)碼、要素三級(jí)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)不同級(jí)別的注記控制。注記在圖層級(jí)別上可以進(jìn)行整個(gè)圖層以及背景層注記的設(shè)置；在分級(jí)碼級(jí)別上結(jié)合統(tǒng)計(jì)結(jié)果，進(jìn)行注記的條件判別與閾值過(guò)濾；在要素級(jí)別上實(shí)現(xiàn)特殊要素注記的生成，如土壤圖圖層，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，設(shè)置每一種最大面積的土壤類(lèi)型的代碼必須上注記。

（3）圖廓邊界注記壓蓋檢測(cè)與處理技術(shù)。目前的GIS軟件在生成注記層時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)注記壓蓋圖廓邊界現(xiàn)象，需要在后期進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整。針對(duì)這種問(wèn)題，采用生成臨時(shí)的圖廓邊界緩沖區(qū)，讀取注記坐標(biāo)，檢測(cè)注記是否落在圖廓邊界緩沖區(qū)，對(duì)于超出圖廓邊界的注記自動(dòng)移動(dòng)到圖廓內(nèi)，這樣，減少了后期注記處理的工作。

（4）注記要素的閾值設(shè)定與抽稀處理。由于我國(guó)的區(qū)域特征差異大，地理要素與土壤空間要素的稀疏程度在空間分布上很不均勻。在土壤圖注記表達(dá)中，居民點(diǎn)名稱(chēng)用于了解土壤類(lèi)型所在位置。在東部地區(qū)，由于居民點(diǎn)過(guò)密，注記全部上圖則影響土壤圖的視覺(jué)效果和土壤類(lèi)型注記顯示效果，因此需要進(jìn)行一定的取舍；在西部地區(qū)，表征土壤類(lèi)型位置信息的居民點(diǎn)較少，其居民點(diǎn)則應(yīng)該全部上注記。針對(duì)不同圖幅要素分布不平衡問(wèn)題，則基于不同圖幅居民點(diǎn)注記數(shù)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果，設(shè)定閾值，判定行政村或自然村分級(jí)碼是否上注記。經(jīng)過(guò)閾值處理后，仍無(wú)法滿(mǎn)足要求的，則根據(jù)總量及比例進(jìn)行抽稀算法處理。該閾值設(shè)定以及抽稀處理也可以用于其他圖層，如水系圖層。

2　土壤圖注記自動(dòng)配置系統(tǒng)模塊與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1　土壤圖注記自動(dòng)配置系統(tǒng)核心模塊組成

根據(jù)數(shù)據(jù)分析流程和注記表達(dá)人機(jī)交互的關(guān)鍵步驟，土壤圖注記自動(dòng)配置系統(tǒng)由數(shù)據(jù)輸入輸出控制模塊、注記參數(shù)設(shè)置模塊、分級(jí)碼篩選模塊、統(tǒng)計(jì)分析模塊、避讓分析模塊、注記渲染與預(yù)覽模塊等6個(gè)核心模塊構(gòu)成。數(shù)據(jù)輸入輸出控制模塊主要描述輸入輸出數(shù)據(jù)、中間結(jié)果數(shù)據(jù)及空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)路徑以及在不同流程中數(shù)據(jù)表的調(diào)用機(jī)制；注記參數(shù)設(shè)置模塊進(jìn)行注記字體、沖突檢測(cè)設(shè)置；統(tǒng)計(jì)分析模塊對(duì)全局分級(jí)碼和分幅分級(jí)碼進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，便于設(shè)置分級(jí)碼篩選條件；分級(jí)碼篩選模塊主要通過(guò)條件判別解決注記的分區(qū)問(wèn)題；避讓分析模塊基于已設(shè)置的條件進(jìn)行注記的避讓分析；注記渲染與預(yù)覽模塊為生成注記層時(shí)進(jìn)行圖層渲染、注記效果預(yù)覽。土壤圖注記自動(dòng)配置系統(tǒng)的流程及相互機(jī)制見(jiàn)圖1。

2.1.1數(shù)據(jù)輸入輸出控制模塊 數(shù)據(jù)輸入輸出控制模塊主要是確定不同流程中輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)、中間結(jié)果表、空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、調(diào)用，描述不同流程間的相互關(guān)系與表之間的相互調(diào)用機(jī)制。

土壤圖注記自動(dòng)配置系統(tǒng)輸入的數(shù)據(jù)包括空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)包括分幅基礎(chǔ)地理信息要素、土壤等空間數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)格式要求為ArcGIS的Personal Geodatabase或File Geodatabase數(shù)據(jù)格式，其他格式可以通過(guò)系統(tǒng)中的批處理轉(zhuǎn)換工具進(jìn)行轉(zhuǎn)換。屬性數(shù)據(jù)主要為Microsoft Access格式的數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)表，需要預(yù)置的屬性表包括VGr_Rule、Txt_Rule、Txt、V_GrTxt、QH2_Leg等表。

土壤圖注記自動(dòng)配置系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)包含空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，同時(shí)，為了便于檢查結(jié)果的正確性和進(jìn)行過(guò)程回溯，也包含了大量的中間結(jié)果表。輸出的空間數(shù)據(jù)主要為不同階段掛接屬性表后或篩選后的空間數(shù)據(jù)、注記數(shù)據(jù)層，輸出的屬性數(shù)據(jù)主要包括注記字體、注記規(guī)則設(shè)置表、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)置表、分級(jí)碼統(tǒng)計(jì)表、圖例表、分級(jí)碼設(shè)置表、注記唯一ID表等數(shù)據(jù)表。

表1　系統(tǒng)參數(shù)、數(shù)據(jù)輸入輸出表Table 1　Parameters, input and output of the soil map annotation auto-configuration system

2.1.2注記參數(shù)設(shè)置模塊 由于土壤圖作為專(zhuān)業(yè)圖件，制圖過(guò)程中使用的注記圖層數(shù)量不多，因而注記設(shè)置規(guī)則也相對(duì)較少。注記設(shè)置模塊主要包括注記字體設(shè)置和注記沖突檢測(cè)設(shè)置。注記字體設(shè)置包括注記字體、字號(hào)、字色、注記放置位置的設(shè)置，圖層分級(jí)碼與注記字體的關(guān)聯(lián)設(shè)定；注記沖突檢測(cè)設(shè)置包括生成注記的圖層權(quán)重設(shè)定，背景注記的設(shè)定、注記字體緩沖、圖層全局設(shè)定、邊界緩沖設(shè)定等內(nèi)容。注記字體涉及的表包括Txt和V_GrTxt，注記參數(shù)設(shè)置涉及的表包括Vlay和Pa_VGrOff表（見(jiàn)表1）。

注記設(shè)置模塊中的字體定義在字體TXT表中進(jìn)行設(shè)置，根據(jù)制圖要求或輸出地圖比例尺大小設(shè)定字體名稱(chēng)、字號(hào)大小、字體顏色、字體樣式、字體唯一代碼，字體表可以在前端、后臺(tái)進(jìn)行調(diào)用、瀏覽和修改。在V_GrTxt表中，進(jìn)行圖層分級(jí)碼與注記字體的關(guān)聯(lián)設(shè)定，注記上圖時(shí)，通過(guò)字體唯一代碼進(jìn)行調(diào)用。

圖層注記沖突檢測(cè)主要解決注記壓蓋、位置優(yōu)先級(jí)、背景注記等問(wèn)題，可以在Vlay圖層優(yōu)先表中進(jìn)行設(shè)置。為了保證重要的圖層注記不被其他圖層的注記壓蓋，可以設(shè)置不同圖層的優(yōu)先級(jí)順序，即圖層的權(quán)重大小，優(yōu)先級(jí)順序從1至100之間設(shè)置，1為最高優(yōu)先級(jí)，100最低，值越大，優(yōu)先級(jí)越低。注記字體緩沖主要是對(duì)注記字體設(shè)定緩沖區(qū)，防止其他圖層相鄰的注記與本層注記間的距離太近而影響視覺(jué)效果。背景注記主要是解決某些注記可以被其他圖層注記遮蓋而作為背景顯示，如大的地名、山脈、河流，背景注記優(yōu)先生成。圖層全局設(shè)定是指整個(gè)圖層不單獨(dú)對(duì)其分級(jí)碼設(shè)計(jì)，所有的分級(jí)碼設(shè)置規(guī)則相同，如土壤圖層、剖面點(diǎn)層要求其注記按照整層統(tǒng)一注記樣式生成，不需要再按照分級(jí)碼進(jìn)行分級(jí)設(shè)定。邊界緩沖目的是為了防止注記超出圖層邊界，通過(guò)設(shè)置邊緣緩沖圖層實(shí)現(xiàn)。注記放置位置（河流方向、等高線(xiàn)方向、沿線(xiàn)水平放置；面內(nèi)彎曲放置、面內(nèi)水平放置；系統(tǒng)選擇最佳位置）。

在注記字體和注記沖突檢測(cè)設(shè)置完成后，各自保存為獨(dú)立的數(shù)據(jù)表，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)方式調(diào)用相關(guān)規(guī)則，應(yīng)用自定義字體注記，并進(jìn)行注記沖突檢測(cè)后，生成注記層。

2.1.3統(tǒng)計(jì)分析模塊 統(tǒng)計(jì)分析模塊主要是為分級(jí)碼篩選提供條件設(shè)定依據(jù)。統(tǒng)計(jì)范圍包括對(duì)全局分級(jí)碼的統(tǒng)計(jì)和分幅分級(jí)碼的統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)空間對(duì)象包括點(diǎn)、線(xiàn)、面三種類(lèi)型要素，點(diǎn)要素統(tǒng)計(jì)內(nèi)容包括圖層內(nèi)點(diǎn)數(shù)量總計(jì)、不同分級(jí)碼點(diǎn)數(shù)量總計(jì)及占圖層點(diǎn)數(shù)量比例；線(xiàn)要素統(tǒng)計(jì)內(nèi)容包括圖層線(xiàn)段總長(zhǎng)度、不同分級(jí)碼線(xiàn)段總長(zhǎng)度及所占比例、不同分級(jí)碼最長(zhǎng)線(xiàn)段長(zhǎng)度、最短線(xiàn)段長(zhǎng)度，圖層線(xiàn)段個(gè)數(shù)總計(jì)、分級(jí)碼線(xiàn)段個(gè)數(shù)總計(jì)及所占比例；面要素統(tǒng)計(jì)內(nèi)容包括圖層多邊形總面積、不同分級(jí)碼多邊形總面積及所占比例、不同分級(jí)碼多邊形最大面積、最小面積，圖層多邊形個(gè)數(shù)總計(jì)、分級(jí)碼多邊形個(gè)數(shù)總計(jì)及所占比例。此外，統(tǒng)計(jì)包含的圖幅數(shù)或目錄數(shù)以及某個(gè)分級(jí)碼出現(xiàn)的圖幅數(shù)或目錄數(shù)。統(tǒng)計(jì)分析輸出結(jié)果主要保存在S1_StaGr、V1_StaLe兩個(gè)表中（詳見(jiàn)表1）。

2.1.4分級(jí)碼篩選模塊 分級(jí)碼篩選模塊主要過(guò)濾上圖注記的分級(jí)碼，并通過(guò)條件判別解決注記的分區(qū)問(wèn)題。分級(jí)碼篩選實(shí)現(xiàn)的流程主要是基于需要生成注記的空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，提取每個(gè)圖層的數(shù)據(jù)字段結(jié)構(gòu)，首先對(duì)不需要上注記的分級(jí)碼進(jìn)行全局的開(kāi)關(guān)設(shè)定，其次對(duì)有區(qū)域差異的分級(jí)碼根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果人為設(shè)定條件進(jìn)行判別，確定不同區(qū)域的注記上圖條件，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，基于一定的原則對(duì)分級(jí)碼設(shè)定過(guò)濾條件，再次將前兩步的判定條件進(jìn)行合并，確定每個(gè)分幅的各個(gè)分級(jí)碼的注記是否上圖，最終去除不需要上圖的注記或者比較稠密的注記。該模塊主要涉及的數(shù)據(jù)表包括V2_Gr、Pa_VGrOff表（詳見(jiàn)表1）。

2.1.5避讓分析模塊 避讓分析模塊基于注記設(shè)置模塊設(shè)置的規(guī)則，解決注記沖突、注記壓蓋、注記超出邊界、圖面傾斜等問(wèn)題。避讓分析模塊中，要求在輸出的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中選擇需要設(shè)置注記名稱(chēng)的字段，設(shè)置輸出比例尺，加載并鏈接每個(gè)圖幅的避讓規(guī)則，生成注記上圖規(guī)則屬性表，根據(jù)注記上圖規(guī)則屬性表中的注記字段名稱(chēng)及避讓規(guī)則，生成注記層 ，并輸出注記層屬性表。該模塊運(yùn)行時(shí)，還要求與分級(jí)碼掛接、進(jìn)行土壤碼的掛接，并生成新的空間數(shù)據(jù)庫(kù)。輸出空間數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)表分別為V5庫(kù)和V5_ID表（詳見(jiàn)表1）。

2.1.6注記渲染與預(yù)覽模塊 注記渲染與預(yù)覽模塊為了在生成注記層時(shí)進(jìn)行圖層渲染和注記效果預(yù)覽，主要包含生成注記字段的設(shè)定、比例尺設(shè)定、標(biāo)注配圖、圖層渲染、注記生成與預(yù)覽等過(guò)程。在完成注記字段的設(shè)定后，可瀏覽每個(gè)圖幅下的每個(gè)要素掛接的注記生成條件、注記字體等。比例尺默認(rèn)為1∶5萬(wàn)，可根據(jù)制圖要求設(shè)定不同的比例尺。在進(jìn)行地圖標(biāo)注時(shí)，進(jìn)行圖層的符號(hào)化和顏色的渲染，標(biāo)注完成后，保存為工程文件，最后將標(biāo)注轉(zhuǎn)換為注記，并可以進(jìn)行預(yù)覽。

2.2　注記自動(dòng)化配置系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

土壤圖注記自動(dòng)配置系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)采用主流GIS開(kāi)發(fā)平臺(tái)ESRI公司的ArcEngine 10.1進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，應(yīng)用Geodatabase作為空間數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和操作，應(yīng)用Access關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)關(guān)系表、屬性表進(jìn)行存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)各種空間數(shù)據(jù)以及屬性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理。系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)和功能應(yīng)用C#編程語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)。土壤圖注記自動(dòng)配置系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)集成在數(shù)字土壤制圖軟件中的V菜單下，系統(tǒng)界面如下：

圖2　土壤圖注記自動(dòng)配置系統(tǒng)的界面Fig. 2 Interface of the soil map annotation auto-configuration system

3　注記自動(dòng)配置系統(tǒng)運(yùn)行

3.1　1∶5分幅土壤注記生成示例結(jié)果

本文以國(guó)家1∶5萬(wàn)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和1∶5萬(wàn)土壤空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)，僅選擇廣東省信宜市F49E010012圖幅為例進(jìn)行注記自動(dòng)化配置的應(yīng)用。需要上注記的基礎(chǔ)地理信息要素包括居民點(diǎn)、線(xiàn)狀水系、面狀水系、面狀境界等圖層，土壤空間數(shù)據(jù)主要包括土壤類(lèi)型和土壤剖面點(diǎn)圖層。F49E010012圖幅原始數(shù)據(jù)為coverage數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為Personal GeoDatabase數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)換完數(shù)據(jù)后進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的提取。

從注記輸出數(shù)量來(lái)看，共計(jì)2 618個(gè)要素，有注記名稱(chēng)的要素2 067個(gè)，實(shí)際生成注記615個(gè)（表2）。注記名稱(chēng)較少的水系、剖面點(diǎn)在注記生成過(guò)程中全部保留，土壤圖層中的土壤代碼作為注記也大部分保留。居民點(diǎn)圖層的名稱(chēng)由于過(guò)密而去除的較多，僅僅保留了鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)別及其以上的居民點(diǎn)名稱(chēng)。基于分級(jí)碼篩選模塊和避讓分析模塊的條件，大大減少了上圖注記的數(shù)量，尤其減少了居民點(diǎn)的數(shù)量，避免了居民點(diǎn)注記在圖面中過(guò)于擁擠。

表2　輸入地理要素與輸出注記要素?cái)?shù)量對(duì)比表Table 2　Input geographic information and output of feature for annotation

從圖面注記輸出效果對(duì)比來(lái)看（圖3、圖4），未經(jīng)過(guò)土壤圖注記自動(dòng)配置系統(tǒng)處理生成的注記層，出現(xiàn)注記壓蓋圖幅邊界等問(wèn)題，而經(jīng)過(guò)土壤圖注記自動(dòng)配置系統(tǒng)生成的注記層，避免注記出現(xiàn)壓蓋邊界的現(xiàn)象。從數(shù)量上看，經(jīng)過(guò)土壤圖注記自動(dòng)配置系統(tǒng)處理后注記的數(shù)量也大大減少，圖面注記負(fù)荷量也大大降低，相對(duì)較為平衡。

圖3　未使用系統(tǒng)生成的注記層（部分區(qū)域）Fig. 3 Annotation layer before using the system

4　結(jié) 論

圖4　應(yīng)用系統(tǒng)后生成的注記層（部分區(qū)域）Fig. 4 Annotation layer after using the system

本文通過(guò)對(duì)注記生成流程的剖析，對(duì)其關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，基于數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)開(kāi)發(fā)了土壤圖制圖注記自動(dòng)化配置系統(tǒng)，并進(jìn)行了系統(tǒng)的應(yīng)用。主要結(jié)論如下：（1）以人機(jī)交互的方式以及圖層、分級(jí)碼、要素對(duì)象的三層控制的方式進(jìn)行土壤圖注記的自動(dòng)化配置，實(shí)現(xiàn)了批量分幅注記的快速生成。構(gòu)建的土壤圖注記自動(dòng)配置系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn) 了圖層、分級(jí)碼、要素對(duì)象的三層控制，可用于多圖層、多圖幅、自動(dòng)化的土壤圖制圖的注記表達(dá)，能夠根據(jù)不同類(lèi)型地圖表達(dá)的要求，通過(guò)在人機(jī)交互界面設(shè)置要素篩選條件，對(duì)圖面地理要素和空間對(duì)象的空間分布特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，通過(guò)對(duì)整個(gè)空間集的圖層、分級(jí)碼和空間對(duì)象三個(gè)等級(jí)類(lèi)型信息的序列式分析和逐級(jí)判斷，完成背景層與主題層多層次的注記表達(dá)與避讓分析，并自動(dòng)生成點(diǎn)狀、線(xiàn)狀、面狀要素各自的注記層。（2）土壤圖注記自動(dòng)配置系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)制圖，不僅具有較強(qiáng)的靈活性，可適用于不同比例尺土壤圖及其他類(lèi)型地圖的注記表達(dá)，而且大大提高了數(shù)據(jù)生產(chǎn)的效率和自動(dòng)化處理程度。通過(guò)解析注記表達(dá)的工作流程，界定整個(gè)工作流程中各分段流程，完成各分段流程嵌套機(jī)制與接口函數(shù)設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)了包含6個(gè)核心模塊的土壤圖注記自動(dòng)配置系統(tǒng)。由于采用了數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，數(shù)據(jù)調(diào)用關(guān)系、注記設(shè)置、避讓分析條件表達(dá)式以及字庫(kù)等均保存在數(shù)據(jù)庫(kù)不同的數(shù)據(jù)表，可以實(shí)現(xiàn)批量化的注記自動(dòng)制圖，作為土壤圖自動(dòng)化制圖的重要組成部分，有效地提高了數(shù)據(jù)生產(chǎn)效率，使數(shù)據(jù)生產(chǎn)流程化，大大提高數(shù)據(jù)生成的質(zhì)量。此外，還可以通過(guò)自定義設(shè)置，可以適用于不同比例尺土壤圖件或其他類(lèi)型圖件注記的生成。

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