地图是测绘地理信息要素的载体，地图制图技术已成为业界关注的重要问题^[1]。近年来，政府指挥决策、重大项目调研、应急保障等工作对地图的需求日益旺盛，政务地图服务得到认可。然而，从技术层面分析，江苏省政务地图服务保障仍存在以下不足：①地图数据大多基于CorelDraw、MapGIS、Adobe Illustrator等软件进行编绘，多种类型的地图数据间相互独立，多种比例尺的地图数据间缺乏关联，地图数据难以实时统一；②地图要素没有规范分层，要素属性信息空缺，地图编辑周期长，无法有效满足地图应急保障服务需求；③地图数据的坐标系统、数据精度、数据格式、命名方式、属性项定义方式等皆不相同，导致各类型数据共享利用困难。为满足江苏省地图应急响应和多样化需求，全面提升地图服务保障能力，达到政务地图服务“快、好、新”的要求，本文尝试提出一种面向政务应急用图和常态化地图编制的快速制图服务系统建设方案。

1 快速制图服务系统框架

快速制图服务系统建设主要包含以下几个部分：①充分利用基础数据成果，将知识制图与数据库建设相结合，在制定地图数据库建设规范的基础上，研发地图数据整理与综合子系统，构建多尺度地图数据库^[2]；②采用多尺度地图数据库级联更新^{[3, 4]}方法，保持各级地图数据的现势性和一致性；③结合快速成图模板库等知识规则库，研发快速成图子系统，实现全省多尺度、多类型地图的全域及局部快速生产；④结合新需求，升级拓展知识规则库^[5]，不断迭代优化快速制图工艺流程。系统框架如图 1所示。

2 系统设计与实现 2.1 多尺度地图数据库建设规范制定

地图数据建设的本底资料主要来源于基础测绘数据，但基础测绘数据着重于要素的行政等级、分类和基础属性等，而地图数据更强调要素的表示、关系处理等；且基础测绘数据一些要素的定义和表达形式不同于地图要素表达要求，数据结构中部分要素类型及属性项对于地图数据也相对冗余。

因此，在传统的地理数据模型基础上，结合江苏地理要素特征、快速制图需求、地图符号表达的诸多要求，扩展设计面向地图制图的地图数据模型，确定地图要素类型，设计制图属性项，主要制图属性项设计如表 1所示。确立其赋值方法及出图规则，从而制定地图数据库建设规范，以指导制图知识规则库的建设、快速制图软件系统的研发与维护、多尺度地图数据库的建设与更新，以及成果的应用。

2.2 多尺度地图数据库建设与维护

地图数据库以输出符合出版要求的地图为目的，通过地图数据预处理，将要素编辑工作做在前面，实现地图表达的提前处理及固化存储，大大减少快速制图时要素处理的工作量，以应对紧急需求。作为系统建设的基础，地图数据库要确保完整性、准确性与现势性。

1) 多尺度设计思路。地图数据库数据应覆盖全省范围，主要服务省、市、县区域地图的编绘出图。基于全省现有区域地图成图幅面尺寸，以及比例尺范围，设计建设1∶5万、1∶10万、1∶25万、1∶50万和1∶100万5个关键尺度的地图数据库，以满足全省任意区域、任意幅面的地图成图。

2) 建设流程。根据地图数据库建设规范及数学基础，建立地图数据库模板库；筛选基础资料中的地图要素，进行投影一致性转换，导入地图模板库，形成1∶5万地图数据库建设的原始数据；采用多人离线协同作业模式，基于地图编制要求，分别对要素进行选取、综合、要素避让关系处理及分类分级等，并实施严格的质量控制。以1∶5万地图数据库为基础，按照统一的地图编制原则，通过选取、夸大、合并、分割和位移等多种制图综合方法，逐级建设1∶10万、1∶25万、1∶50万和1∶100万地图数据库。同一要素在逐级综合、逐级建库过程中，保持唯一标识码固定不变，使多尺度地图数据库之间达到多级联动。

3) 数据更新与维护。建立长效的数据更新机制，确保数据库能够得到持续更新^[6]。通过基础测绘数据增量包进行定期地图数据更新，全省辅助决策地图联动更新数据进行重要地图要素更新，使用常规地图资料进行地图要素常态更新；通过多尺度地图数据库之间的要素关联，实现地图要素的级联更新，保持各级地图数据的现势性和一致性。

2.3 基于知识规则的制图模板库设计

“知识”作为制图综合的“三驾马车”之一^[7]，在快速制图服务系统建设中占有重要位置。基于已有的制图经验将不同尺度要素表达的内容、指标、规范进行整理，设计相应的符号化方案、配色方案、注记方案、生僻字方案、图外整饰方案，建立地图符号库、快速成图模板库；针对要素选取、境界跳绘、自然河流渐变、注记编辑、图廓编辑等工艺相关的专家经验值进行梳理总结，建立制图知识规则库；对数据生产中分类分级、冲突避让、质量检查以及数据更新中的要素匹配、自动更新等需求用信息化的语言进行描述，建立大量的知识规则库。

2.4 快速制图软件系统研发

围绕地图数据库建设规范及生产服务需求，以地图数据生产、更新及成图一体化建设为原则，研究关键算法，利用ArcEngine和.Net技术搭建任务驱动的支持动态扩展、个性化定制、多种操作系统运行的灵活软件架构。

1) 地图数据整理与综合子系统建设。结合多尺度地图数据库建设规范、地理要素特征、分类分级标准、要素表达规范、拓扑关系约束等内容，研究水路选取等级分级及连通性检查、地名点优先级赋值、要素避让关系快速处理等关键技术，实现数据编辑整理、地图综合、拓扑处理、协同管理与质量检查等功能。

2) 多尺度地图数据库级联更新子系统建设。基于唯一标识码的级联机制，及其与基础测绘数据的结构映射关系，研究基于矢量要素几何匹配算法的增量自动处理的关键技术，实现增量的关联关系创建、要素自动和半自动更新处理、增量导出等功能。

3) 快速成图子系统建设。围绕知识规则驱动快速制图的核心理念^{[8, 9]}，通过研究模板映射、规则匹配、智能移位、分类提取、要素选取及一致性表达等关键技术，实现地图编制流程的向导化设计，完成地图要素的快速符号化、半自动化交互式编辑和地图整饰配置。

3 建设成效示例与分析 3.1 快速制图的“快”

通过多尺度地图数据库建设以及快速成图子系统的实时处理，一幅全开的县级标准地图自动成图时间在10 min左右，加上人工后期处理的总生产周期可由原先的十多天缩减至半天左右，可充分满足地图服务快速响应需求。快速制图系统自动成图时间如表 2所示。

3.2 要素选取及相关表达

基于要素分类与分级，构建多尺度地图数据生成与表达模型，设置地图要素输出时的表达状态(是否表达、以什么样的姿态表达)，以应对灵活多变的地图比例尺，实现要素的自动化快速选取。如图 2所示，随着成图比例尺的不断缩小，系统自动选取高等级水系上图表达，等级较低的“加粗单线水系”优先转为“细单线水系”出图，保证两种水系的成图比例，使得图面效果美观。

快速制图系统的建设，可满足多种用图需求，实现地图信息量丰富、图面清晰可读、主题明确突出的目的，要素选取示例如图 3所示。

3.3 城市道路的自适应表达

当成图要求是显示县级及以上居民地时，乡镇及以下等级居民地上的城市道路，只有作为公路连通性补充时才表示为公路，其余不表示；县级及以上居民地上的城市道路，均表示为城市道路，以表达公路进街区后的城市道路功能，以及舍去街区后公路的连通性，从而实现不同居民地显示类型下道路表达方式的快速切换。不同居民地显示类型下城市道路的符号化表达如图 4所示。

4 结束语

江苏省快速制图服务系统建设成果能够有效满足多幅面、多尺度的地图编制需求，也能满足快速成图与更新维护需求，极大地提高了应急地图保障服务水平，有效地保证了多尺度地图数据库的准确性和时效性。目前，项目成果已成功应用于《江苏省政区图》《江苏省第三次国土调查成果图集及挂图》等常态化地图编制工程中。

后续研究将结合生产应用需求，从地图数据整理、制图综合、更新机制、海量数据注记生成规则、注记自适应字间隔、一键式出图等方面进一步优化软件功能，继续探索成果应用领域及模式，实现传统与现代的结合，拓展知识规则库，升级符号模版库，推进地图编制智能化发展^{[10, 11]}，以适应应急用图、行政用图、地图集、政区图、专题图等不同类型地图编制，提供“应需、高效、统一、精准、美观”的公益性地图服务，为“美丽江苏建设新征程”护航。