自1999年开展国土资源大调查以来，我国已逐步建成以GIS数据为主，包括GeoJSON、KML、Ora- cle等数据，土地类型、土地等级、土地价格和土地利用规划等专题的土地利用空间数据库体系。在国家大数据战略及“互联网+地理信息”创新服务模式的推动下，土地利用空间数据已成为国土、林业、水利、海洋等职能部门及其他社会行业信息化建设的重要基础。地图作为空间信息表达、交流与互通的重要手段，地图要素的规范化直接影响其编制效率，对此进行研究具有很好的现实意义。

基于GIS的地图编制是当前空间数据专题制图的主要模式，在环境监测^[1]、城市规划^{[2, 3]}、土地利用^[4]、土地权属^[5]、林业^{[6, 7]}、地下空间^[8]和电网管理^[9]等领域有较为广泛的应用。诸多工程实践人员对ArcGIS^[10-13]、MapGIS^[8]、MapInfo^[14]、Geoway^{[15, 16]}和SuperMap^[17]等软件环境下的专题制图流程进行了总结，发现了不同GIS软件由于数据格式不同造成的制图功能差异。对此，诸多学者在分析地理数据库和地图要素之间关系^{[18, 19]}的基础上，研究了GIS环境下地图要素的数据存储、管理^[20]、分析^[21]和表达^[22]；在GIS制图与传统制图模式方法比较^{[23, 24]}的基础上，对地图符号化方法^{[25, 26]}及软件组件^[27]、要素分级渲染^[28]、地图整饰要素管理^[20]等GIS制图的技术环节进行了研究。在水土保持^[29]、城市规划^[30]、土地利用总体规划^[31]等领域空间数据的相关标准中，针对专题制图采用了在空间数据库规范中规定制图要素或基于传统制图模式编制专门的专题图制作规范两种形式。然而，针对地图要素与空间数据映射关系缺乏影响地图编制效率的关键问题研究讨论不足，土地利用空间数据制图标准中地图要素及图数映射关系的规范化亟待改进与完善。

本文围绕土地利用空间数据的GIS制图需求，确定在土地利用空间数据库标准中补充完善地图要素体系、构建关系数据库显化地图要素与空间数据映射关系等地图要素规范化的实现途径，并针对具体数据库标准设计了方案实例化应用及制图实施的方法流程。本研究将有助于推动土地利用空间数据库相关标准的完善，促进土地利用空间数据专题地图制作与共享效率的提高。

1 地图要素规范化的途径分析

基于传统制图模式编制专题地图规范和在空间数据库标准中规范制图要素是当前土地利用空间数据进行地图要素规范化的两个基本实现途径。但传统制图标准和空间数据库标准中地图要素和GIS格式数据在数学基础、数据格式、要素体系及数据关系等方面的规定缺乏或不协调，是影响土地利用专题制图效率的主要原因。

1.1 传统制图标准的效率分析

当前，我国相关管理部门针对土地利用空间数据制定了《县级土地利用总体规划制图规范：TD/T 1021-2009》、《城市规划制图标准：CJJ/T 97-2003》和《土地整治项目制图规范：TD/T 1040-2013》等专门制图标准。此类专题制图标准明确了专题类型、空间参照系统、比例尺、图名、图廓、坐标网、指北针、位置略图、制图单位和制图日期等地图要素信息，规定了基础地理要素和专题要素的内容、符号与注记的格式配置，并以样图示例。

尽管相关规定符合采用传统制图模式的AutoCAD、FreeHand和CorelDraw等制图软件的技术要求，但进行GIS格式的土地利用空间数据专题地图生产时，工作效率仍会受到4个方面的影响。

1) 空间参照系映射转换。GIS格式空间数据采用地理或大地直角坐标存储空间位置，进入传统制图软件须通过数学映射转换为图纸平面坐标。投影转换计算公式复杂，且坐标的数据量级变化容易导致目标空间几何精度损失。

2) 格式转换与数据筛选。GIS图形数据一般需通过E00、Shp、Dxf和Dwg等中间格式转换进入传统制图软件，其拓扑关系、几何精度会受到影响；且由于属性数据一般不能对应转入，在制图可视化表达时，特定目标的查询筛选需人工完成，工作量大^[16]。

3) 地图符号化与注记。传统制图软件没有集成空间对象的属性数据，不能按照属性查询目标。这直接导致地图目标的专题符号化需逐一配置或通过GIS软件查询导入再批量配置；对应的地图注记亦需手动逐一添加或通过GIS软件属性自动标注、注记转点生成注记层后批量导入^[32]。在传统制图软件符号、注记与数据的一致性维护及规格调整方面耗时费力，有着不可克服的缺陷。

4) 图幅要素编辑配置。传统制图软件中，图名、图廓、指北针等图幅要素可以由制图人员快速绘制；但比例尺、经纬网线或坐标网格需根据地理坐标到图纸坐标的映射关系换算配置，图例也需要根据地图符号及图形属性进行分类、分级配置。由于不能实现与数据联动更新，图幅要素的编辑配置过程繁琐、耗时耗力。

由于传统制图软件缺乏地图要素和GIS格式数据的一致性联动功能，处理土地利用变化带来的专题地图信息增量只能进行地图要素的完全更新生产^[33]，阻碍土地利用专题制图的动态更新效率。

1.2 数据库标准应用效率分析

我国面向土地利用空间数据制定了诸如《土地利用数据库标准：TD/T 1016-2007》、《基本农田数据库标准：TD/T 1019-2009》、《开发区土地集约利用评价数据库标准：TD/T 1020-2010》、《市(地)级土地利用总体规划数据库标准：TD/T 1026-2010》和《乡(镇)土地利用总体规划数据库标准：TD/T 1028-2010》等空间数据库规范。此类规范对土地利用专题的要素体系、空间数据基础、数据命名、数据组织、数据库结构、元数据等内容进行了详尽规定。

尽管此类规范规定了数据交换内容与格式，针对地图要素定义了图层要素分类、增加了单独的“层注记”要素图层并设定了图层属性结构描述表，发挥了相应GIS软件实现自动标注注记、坐标投影转换工作等便捷制图优势。然而，应用空间数据库规范进行土地利用空间数据专题地图生产时，尚未规定空间数据与地图要素的以下几种映射关系。

1) 专题地图与地图要素关系。缺少地图索引配置规范，制图人员无法整体把握目标专题地图的要素体系，无法核查地图图幅信息并有序检索、存放专题制图工程文件。

2) 图层与图形目标输入关系。缺少图形目标的关联图层配置规范，影响图形目标的查询输入和目标图层顺序叠置。

3) 图层与目标符号配置关系。缺少关联图层的目标符号显示方式和样式配置规范，影响按图层整体或属性专题配置符号。

4) 图层与地图图例配置关系。缺少关联图层的图例信息配置规范，影响按整体或属性专题配置图层符号图示。

5) 图层与目标注记配置关系。缺少关联图层的目标注记配置规范，影响按图层整体属性内容或条件查询目标属性标注注记。

当土地利用专题制图动态更新时，实现图数联动操作需要建立在GIS数据库要素、图层、目标属性与专题地图要素体系配置关系的基础上。数据库标准中缺乏空间数据与专题地图的“图数一体化”衔接关系的显式表达，致使制图人员必须耗时深入了解GIS数据库与专题地图要素间映射关系，造成了人力和时间耗费。

1.3 地图要素规范化途径确定

当前，国土资源管理相关行业的土地利用空间数据库及标准主要是以GIS数据格式为基础建设的。存储空间地理信息图形和属性数据的GIS数据库是地图信息的基础，特定专题地图的图幅、比例尺、符号及注记等信息服务于GIS数据的可视化表达^[21]。GIS软件具有区别于其他传统制图软件的数据管理、统计分析与地图编制等功能的一体化集成优势，已经成为地图制图学领域的共识^{[17, 22, 34-38]}。潘正强^[22]研究指出传统制图70%的工作量在于注记编辑，“图库一体”GIS技术可以自动完成80%的制图工作。GIS软件的“图数一体化”存储与操作联动(图 1)，为数据与地图的一致性维护提供的便利具体表现在以下几方面。

1) 地图要素与GIS数据存在逻辑映射关系。其中，E₄图形目标：数据视图中的点、线、面图层的图形目标可以叠加显示的方式动态引入到地图视图中；E₅目标符号：图形目标可按图层或图层内目标的属性项内容分类进行地图符号配置，根据配置参数动态关联符号库的符号实现专题化绘制；E₆目标注记：可根据图形目标的属性项文本内容进行自动标注，根据配置参数设置注记格式；E₇图例：可根据

图层名和图层中图形目标的符号配置自动生成；E₈比例尺：可通过数据视图中的地理坐标范围与地图视图中的图纸坐标范围自动计算；E₂指北针、E₃方里网：可根据数据视图中的地理坐标与地图视图中的图纸坐标映射关系自动计算绘制。

2) 图形目标、属性信息和地图要素及1)中的映射或关联信息实现统一存储。其中，图形目标、属性信息统一存储在图层中，地图要素及关联信息存储在GIS软件的工程文件中。

3) GIS软件采用数据、地图两类视图与空间数据库进行映射，地图视图单向依赖于GIS数据库的更新^{[18, 19]}，数据视图实现图形及其关联属性的直接编辑操作，并按地图要素与GIS数据的映射关系，联动更新地图视图中的图形目标、符号、注记、图例等要素，无需因数据改变而重新制图。

鉴于GIS软件的便捷制图优势，本文确定基于GIS的“图数一体化”土地利用专题制图模式，将在土地利用空间数据库标准中补充完善地图要素体系、构建地图要素与空间数据映射关系模型作为规范改进的途径。

2 地图要素的规范化改进方案

土地利用空间数据的地图要素规范化流程依次为构建地图要素规范化的关系模型、标准中规范化地图要素的实例构建和应用改进的数据库标准制图等3个步骤。

2.1 地图要素规范化的关系模型

为表明地图要素与空间数据复杂映射关系，笔者构建如图 2所示的地图要素体系与数据联动关系模型(图中，PK代表主关键字；FK代表外部关键字)，并在表 1中对其进行详细说明。由此建立的地图要素关系体系及“图(E₁~E₃、E₈)-m:n-图层(E₄、E₇)-1:n-目标集(E₅、E₆)”层次关系，可以让制图人员更清晰直观地了解专题图的图层范围、图例和注记所表达的含义，并为其提供标准化的出图格式，减少制图错误。

针对数据库规范缺乏相关关系的显式表达问题，通过制图模板的预先配置，将存储了GIS数据库与专题地图要素映射关系信息的工程文件以Blob的数据类型存储在土地利用空间数据库中，待需要进行地图编辑时再导出使用，以便于制图任务流程化、快速、便捷地完成。

2.2 规范化地图要素的实例构建

针对土地定级、土地估价数据库等不同类型的土地利用空间数据库进行地图要素规范化时，要素内容具有特异性，但规范化地图要素的实例构建过程具有同一性，分为如图 3所示3步骤：①地图要素体系构建:数据库标准中增加规范表或示意图规定专题地图包含E₁~E₈等地图要素；②地图要素体系映射关系表编写。按照图 2、表 1定义的关系模型表格属性结构建立表(a)~表(f)，运用各表主关键字检索表格元组，编写和查验相应行内容；③完善数据库标准内容。将编写完成的地图要素体系与空间数据映射关系表(a)~表(f)补充到土地利用空间数据库标准中，实现数据库标准的地图要素规范化。

2.3 改进数据库标准的制图流程

制图人员依据完善的数据库标准利用GIS软件经过图 4所示制图流程输出土地利用专题地图。

1) 构建制图模板。基于映射关系表(a)建立专题地图系列工程文件；从空间数据库中调取数据，严格参照表(a)~表(f)规定的图数联动关系，编辑配置各专题图的E₁~E₈地图要素及C₁~C₅关联信息，构建专题地图的可视化表达模板；将工程文件保存到数据库中作为制图模板，供土地利用人员数据更新后的快速出图。

2) 数据更新后的编辑制图。由于地图要素与GIS数据存在的逻辑映射关系已经存储在制图模板中，且GIS软件具有“图数一体”联动制图功能，当土地利用空间数据发生变更时，仅需联动更新专题地图的E₄~E₇地图要素，输出专题地图完成更新。

3) 更新数据库。保存工程文件，导入数据库实现成果更新。

3 结束语

本文针对现有土地利用空间数据库规范中缺乏GIS数据库要素、图层、目标属性与专题地图要素体系配置映射关系的问题，基于“图数一体化”GIS制图模式提出了补充地图要素体系、GIS数据库与专题地图要素一体化存储与操作联动关系、显示表达相关关系的制图模板的改进方案。地图要素规范化方案内容体系完整，构建模型方法系统全面，实例应用流程清晰。在土地利用空间数据大量涌现的背景下，发挥GIS快捷制图的优点，为土地利用人员在图件编辑、管理、应用等方面提供便利，提高土地利用专题制图和空间数据共享互通的效率，并为数据库管理人员完善土地利用空间数据库标准提供借鉴。