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地图并不能完全复制现实,而却可将其呈现为一种易于操作且缩放自如的形式。这一点在数字制图和打印制图中都显而易见。在数字领域,对启用了 Web 功能的多比例地图的需求日益增长,并且还需要实现在各种比例下对数据进行无缝描绘。相应地,在打印制图中,基于单个数据库生产多比例产品在成本和时间开销上均占有优势,另外,可只对数据库进行一次编译,并可在单个位置集中存放和管理所有更新。能够在各种比例下有效显示数据是必需的功能,但要实现这一点,在以较小比例显示数据时必须先概化大部分的数据,才能使地图保持清晰并保留典型的外观。
空间数据库中的要素可通过多种方式捕获:通过影像、航空摄影、现有地图、terrain 模型甚至是航路点进行捕获。这些要素的几何和位置使用的分辨率和精度均属于它们源的比例下的固有属性。当数据在地图中恰以该比例显示时,将保留合适的要素密度和精度。以小于捕获比例的比例显示数据可以接受,但不允许以大于该比例的比例显示,因为这需要精度比数据实际精度更高且内容量比实际内容量更大。因此,既有优势又能节省成本和时间的做法是,收集和保留尽可能大的比例下的数据,然后通过制图综合修改数据以便在各种较小比例下显示。
制图综合是制图过程中具有挑战性的固有组成部分。它是为清晰呈现场景原貌而决定保留哪些要素、删除哪些要素、夸大哪些要素以及简化哪些要素的过程。挑战就在于,如何在减少无关细节和保留数据特征排布的同时将地理信息尽量真实地描绘出来。在尽可能保证图形显示丰富多彩且信息量大的同时,必须解决相互之间可能存在矛盾的各种需求。
制图综合不仅需要考虑各个要素,还需要考虑所用图案在场景中具有视觉特征的要素之间的空间关系和上下文关系。地图上放置的所有内容势必要尽量争取页面空间和自身显示的清晰度。地表上有些要素因为并不实际存在而不可见(例如等值线或行政边界),所以在地图上必须紧靠着所有实际存在的要素(如道路和航路)绘制和标注。有些要素则必须使用大于对应实际大小的符号进行绘制,才能够清晰可读。这些实际做法将有助于合并因比例缩小而质量下降的图形,从而催生了对后续制图综合的需要。
变换操作非常简单直接且适用于单个要素,例如通过移除细密的无关锯齿来简化河流。但您可以很容易看出,此类似乎并不复杂的修改如何催生出进行其余上下文更改的需求。移除较小的河流折弯可能导致河流流过建筑物或无法与桥和等值线正确对齐。大部分制图综合任务都要求,应考虑要素存在的周围环境,这样才能保证清晰度并能够识别和保留相同的样式,从而维持当地地形地貌的典型外观。
在大部分制图生产工作流中,制图综合的执行过程通常分为两个不同的阶段。当要从主数据库中获得多个比例范围时,通常做法是先处理数据,以便基于主数据库生成特定比例的数据库。通常,特定比例的数据库将涵盖一个比例范围,在该范围中要素通常以相同的方式显示。技术上,以下处理特定比例的数据库中数据的步骤并不属于制图操作。数据的符号化显示尚未建立,而且也不会考虑在内,并且也未对比主题以便检测冲突。相反地,要素密度被减小并且要素细节也根据比例范围酌情简化。这通常称为模型制图综合。
第二个阶段为制图综合,通常发生在地图创作的过程中,该过程位于地图的用途、规范、输出机制和比例均建立完毕之后。符号化的要素将视为贯穿整个数据主题上下文,并与其他地图元素相对应,例如注记、内图廓线及格网和经纬网线。在这一阶段中,将评估和修改各个要素的复杂性和要素总体密度,从而使整幅地图的清晰度得以维系。在该阶段中还可评估和解决要素间的符号冲突。当前比例下要素的符号化轮廓线通常比它们实际对应的轮廓线大许多。地图比例越小,出现这种趋势的可能性越高。冲突可能是要素的普通叠加,也可能是更复杂的问题,例如多条高速公路行车道的某些部分未正确对齐。