田小林 广西:GIS原理38

§6.4 电子地图

    随着信息系统、计算机硬、软件技术的发展，一种新型地图--电子地图以它卓越性能发展为地理信息科学中的新领域。地图是地理信息的图形符号模型，也是各种GIS最主要的数据源。地图与GIS之间的桥梁则是数字地图，它是以数字形式表示的地图，是地图的数字形态。
    电子地图是数字地图与GIS软件工具结合后的产物，它是一种处于运动状态的数字地图，这种运动状态或是输入、输出，或是显示、检索分析。它以电磁材料为存储介质，并依托于空间信息可视化系统再现。在较新的技术基础上，它使用几乎一切GIS技术工具，并且可以提供传统GIS的大范围、多要素的综合分析技术手段。这些，在电子地图集中得到更为集中的反映。
    电子地图集是为了一定用途，采用统一、互补的制作方法系统汇集的若干电子地图，这些地图具有内在的统一性，互相联系，互相补充，互相加强。

    为了更好地认识电子地图，大家可以下载万像GIS的电子地图介绍文档来了解电子地图实例。

一、电子地图(集)的基本特征

    1．能够全面继承并发展了地图科学中对地学信息进行多层次智能综合加工、提炼的优点；
    2．很强的空间信息可视化性能；系统而严密的教学基础，科学而系统的符号系统，强有力的可视化界面，支持地图的动态显示，并可采用闪烁、变色等手段增强读图手段和提高效果；
    3．支持空间信息的多种查询、检索和阅读；
    4．支持基本的统计、计算和分析；
    5．大多数电子地图支持"所见即所得"地编辑和输出硬拷贝，支持电子出版；
    6．大多数电子地图支持多媒体信息技术。

    总之，电子地图(集)极大地保留了传统地图的优点，大大地扩展了传统地图的作用范围，并包含了GIS的主要功能，其中较完善的空间信息可视化功能和地图量算功能是一般GIS所欠缺的。但是相对而言,一些电子地图(集)难予使其可视子空间均具有统一的空间数学基础,因而空间分析相对GIS薄弱，这也是两者的分水岭。
    概略地说，电子地图(集)是一种新型的、内容广泛的GIS产品，而电子地图(集)系统则是一些内容广泛、功能各异的新型GIS系统。

二、电子地图(集)的设计目标

    电子地图可适应广泛的用户阶层，因而应根据用户的要求，发展相应的电子地图(集)。用户一般可分为三类：一般用户、行政及科研单位，其它专业用户，它们的要求各不相同，具有相当大的差异，可以说具有三个层次：一般用户、行政及科研部门、其它专业用户。电子地图(集)的设计目标应该根据用户的应用层次要求来设计，上述三类用户对电子地图(集)的要求实际上是对电子地图(集)的三个不同层次的需要，是系统设计电子地图(集)主要依据和评判标准。

(一)、一般用户

    这类用户一般只需要阅读、浏览和简单查询地图，其要求一般只限于常规地图的范畴，例如中小学生用电子地图（集）作为课本的补充来学习地理、历史、经济、环境、人文等，针对这类用户的电子地图（集）应具以下功能：
    1．地图内容一般是普通地图的要素；
    2．能够方便的翻阅、浏览地图内容，因而要求图形符号清晰，图面能够迅速翻页，漫游，缩、放功能；
    3．必要的检索功能：用户能够查询地图上主要要素的数据和说明；
    4．定位检索和开窗放大：即通过定位选择某一区域，可以快速弹出该区域放大图或更大比例尺图，满足人们对感兴趣地区进一步浏览；
    5．一般的量测：角度、面积、长度等指标能够很方便地量测。
    6．多媒体信息浏览功能。

(二)、行政及科研部门

    一般把电子地图（集）作为组织，管理和显示信息、提供辅助决策的工具。因而这类用户除上述用户要求外，还需提供常用的分析模型，能适时对定位于地图（集）上的要素进行分析，在地图的内容上除具有基本的全要素均衡的普通地图外，能够方便地加入一些专业地图种类的内容，因而在上述功能基础上还需增加以下功能：
    1．比较功能，能同时展现多图、多表、多种数据，进行在时空序列上的比较；
    2．制作综合性地图，利用原来的基础底图生成新的评价图、规划图；
    3．动态模拟，提供专业性的动态变化图，展现现象的发展与变化。
    4．提供常用的分析模型，如动态序列地图模型、统计分析、定位分析、网络分析，一些专业预测模型、规划模型；
    5．必要的数据传输及通讯支持，为了真正发挥作用，数据的现时性十分重要，内容广泛而又现时性强的数据只有专业部门才能收集、更新和提供，因此这一功能对于综合部门至关重要。

(三)、其它专业用户

    其它专业用户一般包括军事、测绘、城市管理专业，水、气、电各专业工作部门，它们的专业要求更为具体、专业性强，要求非常广泛，除上述功能外，还须要一些专业特定功能及分析：
    1．数据提取功能；
    2．专题图设计制作功能，具有专门的符号库、色彩库，建立数学基础，符号化、设色、调色、图文编辑；
    3．专业分析功能：比如各种管道的"爆管处理及分析"，三维分析、显示功能、行军分析、"围歼"分析等。
    4．彩色电子出版功能。  

三、电子地图集系统的结构和开发技术

    电子地图集是一种新型的GIS产品，因此它一出现就采用了先进的科学概念和技术方法，其中最重要的就是模拟信息产品的优势利用和矢、栅结合的技术平台。地图是一种优秀的模拟信息产品，它的可视性强，一览性好，通俗易懂好用是一般数据产品赶不上的，也具有传统的习惯上的优势，电子地图采用了矢、栅一体的技术，尽量发挥地图的传统优势。电子地图集系统由电子地图集数据库、专业数据库、系统软件、系统硬件和用户组成，用户是系统的操作员和系统数据流的向导，结构如图6-4-1所示：

图6-4-1 电子地图集系统结构框架

    电子地图(集)是规格不一、内容广泛的GIS产品，电子地图(集)系统相应地也就性能不一，结构相差甚大，为形象说明其结构和开发技术，更好的理解和掌握电子地图开发的相关知识，请参考万像电子地图集系统若干开发技术。

万像电子地图集系统若干开发技术

    万象电子地图集系统是武汉测绘科技大学在国家和部门支持下开发的一个电子地图集系统。它具有一般电子地图系统的特点，也有自己特色的结构和开发技术。图6-4-2显示了万像电子地图集的数据库层次结构。

图6-4-2 万像电子地图集数据库层次结构

    1.其电子地图数据库是一个严密的统一的多尺度的空间定位框架，在理论上，把系统空间上升作为GIS的重要对象，而不再是一种虚幻的、绝对的尺度空间；
    2.，专业数据库是类同于一般GIS的矢量结构的空间数据库，与整个电子地图集数据库空间上严密、准确地一体化叠加，实际上其空间是由电子地图数据库统一定义的；
    ①矢栅一体在屏幕上共存、互补，图中的嵌象，象中嵌图；
    ②迅速互相转换；
    ③模拟数据产品和数字产品浑然一体；
    ④矢量数据具有集成质量、数量、时间、空间和多媒体的全面特征；
    3．电子地图集数据库在每个尺度空间上，采用无缝无叠技术系统，使每一个尺度上，不管有多少图幅，均可连续漫游，也即均是一个完整而连续的平面，使GIS的数据输入管理、使用和输出均十分简单，出现了新的概念，根除了"拼图""接边"的需要；
    4．矢、栅结合的空间分析技术理论分析表明：栅格数据本身已内蕴了全面的空间关系数据，与矢量型式的目标管理优点相结合，空间分析具有全面、规范、严密、高效的优点。很明显，在此种结构下，"位"、"邻"、"近"、"势"四种空间概念得到全面的体现，相应的空间分析的难点，如动态最优路径分析，高效、优质DEM生成技术，大区域多边形多重叠置等问题迎刃而解。
    5．采用在上层小比例尺层次上"开窗"及下层大比例尺图上同位"开窗"加漫游技术全面代替了在同一层次上开窗的技术方法。