圖幅

圖幅，全稱是圖紙幅面，指繪製圖樣的圖紙的大小，分為基本幅面和加長幅面兩種。

1.基本幅面（第一選擇）共有五種：A0，A1，A2，A3和A4，這與ISO標準規定的幅面代號和尺寸完全一致，具體的尺寸大小為：

A0=841X1189 (mm)

A1=594X841 (mm)

A2=420X594 (mm)

A3=297X420(mm)

A4=210X297 (mm)

從中我們可以看出，基本幅面的長是寬的根號2倍，且各相鄰幅面的面積大小均相差一倍。

2.加長幅面

當基本幅不能滿足需要時，可採用加長幅面。加長幅面的的尺寸由基本幅面的短邊成整數倍增加後得出。如A3X2表示的是420x594的圖紙（594=297X2）。

計算機技術和自動控制技術的發展帶來地圖製作方法的變革。20世紀50年代初，國外已開始自動製圖的研究，到70年代，已取得顯著進展。當前製圖技術在信息載體、製作工藝、數據來源、更新方式等方面都發生了根本性的改變，且自動製圖在許多領域被廣泛應用。地圖整飾是關於地圖內容的表現形式和手段的技術，是地圖製圖學中的一個重要部分，也是地圖輸出過程中的關鍵環節。地圖整飾分為地圖製圖數據符號化和地圖圖幅整飾。本文討論地圖圖幅整飾。地圖圖幅整飾內容較多，包括內外圖廓、方里網、經緯網、比例尺、圖名、圖號、圖廓註記、鄰接表、指北針、圖例、出版説明等。國內外已經有一些比較成熟的地理信息系統(GeographicInformationSystem，GIS)平台，這些平台都有地圖圖幅整飾功能，且有的還提供二次開發功能。但這些平台的地圖圖幅整飾要素需要單獨生成，或者是做成相應的模板，再和地圖製圖數據進行套合，且基於特定GIS平台二次開發的地圖圖幅整飾通用性差。因此，實現圖幅整飾自動化和研發核心功能不依賴於特定GIS平台的地圖圖幅整飾庫具有重要意義。

地圖圖幅整飾的基本設置須符合國家標準。比如對於繪製標準比例尺地形圖，我國制定了《國家基本比例尺地圖圖式》。綜合地圖圖幅整飾的要素，根據其幾何特徵可以分為點、線、面。其中，點對應註記信息，線對應網格、比例尺等，面對應圖廓、鄰接表等。註記信息包括地圖主標題、副標題、地理座標信息、地圖所有單位信息、繪製人員信息、地圖密級、數字式比例尺、説明式比例尺以及各種批註性文字及其樣式。網格包括方里網、經緯網和內外圖廓之間的連線。方里網有網格和十字絲兩種風格。為了便於符號化時的處理和解決實際應用中內外圖廓之間連線描繪的是經緯線，內圖廓中的網格用十字絲描繪，將內外圖廓之間的連線做單獨處理。比例尺指的是描繪圖解比例尺的線。上述這些內容定義為地圖整飾輸出的要素信息。而輸入為圖廓範圍、內外圖廓間距離、網格步長、比例尺大小、字體等。將其歸納為基本設置、字體設置、顯示設置、邊框註記設置。通過這些設置用户可以自定義整飾最終的輸出效果，同時用户可以保存這些設置，實現一次配置並可自動套用。地圖整飾功能如圖1所示。

自動化處理地圖整飾能簡化處理流程，提高製圖效率，避免因人為因素而導致的錯誤。用户選定輸出的地圖數據範圍，設置好整飾參數，系統便會自動進行處理並將製圖數據和圖幅整飾結果一起輸出，如圖2所示。

為提高整飾功能的處理效率、重用率和可移植性核心功能採用C++開發，圖形界面則用開發效率較高的C#。由於地圖整飾是圍繞着圖廓和網格而展開的，從而設計2個處理核心功能的類DrawGrid和DrawAnnotate。DrawGrid類是地圖網格的抽象，該類提供了計算內外圖廓、方里網、鄰接表、比例尺、內外圖廓連接線的方法，並記錄這些對象相應的座標信息。DrawAnnotate類依賴於DrawGrid。通過DrawGrid對象運算結果和註記相對圖廓和網格的相對位置來確定各種註記相應的佈局。通用的基本數學運算放在GAlgorithmsLib類中。同時定義了基本的幾何對象。為提高和現有GIS平台的交互性GeoTypeConvert類實現了基本幾何對象和這些GIS平台之間的類型轉換，如圖3所示。

本文根據相關反饋過程中用户對標記對象的標記信息，通過高斯隨機場方法對未標記樣本進行標記，利用新的訓練集對用户模型進行估計，更新視頻庫中鏡頭集的目標概率。實驗結果證明，該算法降低了視頻低級特徵和用户理解之間的語義鴻溝，減少了反饋次數，提高了檢索性能。 ^[1] 

大區域海地理數據的組織管理是當前地理信息系統研究中廣泛面臨的主要問題，這很大程度上與地理數據獲取的特點有關。對於比較大的地理區域，由於當前地理數據的生產和數字化過程的數據處理工作量大，數據讀取操作頻繁，無論是以現有的紙質地圖，還是以航空影像圖獲取數據，大多還是以圖幅為單位，這一局面在短時期內還難以改變。因此，在具體使用中，一般是通過各種比例尺的分幅地圖數據來描述整個現實世界，結果是現實世界中的一個地理實體以及它的空間關係的完整性就有可能遭到破壞，如何在應用過程中恢復被分割的空間關係和同一要素實體表示的是地圖拼接所要解決的問題。

在現有的採集軟件中，絕大多數都是對現有的紙質地圖進行分幅採集，採取的是分工合作的方法，作業員互相之間的採集操作不是實時可見的，作業員與作業員之間協調性很差，大多數情況下會出現要素沒有數字化到圖幅邊線，或者超過了圖幅邊線的情況，從而使要素產生了重疊、位移，以及幾何數據和屬性數據出現不吻合的現

象，造成相鄰圖幅邊界位置的地圖要素有很大的誤差，如圖4所示。在實際應用中，由於空間數據的組織與管理是在一定的地理區域(一塊連續的無縫的地球表面)中進行的，單幅數據是不可能滿足實際需要的。因此，必須進行圖幅與圖幅之間的接邊工作，使得在以後進行所謂的“合幅”之後，邊界不存在以上種種錯誤現象。通常，接邊有兩種方式：一是自動接邊，一是交互接邊。如果單靠人工交互編輯去修正這些誤差，則大大降低了數字化成圖的效率以及成圖的準確率，因此，一個圖幅自動接邊的軟件模塊在數據處理中是必需的。 ^[2] 

（1）圖幅拼接的基本概念

數字地圖可分為柵格地圖與矢量地圖兩種，圖幅拼接主要是指矢量地圖的圖幅接邊。所謂圖幅拼接就是在兩幅相鄰地圖的邊界上，由於某種原因造成跨圖幅同一要素幾何位置偏差，在編輯修改時，用手工或自動的方法將相鄰圖幅的同名要素拼接在一起，從而達到修正誤差的目的。

同名要素是指在相鄰兩幅地圖上，由於地圖分幅而使同一地理要素被分為兩個地理要素，它們的屬性往往是完全一致的，因此圖幅拼接實質上就是兩幅地圖上同名要素的拼接。圖幅拼接常常採用的是距離匹配法，但僅靠距離法去匹配效果很差，會造成要素的大量的所謂錯接，在實踐中採用距離匹配與屬性匹配相結合的方法，通過屬性匹配來確定在一定距離範圍內的要素是否為拼接要素，大大減少了錯接的比率，取得了良好的效果。在地理信息系統中，數據都是按圖層組織的。圖層是具有相同性質的某些地理要素的集合，如交通、水系、居民地等圖層。在實際應用中，數據採集、編輯修改及圖幅接邊都是在一定的圖層上進行的，這在某種程度上降低了數據操作的難度，節約了內存的開銷，避免了由於數據量過大而產生的內存不足，以及由於要素種類多而導致數據結構過於複雜的情況。在數字地圖中，地理信息可以抽象為點、線、面及註記等要素來表示，其中點與註記可以只用一個定位點表示，因此點和註記的問題相對少得多，只存在少量的兩幅圖中點或註記重複的現象，可直接用手工編輯修改兩幅圖中重複採集的情況。面要素的邊界是由線構成的，完全可以把面要素的接邊問題轉化為線要素的接邊問題。而線要素則廣泛分佈於等高線、水系、交通等各層中，因此圖幅接邊的大量工作是基於線要素的接邊。

（2）數據的提取

數據是圖幅拼接的基礎，數據質量的高低直接影響着拼接效果的好壞。對於待拼接的兩幅地圖，其數據應滿足以下5個要求。

1)具有相同的地圖比例尺。

2)幾何數據精度要滿足一定的要求。包括點和線與掃描圖像套和，跑線不得超過規定的限差。等高線不能相交或打結，應連續的地方不能斷開等。

3)要素的屬性數據必須正確和完善。

4)要有統一的地圖數學基礎(平面座標系、高程基準、地圖投影等)，這可以通過檢查圖廓點的座標和控制點的高程來驗證。

5)兩幅拼接圖的邊界數據應無重疊現象。具有相同比例尺是兩幅地圖數據拼接的基礎，不同比例尺的地圖是無法拼接的；拼接圖的數據如果精度太低，就難以保證拼接的順利進行和拼接後的數據質量；進行拼接時，要以屬性數據作為搜索同名要素的依據，若屬性數據存在嚴重錯誤，必然會造成要素拼接的錯誤；統一的地圖數學基礎，可以保證拼接圖之間嚴格拼接，圖幅與圖幅之間無縫隙。因此在圖幅拼接之前對單幅圖的數據質量進行嚴格的檢查驗收是很必要的。

由圖4可以發現，待拼接的兩幅地圖上有許多等高線的端點由於數據採集的誤差而超出了圖幅的邊線，這種情況是無法進行拼接的，只有對超出圖幅的線要素進行裁剪，才能達到拼接的要求。線要素相對於圖幅邊界的位置有如下4種情況：

1)線要素的全部都在圖幅之外；

2)線要素的首、末都有結點在圖幅之外；

3)線要素首或末有一部分位於圖幅之外；

4)線要素的中間有部分線段位於圖幅外，但首、末點都在圖幅範圍內。

圖5為線要素相對於圖幅邊界的幾種情況圖形顯示。對於情況1)，可能是其他的要素或一些圖幅外的整飾線，可由作業員在手工編輯檢查時對其處理。對於情況2)，即線要素超出邊界的情況，則需視情況裁剪線要素的首、末兩個端點，在圖5中(a)中，等高線的首、末結點都超出了圖幅邊界，應通過裁剪算法把超出邊界的點刪除，確保等高線的兩個端點都在圖幅以內。對於情況3)和情況4)，即圖5中(b)和圖5中(c)，若一律進行裁剪就會導致等高線的不完整，應作為特殊情況處理，保留其形狀特徵，由作業員在手工編輯檢查時決定是否對其進行修改。

經過裁剪後的數據，就可搜索待拼接鏈，即尋找與邊界相交的邊，其關鍵在於確定距離邊界的距離閾值。這可以由作業員根據數據的單位和經驗確定一個距離邊界較為合理的拼接閾值，將端點在拼接閾值範圍內的所有線要素放入鏈表中作為待拼接鏈。

即使對一定區域內的所有圖幅的要素都進行了接邊處理，對於硬件設備配置比較低以及不能使用數據庫軟件，只能採取基於文件形式進行數據管理的系統，在物理上和內部數據組織中仍然按照圖幅的概念進行存貯管理。大區域、多圖幅空間數據的調度、管理主要依據用户工作區的變化進行，其基本思想是根據用户工作的需要(如顯示、空間查詢等)和圖幅的空間位置索引適時匹配，確定裝載的圖幅，為了獲得系統較高的響應速度，圖幅的裝載與釋放是動態進行的。對於不參與空間分析的地理要素，被圖幅邊緣分割的只要保持相對精確的位置精度就行了。而對於具有拓撲關係的地理要素在圖幅拼接後必須保證要素的完整性，即消除由於圖幅邊緣分割要素而形成的多餘節點。在圖幅裝載的同時進行拓撲要素的拼接，如果按照最小距離判斷的方法進行，時間消耗是很大的，同時也難以保證拼接後拓撲數據的準確程度。在實踐中可以實現把圖幅之間要素的空間關係記錄到數據文件中，在拼接時只要讀取文件中相應的拓撲拼接信息即可。

拼接時，分佈於不同圖幅的空間實體具有共同的幾何特徵，合併後其地理空間維數保持不變，幾何特徵參數進行累加，質量特徵參數(要素屬性)則保持不變，與其它地理實體的空間關係保持不變。

在圖幅裝載的同時進行拼接，並不是所有的圖層都需要拼接(例如只有點要素的層)，因此首先要確定要拼接的圖層。根據要拼接圖層的某種地理單元(線和麪目標)的完整性，如果某一地理實體在一幅圖內，就正常進行；否則轉入拼接程序。為了保證圖幅拼接的順序和不至於裝載的圖幅溢出圖幅緩衝區，採取後拼接方法，即對於要拼接的相鄰圖幅如果沒有在工作區之內或還沒裝進緩衝區，即不進行拼接。另外要根據具體地理要素的不同特性確定拼接方法，如點狀、線狀、面狀等在空間形態上具有不同的特徵，在拼接上具有不同的具體拼接方法。

按照上述的方法對圖幅數據進行組織和管理，保證了工作區內的數據完整性和對數據的操作。當對工作區內某個地理實體進行檢索時，首先，根據要素索引表確定地理實體位於某個圖幅，然後，只需在本圖幅內，根據圖幅內部的目標查詢表檢索出某個地理實體。 ^[3]