武汉大学资源与环境科学学院 吴凡
地图自动综合的目的与任务
数字环境下地图自动综合的特点
(1)地图自动综合在操作对象、主体、方式和结果等方面，有着与手工地图综合不同的特点。前者 地图自动综合在操作对象、主体、方式和结果等方面 地图自动综合在操作对象 的操作对象是数字地图，操作主体(操作者)是制图员与计算机的交互作用，操作方式是在计算机可 读的情况下通过编程来实现，操作结果是经过综合了的数字地图；而后者的操作对象是模拟地图 ，操作主体是制图员，操作方式是利用刻(绘)图工具在目视可读的情况下直接处理图形资料，其结 果仍是模拟地图。 (2)由于模拟地图具有目视可读的特点，所以手工地图综合过程中选取、化简、概括和位移等操作 由于模拟地图具有目视可读的特点， 由于模拟地图具有目视可读的特点 是一次(同时)完成的，而在数字地图环境下，只能是计算机可读 数字地图环境下， 数字地图环境下 只能是计算机可读，选取、化简和位移等操作是分别 独立进行的，其操作步骤具有很强的可分解性。从这个意义上说，地图综合过程中的操作步骤分 解越细(当然要合理)，地图自动综合的实现就相对地越容易。 (3)模拟地图的自动综合其结果仍然是模拟地图 模拟地图的自动综合其结果仍然是模拟地图，在目视可读的情况下，地图综合的质量是可以目 模拟地图的自动综合其结果仍然是模拟地图 视检查的，当然也是可以目视修改的。数字地图综合的结果仍然是数字地图 数字地图综合的结果仍然是数字地图，计算机可读，但目 数字地图综合的结果仍然是数字地图 前计算机还无法判别综合结果是否符合要求，因此，还必须在图形交互编辑条件下，将综合结果 显示在屏幕上，由制图员进行检查并利用修改功能予以修改，当然许多情况下也是可以使用智能 启发式人机交互方式进行修改的。 (4)地图综合是一项复杂的创造性思维过程和繁重的劳动过程 地图综合是一项复杂的创造性思维过程和繁重的劳动过程，在模拟地图 模拟地图综合的情况下，这种复 地图综合是一项复杂的创造性思维过程和繁重的劳动过程 模拟地图 杂的创造性思维过程和繁重的劳动过程都是由制图人员人工完成的，综合质量取决于制图人员对 制图对象规律性的认识和对这些规律的表达能力；在数字地图综合 数字地图综合条件下，复杂的创作性思维过 数字地图综合 程由制图员完成，而繁重的重复劳动过程却是由计算机编程实现的，即使引用专家系统等人工智 能技术，计算机也只是模仿制图专家在综合过程中处理问题的思维方式，解决由制图专家才能处 理好的问题，综合质量取决于模型、算法、规则的合理性、完备性及智能化程度。综合的决策由 制图员做出，而决策的实现是由计算机完成的。
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地图自动综合的策略与概念框架
数据库综合一般来说要满足下列要求： ①能产生可预见的或可重复的结果； ②误差达到最小； ③数据的压缩量达到最大； ④原始数据集中对象模型化的完整性和一致性不被破坏； ⑤从用户的观点看，综合过程中的参数设置要尽可能少，输入参 数和综合结果之间的联系要明显； ⑥计算速度要快。
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地图自动综合的策略与概念框架
制图综合的基本问题
在目标比例尺图上舍掉不能表示的次要的小物体(选取)； 简化空间物体表达的详细程度(图形化简)； 输出的图形不能有图形冲突(要素间或物体间相互关系的处理)。
制图综合算子分析
化简、夸大、符号化、合并、位移、收缩、典型化以及删除是可视化过程中的8种 算子 这些算子中，删除、合并和化简与数据库中的模型综合相类似。但其动机和准则 在模型综合和制图综合中却是不一样的。 夸大、符号化、位移、化简和合并会影响周围的物体，而删除、典型化和收缩则 不会影响周围物体但却会影响拓扑关系。这些算子形成的最终结果也是不一样的 ：删除去掉了物体：典型化与合并改变了原始物体，但却产生了尺寸变大，数量 变少的新物体；符号化、夸大、化简与收缩部分地改变了物体；位移改变了物体 的位置但保留了形状与方向。
属性的改变主要是分类标志的调整和分级界限的调整，这是语义数据 模型的综合，可以用于属性的分类分级。
(3)空间位置的改变 删除小物体：删除算子将小于一定尺寸的面和线段滤掉，这里要考虑物体的最 小尺寸。 删除细小碎部：化简算子可以滤掉太过详细的内容。 合并相邻物体：合并算子将相邻的小的同类物体合为一个大的物体。 图形等级变换：图形等级变换算子将空间物体由面状改为线状甚至点状，或由 线状变为点状。
地图综合自动化所需的基本条件
(1)计算机能从数字地图中找到所表达的地理含义，以便实施不同的综合手段。要达到这 个要求，就必须研究地理空间如何用数据结构和数据模型来描述，在此基础上计算机自 动获取图形的关系信息和特征信息，如目标间的距离、中心线的产生、结构信息的获取 等； (2)地图自动综合算子库的建立等； (3)地图综合工程性的考虑，如无缝地图数据库的建立等，具体的地图综合的目标和具有 完整地理含义的目标的解释条例等。 (4)地图综合的质量评价。这里的质量评价是地图综合效果的分析，它可以包含在地图综 合模型之中，也可以是对最后的总体综合效果的评价。还有综合方法的计算效率的评价 等。
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地图自动综合的策略与概念框架
数据库综合的特点
数据库综合实际上是形成新的概念数据模型的过程，也就是通过数据库 综合变换原始数据库，降低原始数据库的复杂性，形成新的概念数据模 型。数据库综合是数据库到数据库的变换，这个变换过程包含一系列相 关的算子。 相对于制图综合，数据库综合的特点在于仅考虑对数据本身的变换能力 而不考虑其图形的表示。 数据库综合的主要目的是压缩数据量，数据量的减少能够提高GIS中分析 功能的分析效率。 数据库综合的过程实质上是语义综合的过程，即对客观现实世界进行概 念层次上的综合性模拟 数据库综合是基于分析的需要而进行的，而制图综合则基于信息传输的 需要，但两者并非互不关联。应该说，数据库综合可以作为一个预操作 先于制图综合进行，制图综合包含了数据库综合。
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地图自动综合的策略与概念框架
数据库综合算子分析 合理安排综合算子的顺序，是正确派生新数据库的前提。 模型综合算子的优先级大体可如下安排：选取→合并→分类分级 →概念转换→图形等级变换→化简。
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地图自动综合的策略与概念框架
制图综合的特点
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地图自动综合的策略与概念框架
数据库综合的基本问题
注释：邻近 邻近描述不相连物体间的相邻关系，邻接 邻接描述相连接的几何物体间的相邻关系。 邻近 邻接
(1)内容的取舍
内容的取舍包括三个方面，这三个方面分别是要素的选取、物体的选 取和新类(或新等级)物体的选取。
(2)属性的改变
制图综合是数据库的图形表达，主要任务是为了视觉表达而对模型综 合后派生的数据库进行可视化，这与输出比例尺有很大关系。 制图综合可以看作是数据库可视化的过程，这就是说数据库中的数据 需要由制图综合来可视化，数据的局部和全局结构、空间冲突的状况 、综合过程中物体的行为等，是制图综合中需重点考虑的问题。
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地图自动综合的目的与任务
地图自动综合的需求分析
(4)数据库派生的需要 数据库派生的需要：在目前建立地图数据库仍费时费力的情况下，由 数据库派生的需要 大比例尺数据库派生较小比例尺地图数据库依然是地图数据库应用的一个 重要方面，这样不仅节约了建库经费，而且可以大大节省建库时间。 (5)数据更新的需要：数据更新是数据库维护中需要经常进行的的一项工 数据更新的需要： 数据更新的需要 作。由于更新的资料或数据与数据库中数据的比例尺有可能不一致，因而 必需经过一定的综合才能入库。 (6)数据一致性的需要：许多制图部门建立了多种不同比例尺的地图数据 数据一致性的需要： 数据一致性的需要 库，无论如何这都是费时费力的事，而且这些不同比例尺数据库之间没有 同一物体的信息联系，因此要想在不同版本的数据库之间传播是不可能的 。 (7)增加信息可视性的需要：合理综合的结果，不仅保留了空间数据库在 增加信息可视性的需要： 增加信息可视性的需要 给定比例尺或图像格式情况下原始信息的最佳数量，而且去除了图像中的 噪音，放大了图形的最基本部分，使图形的最主要特征得以保持，这样才 能满足可视化的需要，因此可以说综合是在给定比例尺条件下增加信息可 读性的一种工具。
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地图自动综合的策略与概念框架
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地图自动综合的策略与概念框架
数据库综合与制图综合的例子
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地图自动综合的策略与概念框架
地图自动综合的策略 基于纸质地图的地图综合规律的简单分析
在综合顺序上强调：从整体到局部，从高等级到低等级，从主要到次要，从大到小等。 在要素选取方面：有定额法和资格法等。在图形概括方面，除了进行简单的化简之外， 为了强调地理特征的有效表达，常用到夸大、分割等，随着比例尺的缩小，地图的精度 在下降，地图上强调的主要是：要素间的关系及用图形的有效组合来概括地表达地理知 识。
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地图自动综合的策略与概念框架
实现地图自动综合的途径 数据库综合(或称模型综合、数据综合)
从现有的数据库中经过综合变换推导出新的具有不同详细程度的数据库 是变换空间模型的复杂性水平 目的：数字或GIS环境下空间数据的多尺度分析与显示；
制图综合(或Байду номын сангаас可视化综合)
当用某一比例尺进行可视化输出时，数据库中数据容量过大不能进行清晰的图形表达时所进 行的综合变换。 数据库的图形表达，与传统的制图综合相同，但考虑了地图、数据库与可视化之间的差别。 目的：满足模拟地图输出的要求
地图自动综合的策略与概念框架
制图综合的前提与限定条件 (1)制图综合的顺序
第一，确定综合中物体的类型，重要类型的物体可不必考虑其它性质(如物体的尺寸)； 第二，同类物体中，物体的“加权尺寸”决定其排序； 第三，同类物体中，尺寸相同的复杂综合单元比单纯综合单元重要(除非还有其它条件)； 第四，物体的位置特征亦决定其排序。