CN106202447B - 一种具备生产与管理一体化的数字地图制图系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地图制图，特别是数字地图和GIS(地理信息系统，下同)中一种具备生产与管理一体化的数字地图制图系统，可有效解决数字地图制图系统前端生产作业处理系统与后端数据库管理系统相互脱节、不能互为促进等问题，支撑实现数据库驱动的地图制图与动态更新，其解决的技术方案是，将数字地图制图系统分为两大类5个分系统：一是管理端，包括地理信息与地图制图数据一体化管理和数据库动态更新分系统，执行对生产单位提交的数据进行增量入库更新、数据分发及数据库维护管理任务；二是生产端，包括地理信息处理、制图数据处理和出版处理与产品输出分系统，执行地理信息数据生产更新以及地图制图和质量检查等任务，本发明能有效对地理信息与地图制图数据进行一体化的生产与更新，提高了地理信息生产与管理水平。

Description

一种具备生产与管理一体化的数字地图制图系统

一、技术领域

本发明涉及地图制图，特别是数字地图和GIS(地理信息系统，下同)中一种具备生产与管理一体化的数字地图制图系统。

二、背景技术

当前的数字地图制图系统一般仅针对前端的生产作业处理系统，与后端的数据库管理系统相对分离，即系统只负责生产和处理地理信息与地图制图，而不负责数据的管理与更新。这种生产与管理模式的局限性是：前端数字地图制图系统的生产与后端数据库系统管理及更新相互脱节，不能互为促进，良性循环，无法支撑数据库驱动的地图制图与动态更新。

三、发明内容

针对上述情况，为克服现有系统缺陷，本发明之目的就是提供一种具备生产与管理一体化的数字地图制图系统，可有效解决数字地图制图系统前端生产作业处理系统与后端数据库管理系统相互脱节、不能互为促进等问题，支撑实现数据库驱动的地图制图与动态更新。其解决的技术方案是，将数字地图制图系统从功能划分为两大类5个分系统：一是管理端，包括地理信息与地图制图数据一体化管理分系统和数据库动态更新分系统，由数据管理单位使用，执行对数据生产单位提交的数据进行数据入库检查、增量入库更新、制图数据派生、数据分发及数据库维护管理等任务；二是生产端，包括地理信息处理分系统、制图数据处理分系统和出版处理与产品输出分系统，由数据生产单位使用，执行生产端地理信息数据更新、生产以及地图制图和质量检查等任务。

5个分系统的具体功能模块是：

(1)地理信息与地图制图数据一体化管理分系统：将地理信息和地图制图数据存储于同一数据库中，实现两套数据之间的动态关联，能够支撑数据库驱动下的地图制图。包含数据整理与入库、元数据管理、目录管理、数据查询与检索、可视化浏览、版本数据管理，地理信息与地图制图数据按任意范围提取输出及安全管理等模块；

(2)数据库动态更新分系统：实现基础地理信息的动态更新与增量更新，以及地理信息与地图制图数据的联动更新。包括增量地理信息数据更新模块，制图数据联动更新模块，即按照已建立的制图表达规则，对增量地理信息要素实现自动符号匹配；还包括增量制图数据更新，制图规则与符号库的维护与管理、更新任务管理及生产区域间的增量数据接边处理等模块；

(3)地理信息处理分系统：包括多源地理信息数据的坐标与投影变换、属性与格式转换、采集与编辑、缩编处理、质量检查和增量地理信息数据生成等模块，主要用于生产地理信息数据；

(4)制图数据处理分系统：实现数据库驱动下的地图制图，包括制图数据增量提取、制图优化编辑、冲突检测与关系处理、制图数据质量检查和增量制图数据输出等模块；

(5)出版处理与产品输出分系统：包括作业工程设置、地图整饰、瓦片数据生成和出版数据输出等模块；

相比现有系统，本发明具有如下有益效果：

1、使现有数字地图制图生产作业与管理模式发生变革，基本可以实现地理信息管理与生产更新的一体化，使数据管理和数据生产互为促进，良性循环，同时为管理与应用服务的一体化打下坚实的基础；

2、在一体化地理信息与地图制图数据库的支撑下可实现数据库驱动下的地图制图，提高制图生产作业效率；

3、生产端生产更新的地理信息可以使数据库变成一个不断持续更新的“活库”，能为应用服务系统提供现势性更好的数据；

4、依托该发明设计的数字地图制图系统，通过大量实践证明，系统能有效对地理信息与地图制图数据进行一体化的生产与更新，提高了地理信息与地图制图数据的生产与管理水平。

四、附图说明

图1是本发明系统对应的分系统和模块组成图。

图2是本发明系统各分系统间的业务流程图。

图3是本发明系统对应的网络结构图。

图4是本发明系统对应的硬件部署图。

五、具体实施方式

以下结合附图对本发明的一种具备生产与管理一体化的数字地图制图系统的具体实施方式作详细说明。

由图1给出，本发明由以下分系统和模块组成：

1、地理信息与地图制图数据一体化管理分系统。由元数据管理、目录管理、数据查询与检索、数据可视化浏览、版本数据管理、数据提取和安全管理组成。

(1)数据整理与入库

实现不同比例尺的地理信息数据的规范化整理与预处理，根据应用需求扩展数据属性，实现地理信息与地图制图数据的入库。

(2)元数据管理

对各种比例尺地理信息数据的元数据进行统一管理，提供元数据的创建、浏览、查询、编辑。

(3)目录管理

完成系列比例尺地理信息数据的目录式结构化管理，可以按类别、按专题、按尺度等分类方式管理目录信息。

(4)数据查询与检索

提供多种方式的数据查询与检索，可以按地名查询、属性查询、定点查询、矩形查询、图幅查询和行政区划查询。具备智能化的多级索引机制，提高查询效率。

(5)数据可视化浏览

提供以图形、缩略图、接图表等多种方式浏览地理信息与地图制图数据；提供地图漫游、鹰眼控制视图；提供地理信息数据和制图数据的一体化浏览和分开浏览；可针对不同比例尺数据指定不同图层显示比率，提高全库浏览效率；高效的索引和缓存机制保证数据浏览的效率。

(6)版本管理

对经过更新而形成的历史地理信息数据的进行版本化管理。

(7)数据提取与输出

从一体化数据库中提取数据，供其他分系统使用或外部系统交换使用。如：提取国标格式数据，供外部系统交换使用；为出版处理与产品输出分系统提供制图数据，进行出版编辑和产品输出；为地理信息处理分系统和制图数据处理分系统提取地理信息数据和制图数据，进行地理信息数据和制图数据的处理和增量地理信息数据更新包的输出。

(8)安全管理

提供用户管理和角色管理，控制数据库的访问安全。提供数据和功能的访问权限。提供数据库的备份、恢复功能。提供日志管理功能，可记录数据库访问、变更信息。

2、数据库动态更新分系统。由任务管理、增量地理信息数据接边处理、增量地理信息数据更新、制图数据联动更新、增量制图数据更新、制图规则与符号库管理组成。

(1)任务管理

根据数据库更新的任务需求，对任务范围进行规划、对任务状态进行监控，可批量创建任务工程。

(2)增量地理信息数据接边处理

对增量地理信息数据进行自动接边处理，对处理后的增量地理信息数据进行接边错误检查，支持对接边错误信息进行浏览。

(3)增量地理信息数据更新

提供增量地理信息数据的入库与更新功能。能够基于增量地理信息数据对原有地理信息数据进行增加、删除和修改等更新操作。

(4)制图数据联动更新

提供增量地理信息数据与制图规则匹配功能，在数据库中更新地理信息数据的同时，联动更新对应的制图数据(包括制图数据的初次生成)。。

(5)增量制图数据更新

提供增量制图数据的入库与更新功能。能够基于增量制图数据对原有制图数据进行增加、删除和修改等更新操作，支持增量制图数据更新预览。

(6)制图规则与符号库管理

提供制图规则与符号库管理。符号库支持系列比例尺地图符号库与字库，同时提供用户可扩展、自定义符号以及对符号的创建、修改、查询和删除等符号库管理功能。

3、地理信息处理分系统。由多源地理信息数据转换、地理信息数据采集与编辑、地理信息数据缩编处理、地理信息数据质量检查、增量地理信息数据生成组成。

(1)多源地理信息数据转换

可输入符合国家标准和数据库格式(内部自定义格式)的系列比例尺矢量数据、地图图像数据；

(2)地理信息数据采集与编辑

提供对输入的多源数据进行坐标系转化和地图投影转化功能。支持对矢量数据、地图图像数据和遥感影像数据多种常用地图投影之间(高斯投影、墨卡托投影、圆锥投影、圆柱投影和伪方位投影等)的转换和多种常见坐标系向2000中国大地坐标系的转换功能，支持.shp、.mif数据转内部格式数据；

(3)地理信息数据缩编处理

通过选取、概括、化简多种缩编方法，提供基于规则的自动缩编与交互缩编两种方式，实现对制图对象的质量、数量及图形等多种特征的缩编处理；

(4)地理信息数据质量检查

提供数据质量检查功能，能够对矢量地理信息数据进行空间位置、属性、拓扑关系和接边信息等进行检查，并提供对错误信息的管理功能；

(5)增量地理信息数据生成

提供地理信息输出功能，能够输出符合数据库格式的增量地理信息数据和符合现行军用标准格式的地理信息数据。

4、制图数据处理分系统。由制图数据增量提取模块、制图编辑模块、冲突检测与关系处理模块、制图数据质量检查模块和增量制图数据生成模块组成。

(1)制图数据增量提取

主要对增量地理信息数据进行制图规则匹配生成增量制图数据，同时也可对数据库中进行过联动更新的制图数据进行提取，以便作业人员进行检核和制图编辑。

(2)制图编辑

针对地图的出版要求，通过自动化及交互方式实现分层与压盖处理、河流渐变处理、虚线符号调整等功能，快速实现制图编辑处理。

(3)冲突检测与关系处理

根据相应的检测规则对制图数据进行冲突关系检测，对点符号与线符号、注记与点符号、线符号之间以及线符号与面符号间有冲突关系的制图数据进行间距关系的处理和调整。

(4)制图数据质量检查

按照制图数据质量检查要求，根据相应规则对制图数据进行自动化以及交互式质量检查，判断制图数据编辑的正确性并输出质量检查报告，实现制图数据的质量监控。

(5)增量制图数据生成

提供增量制图数据更新包的导出以及合并功能。可将处理后的增量制图数据导出为增量制图数据更新包，并可将多个增量制图数据更新包合并为一个增量制图数据更新包。

5、出版处理与产品输出分系统。由作业工程设置模块、地图整饰模块、出版数据生成模块和瓦片数据生成模块组成。

(1)作业工程设置

实现作业工程的创建、备份和导入，为后续处理操作提供作业数据。

(2)地图整饰

提供地图整饰功能，包括整饰模板制作、排版布局、图框生成以及框外元素的编辑功能。

(3)出版数据输出

实现出版数据的输出，包括输出PDF、EPS和TIF图片文件以及光栅文件TIF的大幅面打印输出。

(4)瓦片数据生成

通过切片处理和瓦片浏览工具，实现矢量地图数据生成瓦片数据以及瓦片数据的浏览查看。

6、各分系统间的业务流程如附图2所示。管理端的一体化地理信息与地图制图数据管理系统根据作业任务分发待更新处理的地理信息与地图制图数据分别至生产端的地理信息处理分系统和制图数据处理分系统进行更新作业处理，经过质量检查、接边处理等流程将更新好的增量地理信息与制图数据汇交至管理端的数据库动态更新分系统，完成两类数据的更新，最后，一体化地理信息与地图制图数据管理系统可以输出数据至出版处理与产品输出分系统，实现出版处理与成果数据的输出。

实施例

依托上述设计方案研制了具备生产与管理一体化的数字地图制图系统。系统的网络结构如附图3所示，分为管理单位进行数据管理以及生产单位进行数据生产两级部署模式，网络由管理单位的局域管理网和生产单位的生产子网两级网络组成。局域管理网是由管理单位构建，实现数据的存储管理、地理信息与地图制图数据的一体化管理以及数据库的动态更新；生产单位的生产子网是依托于现有生产网络，保持与数据管理网络的联通，同时为地理信息与制图数据的更新生产及出版处理与产品输出提供网络平台与系统设备环境。

系统的软件环境除上文所述的数字地图制图系统软件外，还需要基础软件，包括操作系统软件，选用Windows操作系统作为本系统计算机的操作系统平台和软件运行环境。服务器安装Windows 2008 Server操作系统，客户机安装Windows XP/Win7操作系统，数据库选用国产数据库基础软件。

系统的硬件环境部署如附图4所示。分两级部署，一级是直接连接管理单位的局域管理网，部署磁盘阵列、数据库服务器、一体化地理信息与地图制图数据管理服务器以及数据库动态更新服务器，支持管理单位进行数据管理以及数据库动态更新的职责；另一级是连接生产单位的生产子网，部署地理信息数据更新生产工作站、地图制图数据更新生产工作站以及出版处理与产品输出工作站，用于地理信息数据动态更新生产以及制图产品的生产。

Claims (6)

1.一种具备生产与管理一体化的数字地图制图系统，其特征在于，该系统包括以下两个软件五个分系统：

( 1 )管理端软件，包括地理信息与地图制图数据一体化管理分系统和数据库动态更新分系统，由数据管理单位使用，执行对数据生产单位提交的数据进行入库检查、增量入库更新、制图数据派生、数据分发及数据库维护管理任务；

所述地理信息与地图制图数据一体化管理分系统将地理信息和地图制图数据存储于同一数据库中，实现两套数据之间的动态关联，能够支撑数据库驱动下的地图制图，包含数据整理与入库、元数据管理、目录管理、数据查询与检索、数据可视化浏览、版本管理、数据提取与输出和安全管理模块；

所述数据库动态更新分系统实现基础地理信息的动态更新与增量更新，以及地理信息与地图制图数据的联动更新，包括任务管理、增量地理信息数据接边处理、增量地理信息数据更新、制图数据联动更新、增量制图数据更新和制图规则与符号库管理模块；

( 2 )生产端软件，包括地理信息处理分系统、制图数据处理分系统和出版处理与产品输出分系统，由数据生产单位使用，执行生产端地理信息数据更新、生产以及地图制图和质量检查任务；

所述地理信息处理分系统用于生产地理信息数据，包括多源地理信息数据转换、地理信息数据采集与编辑、地理信息数据缩编处理、地理信息数据质量检查和增量地理信息数据生成模块；

所述制图数据处理分系统实现数据库驱动下的地图制图，包括制图数据增量提取、制图编辑、冲突检测与关系处理、制图数据质量检查和增量制图数据生成模块；

所述出版处理与产品输出分系统包括作业工程设置、地图整饰、出版数据输出和瓦片数据生成模块。

2.根据权利要求1所述的一种具备生产与管理一体化的数字地图制图系统，其特征在于，所说的地理信息与地图制图数据一体化管理分系统，是指，将地理信息和地图制图数据存储于同一数据库中，实现两套数据之间的动态关联，能够支撑数据库驱动下的地图制图，包括：

( 1 )数据整理与入库：实现系列比例尺地理信息数据的规范化整理与预处理，根据应用需求扩展数据属性，实现地理信息与地图制图数据的入库；

( 2 )元数据管理：对系列比例尺地理信息数据的元数据进行统一管理，提供元数据的创建、浏览、查询、编辑；

( 3 )目录管理：完成系列比例尺地理信息数据的目录式结构化管理，按类别、按专题、按尺度分类方式管理目录信息；

( 4 )数据查询与检索：提供按地名查询、属性查询、定点查询、矩形查询、图幅查询和行政区划查询；具备智能化的多级索引机制，提高查询效率；

( 5 )数据可视化浏览：提供以图形、缩略图、接图表方式浏览地理信息与地图制图数据；提供地图漫游、鹰眼控制视图；提供地理信息数据和制图数据的一体化浏览和分开浏览；针对不同比例尺数据指定不同图层显示比率，提高全库浏览效率；提供高效的索引和缓存机制保证数据浏览的效率；

( 6 )版本管理：对经过更新而形成的历史地理信息数据的进行版本化管理；

( 7 )数据提取与输出：从一体化数据库中提取数据，供其他分系统使用或外部系统交换使用；为出版处理与产品输出分系统提供制图数据，进行出版编辑和产品输出；为地理信息处理分系统和制图数据处理分系统提取地理信息数据和制图数据，进行地理信息和制图数据的处理和增量地理信息数据更新包的输出；

( 8 )安全管理：提供用户管理和角色管理，控制数据库的访问安全；提供数据和功能的访问权限；提供数据库的备份、恢复功能；提供日志管理功能，记录数据库访问、变更信息。

3.根据权利要求2所述的一种具备生产与管理一体化的数字地图制图系统，其特征在于，所说的数据库动态更新分系统，包括：

( 1 )任务管理：根据数据库更新的任务需求，对任务范围进行规划、对任务状态进行监控，批量创建任务工程；

( 2 )增量地理信息数据接边处理：对增量地理信息进行自动接边处理，对处理后的增量地理信息进行接边错误检查，支持对接边错误信息进行浏览；

( 3 )增量地理信息数据更新：提供增量地理信息数据的入库与更新功能，能够基于增量地理信息数据对原有地理信息数据进行增加、删除和修改更新操作；

( 4 )制图数据联动更新：提供增量地理信息数据与制图规则匹配功能，在数据库中更新地理信息数据的同时，联动更新对应的制图数据；

( 5 )增量制图数据更新：提供增量制图数据的入库与更新功能，能够基于增量制图数据对原有制图数据进行增加、删除和修改更新操作，支持增量制图数据更新预览；

( 6 )制图规则与符号库管理：提供制图规则与符号库管理，符号库支持系列比例尺地图符号库与字库，同时提供用户扩展的、自定义符号以及对符号的创建、修改、查询和删除符号库管理功能。

4.根据权利要求3所述的一种具备生产与管理一体化的数字地图制图系统，其特征在于，所说的地理信息处理分系统，包括：

( 1 )多源地理信息数据转换：能输入符合国家标准和数据库格式的系列比例尺矢量数据、地图图像数据；

( 2 )地理信息数据采集与编辑：提供对输入的多源数据进行坐标系转化和地图投影转化功能，支持对矢量数据、地图图像数据和遥感影像数据多种常用地图投影之间的转换和常见坐标系向2000中国大地坐标系的转换功能，支持.shp、.mif数据转内部格式数据；

( 3 )地理信息数据缩编处理：通过选取、概括、化简多种缩编方法，提供基于规则的自动缩编与交互缩编两种方式，实现对制图对象的质量、数量及图形多种特征的缩编处理；

( 4 )地理信息数据质量检查：提供数据质量检查功能，能够对矢量地理信息数据进行空间位置、属性、拓扑关系和接边信息进行检查，并提供对错误信息的管理功能；

( 5 )增量地理信息数据生成：提供地理信息输出功能，能够输出符合数据库格式的增量地理信息数据和符合现行标准格式的地理信息数据。

5.根据权利要求4所述的一种具备生产与管理一体化的数字地图制图系统，其特征在于，所说的制图数据处理分系统，包括：

( 1 )制图数据增量提取：主要对增量地理信息数据进行制图规则匹配生成增量制图数据，同时也能对数据库中进行过联动更新的制图数据进行提取，以便作业人员进行检核和制图编辑；

( 2 )制图编辑：针对地图的出版要求，通过自动化及交互方式实现分层与压盖处理、河流渐变处理、虚线符号调整功能，快速实现制图编辑处理；

( 3 )冲突检测与关系处理：根据相应的检测规则对制图数据进行冲突关系检测，对点符号与线符号、注记与点符号、线符号之间以及线符号与面符号间有冲突关系的制图数据进行间距关系的处理和调整；

( 4 )制图数据质量检查：按照制图数据质量检查要求，根据检查规则对制图数据进行自动化以及交互式质量检查，判断制图数据编辑的正确性并输出质量检查报告，实现制图数据的质量监控；

( 5 )增量制图数据生成：提供增量制图数据更新包的导出以及合并功能，将处理后的增量制图数据导出为增量制图数据更新包，并将多个增量制图数据更新包合并为一个增量制图数据更新包。

6.根据权利要求5所述的一种具备生产与管理一体化的数字地图制图系统，其特征在于，所说的出版处理与产品输出分系统，包括：

(1 )作业工程设置：实现作业工程的创建、备份和导入，为后续处理操作提供作业数据；

( 2 )地图整饰：提供地图整饰功能，包括整饰模板制作、排版布局、图框生成以及框外元素的编辑功能；

( 3 )出版数据输出：实现出版数据的输出，包括输出PDF、EPS和TIF图片文件以及光栅文件TIF的大幅面打印输出；

( 4 )瓦片数据生成：通过切片处理和瓦片浏览工具，实现矢量地图数据生成瓦片数据以及瓦片数据的浏览查看。