CN108710674A - 减小矢量地理pdf地图数据量的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种减小矢量地理PDF地图数据量的处理方法，现有方法制作山区矢量地理PDF地图过程中，因等高线密集使矢量地理PDF地图成图数据量大，而对该矢量地理PDF地图浏览速度影响很大。本发明基于n色地图分色出版原理，利用DLG数据输出地理PDF地图底稿并绘制至多n‑1个色系的地图符号，替换这些色系的出版原图，而后与其余分版出版原图进行合并，最后输出生成山区矢量地理PDF地图。相比使用全部分版POM与DLG合成的方法或者DLG直接符号化并制图处理输出的方法制作地理PDF地图，本方法具有数据量较小的优势。

Description

减小矢量地理PDF地图数据量的处理方法
技术领域
本发明属于地理PDF地图制图技术领域，具体涉及一种减小矢量地理PDF地图数据量的处理方法。
背景技术
地理PDF地图是一种介于传统电子地图和纸质地图的新型地图产品。它既具备纸质地图图面效果稳定可靠的特点，又具备传统电子地图缩放自由，可查询分析的特点，而且它能独立与GIS系统，同时面向专业和非专业用户都能够应用。
对于山区矢量地理PDF地图的生产制作，首先需要熟悉以下3类数据：①数字线划图(Digital Line Graphic，DLG)是以点、线、面形式或地图特定图形符号形式表达地形要素的地理信息矢量数据集。它是地理信息最常用的存储组织形式之一；②出版原图数据(Publication Original of Map，POM)是面向出版的地图制图最终成果(何列松等，出版原图数据与地图档案集成管理方法的探讨，测绘科学[J],2013.38(6):149-152)，从计算机的角度看，它就是地图出版前的图形、图象、文字等出版元素的集合，它既没有地理目标信息，也没有空间坐标系概念。出版原图数据通常是EPS、PDF格式，也有将图像格式作为地图出版数据使用；③分版出版原图数据(Color-divided POM，CPOM)，针对印刷机专色分版叠印而形成的按专色分层的出版原图数据，常见的一种分版方式就是按黑蓝棕绿四色分版。
目前矢量地理PDF地图制作方法主要是通过以矢量地理信息数据(常用DLG)通过符号化、制图处理等一系列流程，通过PDF输出引擎写出PDF文件，案例有GeoPDF(美国的Layton Graphics公司开发出TerroGo Technologies制作的GeoPDF])和胡浩杰等人的方法(地理PDF地图制图关键技术研究[D]，信息工程大学硕士论文，2011，郑州)。针对该方法处理流程多，制图工作量大的问题，基于同源同图幅DLG和POM(或CPOM)数据合成地理PDF地图可以省略符号化和制图处理(图形编辑)的工作，使流程简化。这两种方法在地理PDF地图成图数据量上差别不大，是因为两成果包含了数量相当的地理信息(地理目标)和图面信息(图形、文字等)。当这两种方法应用于地形复杂的山区地理PDF地图制作时，由于等高线密集使矢量地理PDF地图成图数据量大，因此在用商用浏览器浏览该类地理PDF地图时，地图显示速度较慢甚至发生卡顿现象。
目前的DLG数据冗余不大，在DLG中压缩等高线数据效果的不大，但从四色分版CPOM数据文件的比较来看，包含等高线等棕色图形的分版文件数据量在四色分版CPOM数据总量的占比较大。因此减小棕版CPOM数据量将对整个山区矢量地理PDF地图数据量的压缩具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种减小矢量地理PDF地图数据量的处理方法，显著减小基于分版出版原图和DLG数据合成制作山区矢量地理PDF地图的数据量。
本发明所采用的技术方案为：
减小矢量地理PDF地图数据量的处理方法，其特征在于：
包括以下步骤：
基于n色地图分色出版原理，利用DLG数据输出地理PDF地图底稿并绘制至多n-1个色系的地图符号，替换这些色系的出版原图，而后与其余分版出版原图进行合并，最后输出生成山区矢量地理PDF地图；
n＝4或6。
所述的减小矢量地理PDF地图数据量的处理方法，其特征在于：
包括以下步骤：
基于黑蓝棕绿四色的地图分色出版原理，利用DLG数据输出地理PDF地图底稿并绘制棕色系地图符号，替换棕版出版原图，而后与黑、蓝、绿三色分版出版原图进行合并，最后输出生成山区矢量地理PDF地图。
具体由以下步骤实现：
第一步，基于六元组平面坐标系和控制点列表，组成地理PDF地图混合平面坐标系统模型，并设计坐标在六个平面坐标系中的转换接口；
第二步，装载DLG数据，利用矢量数据访问引擎和基于PDF-1.6规范的开放标准编写的地理PDF输出引擎，将地理目标中包含的棕色系图形抽取到列表中，利用地理PDF输出引擎，将列表中的符号全部绘制到Br.pdf文件中；
第三步，通过正片叠底，将PDF格式的黑版CPOM的图形内容和蓝版CPOM文件的图形内容合并得到出版原图数据POM-U2.pdf；
第四步，通过正片叠底，首先将POM-U2.pdf中图形内容和Br.pdf中图形内容合并得到POM-U3.pdf文件，再将POM-U3.pdf图形内容和绿版CPOM文件图形内容合并得到POM-U4.pdf。这样保持了POM-U4中所有图形在叠印预览下压盖关系正确。编写控制点采集程序，在POM-U4.pdf页面中采集内图廓左下角和右上角两个控制点保存到临时POM-U4.cpt文件中；
第五步，利用矢量数据访问引擎，建立并初始化MPSCS实例；
第六步，利用基于PDF-1.6规范的开放标准编写的地理PDF输出引擎，取出矢量数据访问引擎中的地理目标，以白色线划表示图形，PDF对象表示地理目标的方式绘制输出到地理PDF地图底稿文件White.geo.pdf中，MPSCS也被同时写入；
第七步，最后利用地理PDF输出引擎，将POM-U4.pdf文件和White.geo.pdf合并得到最终矢量地理PDF地图成果。
所述第一步中，转换接口函数包括个数相同的正解函数和反解函数，函数个数总计为2×C6 2＝30个，实现30个坐标系转换接口函数的计算，其中前五个分步骤列出的正解和反解函数为最基本的10个函数，其他20个函数由这10个函数组合与嵌套实现。
所述第一步中，六元组平面坐标系分别为数据源坐标系、地理坐标系、投影坐标系、等比例尺纸图坐标系、PDF页面坐标系和输出设备坐标系，定义各平面坐标系的主要参数。
所述第二步中，绘制等高线时，删除其中的坐标冗余节点以进一步减少数据量。
所述第五步，利用矢量数据访问引擎，建立并初始化MPSCS实例，具体由以下步骤实现：
a)利用矢量数据访问引擎读取对应的DLG数据，创建MPSCS实例并初始化；使用的矢量数据访问引擎为基于开源代码封装而成，专门用来读写DLG数据；通过读取DLG数据元数据，来初始化Dcs、Gcs、Pcs的内部参数；将Pcs中的地图图幅左下角点对应到Ecs的坐标系原点，结合地图比例尺分母数值，据此初始化Ecs的参数；
b)从临时文件POM-U4.cpt取出控制点信息和POM-U4.pdf文件页面大小，据此进行匹配计算，依次解算旋转角度、平移和缩放参数，修改MPSCS中Fcs参数。
本发明具有以下优点：
(1)本发明优化了山区矢量地理PDF地图中等高线的图形表示：
相比使用四色CPOM和DLG制作山区矢量地理PDF地图时，用面表示的等高线在用本发明方法绘制时改用棕色折线来表示，等高线节点中的冗余也被删除；
(2)成图数据量显著减小：
本发明的思路是利用分版CPOM和DLG数据制作山区矢量地理PDF地图，将数据量占比较大的棕版CPOM舍弃，直接用DLG数据中的地理目标进行符号化绘制，得到的棕色符号图形在和其他分色版CPOM以及DLG中地理目标一起合成，输出矢量地理PDF地图文件。经过棕版CPOM替换和在棕色地图符号绘制过程中进一步压缩等高线点坐标，本发明去除了棕版CPOM中大量多余图形内容，在制作山区矢量地理PDF地图时成图数据量显著减小。
附图说明
图1是混合平面坐标系统的类图表示；
图2是混合平面坐标系统模型示意图；
图3是DLG与黑蓝绿三色斑CPOM合成地理PDF地图流程；
图4是控制点采集过程示意图；
图5是地图坐标系统变化过程与配准示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
现有方法制作山区矢量地理PDF地图过程中，因等高线密集使矢量地理PDF地图成图数据量大，而对该矢量地理PDF地图浏览速度影响很大。基于n色地图分色出版原理，利用DLG数据输出地理PDF地图底稿并绘制至多n-1个色系的地图符号，替换这些色系的出版原图，而后与其余分版出版原图进行合并，最后输出生成山区矢量地理PDF地图。
n＝4或6，即包括四色地图分色出版原理和六色地图分色出版原理。
本发明若针对山区矢量地理PDF地图，基于黑蓝棕绿四色的地图分色出版原理，则利用DLG数据输出地理PDF地图底稿并绘制棕色系地图符号(等高线)，替换棕版出版原图，而后与黑、蓝、绿三色分版出版原图进行合并，最后输出生成山区矢量地理PDF地图，减小了基于四色分版出版原图和DLG数据合成制作山区矢量地理PDF地图的数据量。
本发明通过以下技术方案得以实现：
第一步，定义地理PDF地图从生产到应用常用的6个平面坐标系及其主要成员参数和函数，并把它称为六元组平面坐标系，即Six Unit Group Coordinate System(Dcs，Gcs，Pcs，Ecs，Fcs，Ocs)。它和控制点列表共同组成坐标系统称为地理PDF地图混合平面坐标系统模型MPSCS[(Dcs,Gcs,Pcs,Ecs,Fcs,Ocs),Cps(P1,P2,……)]。设计并实现坐标在六个平面坐标系中的转换接口，确保某个坐标系的坐标(X，Y)能够转换为其他任意一个坐标系下的坐标。转换接口函数包括个数相同的正解函数和反解函数，函数个数总计为2×C6 2＝30个。实现30个坐标系转换接口函数的计算，其中前五个分步骤列出的正解和反解函数为最基本的10个函数，其他20个函数由这10个函数组合与嵌套实现。
六元组平面坐标系包括：数据源坐标系(Data Source Coordinate System,Dcs)、地理坐标系(Geometric Coordinate System,Gcs)、投影坐标系(Projection CoordinateSystem,Pcs)、等比例尺纸图坐标系(Equal Scale Map Coordinate System,Ecs)、PDF页面坐标系(PDF File Coordinate System,Fcs)、输出设备(屏幕或者打印机)坐标系(OutputCoordinate System,Ocs)。
第二步，装载DLG数据，利用矢量数据访问引擎和基于PDF-1.6规范的开放标准编写的地理PDF输出引擎，将地理目标中包含的棕色系图形抽取到列表中，利用地理PDF输出引擎，将列表中的符号全部绘制到Br.pdf文件中，其中等高线绘制需要删除其中的坐标冗余节点以进一步减少数据量。
第三步，利用Adobe Illustrator CS5软件，运用正片叠底的模式，将PDF格式的黑版CPOM的图形内容和蓝版CPOM文件的图形内容合并得到出版原图数据POM-U2.pdf。这样保持了POM-U2中所有图形在叠印预览下压盖关系正确。
第四步，利用Adobe Illustrator CS5软件，运用正片叠底的模式，首先将POM-U2.pdf中图形内容和Br.pdf中图形内容合并得到POM-U3.pdf文件，再将POM-U3.pdf图形内容和绿版CPOM文件图形内容合并得到POM-U4.pdf。这样保持了POM-U4中所有图形在叠印预览下压盖关系正确。编写控制点采集程序，在POM-U4.pdf页面中采集内图廓左下角和右上角两个控制点保存到临时POM-U4.cpt文件中。
第五步，利用矢量数据访问引擎，建立并初始化MPSCS实例。
a)利用矢量数据访问引擎读取对应的DLG数据，创建MPSCS实例并初始化。本发明使用的矢量数据访问引擎为基于开源代码封装而成，专门用来读写DLG数据。通过读取DLG数据元数据，来初始化Dcs、Gcs、Pcs的内部参数。将Pcs中的地图图幅左下角点对应到Ecs的坐标系原点，结合地图比例尺分母数值，据此初始化Ecs的参数。
b)从临时文件POM-U4.cpt取出控制点信息和POM-U4.pdf文件页面大小，据此进行匹配计算，依次解算旋转角度、平移和缩放参数，修改MPSCS中Fcs参数。
第六步，利用基于PDF-1.6规范的开放标准编写的地理PDF输出引擎，取出矢量数据访问引擎中的地理目标，以白色(底色)线划表示图形，PDF对象表示地理目标的方式绘制输出到地理PDF地图底稿文件White.geo.pdf中，MPSCS也被同时写入。
第七步，最后利用地理PDF输出引擎，将POM-U4.pdf文件和White.geo.pdf合并得到最终矢量地理PDF地图成果。
以下对上述方案进行示例性的说明：
本发明一种减小矢量地理PDF地图数据量处理方法技术方案具体实施如下：
1.构建MPSCS模型
本发明设计的混合平面空间坐标系统(MPSCS)的类图表示如图1所示。该模型的类图可分别作如下八个表进行描述说明：
(1)数据源坐标系(Data Source Coordinate System,Dcs)构建：定义为存储于原始地图数据文件或者数据库中的坐标系，其原点和长度单位由数据生产者提供的元数据进行规定，坐标单位是米或者秒。
表1 Dcs坐标系
(2)地理坐标系(Geometric Coordinate System,Gcs)构建：定义为原点为国际通用的0度经线(格林尼治0度)和0度纬线(赤道0度)，坐标单位为弧度；
表2 Gcs坐标系
(3)投影坐标系(Projection Coordinate System,Pcs)构建：与设备无关，坐标原点由不同的地图投影类型约定，例如位于赤道上的圆柱或者圆锥投影面，坐标单位为米。
表3 Pcs坐标系
(4)等比例尺纸图坐标系(Equal Scale Map Coordinate System,Ecs)构建：将地图缩小到依比例尺大小的等比例纸图坐标系，与设备无关，单位为米，可理解为依地图比例尺缩小和平移后的坐标系。坐标单位为米。
表4 Ecs坐标系
(5)PDF页面坐标系构建(PDF File Coordinate System,Fcs)：PDF规范定义的一个设备无关坐标系，也叫用户空间，它使对象在页面上的关系保持不变。该用户空间以页面的左下角为原点，x轴水平向右扩展，y轴垂直向上增加。为确保通用性，地理PDF采用默认的长度单位，一个默认长度单位(用户空间像素)的长度值是1/72英寸。我们把这个默认长度单位称为PDF页面像素Pu(Pdf Unit)。因此Pu是一个和设备无关的有实际长度的单位，它可以有浮点数值。正因为此，基于PDF的矢量图形文字在放大后不会出现马赛克现象。
表5 Fcs坐标系
(6)输出设备(屏幕或者打印机)坐标系(Output Coordinate System，Ocs)构建。定义为用户制定输出设备平面，坐标原点由用户指定(屏幕和打印机通常为设备左上角，X轴向右为正值，Y轴向下为正值)，坐标单位为像素。
表6 Ocs坐标系
(7)控制点类，用来表示Fcs中某点在Gcs中的对应点，包含了该控制点在Fcs与Gcs中的坐标值。
表7控制点类(ControlPoint)
属性 名称 类型 单位 备注
m_XI X方向的经度 double 弧度 -
m_Yb Y方向的纬度 double 弧度 -
m_Xf X方向的PDF页面横坐标 double Pu -
m_Yf Y方向的PDF页面纵坐标 double Pu -
(8)混合平面空间坐标系统(Mixed Plane Spatial Coordinate System)可描述为一个由上述(1)-(6)六个平面坐标系组成六元组平面坐标系和控制点串组成的系统MPSCS[(Dcs，Gcs，Pcs，Ecs，Fcs，Ocs)，Cps(P1，P2，……)]，如图2所示，它包含一个精确的坐标定位模式和一个依赖控制点的非精确坐标定位模式，通过确定一系列参数值或者控制点坐标，实现六种坐标之间的相互转换，为地理PDF地图生产和应用提供了开放的、完整的、可扩展的平面空间坐标转换接口。设计坐标在六个平面坐标系中的转换接口，确保某个坐标系的坐标(X，Y)能够转换为其他任意一个坐标系下的坐标。转换接口函数包括个数相同的正解函数和反解函数，函数个数总计为2×C6 2＝30个。实现30个坐标系转换接口函数的计算，其中前五个分步骤列出的正解和反解函数为最基本的10个函数，其他20个函数由这10个函数组合与嵌套实现。MPSCS模型成员和方法如表8所示。
表8混合平面坐标系统(MPSCS)
MPSCS模型中涉及用数值定义的枚举类型对应表和参数数组对应表如下(也可以采用OGC标准进行定义)：
表9坐标单位枚举类型对应表
表10大地坐标系类型对应表
表11地图投影类型对应表
表12详细地球椭球参数数组对应表
表13详细投影参数数组对应表
为支持精确的空间计算，本发明设计的MPSCS模型中需建立六元组平面空间坐标系每两个坐标系之间的相互转换关系，通过以下五个基础的坐标系转换(正解和反解)方法来实现。
1)Dcs坐标(Dx,Dy)转换为Gcs坐标(B,L)
分两种情况：a)当Dsc中的坐标是投影后的坐标，则需要先进行投影反接变换，得到地理坐标。b)当Dsc中的坐标没有经过投影，则坐标正解依照公式(1)进行计算，反解变换由公式(1)逆变换推导。其中Sx，Sy，X0，Y0分别表示X坐标方向的比例系数，Y坐标方向的比例系数，X坐标方向的坐标偏移，Y坐标方向的坐标偏移。
L＝Dx/Sx+X0
B＝Dy/Sy+Y0 (1)
2)Gcs坐标(Gx,Gy)转换为Pcs坐标(x,y)
按照不同的投影类型，可参考相应的投影公式进行计算。计算式(2)以高斯投影(李国藻，杨启和，胡定荃.地图投影[M].解放军出版社.1993.:248-251.)为例。本例中，l为Gx经度和中央经线的经度差，B为Gy，x和y分别是得到的Px和Py。
3)Pcs坐标(Xp,Yp)转换为Ecs坐标(Xe,Ye)
建立坐标系Pcs到坐标系Ecs的坐标转换接口PcsToEcs函数与反解EcsToPcs函数。实现Pcs坐标系统点(Xp，Yp)到Ecs坐标系(Xe，Ye)的相互转换。正解依照公式(3)进行计算，反解变换由公式(3)逆变换推导。Ecs坐标系原点(0,0)在投影坐标系中的坐标为(Xep0,Yep0)。
Xe＝(Xp-Xep0)/Ms
Ye＝(Yp-Yep0)/Ms (3)
4)Ecs坐标(Xe,Ye)转换为Fcs坐标(Xf,Yf)
建立坐标系Ecs到坐标系Fcs的坐标转换接口EcsToFcs函数与反解FcsToEcs函数。实现Ecs坐标系统点(Xe，Ye)到Fcs坐标系(Xf，Yf)的相互转换。依照公式(4)进行计算，反解变换由公式(4)逆变换推导。其中fppix和fppiy分别表示PDF页面X轴和Y轴的分辨率(它通常固定为72像素/英寸进行换算),即1米用多少个PDF页面像素来表示。PDF页面坐标系原点(0,0)在Ecs中的坐标为(Xfe0,Yfe0)。其中Sfx为Fcs横轴放大系数，Sfy为Fcs纵轴放大系数，取值都为1时表明坐标无缩放。a1表示将Ecs据点(Xfe0,Yfe0)的旋转角度。
X’＝Sfx·(Xe-Xfe0)·fppix
Y’＝Sfy·(Ye-Yfe0)·fppiy
Xf＝X’·cosa1-Y’·sina1
Yf＝X’·sina1+Y’·cosa1 (4)
5)Fcs坐标(Xf,Yf)转换为Ocs坐标(Xo,Yo)
建立坐标系Fcs到坐标系Ocs的坐标转换接口FcsToOcs函数与反解OcsToFcs函数。实现Fcs坐标系统点(Xf，Yf)到Ocs坐标系(Xo，Yo)的相互转换。依照公式(5)进行计算，反解变换由公式(5)逆变换推导。其中fdpxi和fdpiy分别表示输出设备X轴和Y轴的分辨率,即1米用多少个输出设备像素来表示，C的取值为1或者-1,设备坐标系Y向上为1,设备坐标系Y向下为-1。Sox为X坐标放大系数，Soy为Y坐标放大系数，取值都为1时表明等比例大小。输出设备坐标系原点(0,0)在PDF页面坐标系中的坐标为(Xof0,Yof0)。a2表示将Fcs据点(Xof0,Yof0)的旋转角度。
X’＝Sox·(Xf-Xof0)·fdpix/fppix
Y’＝Soy·(Yf-Yof0)·fdpiy·C/fppiy
Xo＝X’·cosa2-Y’·sina2
Yo＝X’·sina2+Y’·cosa2 (5)
经过上述5个基本的坐标系转换正解函数，可推导出5个坐标系转换反解函数，又通过这10个基本函数的组合可实现30个坐标转换函数，即本发明的MPSCS模型支持其中6个坐标系共计30个坐标系相互转换功能函数。
用图幅08511344的试验数据(包含08511344的DLG系列文件、08511344_black.pdf、08511344_blue.pdf、08511344_brown.pdf、08511344_green.pdf)为例，其中四色分版CPOM的页面大小相同。可进行以下步骤(如图3所示)：
2.利用开源矢量数据访问引擎进行封装，开发面向DLG数据读取的矢量数据访问引擎，装载图幅08511344的DLG系列图层文件和元数据文件，参照地图图示规范制作地图符号库(该符号库根据制图出版分色原理，定义黑蓝棕绿四种专色，用cmyk分别表示为(0,0,0,100)、(100,0,0,0)、(20,30,50,0)、(100,0,100,0)；定义rgb颜色对象，将全部rgb颜色对象对应到四色版中，即把所有rgb颜色归为黑蓝棕绿四个列表)，根据地理目标的编码和相关属性，将地理目标和地图符号进行关联。每个地图符号包含若干图元，每个图元只有一种颜色。因此，对于图幅08511344中的所有图层遍历每个地理目标，对每个地理目标再遍历其对应地图符号中的图元。判断图元rgb颜色是否属在棕色列表，是则将该图元抽取到棕版图元列表，否则继续下一个遍历。根据上述遍历过程，图幅08511344中所有棕色系符号图形被抽取到列表BrownGraphicslist中。创建一个和CPOM页面大小相同的PDF文件Br.pdf，利用基于PDF-1.6规范的开放标准编写的地理PDF输出引擎，将列表BrownGraphicslist中的图元，逐个绘制于页面中(当图元类型为折线类型时，采用拉格朗日抽稀算法，剔除冗余坐标点，使坐标数据量进一步减小)，最后按照地图图幅内图廓四个角点绘制棕色的十字丝，用于后续处理时图形对齐，保存到Br.pdf文件。Br.pdf文件也可以基于PDF虚拟打印机进行输出。此时，浏览Br.pdf文件中可看到，等高线、高等级道路中线等棕色系符号绘制于其中，它的效果和原来棕版CPOM文件08511344_brown.pdf图形效果基本一致。而且比较二者数据量，Br.pdf数据量明显小于08511344_brown.pdf。因此，后续处理用Br.pdf替代原来棕版CPOM文件08511344_brown.pdf。
表14绘制棕版文件和原棕版CPOM文件数据量对比
文件名 文件数据量大小(kb)
Br.pdf 10，312
08511344_brown.pdf 15，979
3.利用Adobe Illustrator CS5软件，运用正片叠底的模式，将PDF格式的黑版CPOM文件08511344_black.pdf中的图形内容全部复制，粘贴在蓝版CPOM文件08511344_blue.pdf的图形之前，并根据图廓角点的十字丝位置把两个图层的图形严格对齐，内容合另存为文件POM-U2.pdf。这样保持了POM-U2中所有图形在叠印预览下压盖关系正确。
4.和上一步骤同理，先用POM-U2.pdf文件与Br.pdf文件合成POM-U3.pdf文件，再用POM-U3.pdf文件与绿版CPOM文件08511344_green.pdf合并得到POM-U4.pdf文件。这样保持了POM-U4中所有图形在叠印预览下压盖关系正确。
采用开源PDF读取程序经过改造的单文档应用程序作为控制点采集工具软件，实现PDF文件读取和显示功能。在此基础上开发采集左下角控制点、采集右上角控制点、保存控制点的菜单或者工具条。工具软件准备好之后的实施的步骤为：1)打开“POM-U4.pdf”文件并将地图页面显示与窗口中，将地图放大到6400％以提高采集精度；2)选取地图内图廓左下角点；3)选取地图内图廓右上角点；4)保存采集结果(如图4所示)到本地文件“POM-U4.cpt”中，该文件写入了两个控制点坐标和该POM-U4文件的页面大小(宽和高的Pu值)。该步骤写出一个和POM-U4文件名相同的控制点文件，而不是在内存中直接用于配准处理的原因是：单独写出一个对应文件，能够使控制点采集和配准处理工作分开进行，利于后续配准处理批量化进行。
5.利用矢量数据访问引擎，创建MPSCS实例并根据POM-U4的控制点文件修改MPSCS参数。
a)根据第2步骤中装载了数据的的矢量数据引擎，提取地图图幅的元数据信息(如表15所示)，初始化Dcs、Gcs、Pcs中的参数。
表15 DLG实验数据元数据信息
初始化Dcs、Gcs、Pcs的参数用C++程序语言表示(部分参数省略)为：
MPSCS*pInterface＝CoCreate()；
pInterface-＞m_Dcs.Init(1.0，1.0，21277653.76，3099482.81，21)；
pInterface-＞m_Gcs.Init(7130，......)；
pInterface-＞m_Pcs.Init(8200，0，123，......)；
此时两个控制点的Gcs坐标也已从DLG元数据中读出，分别为Gpt1(120.75，28.0)和Gpt2(121.0，28.166667)。将Pcs中的地图图幅左下角点对应到Ecs的坐标系原点，结合地图比例尺分母数值，据此初始化Ecs的参数。用C++程序语言表示为：
double ExLeft，EyBottom；
pInterface-＞GcsToPcs(Gpt1.x，Gptl.y，ExLeft，EyBottom)；
pInterface-＞m_Ecs.Init(50000，ExLeft，EyBottom)；
b)基于POM-U4.cpt配准计算并修改MPSCS中Fcs参数
根据MPSCS模型中坐标系变换公式(4)来模拟POM的生产过程(从DLG制作矢量符号化地图的坐标系演变过程，如图5所示)。公式(4)表明，坐标系变换的顺序为平移、缩放和旋转。该过程即图5所示的从坐标系(a)平移到坐标系(b)，从坐标系(b)缩放得到坐标系(c)，再由坐标系(c)旋转得到坐标系(d)，坐标系(d)就是DLG数据要输出地理目标的地理PDF地图底稿页面坐标系，此时坐标系(d)可与POM页面坐标系(e)保持一致。该变化过程是基于地图左下角和右上角两个控制点的空间参考系变换过程。因此，首先读取控制点文件POM-U4.cpt并计算旋转角度。得到图5所示坐标系(d)中地图内图廓左下角点坐标为Fpt1(18.562485，103.951828)，右上角点坐标为Fpt2(1412.436768，1151.607544)，POM中页面宽Fw为1688.969971，高Fh为1206.170044。在图5中坐标系(a)-＞(b)-＞(c)的变化过程中，两个控制点连线的角度保持不变，且(d)与(e)是一致的，因此坐标系(c)-＞(d)的旋转角度da就是坐标系(a)-＞(e)的旋转角度。于是可首先计算da值，它是坐标系(e)两个控制点连线对水平线的夹角a2和坐标系(a)两个控制点连线对水平线的夹角a1的差(注：若坐标系(b)到(c)在x方向和y方向缩放比例不同，则夹角da需要依靠3个以上的控制点进行解算，但生产实践中，地图缩放在x方向和y方向基本都保持一致，为使用2个控制点解算提供了前提条件。因此，两个控制点在图5坐标系(b)中连线角度和坐标系(c)中连线角度相同)。由于Fcs中参数m_a默认的值为0，经过旋转后，m_a的参数值就是da值。
double ppi＝72*100/2.54；
double Fw＝1688.969971；doubleFh＝1206.170044；
double Exla，Ex2a，Ey1a，Ey2a；
pInterface-＞GsToEs(Gptl.xGptl.y，Ex1a，Eyla)；
pInterface-＞GsToEs(Gpt2.xGpt2.y，Ex2aEy2a)；
double a1＝GetAngle(Ex1a，Ey1a，Ex2a，Ey2a)；
double a2＝GetAngle(Fpt1x，Fpt1.yFpt2.x，Fpt2.y)；
double da＝a2-a1；
再基于两个控制点反解计算平移缩放参数，Fcs中的m_fx、m_fy、m_ppix、m_ppiy参数，由于Fcs在X轴和Y轴方向缩放比例和分辨率相同，分别令其为fs(未知)、ppi(默认值)，根据公式(4)可以进行如下反解计算，并调用Fcs的初始化函数完成图5中坐标系(a)-＞(b)-＞(c)-＞(d)的转换。公式(4)的反解公式为：
X’＝Xf·Cosa1+Yf·sina1
Y’＝Yf·Cosa1-Xf·sina1
Xe＝Xfe0+X’/fppi/fs；
Ye＝Yfe0+Y’/fppi/fs； (6)
因Fcs中Fpt1点对应Ecs中(0，0)点，Fcs中Fpt2点对应Ecs中Ept2，通过MPSCS模型转换计算Ept2的坐标，把值代入公式(6)消元并解方程，得到参数fs、Xfe0、Yfe0的值。完成MPSCS中Fcs的初始化。
pInterface-＞GcsToEcs(Gpt2.x，Gpt2.y，Ept2.x，Ept2.y)；
double A＝Fpt1.x*cos(da)+Fpt1.y*sin(da)；
doublr B＝Fpt1.y*cos(da)-Fpt1.x*sin(da)；
double C＝Fpt2.x*cos(da)+Fpt2.y*sin(da)；
double D＝Ftp2.y*cos(da)-Ftp2.x*sin(da)；
double Xfe0＝(A*C*Ept2.y-A*D*Ept2.x-A*C*Ept1.y+B*C*Ept1.x)/(B*C-A*D)；
double Yfe0＝(B*D*Ept2.x-B*C*Ept2.y-B*D*Eptl.x+A*D*Ept1.y)/(A*D-B*C)；
double fs＝(Fpt1.x*cos(da)+Fpt1.y*sin(da))/(Ept1.x-Xfe0)/ppi；
pInterface-＞m_Fcs.Init(ppi，ppi，Fw，Fh，Xfe0，Yfe0，fs，fs，da)；
6.基于PDF-1.6规范的开放标准，编写PDF输出引擎，该引擎具备创建PDF文件，在PDF文件中写入图形、图象、文字、目标对象、坐标系模型等功能。利用PDF输出引擎，创建页面大小和POM-U4一致的地理PDF地图底稿文件“White.geo.pdf”，并用PDF输出引擎将地图中所有地理目标以白色线划(底稿背景色)绘制在底稿PDF页面中并写入地理目标对象。此时绘制的地理目标隐藏在页面中，不用来展示地图效果，而用来在最后矢量地理PDF地图成果中地理目标查询选取。地理PDF地图底稿文件绘制完成后保存到本地磁盘。pMapDoc是矢量数据访问引擎中的DLG地图文档。
IPdfEngine*pEng＝GetPdfEngine()；
pEng-＞CreatePdf(″C：\\08511344.temp.pdf′，Fw，Fh)；
pEng-＞DrawMapWhite(pMapDoc，pInterface)；
pEng-＞SavePdf()；//MPSCS序列化参数也被写入PDF文件
7.White.geo.pdf文件与POM-U4.pdf文件合并采用分段写入的方法，利用PDF输出引擎，先写合成文件的文件头，将White.geo.pdf文件中含有地理目标的内容写在前，POM-U4中含有符号图形内容写在之后，随后载将MPSCS参数写入，最后写入文件尾，合成山区矢量地理PDF地图文件，另存为“08511344.geo.pdf”文件。
pEng-＞CombinePdf(″C：\\POM-U4.pdf″，″C：\\White.geo.pdf″，″C：\\08511344.geo.pdf″)；
为验证本发明减小矢量地理PDF地图数据量的效果，利用DLG直接输出、四色分版POM与DLG合并输出的方法对比了本发明采用的方法，数据量结果如表16所示。
表16三种方法试验数据量对比
表16数据量变化分析：
1)三种方法都是在地理PDF地图中写入了地理目标、符号图形和平面坐标系模型等内容，其中前两种方法地理目标和符号图形占数据量的绝大部分，成果数据量差异仅在于符号化输出数据量和POM图形成果数据量的区别。试验表明，前两种方法数据量相当。
2)前两种方法为得到美观的地图符号图形，加入了大量制图处理的额外图形(例如蒙版等)，而且图形表示复杂，使符号图形数据量很大，而山区地形图大量的等高线符号不需要复杂的处理也能得到较好的图形效果，因而本发明的方法在山区地貌的地理PDF地图制作中，数据量减少效果明显。尤其是当棕版CPOM数据量越大时，本发明方法得到的成果数据量减小越显著。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.减小矢量地理PDF地图数据量的处理方法，其特征在于：
包括以下步骤：
基于n色地图分色出版原理，利用DLG数据输出地理PDF地图底稿并绘制至多n-1个色系的地图符号，替换这些色系的出版原图，而后与其余分版出版原图进行合并，最后输出生成山区矢量地理PDF地图；
n＝4或6。
2.根据权利要求1所述的减小矢量地理PDF地图数据量的处理方法，其特征在于：
包括以下步骤：
基于黑蓝棕绿四色的地图分色出版原理，利用DLG数据输出地理PDF地图底稿并绘制棕色系地图符号，替换棕版出版原图，而后与黑、蓝、绿三色分版出版原图进行合并，最后输出生成山区矢量地理PDF地图。
3.根据权利要求2所述的减小矢量地理PDF地图数据量的处理方法，其特征在于：
具体由以下步骤实现：
第一步，基于六元组平面坐标系和控制点列表，组成地理PDF地图混合平面坐标系统模型，并设计坐标在六个平面坐标系中的转换接口；
第二步，装载DLG数据，利用矢量数据访问引擎和基于PDF-1.6规范的开放标准编写的地理PDF输出引擎，将地理目标中包含的棕色系图形抽取到列表中，利用地理PDF输出引擎，将列表中的符号全部绘制到Br.pdf文件中；
第三步，通过正片叠底，将PDF格式的黑版CPOM的图形内容和蓝版CPOM文件的图形内容合并得到出版原图数据POM-U2.pdf；
第四步，通过正片叠底，首先将POM-U2.pdf中图形内容和Br.pdf中图形内容合并得到POM-U3.pdf文件，再将POM-U3.pdf图形内容和绿版CPOM文件图形内容合并得到POM-U4.pdf。这样保持了POM-U4中所有图形在叠印预览下压盖关系正确。编写控制点采集程序，在POM-U4.pdf页面中采集内图廓左下角和右上角两个控制点保存到临时POM-U4.cpt文件中；
第五步，利用矢量数据访问引擎，建立并初始化MPSCS实例；
第六步，利用基于PDF-1.6规范的开放标准编写的地理PDF输出引擎，取出矢量数据访问引擎中的地理目标，以白色线划表示图形，PDF对象表示地理目标的方式绘制输出到地理PDF地图底稿文件White.geo.pdf中，MPSCS也被同时写入；
第七步，最后利用地理PDF输出引擎，将POM-U4.pdf文件和White.geo.pdf合并得到最终矢量地理PDF地图成果。
4.根据权利要求3所述的减小矢量地理PDF地图数据量的处理方法，其特征在于：
所述第一步中，转换接口函数包括个数相同的正解函数和反解函数，函数个数总计为2×C6 2＝30个，实现30个坐标系转换接口函数的计算，其中前五个分步骤列出的正解和反解函数为最基本的10个函数，其他20个函数由这10个函数组合与嵌套实现。
5.根据权利要求3所述的减小矢量地理PDF地图数据量的处理方法，其特征在于：
所述第一步中，六元组平面坐标系分别为数据源坐标系、地理坐标系、投影坐标系、等比例尺纸图坐标系、PDF页面坐标系和输出设备坐标系，定义各平面坐标系的主要参数。
6.根据权利要求3所述的减小矢量地理PDF地图数据量的处理方法，其特征在于：
所述第二步中，绘制等高线时，删除其中的坐标冗余节点以进一步减少数据量。
7.根据权利要求3所述的减小矢量地理PDF地图数据量的处理方法，其特征在于：
所述第五步，利用矢量数据访问引擎，建立并初始化MPSCS实例，具体由以下步骤实现：
a)利用矢量数据访问引擎读取对应的DLG数据，创建MPSCS实例并初始化；使用的矢量数据访问引擎为基于开源代码封装而成，专门用来读写DLG数据；通过读取DLG数据元数据，来初始化Dcs、Gcs、Pcs的内部参数；将Pcs中的地图图幅左下角点对应到Ecs的坐标系原点，结合地图比例尺分母数值，据此初始化Ecs的参数；
b)从临时文件POM-U4.cpt取出控制点信息和POM-U4.pdf文件页面大小，据此进行匹配计算，依次解算旋转角度、平移和缩放参数，修改MPSCS中Fcs参数。
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