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    數字地圖制圖技術淺談

    2013-12-24 09:40:42 來源: 西安煤航遙感局地圖制印公司 作者:江波
    聊聊

     

    一、概述
    隨著社會的發展和經濟水平的提高,計算機地圖制圖技術由試驗發展到試用階段。80年代以后,豐富的數字制圖軟件進入市場,極大地改變了地圖的制作和使用方式,各種類型的地圖數據庫和地理信息系統都相繼建立,計算機地圖制圖得到了較大發展和廣泛應用。到90年代以后,計算機地圖編輯出版系統相繼問世,推出了新型印前處理系統———彩色桌面出版系統( desk top pulishing,DTP) ,利用計算機可以制作出高品質的地圖產品,全數字化的制圖工藝成為現實,從而打破了長期以來傳統地圖制圖與出版的分工界線,實現了地圖設計、輸入、編輯和制版的一體化,地圖制圖技術和工藝都發生了革命性的改變,從傳統手工制圖轉變為現代數字地圖制圖的生產模式。
    二、數字地圖制圖的優勢
    數字地圖制圖系統和傳統地圖制圖相比,在地圖工藝流程、制圖精度、成圖周期等方面都產生了巨大變革。傳統地圖工藝流程由編輯準備、原圖編繪、制印準備、地圖制印四個階段構成,而數字地圖制圖工藝流程由編輯準備、數據獲取、數據編輯處理、直接制版印刷四個階段構成。
    數字地圖制圖的整個過程都是以彩色桌面出版系統為核心,利用計算機輸入輸出功能,實現地圖數據獲取、處理和輸出的全數字化鏈接,即從地圖數據庫(GIS)中自動生成符合一定件的地圖底圖數據,利用計算機輔助制圖技術,對原始數據進行編輯出版處理,再利用計算機制版技術實現由計算機直接到印版的過程。
    用現代數字地圖信息代替傳統圖形模擬信息,提高了地圖制圖的精度。以基于GIS地圖數據庫的地圖編制與出版系統,兼備了GISCAD制圖系統的功能;基于CTP技術的電子出版統,省去了出膠片再曬版的工藝環節,縮短了地圖制圖的周期。
    三、數字地圖制圖的關鍵技術
    1. 地圖數據庫
    基于GIS技術建立的地圖數據庫具備GIS空間數據的大部分特點,其主要功能有數據獲取、要素分類分層管理、要素編輯、地圖整飾、居民地密度選取、生成里程、投影變換、生成經緯網、地圖裁切、轉換格式等。其中有幾項功能在地圖制圖中較為實用。
    (1) 要素編輯
    GIS地圖數據庫中進行,充分利用GIS軟件的空間分析、數據編輯、要素分類分層提取。編圖者根據所編地圖的主題,確定要提取的地理底圖要素和專題地圖內容,并進行分類分層管理,以便分層輸出后文件的匹配。例如,在編制交通地圖集時,主要利用數據庫中水系、境界、居民地、山脈等基礎地理要素和道路及與之相關的旅游等專題要素,GIS軟件中進行要素的提取和分層管理,并可根據制圖綜合選取的原則,利用計算機可以進行自動選取居民點密度,為圖集的編制提供了方便、準確、可動態更新的底圖數據。
     (2) 投影變換
    地圖投影變換是從一種地圖投影點的坐標變換為另一種地圖投影點的坐標。GIS中的空間數據往往源于多種信息源,而多種信息源與地圖所采用的投影并不一致,不同投影的變換在GIS軟件平臺中易于實現。各種地圖根據其內容主題、制圖目的及制圖區域的位置、使用方式等以及為了滿足制圖的長度、面積和角度變形的要求,可根據實際的需要選擇不同的地圖投影,提高地圖的使用精度。如等角圓錐投影適合繪制中緯度沿東西方向延伸地區的地圖,因此常用雙標準緯線等角圓錐投影編制中國大陸全圖、省()圖。這種操作只需在GIS軟件平臺中設定投影參數和投影方式即可,這也是利用GIS數據的優勢所在。
    (3) 格式轉換
    GIS數據的格式通常為E00ShapeMif,需要轉換為計算機輔助制圖軟件能夠接受的格式,在系統中完成地圖的編制和出版。通過轉換格式可以實現不同軟件之間的數據轉換與共享,利用計算機輔助制圖軟件打開GIS數據的中間數據格式,如在GIS數據平臺中將Mif轉換為DxfDwg格式,E00Shape轉換為A I格式,利用目前在地圖制圖行業中使用較為普遍的CorelDRAW 制圖軟件打開A IDxfDwg格式等,CorelDRAW 中采用VBA功能對地圖要素進行分離分層、符號化處理、印前處理等。這種輸出方式在地圖行業中便于接受,利于推廣。
    2. 地圖電子編輯出版
    在彩色桌面出版系統中,用地圖制圖的專業化軟件,通過格式轉換接受來自GIS地圖數據庫的數據,并進行編輯處理和印前處理。
    (1) 編輯處理:地圖數字化輸入后,在計算機上進行設計與制作,包括將矢量的數據進行分離分層,置入版式設計中,圖形、符號和注記的編輯、色彩管理、圖面整飾、形成成果文件、彩噴校樣等工作,各種圖形軟件進行編輯,在屏幕上看到的地圖就是最終地圖樣式,大大豐富了表現手段,提高了成圖質量。
    要實現地圖制圖過程的全數字化,一個好的專業制圖軟件是必不可少的。目前普遍使用的地圖制作軟件主要有兩類:一類是計算機輔助設計類軟件,CorelDRAWIllustrator,這類軟件界面豐富,具有較好的地圖整飾功能和效果,在地圖制圖行業中使用較多;另一類是GIS類軟件,ArcGISMap InfoMapGIS等。
    (2) 印前處理:在地圖編制出版系統中,印前處理是完成地圖印刷出版的一個重要環節。在計算機直接制版工藝中,印刷前我們看到的是數碼樣,它永遠不會出現露白、漏色或重色現象,而在印刷中,由于續紙的不穩定性會引起各印刷色之間的相對位置偏離標準位置;同時當紙張隨滾筒高速旋轉時,會發生橫向移動或拉伸;而且紙張吸收了潤版液和油墨后尺寸會發生改變,引起不同程度的變形等,這些因素都會引起套印不準。套不準的顏色會產生印品上相鄰色塊
    之間因套印誤差而產生的白色縫隙,即人們所說的露白,從而影響印品的美感,造成印品質量不合格。為了解決因套印誤差而產生的白邊,在印前輸出系統中進行印前處理,主要包括陷印處理和壓印處理。陷印是指相鄰兩個色塊銜接處要有一定的交錯疊加,以避免印刷時露出白邊。壓印是一個色塊疊印在另一個色塊上,細線和小文字可以使用這種方法,要注意的是黑色文字在彩色圖像上的壓印,不要將黑色文字底下的圖案鏤空,不然印刷套印不準時黑色文字會露出白邊。地圖出版軟件MapGISCorelDRAWPhotoshop 等不僅有良好的圖形處理、圖形編輯功能,而且有完善的陷印和壓印處理技術。
    3. 計算機直接制版
    隨著現代印刷技術的發展,印刷產品的地圖印前技術發展迅速。CTP是建立在彩色桌面出版系統之中,使用新型板材與成像的技術,改變了以往傳統工藝流程中的出膠片、拼版、曬版等手工環節,實現了數據由計算機直接到印刷版的過程,使地圖出版完全轉變為數字生產大大地提高了印刷質量和生產效率,降低了生產成本。CTP系統包括:數碼打樣、組版、直接制版生成印版、印版上機印刷。其中數碼打樣是CTP流程中較為關鍵的技術。數碼打樣是指以數字出版系統為基礎,在印刷生產過程中按照出版印刷生產標準與規范處理好頁面圖文信息,直接輸出彩色樣稿的打樣技術。
    (1) 色彩管理技術
    色彩管理是將印前數據的色空間與要輸出該色的色空間進行對比,并根據輸出端的呈色特性進行線性化調整,制作出不同特性的線性化曲線,使要處理的地圖文件在從一個設備到另一個設備的轉換過程和各個輸出端(如計算機屏幕顯示、數碼打樣、印刷)上顯示的顏色盡可能保持一致。在數碼打樣中,圖像的分色已被定義用數字來交換,呈色是基于噴墨打印機的介質和墨水(模擬印刷的紙和墨) ,不同于傳統打樣中的紙張和油墨。噴墨系統的呈色原理與膠印過程的呈色原理不同,意味著和印刷一致的分色不能從數碼打樣直接實現,因此分色的數值必須轉化為合成的數碼打樣墨值才能獲得相同的顏色。通過一個反映印刷特性的色彩描述文件,運用國際通用的ICC色彩管理技術,貫穿于從屏幕軟打樣、輸出數碼打樣樣張、印版輸出
    及印刷的全過程之中,才可使色彩管理技術的優勢在每個環節都得到真實的體現,以保證打樣輸出結果與印刷輸出結果的顏色一致。
    (2) R IP技術
    光柵圖像處理器( raster image p rocessor, R IP)是一種輸出軟件,它可將圖形、圖像文件轉換成各種大幅面打印機相應的打印語言,然后傳給打印機輸出。目前, R IP已經變成了印前生產的核心技術。它影響到從色彩和文件管理到印刷的整個生產過程,而且還具有陷印和拼大版的功能。R IP打樣可在很短的時間內獲得樣張,樣張可用于印前檢查,發現錯誤可以直接修改地圖數據,從而使整個打印過程及審校、修改都比傳統打樣具有優越的時效性,提高了生產效率,滿足了現代地圖出版周期短、時間緊的要求。
    四、結論
    全數字地圖制圖系統集GIS技術、數字制圖技術、CTP技術于一體,工藝流程大為減化,成圖周期大大縮短,提高了地圖產品質量,數字地圖制圖有著廣闊的發展前景,但同時也為地圖編制人員提出了更高的要求。彩色桌面出版系統可將地圖的輸入、編輯和印刷一體化完成,在現今技術融合、信息發達、知識更新加速的環境下,這就要求制圖人員對空間數據和屬性數據極為豐富與復雜的數據庫數據、數字條件下制圖綜合選取原則的確定與劃分、后端計算機直接制版印刷的要求等新技術有足夠的了解,充分了解數字地圖制圖的技術規范及流程,突破傳統手工制圖工藝的限制,在全數字地圖制圖提供的更寬泛的條件下,拓展設計空間,提高地圖的表現力,設計出內容更加豐富、更準確的地圖產品。
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