[科普中国]-自动制图

自动制图理论及方法

自动制图就是要解决一个“何时、何地”实施综合操作的问题，也就是要研究满足综合要求的自动地理分区并对地理实体进行评价，既要拥有对地物在全局结构中的地位进行评价的机制，也要拥有对地物在局部地段的相对重要性进行区分的手段。

自动制图的基本理论包括：基于地图信息和地图传输的地图综合理论、基于认知的地图综合理论和基于感受的地图综合理论。

1、基于地图信息和地图传输的地图综合理论：地图制图过程是一系列的信息转换过程，制图综合的目的和作用就是经过对制图对象的选取、化简、分类分级和符号化的过程使得地图使用者能更有效、更容易地通过地图获取尽可能多的信息。

2、基于认知的地图综合理论：地图综合可以分解为一系列详细的认知和处理的思维过程，这种思维过程可以用某种类似函数或谓词的功能子程序来模拟，通过对这些功能的适当组合、排列、调动及动态调整，并结合学习、评价与改进机制，将有可能模拟人类在地图综合过程中的认知行为与心象的视觉化过程，使自动制图能遵循科学的原则进行。

3、基于感受的地图综合理论：地图综合过程中的符号化结果是否符合用图者的感受规律，很大程度上影响地图综合的效果，而感受理论能够为制图数据的分类分级及其符号化、地物轮廓形状的化简、注记的取舍与配置等问题提供理论上的依据和指导。

自动制图对于地图生产自动化水平和GIS的数据服务能力具有不可忽视的作用，因而多年来各国制图学者对自动制图综合问题作了大量的研究，主要方法包括：面向信息的综合方法、面向滤波的综合方法、启发式综合方法、专家系统综合方法、神经元网络综合方法、分形综合方法、数学形态学综合方法、小波分析综合方法等。

结构化自动制图的智能性问题1、基于最佳逼近论的综合：地图综合问题可看作是一种最佳逼近的问题，是逼近理论应用的一个特殊领域，因而可以用一种数学优化的模型来描述。地图自动制图应使地图上所表示的有限量的地物，依据确定的目的能最佳地复现现实世界的情况。

2、基于关系信息的综合：地图综合的过程表现为去粗取精和去伪存真，这就意味着要对地理目标作科学合理的评价，这主要表现在查明与地理目标的分布规律和结构的关系。

3、结构识别：计算机视觉原理的应用。自动综合一方面利用物体本身的信息，另一方面要用各种关系来制导，这就产生关系的识别问题，这是计算机视觉在空间数据处理中的一个特殊应用领域。此外，地图综合和地理数据处理均要求顾及区域特征，因为同样的物体在不同的环境下会具有不同的重要性。为进行这样的综合，计算机应在整体上顾及要素的宏观结构信息，对全图或整个数据库一目了然。而在处理各个地理实体时，还需用“邻域”的手段对物体的局部重要性做出相对评价。

人机协同式自动综合现阶段实现全自动化的地图综合是不可能的，数字地图制图综合的人机协同系统成为当前唯一可选之路。所谓人机协同系统是指将与抽象思维有关的数值计算和逻辑推理问题由计算机来完成，将迄今为止一切成熟的综合处理技术计算机化，而对于综合过程中的形象思维，如哪个物体需要综合、特殊参数的设置等问题，交由人来决策完成，以人机交互的形式共同完成整个地图综合的工作。在这样的系统中，计算机将能最大限度地完成所能完成的工作，而人则是在关键部分控制整个工作，最终能保证以较高的效率来完成这项工作。因此自动综合的解决方案中要提供批处理综合和人机交互综合两种方式，这两种方式如何合理利用是现阶段自动综合成败的关键。1