[科普中国]-图幅

图幅，全称是图纸幅面，指绘制图样的图纸的大小，分为基本幅面和加长幅面两种。

概念图幅，全称是图纸幅面，指绘制图样的图纸的大小，分为基本幅面和加长幅面两种。

1.基本幅面（第一选择）共有五种：A0，A1，A2，A3和A4，这与ISO标准规定的幅面代号和尺寸完全一致，具体的尺寸大小为：

A0=841X1189 (mm)

A1=594X841 (mm)

A2=420X594 (mm)

A3=297X420(mm)

A4=210X297 (mm)

从中我们可以看出，基本幅面的长是宽的根号2倍，且各相邻幅面的面积大小均相差一倍。

2.加长幅面

当基本幅不能满足需要时，可采用加长幅面。加长幅面的的尺寸由基本幅面的短边成整数倍增加后得出。如A3X2表示的是420x594的图纸（594=297X2）。

地图图幅整饰自动化技术计算机技术和自动控制技术的发展带来地图制作方法的变革。20世纪50年代初，国外已开始自动制图的研究，到70年代，已取得显著进展。当前制图技术在信息载体、制作工艺、数据来源、更新方式等方面都发生了根本性的改变，且自动制图在许多领域被广泛应用。地图整饰是关于地图内容的表现形式和手段的技术，是地图制图学中的一个重要部分，也是地图输出过程中的关键环节。地图整饰分为地图制图数据符号化和地图图幅整饰。本文讨论地图图幅整饰。地图图幅整饰内容较多，包括内外图廓、方里网、经纬网、比例尺、图名、图号、图廓注记、邻接表、指北针、图例、出版说明等。国内外已经有一些比较成熟的地理信息系统(GeographicInformationSystem，GIS)平台，这些平台都有地图图幅整饰功能，且有的还提供二次开发功能。但这些平台的地图图幅整饰要素需要单独生成，或者是做成相应的模板，再和地图制图数据进行套合，且基于特定GIS平台二次开发的地图图幅整饰通用性差。因此，实现图幅整饰自动化和研发核心功能不依赖于特定GIS平台的地图图幅整饰库具有重要意义。

地图整饰功能分析地图图幅整饰的基本设置须符合国家标准。比如对于绘制标准比例尺地形图，我国制定了《国家基本比例尺地图图式》。综合地图图幅整饰的要素，根据其几何特征可以分为点、线、面。其中，点对应注记信息，线对应网格、比例尺等，面对应图廓、邻接表等。注记信息包括地图主标题、副标题、地理坐标信息、地图所有单位信息、绘制人员信息、地图密级、数字式比例尺、说明式比例尺以及各种批注性文字及其样式。网格包括方里网、经纬网和内外图廓之间的连线。方里网有网格和十字丝两种风格。为了便于符号化时的处理和解决实际应用中内外图廓之间连线描绘的是经纬线，内图廓中的网格用十字丝描绘，将内外图廓之间的连线做单独处理。比例尺指的是描绘图解比例尺的线。上述这些内容定义为地图整饰输出的要素信息。而输入为图廓范围、内外图廓间距离、网格步长、比例尺大小、字体等。将其归纳为基本设置、字体设置、显示设置、边框注记设置。通过这些设置用户可以自定义整饰最终的输出效果，同时用户可以保存这些设置，实现一次配置并可自动套用。地图整饰功能如图1所示。

自动化处理地图整饰能简化处理流程，提高制图效率，避免因人为因素而导致的错误。用户选定输出的地图数据范围，设置好整饰参数，系统便会自动进行处理并将制图数据和图幅整饰结果一起输出，如图2所示。

地图整饰自动化功能实现为提高整饰功能的处理效率、重用率和可移植性核心功能采用C++开发，图形界面则用开发效率较高的C#。由于地图整饰是围绕着图廓和网格而展开的，从而设计2个处理核心功能的类DrawGrid和DrawAnnotate。DrawGrid类是地图网格的抽象，该类提供了计算内外图廓、方里网、邻接表、比例尺、内外图廓连接线的方法，并记录这些对象相应的坐标信息。DrawAnnotate类依赖于DrawGrid。通过DrawGrid对象运算结果和注记相对图廓和网格的相对位置来确定各种注记相应的布局。通用的基本数学运算放在GAlgorithmsLib类中。同时定义了基本的几何对象。为提高和现有GIS平台的交互性GeoTypeConvert类实现了基本几何对象和这些GIS平台之间的类型转换，如图3所示。

研究结论本文根据相关反馈过程中用户对标记对象的标记信息，通过高斯随机场方法对未标记样本进行标记，利用新的训练集对用户模型进行估计，更新视频库中镜头集的目标概率。实验结果证明，该算法降低了视频低级特征和用户理解之间的语义鸿沟，减少了反馈次数，提高了检索性能。1

基于线要素的图幅自动接边问题的探讨大区域海地理数据的组织管理是当前地理信息系统研究中广泛面临的主要问题，这很大程度上与地理数据获取的特点有关。对于比较大的地理区域，由于当前地理数据的生产和数字化过程的数据处理工作量大，数据读取操作频繁，无论是以现有的纸质地图，还是以航空影像图获取数据，大多还是以图幅为单位，这一局面在短时期内还难以改变。因此，在具体使用中，一般是通过各种比例尺的分幅地图数据来描述整个现实世界，结果是现实世界中的一个地理实体以及它的空间关系的完整性就有可能遭到破坏，如何在应用过程中恢复被分割的空间关系和同一要素实体表示的是地图拼接所要解决的问题。

在现有的采集软件中，绝大多数都是对现有的纸质地图进行分幅采集，采取的是分工合作的方法，作业员互相之间的采集操作不是实时可见的，作业员与作业员之间协调性很差，大多数情况下会出现要素没有数字化到图幅边线，或者超过了图幅边线的情况，从而使要素产生了重叠、位移，以及几何数据和属性数据出现不吻合的现
象，造成相邻图幅边界位置的地图要素有很大的误差，如图4所示。在实际应用中，由于空间数据的组织与管理是在一定的地理区域(一块连续的无缝的地球表面)中进行的，单幅数据是不可能满足实际需要的。因此，必须进行图幅与图幅之间的接边工作，使得在以后进行所谓的“合幅”之后，边界不存在以上种种错误现象。通常，接边有两种方式：一是自动接边，一是交互接边。如果单靠人工交互编辑去修正这些误差，则大大降低了数字化成图的效率以及成图的准确率，因此，一个图幅自动接边的软件模块在数据处理中是必需的。2

基于线要素的图幅拼接（1）图幅拼接的基本概念

数字地图可分为栅格地图与矢量地图两种，图幅拼接主要是指矢量地图的图幅接边。所谓图幅拼接就是在两幅相邻地图的边界上，由于某种原因造成跨图幅同一要素几何位置偏差，在编辑修改时，用手工或自动的方法将相邻图幅的同名要素拼接在一起，从而达到修正误差的目的。

同名要素是指在相邻两幅地图上，由于地图分幅而使同一地理要素被分为两个地理要素，它们的属性往往是完全一致的，因此图幅拼接实质上就是两幅地图上同名要素的拼接。图幅拼接常常采用的是距离匹配法，但仅靠距离法去匹配效果很差，会造成要素的大量的所谓错接，在实践中采用距离匹配与属性匹配相结合的方法，通过属性匹配来确定在一定距离范围内的要素是否为拼接要素，大大减少了错接的比率，取得了良好的效果。在地理信息系统中，数据都是按图层组织的。图层是具有相同性质的某些地理要素的集合，如交通、水系、居民地等图层。在实际应用中，数据采集、编辑修改及图幅接边都是在一定的图层上进行的，这在某种程度上降低了数据操作的难度，节约了内存的开销，避免了由于数据量过大而产生的内存不足，以及由于要素种类多而导致数据结构过于复杂的情况。在数字地图中，地理信息可以抽象为点、线、面及注记等要素来表示，其中点与注记可以只用一个定位点表示，因此点和注记的问题相对少得多，只存在少量的两幅图中点或注记重复的现象，可直接用手工编辑修改两幅图中重复采集的情况。面要素的边界是由线构成的，完全可以把面要素的接边问题转化为线要素的接边问题。而线要素则广泛分布于等高线、水系、交通等各层中，因此图幅接边的大量工作是基于线要素的接边。

（2）数据的提取

数据是图幅拼接的基础，数据质量的高低直接影响着拼接效果的好坏。对于待拼接的两幅地图，其数据应满足以下5个要求。

1)具有相同的地图比例尺。

2)几何数据精度要满足一定的要求。包括点和线与扫描图像套和，跑线不得超过规定的限差。等高线不能相交或打结，应连续的地方不能断开等。

3)要素的属性数据必须正确和完善。

4)要有统一的地图数学基础(平面坐标系、高程基准、地图投影等)，这可以通过检查图廓点的坐标和控制点的高程来验证。

5)两幅拼接图的边界数据应无重叠现象。具有相同比例尺是两幅地图数据拼接的基础，不同比例尺的地图是无法拼接的；拼接图的数据如果精度太低，就难以保证拼接的顺利进行和拼接后的数据质量；进行拼接时，要以属性数据作为搜索同名要素的依据，若属性数据存在严重错误，必然会造成要素拼接的错误；统一的地图数学基础，可以保证拼接图之间严格拼接，图幅与图幅之间无缝隙。因此在图幅拼接之前对单幅图的数据质量进行严格的检查验收是很必要的。

由图4可以发现，待拼接的两幅地图上有许多等高线的端点由于数据采集的误差而超出了图幅的边线，这种情况是无法进行拼接的，只有对超出图幅的线要素进行裁剪，才能达到拼接的要求。线要素相对于图幅边界的位置有如下4种情况：

1)线要素的全部都在图幅之外；

2)线要素的首、末都有结点在图幅之外；

3)线要素首或末有一部分位于图幅之外；

4)线要素的中间有部分线段位于图幅外，但首、末点都在图幅范围内。

图5为线要素相对于图幅边界的几种情况图形显示。对于情况1)，可能是其他的要素或一些图幅外的整饰线，可由作业员在手工编辑检查时对其处理。对于情况2)，即线要素超出边界的情况，则需视情况裁剪线要素的首、末两个端点，在图5(a)中，等高线的首、末结点都超出了图幅边界，应通过裁剪算法把超出边界的点删除，确保等高线的两个端点都在图幅以内。对于情况3)和情况4)，即图5(b)和图5(c)，若一律进行裁剪就会导致等高线的不完整，应作为特殊情况处理，保留其形状特征，由作业员在手工编辑检查时决定是否对其进行修改。

经过裁剪后的数据，就可搜索待拼接链，即寻找与边界相交的边，其关键在于确定距离边界的距离阈值。这可以由作业员根据数据的单位和经验确定一个距离边界较为合理的拼接阈值，将端点在拼接阈值范围内的所有线要素放入链表中作为待拼接链。

要素的拓扑拼接即使对一定区域内的所有图幅的要素都进行了接边处理，对于硬件设备配置比较低以及不能使用数据库软件，只能采取基于文件形式进行数据管理的系统，在物理上和内部数据组织中仍然按照图幅的概念进行存贮管理。大区域、多图幅空间数据的调度、管理主要依据用户工作区的变化进行，其基本思想是根据用户工作的需要(如显示、空间查询等)和图幅的空间位置索引适时匹配，确定装载的图幅，为了获得系统较高的响应速度，图幅的装载与释放是动态进行的。对于不参与空间分析的地理要素，被图幅边缘分割的只要保持相对精确的位置精度就行了。而对于具有拓扑关系的地理要素在图幅拼接后必须保证要素的完整性，即消除由于图幅边缘分割要素而形成的多余节点。在图幅装载的同时进行拓扑要素的拼接，如果按照最小距离判断的方法进行，时间消耗是很大的，同时也难以保证拼接后拓扑数据的准确程度。在实践中可以实现把图幅之间要素的空间关系记录到数据文件中，在拼接时只要读取文件中相应的拓扑拼接信息即可。

拼接时，分布于不同图幅的空间实体具有共同的几何特征，合并后其地理空间维数保持不变，几何特征参数进行累加，质量特征参数(要素属性)则保持不变，与其它地理实体的空间关系保持不变。

在图幅装载的同时进行拼接，并不是所有的图层都需要拼接(例如只有点要素的层)，因此首先要确定要拼接的图层。根据要拼接图层的某种地理单元(线和面目标)的完整性，如果某一地理实体在一幅图内，就正常进行；否则转入拼接程序。为了保证图幅拼接的顺序和不至于装载的图幅溢出图幅缓冲区，采取后拼接方法，即对于要拼接的相邻图幅如果没有在工作区之内或还没装进缓冲区，即不进行拼接。另外要根据具体地理要素的不同特性确定拼接方法，如点状、线状、面状等在空间形态上具有不同的特征，在拼接上具有不同的具体拼接方法。

按照上述的方法对图幅数据进行组织和管理，保证了工作区内的数据完整性和对数据的操作。当对工作区内某个地理实体进行检索时，首先，根据要素索引表确定地理实体位于某个图幅，然后，只需在本图幅内，根据图幅内部的目标查询表检索出某个地理实体。3

本词条内容贡献者为:

陈红 - 副教授 - 西南大学