本发明属于地理信息技术领域，特别涉及一种地理要素实例符号化方法。 背景技术
地理信息系统（GIS)中，可视化是地理信息技术的重要组成部分，是地理 信息系统的主要功能模块，是用户与地理信息交互的窗口。地图作为一种主要 的地理信息可视化形式已经具有上千的历史，现代地图具有严格的数学基础、 系统化的地图符号表达、综合概括得到的一览性，地图是地理信息可视化表达 的科学手段。因此，地理信息的地图表达功能己经成为地理信息系统的必备功 能之一。现有的地理信息系统软件和地图制图软件主要通过地图符号库模块来 完成地理信息的符号化表达。首先建立一套地图符号库，将地理要素类与相应 的地图符号关联起来，在实现地理信息的符号化时，根据要素与符号之间的对 照表找到相应符号，利用符号库的绘制功能对地理要素进行符号化表达，在完 成所有地理要素的符号化之后就实现了地理信息的地图表达，其结果可以在显 示设备上显示，也可以输出成纸质地图。但是，这种基于地图符号库的地理信 息符号化方法只是从地理信息的类别上进行了区分，没有进一步区分同类地理
信息中不同要素个体实例的差别，例如：使用相同宽度的蓝色实线来绘制常年 河就无法将不同河流在长度和级别上的差异形象地表达出来，降低了地理信息 的传输准确性。此外，目前的地理信息符号化方法仅限于单个地理要素的符号 化，忽略了地理信息之间空间关系和属性关系的合理表达，例如在绘制虚线道路的相交关系时，现有的GIS可视化会以同样的虚线图式符号来符号化所有的 道路，这样就会出现虚部相交的情况，降低了该相交处可视化表达的准确性， 影响了读图者对交点的判读。因此，针对现有GIS可视化中的符号化方法的不 足，将GIS可视化从单纯对地理要素符号化转变成顾及地理要素个体实例特征 及相互关系的地图化表达，成为亟待解决的问题。 发明内容
本发明目的在于提供一种具有自适应特点的地理要素实例级的符号化方 法，能够自动计算出映射参数值，并将地图符号模板映射为适应地理要素实例
特征及相互关系表达需要的地图符号实例，从而实现比现有GIS可视化更精细
的、能够反映地理要素实例细节特征及关系的地图化表达。
本发明的技术方案包括以下步骤：
步骤l，定义地图符号模板，地图符号模板由基本图元类型及其配置参数组成， 建立地图符号模板到地图符号实例的映射模型，映射模型的映射关系由映射方 式和相应映射参数表达；
步骤2，对地理要素类的所有地理要素实例进行分析，根据每个地理要素实例 的特征及其与其它地理要素实例的关系确定其对应映射参数值；
步骤3，按照步骤2中计算得到的映射参数值将地图符号模板映射为适应地理
要素实例特征和关系表达的地图符号实例。 步骤4，按照地图符号实例符号化地理要素实例。
而且，基本图元类型包括椭圆、圆弧、扇形、三角形、矩形、折线和多边 形，配置参数包括重复配置、定点配置、可否变形和可否伸长。
而且，所述映射方式包括平移变换、縮放变换、旋转变换、错切变换、相位变换和折线宽度渐变变换。 而且，在歩骤2中，
对于具有方向的点状地理要素实例，确定该要素实例的方向，根据方向来设置 对应地图符号模板的旋转变换参数值；
对于水系要素中的常年河要素类，确定该类要素实例的长度、等级及其所属的 上下游、主支流关系，根据这些属性值设置对应地图符号模板的折线宽度渐变 变换参数值；
对于用虛线符号表达的地理要素实例，根据地理要素实例的长度与虚线符号的 重复基本图元长度求余的值来设置对应地图符号模板的相位变换参数值。 而且，在步骤3中，
对于具有方向的点状地理要素实例，根据旋转变换参数值将地图符号模板进行 旋转变换，得到表达对应有向点符号的地图符号实例；
对于水系要素中的常年河要素类，根据折线宽度渐变变换参数值将地图符号模 板进行宽度縮放变换，得到表达对应渐变线状符号的地图符号实例； 对于用虚线符号表达的地理要素实例，根据相位变换参数值对地图符号模板中 表达虚线符号的重复基本图元进行相位变化，使得沿中心线方向配置的重复基 本图元在首末端点处是实部绘制。
本发明创新性的提出将代表地形要素类共同特征的图式符号与制图过程中 表现要素个体实例特征及关系的实例符号区分开来，在地图符号模板与地图符 号实例之间建立映射关系，根据地理要素实例的具体特征及其相互关系自动计 算相应的映射参数，从而将地图符号模板映射转换为与该实例相适应的地图符 号实例，以该地图符号实例来精细地表现当前地理要素实例的特征及关系，最终实现了自适应地理要素实例级的符号化。本发明提供的方法将符号化的重点 从地理要素图层的层次提升到了地理要素个体实例的层次，在更为细节的层次 上来全面考虑GIS深层次可视化，即地图化表达的需求，提高了 GIS可视化的 质量，增强了地理信息的传输效率。本发明的技术方案实施简便，具有优秀的 灵活性和通用性，可以增强地理信息系统和地图制图系统中地图可视化的功能。 附图说明
图1本发明实施例的映射模型原理示意图； 图2本发明实施例的旋转变换示意图； 图3本发明实施例的渐变变换示意图； 图4本发明实施例的相位变换示意图； 图5本发明实施例的自适应伏流河出入口绘制结果； 图6本发明实施例的自适应水系要素绘制结果； 图7本发明实施例的自适应交通要素绘制结果； 具体实施方式
本发明针对现有GIS可视化中地理信息的地图化表达的不足，用传统的地 图制图知识来指导GIS可视化，提供的技术方案包括以下步骤： 步骤l，定义地图符号模板，地图符号模板由基本图元类型及其配置参数组成， 建立地图符号模板到地图符号实例的映射模型，映射模型的映射关系由映射方 式和相应映射参数表达；
本发明对地图符号模板的定义是在对现有的国家基本比例尺地图图式符号 体系的统计分析基础上形成，采用了图元的方式来描述。根据对图式符号分析 的结果，本发明实施例的地图符号模板定义了七个基本图元类型：椭圆、圆弧、扇形、三角形、矩形、折线、多边形，以及四个配置参数：重复配置、定点配 置、可否变形、可否伸长。这套基本图元类型通过图元类型和配置参数的组合， 基本可以满足绘制地图符号模板的绘制需要。具体实施时可以根据需要定义更 多的基本图元类型和配置参数，但都在本发明所要求保护的范围之内。本发明 在总结传统地图制图知识的基础上，提出建立一套地图符号模板到地图符号实 例的映射模型，能够表达地理要素个体实例特征及相互关系。该模型不仅能够 描述反映地理要素类整体特征的图式符号的性质，同时还定义了映射变换参数， 从而能够支持从图式符号到反映地理耍素个体实例特征的符号实例的映射变 换。
本发明的重点是要在GIS可视化的过程来反映出地理要素个体实例的特征 以及相互关系。因此在基本的地图符号模板的描述基础上，本发明又提出了根 据地理要素实例特征，通过映射转换来得到适应地理要素实例表达的地图符号 实例。本发明实施例提供的具体的映射方式可包括平移变换、縮放变换、旋转
变换、错切变换、相位变换、折线宽度渐变变换。相应的映射参数则分别为平 移变换参数、縮放变换参数、旋转变换参数、错切变换参数、相位变换参数和 折线宽度渐变变换参数。前面四种变换输出常规的仿射变换；相位变换是将地 图符号的重复配置单元的起始绘制位置在单元上进行周期性的变换；折线宽度 渐变变换确定了折线渐变绘制时的起始宽度和终止宽度。具体实施时可以根据 需要选择规定映射方式种类和数目，实现更精确的变化。
步骤2，对地理要素类的所有地理要素实例进行分析，根据每个地理要素实例的 特征确定其对应映射参数值；
参见图l中本发明实施例，通过映射模型符号化的原理为：l个地理要素类中包括N个地理要素实例[1:N]，根据地理要素实例的要素实例属性（即特征以
及相互关系）提取映射方式及参数，地图符号模板通过映射变换参数转换成地
图符号实例[1:N]，再用地图符号实例符号化相应的地理要素实例[l:l]，实现 深层次地理信息可视化。
为了便于实施，针对现有可视化技术中的几个突出难点，本发明提供了进 一步的具体技术方案：
对于具有方向的点状地理要素实例（如窑洞），符号化的结果应当是有向点
符号，因此需要确定该要素实例的方向属性，根据方向得到对应地图符号模板 的旋转变换参数值。
对于水系要素中的常年河要素类，符号化的理想结果是不同河流在长度和 级别上的差异形象地表达出来，因此需要确定该类地理要素实例的长度、等级 及其所属的上下游、主支流关系。根据要素实例的这些属性值来设置地图符号 模板的折线宽度渐变变换参数，即可确定相应地图符号实例的起始绘制宽度和 终止绘制宽度。
对于用虚线符号表达的地理要素实例，符号化的理想结果是在符号相交处 是实部绘制，让读图者能够清晰地辨别交点的位置以及虚线符号的走向。因此 根据地理要素实例的长度与虚线符号的重复基本图元长度求余的值来设置该要 素实例对应的地图符号模板的相位变换参数。表达虚线符号的重复基本图元一 般为长度较小的折线。
步骤3，按照步骤2中计算得到的映射参数值将地图符号模板映射为适应地理要 素实例特征和关系表达的地图符号实例。
此步骤依据步骤1建立的映射模型，只需带入步骤2得到的映射参数值，即可得到确定的映射关系，得到适应地理要素实例特征和关系表达的地图符号 实例。具体实施与步骤2相应：
对于具有方向的点状地理要素实例（如窑洞），根据旋转变换参数值将地图 符号模板进行旋转变换，得到表达对应有向点符号的地图符号实例。
对于水系要素中的常年河要素类，根据折线宽度渐变变换参数值将地图符 号模板进行宽度縮放变换，得到表达对应渐变线状符号的地图符号实例。实质 上就是通过折线宽度渐变变换参数值得到对于渐变线状符号的起始宽度和终止 宽度。
对于用虚线符号表达的地理要素实例，根据相位变换参数值对地图符号模板 中表达虚线符号的重复基本图元进行相位变化，使得沿中心线方向配置的重复 基本图元在首末端点处是实部绘制。 步骤4，按照地图符号实例符号化地理要素实例。
本发明提供的地理要素实例符号化方法可以结合现有地理信息系统软件， 采用计算机实现自适应地理要素实例级符号化，具体实施时可以通过软件设置 通过以下步骤实现：
(1) 在计算机系统中设置地图符号库模块，在地图符号库中建立地图符号模 板，地图符号模板由基本图元类型以及配置参数组成。
然后，在计算机中以对照表的形式建立地图符号模板与地理要素类之间的 对应关系，将地理要素类的编码与地图符号模板的编码一一对应存储到数据库 巾。由此提供映射模型的基础。
(2) 在计算机系统中依次遍历每个图层中的所有地理要素个体实例，根据该 实例的属性来确定地图符号模板的映射变换参数值，具体操作举例如：根据定向点或者方向线的方向属性来确定地图符号模板的旋转变换参数值；根据水系 要素实例的长度和级别来确定地图符号模板的折线宽度渐变变换参数（折线起 始宽度和终止宽度）；根据用虚线表示的道路要素实例的长度与虚线符号中重复 基木图元的比值来确定地图符号模板的相位变换参数值。
(3)在计算机系统中将这些映射变换参数作用到地图符号模板上，从而得到 能够适应当前地理要素实例表达的地图符号实例。具体表现可以是根据映射变 化参数调整地图符号模版中的基本图元的几何参数和配置参数。具体操作举例 如：将表达有向点符号的图元（点或折线）坐标值通过旋转变换得到地图符号 实例的图元坐标值（参见图2);将表达水系要素符号的图元（折线）端点宽度 设置为折线宽度渐变变换得到的起始宽度和终止宽度（参见图3);将表达交通 要素符号的重复基本图元（用于组成虚线符号的长度较段的折线）按照相位变
换参数进行周期性的移动（参见图4)。图2〜4中箭头表示转换。
(5)使用地图符号库系统中的符号化功能将当前的地理要素实例按照符号实
例进行符号化绘制。
由于在目前的地理信息系统软件中，可视化功能都还只是简单的符号化， 难以表现出地理要素个体实例的特征以及相互的关系，降低了地理信息可视化 的信息传输的质量和效果。因此本发明建立起地图符号的映射模型后，充分考 虑了地理要素个体实例的特征，可以通过映射模型来计算出能够表现这种实例 特征的符号实例，从而增强地理信息可视化的功能，充分体现出地理信息在制 图区域的整体的结构化特征。
参见图5〜7，为了便于形象理解本发明所提供自适应要素实例级的符号化 的效果，本发明提供了实施例的伏流河出入口、常年单线河、虚线道路的自适应地理要素实例级的符号化结果。可以清晰的看到，这些计算机自适应绘制的 结果，充分完成了相应地理信息的地图化表达任务，符合地理信息领域数字化 需要。