网络电子地图多尺度显示的研究范文

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一、网络电子地图多尺度显示特点分析

1．网络电子地图多尺度模型显示特点

网络电子地图多尺度显示可以认为是视点远近引起的地图信息变化的缩放过程:观察距离越远，图幅面积就越大，细节信息量就越少;反之，观察距离越近，图幅面积就越小，细节信息量就越大。因此电子地图多尺度显示是指地图信息随屏幕比例尺的变化而具有不同的详细程度，即电子地图显示应有多个屏幕比例尺，而不是像纸质地图一样只有一个固定比例尺。如要素细节层次(levelofdetail，LOD)就是其中一种多尺度表达模型，其采用“横向分块，纵向分层”的形式把整个世界数据分为十几个显示级别，每个级别有2n块(n为级别数)。这样就造成不同层、不同块和不同网站的显示屏幕载负量也不同。

2．网络电子地图尺度与比例尺

(1)比例尺与多尺度的概念

地图比例尺是指地图上距离与实地距离的长度之比。在数字条件下，比例尺的概念更为丰富，它不仅仅指制图比例尺，还包含屏幕的显示比例尺，这两者不是统一的。尺度是融合了制图比例尺、显示比例尺、精度和分辨率而发展起来的一个概念，它更适合在数字环境中对不同级别数据进行描述。尺度和比例尺呈反比关系，且通过一定的关系可以转换。

(2)网络电子地图比例尺

以Google地图为例，目前Google地图大概分为22个层级(国内一般只到20级，国外有20级以上的)，浏览网站时可以获取到国内19个级别的尺度变化，并且可以实时显示地图的级别，但是没有具体的比例尺。浏览其他的网络电子地图网站也是相同的情况，只有国家测绘地理信息局研发的“天地图”网站可以获取比例尺，但是精度还有待考证。

3．不同地图网站多尺度模型分析

当今，各网络地图网站普遍按不同经纬网格大小将全球、全国范围划分为不同层次的网格，每个层次的网格在范围上具有上下层涵盖关系。各个地图网站根据自己的数据来源、可视化技术、分辨率限制和用户需求所建立的多尺度模型和级别也是各不相同的。

4．同一地图网站不同区域多尺度模型分析

不同地图网站的级别和尺度设置是不一样的，其实即使在同一网站这些参数也存在差异。在“横向分块，纵向分层”的基础上，因为各块的地理位置和需要表达的要素数量存在差异，也就使得在尺度设置上存在不同。

(1)尺度设置不同通过在Bing地图上选择不同密集区域进行查询，它们分别是最密区———北京市，密集区———贵阳市，中密区———甘肃天水市和稀疏区———西藏那曲县(因为非城镇在大比例尺网络地图上要素表示不多，这里不作选择)。4个区域在大尺度和小尺度上基本是一致的，但是在中间尺度存在较大的差异。这仅仅是考虑到中国境内的4个地区，不同的半球和国家差异更大。

(2)级别数量不同可以看到每一个区域的级别数量是一致的，这是因为网站需要统一标准，但同一区域很多相邻的两个尺度是相同的。在Bing地图网站上，西藏那曲虽然显示是17个级别，但实际上仅仅为15个级别，通过载负量计算和对比分析，7万和3万、1．5万和9000尺度上的载负量几乎是相同的，(a)为第8级，它们在信息量上是一致的，在视觉感受上也是相同的，级别切换过程中没有要素的增加和减少，仅仅是图幅缩放。综上，同一网络地图的尺度级别数在稀疏区会相应减少。

二、基于载负量变化的网络电子地图显示模型

1．网络电子地图面积载负量计算

(1)地图载负量地图载负量是衡量地图所包含内容多少的数量标志。现在，普遍把地图载负量分为面积载负量、数值载负量、视觉载负量及信息载负量。

(2)计算过程软件利用基于RGB像素数求面积载负量的方法，用Photoshop得到Bing网站北京地区尺度为“1∶50万”地图的底图色的RGB值分别为M=(245，240，230)，向软件内导入该图，之后通过计算上述M的RGB值所占像素的数目H，再利用1减去H除以总像素个数G的值，即可得到面积载负量1－H/G。

(3)结果分析通过计算可以得到，各个地图网站面积载负量随尺度缩放的变化曲线图和同一网站不同区域面积载负量随尺度缩放的变化曲线图，继而分析不同网站、不同区域的载负量，得到面积载负量的变化规律，为建立多尺度模型提供依据。

2．网络电子地图比例尺计算

为获取Google地图的比例尺，常用的方法是通过Photoshop截取级别尺度，用“图像”菜单中的“图像大小”查询图上距离，再用实际距离除以图上距离就可以得到比例尺。以第11级为例，级别尺度显示为10km，截取尺度后用Photoshop量得图上距离为2．54cm，可以得出，10km对应的图像实际距离为2．54cm，就可以得到比例尺=2．54/1000000=1∶393700，约1∶40万利用同样的方法可以得到其他级别的对应比例尺，Google地图每个尺度对应的比例尺。利用同样的方法可以得到其他网站的比例尺，把所有网站的对比图统一到标准的比例尺下就可以进行分析。

三、试验与分析

1．同一地图网站载负量变化规律试验与分析

通过以上电子地图面积载负量的计算试验可知，同一网站的不同疏密区表示的主要要素差异也很大，这势必导致电子地图载负量的变化曲线的不同。各地图网站在建立多尺度模型时对此也相应作了处理，建立不同的显示模型，避免出现有的地区过于密集，有的地区过于稀疏的情况。下面是对Bing地图上不同密集区域进行的分析，它们分别是最密区———北京市，密集区———贵阳市，中密区———甘肃天水市和稀疏区———西藏那曲县。其中，载负量的计算方法还是沿用基于RGB值的面积载负量计算，实现的主要工具是Matlab。①在较小尺度各区域的载负量数值差异不大;②载负量曲线大致呈先上升，再下降，存在峰值的情况;③曲线在第5级和第15级左右分别出现两个峰值，在第一个峰值之后，不同区域的载负量曲线发生明显变化;④不同密集区的载负量存在明显差异，其值大小从最密区向稀疏区依次递减。

2．不同地图网站载负量变化规律试验与分析

通过对面积载负量计算方法对比分析Google地图、百度地图、搜狗地图、Bing地图、我要地图、天地图等多个地图网站在不同尺度的缩放过程中载负量的变化，从而通过变化曲线分析各多尺度模型。(3)各网站基于载负量曲线的对比分析通过各网站各级别电子地图载负量的变化规律可以得出:在不同尺度的缩放过程中，载负量曲线大致呈先上升，再下降，存在峰值;密集区域的载负量比稀疏区域的载负量高;不同网站的多尺度模型各有特点，但信息量变化规律均符合人眼认知的视觉感受。

四、结束语

目前，各个网站的多尺度模型各有自己的特点，国外的网站Google、Bing起步较早，在数据和技术方面有自己的相对优势，国内的天地图、百度等基于自己的服务特色也各有自己的发展前景。但是，多尺度的模型级别数和每个级别的数据量之间还未形成动态的统一，关键比例尺的确定还未形成较完善算法，因而造成有些尺度信息量过少或过于拥挤，这就是尺度级别数量和每个级别比例尺范围没有相对适宜的数值。因此，研究面积载负量的变化曲线函数可以求导得到兴趣值，由兴趣值再得到关键比例尺从而设置级别数量和比例尺范围，建立适宜每一个区域的多尺度模型。（本文来自于《测绘通报》杂志。《测绘通报》杂志简介详见.）

作者：张昊江南曹亚妮单位：61243部队信息工程大学地理空间信息学院