一、概述
隨著社會(huì)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)水平的提高，計(jì)算機(jī)地圖制圖技術(shù)由試驗(yàn)發(fā)展到試用階段。80年代以后,豐富的數(shù)字制圖軟件進(jìn)入市場(chǎng),極大地改變了地圖的制作和使用方式,各種類型的地圖數(shù)據(jù)庫(kù)和地理信息系統(tǒng)都相繼建立,計(jì)算機(jī)地圖制圖得到了較大發(fā)展和廣泛應(yīng)用。到90年代以后,計(jì)算機(jī)地圖編輯出版系統(tǒng)相繼問(wèn)世,推出了新型印前處理系統(tǒng)———彩色桌面出版系統(tǒng)( desk top pulishing,DTP) ,利用計(jì)算機(jī)可以制作出高品質(zhì)的地圖產(chǎn)品,全數(shù)字化的制圖工藝成為現(xiàn)實(shí),從而打破了長(zhǎng)期以來(lái)傳統(tǒng)地圖制圖與出版的分工界線,實(shí)現(xiàn)了地圖設(shè)計(jì)、輸入、編輯和制版的一體化,地圖制圖技術(shù)和工藝都發(fā)生了革命性的改變,從傳統(tǒng)手工制圖轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代數(shù)字地圖制圖的生產(chǎn)模式。
二、數(shù)字地圖制圖的優(yōu)勢(shì)
數(shù)字地圖制圖系統(tǒng)和傳統(tǒng)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(chǎn)生了巨大變革。傳統(tǒng)地圖工藝流程由編輯準(zhǔn)備、原圖編繪、制印準(zhǔn)備、地圖制印四個(gè)階段構(gòu)成,而數(shù)字地圖制圖工藝流程由編輯準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)編輯處理、直接制版印刷四個(gè)階段構(gòu)成。
數(shù)字地圖制圖的整個(gè)過(guò)程都是以彩色桌面出版系統(tǒng)為核心,利用計(jì)算機(jī)輸入輸出功能,實(shí)現(xiàn)地圖數(shù)據(jù)獲取、處理和輸出的全數(shù)字化鏈接,即從地圖數(shù)據(jù)庫(kù)(GIS)中自動(dòng)生成符合一定件的地圖底圖數(shù)據(jù),利用計(jì)算機(jī)輔助制圖技術(shù),對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯出版處理,再利用計(jì)算機(jī)制版技術(shù)實(shí)現(xiàn)由計(jì)算機(jī)直接到印版的過(guò)程。
用現(xiàn)代數(shù)字地圖信息代替?zhèn)鹘y(tǒng)圖形模擬信息,提高了地圖制圖的精度。以基于GIS地圖數(shù)據(jù)庫(kù)的地圖編制與出版系統(tǒng),兼?zhèn)淞薌IS與CAD制圖系統(tǒng)的功能;基于CTP技術(shù)的電子出版統(tǒng),省去了出膠片再曬版的工藝環(huán)節(jié),縮短了地圖制圖的周期。
三、數(shù)字地圖制圖的關(guān)鍵技術(shù)
1. 地圖數(shù)據(jù)庫(kù)
基于GIS技術(shù)建立的地圖數(shù)據(jù)庫(kù)具備GIS空間數(shù)據(jù)的大部分特點(diǎn),其主要功能有數(shù)據(jù)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(jīng)緯網(wǎng)、地圖裁切、轉(zhuǎn)換格式等。其中有幾項(xiàng)功能在地圖制圖中較為實(shí)用。
(1) 要素編輯
在GIS地圖數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行,充分利用GIS軟件的空間分析、數(shù)據(jù)編輯、要素分類分層提取。編圖者根據(jù)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(nèi)容,并進(jìn)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(shí),主要利用數(shù)據(jù)庫(kù)中水系、境界、居民地、山脈等基礎(chǔ)地理要素和道路及與之相關(guān)的旅游等專題要素,在GIS軟件中進(jìn)行要素的提取和分層管理,并可根據(jù)制圖綜合選取的原則,利用計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行自動(dòng)選取居民點(diǎn)密度,為圖集的編制提供了方便、準(zhǔn)確、可動(dòng)態(tài)更新的底圖數(shù)據(jù)。
 (2) 投影變換
地圖投影變換是從一種地圖投影點(diǎn)的坐標(biāo)變換為另一種地圖投影點(diǎn)的坐標(biāo)。GIS中的空間數(shù)據(jù)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(tái)中易于實(shí)現(xiàn)。各種地圖根據(jù)其內(nèi)容主題、制圖目的及制圖區(qū)域的位置、使用方式等以及為了滿足制圖的長(zhǎng)度、面積和角度變形的要求,可根據(jù)實(shí)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(qū)的地圖,因此常用雙標(biāo)準(zhǔn)緯線等角圓錐投影編制中國(guó)大陸全圖、省(區(qū))圖。這種操作只需在GIS軟件平臺(tái)中設(shè)定投影參數(shù)和投影方式即可,這也是利用GIS數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)所在。
(3) 格式轉(zhuǎn)換
GIS數(shù)據(jù)的格式通常為E00、Shape和Mif等,需要轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)輔助制圖軟件能夠接受的格式,在系統(tǒng)中完成地圖的編制和出版。通過(guò)轉(zhuǎn)換格式可以實(shí)現(xiàn)不同軟件之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與共享,利用計(jì)算機(jī)輔助制圖軟件打開GIS數(shù)據(jù)的中間數(shù)據(jù)格式,如在GIS數(shù)據(jù)平臺(tái)中將Mif轉(zhuǎn)換為Dxf或Dwg格式,將E00、Shape轉(zhuǎn)換為A I格式,利用目前在地圖制圖行業(yè)中使用較為普遍的CorelDRAW 制圖軟件打開A I、Dxf和Dwg格式等,在CorelDRAW 中采用VBA功能對(duì)地圖要素進(jìn)行分離分層、符號(hào)化處理、印前處理等。這種輸出方式在地圖行業(yè)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(tǒng)中,用地圖制圖的專業(yè)化軟件,通過(guò)格式轉(zhuǎn)換接受來(lái)自GIS地圖數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù),并進(jìn)行編輯處理和印前處理。
(1) 編輯處理：地圖數(shù)字化輸入后,在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行設(shè)計(jì)與制作,包括將矢量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分離分層,置入版式設(shè)計(jì)中,圖形、符號(hào)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(jìn)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(xiàn)手段,提高了成圖質(zhì)量。
要實(shí)現(xiàn)地圖制圖過(guò)程的全數(shù)字化,一個(gè)好的專業(yè)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)類軟件,如CorelDRAW、Illustrator等,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(yè)中使用較多;另一類是GIS類軟件,如ArcGIS、Map Info、MapGIS等。
(2) 印前處理：在地圖編制出版系統(tǒng)中,印前處理是完成地圖印刷出版的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在計(jì)算機(jī)直接制版工藝中,印刷前我們看到的是數(shù)碼樣,它永遠(yuǎn)不會(huì)出現(xiàn)露白、漏色或重色現(xiàn)象,而在印刷中,由于續(xù)紙的不穩(wěn)定性會(huì)引起各印刷色之間的相對(duì)位置偏離標(biāo)準(zhǔn)位置;同時(shí)當(dāng)紙張隨滾筒高速旋轉(zhuǎn)時(shí),會(huì)發(fā)生橫向移動(dòng)或拉伸;而且紙張吸收了潤(rùn)版液和油墨后尺寸會(huì)發(fā)生改變,引起不同程度的變形等,這些因素都會(huì)引起套印不準(zhǔn)。套不準(zhǔn)的顏色會(huì)產(chǎn)生印品上相鄰色塊
之間因套印誤差而產(chǎn)生的白色縫隙,即人們所說(shuō)的露白,從而影響印品的美感,造成印品質(zhì)量不合格。為了解決因套印誤差而產(chǎn)生的白邊,在印前輸出系統(tǒng)中進(jìn)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(gè)色塊銜接處要有一定的交錯(cuò)疊加,以避免印刷時(shí)露出白邊。壓印是一個(gè)色塊疊印在另一個(gè)色塊上,細(xì)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(zhǔn)時(shí)黑色文字會(huì)露出白邊。地圖出版軟件MapGIS、CorelDRAW、Photoshop 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(shù)。
3. 計(jì)算機(jī)直接制版
隨著現(xiàn)代印刷技術(shù)的發(fā)展,印刷產(chǎn)品的地圖印前技術(shù)發(fā)展迅速。CTP是建立在彩色桌面出版系統(tǒng)之中,使用新型板材與成像的技術(shù),改變了以往傳統(tǒng)工藝流程中的出膠片、拼版、曬版等手工環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)直接到印刷版的過(guò)程,使地圖出版完全轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字生產(chǎn)，大大地提高了印刷質(zhì)量和生產(chǎn)效率,降低了生產(chǎn)成本。CTP系統(tǒng)包括:數(shù)碼打樣、組版、直接制版生成印版、印版上機(jī)印刷。其中數(shù)碼打樣是CTP流程中較為關(guān)鍵的技術(shù)。數(shù)碼打樣是指以數(shù)字出版系統(tǒng)為基礎(chǔ),在印刷生產(chǎn)過(guò)程中按照出版印刷生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范處理好頁(yè)面圖文信息,直接輸出彩色樣稿的打樣技術(shù)。
(1) 色彩管理技術(shù)
色彩管理是將印前數(shù)據(jù)的色空間與要輸出該色的色空間進(jìn)行對(duì)比,并根據(jù)輸出端的呈色特性進(jìn)行線性化調(diào)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(gè)設(shè)備到另一個(gè)設(shè)備的轉(zhuǎn)換過(guò)程和各個(gè)輸出端(如計(jì)算機(jī)屏幕顯示、數(shù)碼打樣、印刷)上顯示的顏色盡可能保持一致。在數(shù)碼打樣中,圖像的分色已被定義用數(shù)字來(lái)交換,呈色是基于噴墨打印機(jī)的介質(zhì)和墨水(模擬印刷的紙和墨) ,不同于傳統(tǒng)打樣中的紙張和油墨。噴墨系統(tǒng)的呈色原理與膠印過(guò)程的呈色原理不同,意味著和印刷一致的分色不能從數(shù)碼打樣直接實(shí)現(xiàn),因此分色的數(shù)值必須轉(zhuǎn)化為合成的數(shù)碼打樣墨值才能獲得相同的顏色。通過(guò)一個(gè)反映印刷特性的色彩描述文件,運(yùn)用國(guó)際通用的ICC色彩管理技術(shù),貫穿于從屏幕軟打樣、輸出數(shù)碼打樣樣張、印版輸出
及印刷的全過(guò)程之中,才可使色彩管理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在每個(gè)環(huán)節(jié)都得到真實(shí)的體現(xiàn),以保證打樣輸出結(jié)果與印刷輸出結(jié)果的顏色一致。
(2) R IP技術(shù)
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(zhuǎn)換成各種大幅面打印機(jī)相應(yīng)的打印語(yǔ)言,然后傳給打印機(jī)輸出。目前, R IP已經(jīng)變成了印前生產(chǎn)的核心技術(shù)。它影響到從色彩和文件管理到印刷的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)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(shí)間內(nèi)獲得樣張,樣張可用于印前檢查,發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤可以直接修改地圖數(shù)據(jù),從而使整個(gè)打印過(guò)程及審校、修改都比傳統(tǒng)打樣具有優(yōu)越的時(shí)效性,提高了生產(chǎn)效率,滿足了現(xiàn)代地圖出版周期短、時(shí)間緊的要求。
四、結(jié)論
全數(shù)字地圖制圖系統(tǒng)集GIS技術(shù)、數(shù)字制圖技術(shù)、CTP技術(shù)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(chǎn)品質(zhì)量,數(shù)字地圖制圖有著廣闊的發(fā)展前景,但同時(shí)也為地圖編制人員提出了更高的要求。彩色桌面出版系統(tǒng)可將地圖的輸入、編輯和印刷一體化完成,在現(xiàn)今技術(shù)融合、信息發(fā)達(dá)、知識(shí)更新加速的環(huán)境下,這就要求制圖人員對(duì)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)極為豐富與復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)、數(shù)字條件下制圖綜合選取原則的確定與劃分、后端計(jì)算機(jī)直接制版印刷的要求等新技術(shù)有足夠的了解,充分了解數(shù)字地圖制圖的技術(shù)規(guī)范及流程,突破傳統(tǒng)手工制圖工藝的限制,在全數(shù)字地圖制圖提供的更寬泛的條件下,拓展設(shè)計(jì)空間,提高地圖的表現(xiàn)力,設(shè)計(jì)出內(nèi)容更加豐富、更準(zhǔn)確的地圖產(chǎn)品。