小比例尺下的铁路绘制

地图 • Apr 30, 2016

地图以一种图形化的方式来描述我们生活的世界，它体现了我们对周边环境的认识和了解。

在GeoHey地图更新：道路和文字渲染效果增强一文中，我们提到了制图综合的手段，诸如简化、平移、缩小、夸张等对于地图制作的重要性。对同样大小的地图，小比例尺地图展现的地理范围更大，因此需要把地理要素简化，否则大范围内的所有要素堆叠在一起既显得主次不分又影响美观。

下面我们讨论一下小比例尺下的铁路如何进行制图综合。

迷之图例

铁路不同于一般的道路，它有着特殊的黑白相间的样式，如下图的印刷地图所示：
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然而，想在上图所示的比例尺上绘制出地铁样式来却不容易。

我们可以用点线的方式来绘制铁路，比如设置沿地铁线5个像素白，5个像素黑，但是这要求在该比例尺下的地铁线的长度至少需要10个像素，换算成地理单位，就是需要地铁线长度至少为50公里。实际上绝大多数铁路的长度都大于50公里，但是由于我们使用了OpenStreetMap的铁路数据，这些铁路大多数都是用户自己上传的，同一条铁路分成了许多段，因此绝大多数都不满足这个条件。

下图显示了不做处理按照点线方式绘制铁路的效果，由于铁路太短，基本上看不出黑白相间的铁路样式，总体的效果就是一团糟：
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数据处理

因此，我们的首要任务是把属于同一条铁路的要素给按顺序连起来。是否属于同一条铁路可以通过要素的名称字段来确定，但是由于OpenStreetMap数据有很多的要素名字为空，我们还需要处理名字虽然不匹配但是实际上也是同一条路的情况，这可以通过空间相交运算来判断。下面是算法的流程图。
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上述算法中 find_start() 方法借助R树寻找没有访问过的要素作为新的道路的起始，而 find_connected(start_feature) 方法则寻找与 start_feature 相连的要素，寻找的过程中需要考虑道路名称存在和不存在的两种方法。由于 find_start() 方法找到的起始道路可能不是真正的起始道路，因此需要进行多次迭代直到 conn_rail 与 railway 相等，此时表明已经没有可以继续合并的道路了。下面显示了道路合并后绘制的效果，比之前的情形好多了：
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