組件式地圖符號編輯器的設計與開發(fā)

(長江大學地球科學學院，湖北 荊州434023）

地圖符號是地圖的語言，是地圖內(nèi)容的載體[1]。在許多CAD、地圖制圖軟件和GIS平臺中都提供了符號管理功能，但都只是服務于自己的平臺，不能與其他平臺中共享[2-3]。傳統(tǒng)的地圖符號設計方法中一種是參數(shù)加過程、以函數(shù)型為主的方法，其原理是符號化軟件與具體系統(tǒng)捆綁在一起，當系統(tǒng)發(fā)生變化時，不僅符號軟件相應地要變動，而且很難適應新符號的設計和制作[2]；另一種是面向對象的符號設計方法，符號庫中的各種符號運用結構統(tǒng)一、規(guī)格標準的數(shù)據(jù)，并且采用統(tǒng)一的圖元結構進行組織，符號之間是平行的關系，它們的差別僅僅是數(shù)據(jù)值的差別，這樣便于符號的動態(tài)擴充和修改[4-5]。符號庫的管理方式一般有2種方式[6-7]，即以函數(shù)型為主的符號庫和數(shù)據(jù)庫型符號庫。當用戶在使用函數(shù)型為主的符號庫時必須了解這些函數(shù)的使用方法和要求，這給用戶帶來很大的不便；而數(shù)據(jù)庫方式的符號庫導致應用復雜?？梢婇_發(fā)一個通用的地圖符號庫系統(tǒng)，具有較高的理論價值和現(xiàn)實意義。下面，筆者采用面向對象的軟件設計方法，使用Rational Rose建模工具設計了組件式的地圖符號庫。

1 系統(tǒng)結構及開發(fā)思路

1．1 系統(tǒng)開發(fā)目標

完整的地圖符號庫系統(tǒng)應在結構、功能方面具有一定的獨立性和完整性，也就是說地圖符號庫系統(tǒng)不僅具有符號建立、修改、刪除、顯示、查詢等多種功能，還應能獨立地管理和保存地圖符號。這使得地圖符號庫系統(tǒng)可以獨立于專業(yè)應用程序以外進行開發(fā)，更易于制作各行業(yè)標準的地圖符號庫，方便各行業(yè)應用軟件的共享。但同時地圖符號庫系統(tǒng)也能納入專業(yè)應用程序中，成為其有效的組成部分。因此，地圖符號庫系統(tǒng)的設計應具有如下目標：

1）較強的擴展性 由于應用領域的不同，或者專業(yè)領域的不斷更新，對符號設計也會產(chǎn)生新的要求，用戶可以按照自己的需要，創(chuàng)建和維護自己的符號庫，因此地圖符號庫系統(tǒng)應該是一個擴展性的系統(tǒng)。

2）較高的獨立性 要想使地圖符號庫能在很多應用系統(tǒng)中都能夠實用，則不但必須最大限度地減少與某一專業(yè)應用系統(tǒng)的關聯(lián)程度，而且還應使它能夠很容易地掛接到各種應用系統(tǒng)中，可見組件式的開發(fā)方法是本次理想的開發(fā)模式。

3）較好的實用性 系統(tǒng)應便于用戶使用，各種操作符合通用的操作習慣，能實時顯示符號的制作效果。

1．2 系統(tǒng)體系結構設計

該系統(tǒng)包括地圖符號管理組件、圖元繪制組件、序列化組件和符號庫4部分(見圖1）。地圖符號管理組件實現(xiàn)對不同行業(yè)地圖符號的管理；圖元繪制組件實現(xiàn)多樣化地圖符號的繪制與編輯；序列化組件實現(xiàn)對制作好的地圖符號的存儲；符號庫實現(xiàn)對制作好的地圖符號的分類顯示（包括點庫、線庫和面庫）。系統(tǒng)通過這3個組件對地圖符號庫進行管理，以實現(xiàn)對不同行業(yè)的地圖符號的繪制、編輯與存儲。

圖1 地圖符號庫系統(tǒng)體系結構圖

1．3 符號庫的數(shù)據(jù)存儲方案

XML是表示結構化信息的一種標準文本格式，它沒有復雜的語法和包羅萬象的數(shù)據(jù)定義。XML使用一系列簡單的標記來描述數(shù)據(jù)，而這些標記可以用方便的方式建立。雖然XML文件占用的空間比二進制數(shù)據(jù)要占用更多的空間，但由于XML極其簡單且易于掌握和使用，這使得任何應用程序都可以直接讀寫數(shù)據(jù)。這使XML很快成為數(shù)據(jù)交換的唯一公共語言，雖然不同的應用軟件也支持其他的數(shù)據(jù)交換格式。XML的特點可以歸納為3點：先進性、靈活性、自描述性?；谏鲜龇治?，系統(tǒng)的符號庫也采用XML文件格式來存儲符號庫。

2 關鍵技術

2．1 地圖符號的繪制方法

在面向對象的符號庫設計時，每一個符號需由一系列圖元組成，通過設置圖元的參數(shù)，以及修改其屬性(如筆寬，顏色等），組成多樣化的符號，滿足不同領域的需求。綜合點狀符號、線狀符號和面狀符號的共同特點，形成一系列基元，再用基元來構成各種符號。這些類設計的基本思想如下：首先提取線、矩形、圓等對象之間的共同特征，建立基類，子類從基類派生，加入自己的屬性。如由于線、矩形、橢圓都是由起點跟終點確定圖形，所以子類屬性完全繼承父類的(見圖2）。

圖2 基本圖元類結構圖

目前對于線符號的繪制方法可分為3種類型，純函數(shù)繪制法、縱向疊加繪制法和循環(huán)配置法[8]。這3種方法相比，第1種繪制的方法繪制速度最快，但符號的可編輯性和維護性差；第3種繪制方法增強了符號的可編輯性和維護性，但繪制速度依賴于定位線的彎曲和符號的復雜程度。筆者采用第3種線符號繪制方法，因為設計該地圖符號庫系統(tǒng)的目的就是讓用戶可以根據(jù)自己所在行業(yè)的具體情況繪制行業(yè)特用的復雜的地圖符號。面狀符號多為表示呈面狀分布的二維地物以及地理現(xiàn)象的分布，通常要在面狀符號內(nèi)配置不同的點狀符號、線狀符號或圖片。面狀符號的輪廓一般可以按照配置線狀符號的方式繪制，其填充方式有2種：①以位圖的方式進行填充；②填充暈線或點符號[9]。點狀符號相較之下，比較簡單，由這些基元的集合組成。

2．2 地圖符號的管理

由于符號庫需要管理不同行業(yè)的符號，因此在系統(tǒng)中采用集合的辦法來管理來自不同行業(yè)的不同符號，共設計了Library類、GroupList類、ShapeList類和Group類來實現(xiàn)符合庫的分級管理。Library類作為整個符號庫的管理入口，其成員變量GroupList是Group類的集合，用來管理不同行業(yè)的符號，而Group類用來管理某個行業(yè)的符號集合，采用ShapeList類來存儲某個行業(yè)的所有符號。

2．3 圖元交互繪制技術

每個符號都由基本圖元組成，每個圖元的編輯及動態(tài)創(chuàng)建過程直接影響到每個符號設計的靈活性。按照面向對象的方法，抽象出ToolDraw基類，派生出ToolLine、ToolRect和ToolCircle等，分別用來繪制線、矩形和圓等基本圖元(見圖3）。在每個派生類中，都有對應的基本圖元作為其成員變量，這樣，鼠標和鍵盤的操作就可以轉化為對每個圖元的操作。

圖3 基本圖元交互繪制類層次圖

3 測 試

由于各行各業(yè)有著自己不同的地圖符號標準，筆者對交通行業(yè)的部分地圖符號的編輯測試了該組件。如想增加交通行業(yè)中路旁的電線桿點符號，先在點符號的XXX節(jié)點輸入想繪制的點符號的名稱后按Enter鍵(系統(tǒng)自動為點節(jié)點添加一個名為XXX的子節(jié)點），然后點擊符號繪制面板，選擇工具欄上的合適的繪制工具進行繪制，如圖4所示。

當想瀏覽某一行業(yè)的點符號時，你可以先點擊行業(yè)面板如(交通），交通行業(yè)的點、線和面符號將會以圖5所示的樹狀顯示，點擊點根節(jié)點后再點擊符號瀏覽面板，系統(tǒng)將把交通行業(yè)中的線符號加載到符號瀏覽器中顯示(見圖5、圖6）。

圖4 點符號繪制

圖5 線符號瀏覽

圖6 面符號瀏覽

當在符號瀏覽器中點擊要編輯的地圖符號，在回到符號編輯面板就可以對該符號進行修改，也可以點擊刪除按鈕將選中的符號刪除。

4 結 語

該系統(tǒng)按照面向對象的思想、組件式的開發(fā)思路設計和實現(xiàn)了點符號、線符號和面符號的繪制、修改、刪除、編輯等，用XML文件格式統(tǒng)一存儲了點線面符號，實現(xiàn)了符號編輯器和符號瀏覽器的互動。開發(fā)的這種組件式符號編輯器既可以單獨使用，又可以嵌入到某個GIS系統(tǒng)中，具有較高的實用價值。

[1]王家耀，孫群，王光霞，等．地圖學原理與方法 [M]．北京：科學出版社，2005．

[2]程朋根，龔健雅，睦海剛．GIS中地圖符號設計系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) [J]．中國圖象圖形學報，2000，5（A）：1006-1010．

[3]苗國強．交互式地圖符號設計與編輯軟件的實現(xiàn) [D]．鄭州：解放軍信息工程大學測繪學院，2003．

[4]趙軍喜，張毅，孫慶輝．利用UML設計與實現(xiàn)地圖符號編輯器 [J]．測繪通報，2004（7）：51-53．

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[6]王均，王紅．電子地圖符號體系與符號庫標準的研究 [J]．測繪科學，2003，28（2）：12-15．

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[8]何忠煥．GIS符號庫中復雜線狀符號設計技術的研究 [J]．武漢大學學報(信息科學版），2004，29（2）：132-134．

[9]王澤根．幾種特殊多邊形的點符填充 [J]．解放軍測繪學院學報，1998，15（4）：300-302．