ArcGIS制圖表達(dá)在1:10000地形圖制作中的應(yīng)用研究

唐亞蕾 李翔

1.吉林省地理信息院 吉林 長(zhǎng)春 130062 2.吉林省鑫科測(cè)繪有限公司 吉林 長(zhǎng)春 130062

1 引言

1:10000地形圖作為我國(guó)基本比例尺地形圖的重要組成部分，主要應(yīng)用于地形的研究與評(píng)價(jià)，包括城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村、礦山建設(shè)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)等，以及土地、水電、林地等自然資源的普查，還可以作為更小比例尺地形圖和各種專題圖的基礎(chǔ)資料。在具體的生產(chǎn)以及應(yīng)用中，地圖制圖仍是必要的手段。在生產(chǎn)過程中，制圖顯示更易讀，更易于地物的判讀。這是因?yàn)榈乩硇畔⒅饕鞘菫榱藵M足GIS空間分析的需要；制圖信息則需要符合制圖規(guī)范和人體視覺的要求，它在符號(hào)的顯示及顏色的甄別上更接近于自然實(shí)體[1]。

目前的制圖軟件主要包括專業(yè)圖形軟件和GIS軟件。專業(yè)圖形軟件例如Photoshop和Coredraw等，具有強(qiáng)大的圖形編輯和美化功能，但是不能很好的對(duì)GIS數(shù)據(jù)進(jìn)行符號(hào)移植；GIS軟件例如ARCGIS、Map GIS等軟件能夠很好的進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的管理，也可以基于自身的制圖功能進(jìn)行基礎(chǔ)的應(yīng)用。

2 ArcGIS符號(hào)制作

符號(hào)是以圖形方式對(duì)地圖中的要素進(jìn)行綜合表達(dá)，在ArcGIS軟件中，根據(jù)幾何類型可以將符號(hào)分為標(biāo)記、線、填充和文本四類。ArcGIS可以創(chuàng)建符號(hào)用于圖層表達(dá)，也可以將多種符號(hào)組合并存儲(chǔ)起來。

在創(chuàng)建符號(hào)時(shí)，我們可以先創(chuàng)建一個(gè)新的樣式，樣式是一種容器，是對(duì)可重復(fù)使用的符號(hào)的分類存放。利用樣式來存儲(chǔ)、組織、共享符號(hào)可以確保地圖的一致性，提高制圖的標(biāo)準(zhǔn)化程度。

在ArcGIS符號(hào)中，標(biāo)記用于表達(dá)點(diǎn)狀地物，也可以用來裝飾其他類型的符號(hào)；線符號(hào)主要用來表達(dá)線狀地物和區(qū)域的范圍邊界；填充符號(hào)主要用來表達(dá)面狀區(qū)域的填充顯示；文本符號(hào)主要用來表達(dá)注記屬性，包括字體、大小、顏色、位置等。符號(hào)的級(jí)別用于確定符號(hào)屬性的表達(dá)順序，當(dāng)符號(hào)具有多個(gè)圖層時(shí)，可使用符號(hào)級(jí)別來確定圖層的顯示順序。符號(hào)級(jí)別是用來優(yōu)化多層符號(hào)之間的關(guān)系，例如，確?？梢杂脕砉返妮喞吘€顯示于公路填充面的下方。

創(chuàng)建標(biāo)記符號(hào)用于繪制點(diǎn)狀地物，可以在Font Creator等中其他符號(hào)軟件制作后完成后導(dǎo)入ArcGIS中進(jìn)行微調(diào)、顏色變換后使用。使用標(biāo)記符號(hào)時(shí)，符號(hào)選擇器 對(duì)話框中可以修改符號(hào)的方向。用0 到 360 度（以東為基準(zhǔn)方向按逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)）表示符號(hào)的旋轉(zhuǎn)角度。

創(chuàng)建線符號(hào)用于表達(dá)線狀數(shù)據(jù)，包括道路、水系等，可以利用線符號(hào)的組合來達(dá)到顯示復(fù)雜線符號(hào)的目的。符號(hào)越復(fù)雜，繪制和導(dǎo)出性能受到的影響越大。這就需要根據(jù)要素的重要程度來決定符號(hào)的復(fù)雜程度，做到制圖和信息的平衡。雖然簡(jiǎn)單的線符號(hào)功能有限，但是繪制速度快。復(fù)雜的組合線符號(hào)繪制速度就會(huì)變慢。

創(chuàng)建填充面符號(hào)可以用來表達(dá)林地、稻田、沼澤地等面狀區(qū)域地物，主要包括使用顏色填充、標(biāo)記符號(hào)填充、線符號(hào)填充、圖片填充等方式。為了達(dá)到較快的繪制速度，根據(jù)情況對(duì)面輪廓使用較簡(jiǎn)單的線符號(hào)。

創(chuàng)建文本符號(hào)用來表達(dá)地圖上的性質(zhì)、名稱、描述等文字內(nèi)容，文本符號(hào)主要約束顯示效果，包含字體、樣式、格式、效果等功能。文本還有一個(gè)重要功能就是牽引線容差，牽引線容差是指錨點(diǎn)與相連文本之間的最小距離。如果距離小于牽引線容差，則不會(huì)顯示牽引線。

3 ArcGIS 制圖表達(dá)

ArcGIS作為一款專業(yè)的地理信息數(shù)據(jù)處理軟件，包括了數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理、制圖輸出等一系列GIS功能。制圖表達(dá)作為制圖功能的重要組成部分，可以將要素幾何數(shù)據(jù)和符號(hào)信息一起存儲(chǔ)在要素類中，從而允許用戶對(duì)要素的外觀顯示進(jìn)行自定義。還可以通過一系列附加控制，可以使符號(hào)信息滿足具體的制圖規(guī)范。制圖表達(dá)作為數(shù)據(jù)庫的一部分存儲(chǔ)在地理數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)表和要素類自身中，因此可以隨時(shí)根據(jù)需要打開制作好的數(shù)據(jù)及符號(hào)表達(dá)。

利用GIS數(shù)據(jù)制圖需要考慮的問題包括：基于規(guī)則的一般符號(hào)化和特殊符號(hào)化；制圖符號(hào)沖突處理；基于規(guī)則的注記和沖突處理；圖廓整飾[2]。

制圖表達(dá)是要素類屬性之一，可以在ArcCatalog 或 ArcMap 的目錄 窗口中以及使用制圖表達(dá)管理地理處理工具進(jìn)行創(chuàng)建和管理。也可以基于 ArcMap 中符號(hào)化的圖層直接創(chuàng)建。制圖表達(dá)由許多定義各類要素顯示方式的制圖表達(dá)規(guī)則組成。制圖表達(dá) 工具條中包含的工具用于編輯單個(gè)要素制圖表達(dá)的外觀。

制圖表達(dá)的規(guī)則包含符號(hào)圖層和幾何效果以定義制圖表達(dá)中一組相關(guān)要素的繪制方式。制圖表達(dá)規(guī)則可存儲(chǔ)在樣式中，以便在其他制圖表達(dá)中共享和重復(fù)使用這些規(guī)則。ArcGIS制圖表達(dá)的使用主要包括下面三個(gè)方面。

（1）ArcGIS 中將符號(hào)化方案轉(zhuǎn)化為制圖表達(dá)。之后再使用要素類屬性，在選項(xiàng)下的制圖表達(dá)編輯制圖表達(dá)的符號(hào)，便于符號(hào)的重用和共享的實(shí)現(xiàn)[3]。

（2）在ArcCatalog 中的要素類的屬性中創(chuàng)建新規(guī)則，但這只針對(duì)簡(jiǎn)單要素類，即沒有制圖表達(dá)屬性的要素。這個(gè)在沒有數(shù)據(jù)可用的情況下，制定新規(guī)則，建立方案和制圖規(guī)范是非常有用[3]。

（3）添加制圖表達(dá)地理處理工具創(chuàng)建制圖表達(dá)。每個(gè)圖層可以創(chuàng)建和引用多個(gè)制圖表達(dá)方案，每個(gè)制圖表達(dá)規(guī)則又由點(diǎn)、線、面等符號(hào)圖層組成[3]。

4 制定數(shù)據(jù)規(guī)則

在ArcGIS中只有簡(jiǎn)單的要素類才具有制圖表達(dá)。地理數(shù)據(jù)庫中的要素類都可以使用制圖表達(dá)。制圖表達(dá)以地理數(shù)據(jù)庫工作空間擴(kuò)展的形式實(shí)現(xiàn)，并且由地理數(shù)據(jù)庫管理。含有制圖表達(dá)的要素類會(huì)包含兩個(gè)必須字段：RuleID 是一個(gè)整型字段，用于保存對(duì)每個(gè)要素的制圖表達(dá)規(guī)則的引用，制圖表達(dá)規(guī)則本身將存儲(chǔ)于地理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)表中；Override是一個(gè) BLOB 字段，用于保存特定于要素的制圖表達(dá)規(guī)則的覆蓋值。

制圖表達(dá)規(guī)則是指使用一個(gè)基本符號(hào)或者多個(gè)基本符號(hào)完成構(gòu)造符號(hào)，然后關(guān)聯(lián)圖層中的要素并表達(dá)成最終的點(diǎn)、線、填充符號(hào)。制圖表達(dá)規(guī)則可以僅使用符號(hào)圖層創(chuàng)建，也可以包含各種幾何效果以創(chuàng)建復(fù)雜的制圖表達(dá)。幾何效果會(huì)首先對(duì)表達(dá)要素進(jìn)行幾何處理，它代表一個(gè)全局影響。

按照《基礎(chǔ)地理信息1:10000地形要素?cái)?shù)據(jù)規(guī)范》，吉林省的1:10000地形圖采用標(biāo)準(zhǔn)分幅采集，使用高斯-克呂格投影，按3°分帶。分幅數(shù)據(jù)空間存儲(chǔ)單元為3′45"（經(jīng)差）×2′30"（緯差）。數(shù)據(jù)分層包括定位基礎(chǔ)、水系、居民地及設(shè)施、交通、管線、境界與政區(qū)、地貌、植被與土質(zhì)、地名共九大類39個(gè)圖層。

為了實(shí)現(xiàn)制圖規(guī)則在數(shù)據(jù)生產(chǎn)中能夠批量使用，需要根據(jù)圖層的數(shù)據(jù)規(guī)定進(jìn)行點(diǎn)、線、面、屬性方面的處理，包括圖層轉(zhuǎn)換、屬性自動(dòng)添加，根據(jù)模版更新數(shù)據(jù)、匹配制圖規(guī)則等，采用ArcGIS Python腳本開發(fā)實(shí)現(xiàn)。

通過要素類圖層的分類碼GB字段關(guān)聯(lián)制圖規(guī)則，在要素圖層屬性框內(nèi)切換到“Symbology”，在“Value FIeld”以GB字段為依據(jù)分類，然后根據(jù)制圖規(guī)范形成符號(hào)表達(dá)。然后可以在ArcMAP中利用“Convert Symbology to Representation”將制圖表達(dá)存儲(chǔ)到地理數(shù)據(jù)庫中，結(jié)果如圖1所示。

圖1 制圖表達(dá)制作

制作制圖表達(dá)符號(hào)將主要的地物分為點(diǎn)、線、面、注記四大類，根據(jù)特點(diǎn)制作符號(hào)并關(guān)聯(lián)需要的屬性，如有向點(diǎn)的角度字段、高程點(diǎn)的高程字段。如表1所示。

表1 符號(hào)分類樣式

然后在此基礎(chǔ)上可以更高級(jí)的實(shí)現(xiàn)河流水系漸變，點(diǎn)狀符號(hào)方向的關(guān)聯(lián)等。但是還有一些地物的編碼對(duì)應(yīng)不同的地類，如針葉林、闊葉林、針闊混交林對(duì)應(yīng)的GB碼都是“810501”，需要根據(jù)TYPE屬性項(xiàng)的值進(jìn)行區(qū)分。制圖規(guī)則如表2所示。

表2 制圖表達(dá)規(guī)則

在ARCGIS中可以輸出多種格式的制圖結(jié)果，為了之后在外業(yè)平板中使用，我們選取了帶地理坐標(biāo)的TIFF文件。結(jié)果如圖2所示。

圖2 制圖顯示結(jié)果

5 總結(jié)與分析

經(jīng)過試驗(yàn)與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了利用ArcGIS制圖表達(dá)功能對(duì)1:10000數(shù)據(jù)進(jìn)行制圖顯示，利用ArcGIS Python腳本實(shí)現(xiàn)批量制作分幅地形圖的功能，對(duì)于后續(xù)的電子調(diào)繪起到了很大的判別作用。相比手動(dòng)制作符號(hào)化地圖，大大提高了工作效率，減少了出錯(cuò)的概率，目前根據(jù)需要已經(jīng)在單位應(yīng)用生產(chǎn)。

當(dāng)然還有一些特殊的符號(hào)表達(dá)在這里并沒有完全實(shí)現(xiàn)，例如陡坎根據(jù)坡底線的長(zhǎng)短生成， 在以后會(huì)逐漸提高并完善功能，增加圖廓整飾的自動(dòng)化功能。