基于ArcGISEngine的遙感影像專題圖自動制作系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

陳麗

摘要：該文針對采用計算機輔助方式制作同一類型不同區(qū)域、不同時期的遙感專題圖時，存在重復作業(yè)、效率不高、用戶參與度高的問題，設計了一個基于渲染標準（xml）文件的遙感影像專題圖自動制作系統(tǒng)。系統(tǒng)首先要求用戶抽象出同一類型的專題圖的渲染標準，制作成對應的渲染標準（xml）文件，所有表示同一類型的遙感影像都可以 同一個渲染標準文件，系統(tǒng)根據(jù)遙感影像的名字找到對應的渲染標準（xml）文件 達到無用戶參與的情況下，自動、高效、準確的制作出用戶需要的專題圖的目的，實驗結果顯示在本系統(tǒng)提高了制圖的效率，節(jié)省了用戶參與的時間，解決了目前制作專題圖存在的問題。

關鍵詞：遙感專題圖；快速渲染；ArcGIS Engine；自動制圖

中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）09-2204-05

專題地圖是突出而盡可能完善、詳盡地表示制圖區(qū)內(nèi)的一種或幾種自然或社會經(jīng)濟（人文）要素的地圖。隨著社會的發(fā)展，專題圖在旅游、汽車導航、交通、環(huán)境保護、資源調(diào)查、氣象分析等方面得到了非常廣泛的應用【5】。目前，人們在制作專題圖的時候主要是通過手工的方式進行制圖，采用計算機輔助的專題圖制圖模式，利用具備強大圖形編輯、文字處理和符號制作功能的軟件工具完成各種專題圖的制作，如ArcMap、 AutoCAD等【4】。計算機輔助專題圖制圖雖然能夠根據(jù)人們的意愿設計出理想的專題圖，并且極大地豐富了地圖符號、注記、色彩的表現(xiàn)，但是計算機輔助專題圖制圖過程中需要用戶操作軟件完成制作，用戶必須要全程參與，這必然導致制作效率低、準確率難以保證、存在重復作業(yè)、自動化程度不高等缺陷。為了解決這些問題本文設計了一個自動批量制作專題圖系統(tǒng)，此系統(tǒng)利用ESRI公司開發(fā)的嵌入式組件ArcGIS Engine和.net技術進行開發(fā)，能根據(jù)用戶的要求方便、高效、自動的生成用戶所需要的遙感影像專題圖，用戶只需準備好數(shù)據(jù)，中間過程不需要用戶的參與，還能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的重復利用，該文中介紹了系統(tǒng)的設計思路，同時詳細說明了系統(tǒng)的實現(xiàn)方法和開發(fā)過程中的關鍵技術。

1 系統(tǒng)的總體設計

1.1 系統(tǒng)目標與設計原則

系統(tǒng)的總體目標是根據(jù)用戶的需要快速、準確、便利、高效的生產(chǎn)出遙感影像專題圖圖片，對用戶經(jīng)常使用的背景數(shù)據(jù)實現(xiàn)可重復利用，中間過程實現(xiàn)自動化，減少用戶的參與。

設計遵循以下原則：可靠性、穩(wěn)定性、精確性、可擴展性、高效性。

1.2 系統(tǒng)的總體結構

在制作專題圖的過程每個遙感影像的渲染方法是不一樣的，為了實現(xiàn)所有的遙感影像都能夠按照用戶的要求自動去渲染，在系統(tǒng)中加入了渲染標準文件，每類遙感影像文件對應一個渲染標準文件，渲染標準文件里面填寫對每幅影像的渲染方式以及渲染需要使用的所有參數(shù)，根據(jù)這個文件，系統(tǒng)就能自動的制作出用戶滿意的專題地圖。

在制作專題圖的時候，地圖上的很多元素都是一樣的，并且存放的位置也是一樣的，例如文本元素、指北針元素等等，所以為了避免重復工作，實現(xiàn)文件的可重用，可以制作一個地圖模板（MXD文件），在程序執(zhí)行的時候可以修改元素的值，不用添加這些元素。為了制作出來地圖方便用戶查看，在地圖上需要添加一個行政區(qū)邊界，行政shp文件和柵格數(shù)據(jù)必須在同一坐標系。

根據(jù)實際的需求，系統(tǒng)的整體架構設計如圖1所示。

整個系統(tǒng)可以分為三個部分：數(shù)據(jù)準備、系統(tǒng)制圖、保存結果。

數(shù)據(jù)準備階段需要準備三部分的數(shù)據(jù)，分別是遙感影像、渲染標準xml、地圖模板文件，遙感影像文件是用戶需要制作專題圖的遙感影像，xml文件是遙感影像的渲染標準，行政區(qū)邊界shp邊界文件、shp文件是專題地圖的行政區(qū)邊界，在影像超過國家行政區(qū)的時候剪切遙感影像文件，地圖模板文件上面有很多固定的地圖元素，分別存儲在系統(tǒng)的Tif文件夾、Xml文件夾、MXD文件夾中。

系統(tǒng)制圖階段采用.NET技術和ArcGIS ENGINE技術對tif文件夾中的數(shù)據(jù)進行處理，經(jīng)過系統(tǒng)加載MXD文件、剪切柵格文件、加載TIF文件、對TIF文件進行渲染、添加比例尺、添加經(jīng)緯網(wǎng)格、添加圖例、設置標注、導出jpg圖片之后，得到用戶需要的遙感影像專題圖。

保存圖片的階段系統(tǒng)Jpg文件夾存放的是所有tif文件的生成的Jpg圖片，用戶可以在這個文件夾中找所需要的結果。

1.3系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

本系統(tǒng)利用ArcGIS Engine提供的組件及接口和面向?qū)ο蟮拈_發(fā)語言C#.NET進行開發(fā)。

1.3.1 ArcGIS Engine簡介

ArcGIS Engine是美國ESR I公司推出的一種為開發(fā)嵌入式GIS和獨立運行的GIS桌面端應用程序而推出的二次開發(fā)組件庫，它使程序員能夠向現(xiàn)有應用軟件中添加動態(tài)制圖和GIS功能，或者構建自定義制圖與GIS解決方案，它提供了AreGIS應用的核心功能及基于COM、.NET、Java和C++的APIs，能夠?qū)崿F(xiàn)跨平臺部署。ArcGis Engine組件庫中的組件在邏輯可以分為5個部分，如圖2所示。

1）基本服務——有GIS核心ArcObject構成，所有GIS應用程序都需要。

2）數(shù)據(jù)存取——ArcGIS Engine可以對許多柵格和矢量格式進行存取，包括強大的地理數(shù)據(jù)庫（Geodatabase）。

3）地圖表達——創(chuàng)建和顯示帶有符號和標注的地圖。

4）開發(fā)組件——用于快速開發(fā)應用程序的界面控件。

5）運行時選項——ArcGIS Engine可以與標準功能或其他高級功能一起部署。

1.3.2 .NET技術

.NET是為簡化在第三代因特網(wǎng)的分布式環(huán)境下的應用程序開發(fā)，基于開放互聯(lián)網(wǎng)標準和協(xié)議之上，實現(xiàn)異質(zhì)語言和平臺高度交互性而構建的新一代計算和通信平臺，是Microsoft以服務的方式遞交軟件的一種策略，主要有如下三部分構成：Web服務、.NET框架、.NET企業(yè)服務器。.NET就支持一種語言即微軟中間代碼，微軟中間代碼是與CPU無關的指令集，任何源程序都要通過適當?shù)木幾g器編譯成微軟中間代碼。.NET 框架是Microsoft為開發(fā)應用程序而創(chuàng)建的一種新的計算平臺，主要包含一個非常大的代碼庫，可以在客戶語言中通過面向?qū)ο缶幊碳夹g來使用其中的各個部分，它簡化了在高度分布式Internet環(huán)境中的應用程序。.NET框架具有兩個主要組件：公共語言運行庫和.NET框架類庫，公共語言運行庫是.NET框架的基礎，負責管理內(nèi)存、線程執(zhí)行、代碼執(zhí)行、代碼安全驗證、編譯以及其他系統(tǒng)服務。.NET框架類庫是一個與公共語言運行庫緊密集成的可重用的類型集合，該類庫是面向?qū)ο蟮模芘c第三方組件進行無縫集成。

2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)準備

系統(tǒng)完成生產(chǎn)過程需要輸入地圖模板（mxd文件）、渲染標準（xml文件）、遙感影像文件（tif文件）和行政區(qū)邊界（shp文件）。地圖模版包含一些固定不變的地圖元素，渲染標準指示系統(tǒng)對輸入的對應區(qū)域影像進行渲染的方式，一個類專題圖的所有遙感影像對應一個渲染標準。

2.1 地圖模板

由于在制作一類專題圖的時候，地圖上的很多元素都是一樣的，并且存放的位置也是一樣的，只是元素值需要改變，例如文本元素、比例尺元素等等，所以制作一個地圖模板，在程序執(zhí)行的時候可以修改這些元素的值，不用添加這些元素。本系統(tǒng)在設計mxd文件的時候在地圖上添加有地圖的標題、地圖的制作單位、比例尺、指北針、行政區(qū)行政shp，可以根據(jù)用戶在xml提供的數(shù)據(jù)在程序中去修改這些值，地圖模板如圖所示。其他標簽用戶可以根據(jù)需要添加和調(diào)整位置，并保存為地圖模板，作為系統(tǒng)的輸入，進行生產(chǎn)。

2.2渲染標準

渲染標準文件包含