ArcGIS相對(duì)于Coreldraw的制圖優(yōu)勢(shì)研究

石洪

摘 要：可以用于地圖制圖的軟件很多，較為廣泛采用的如CorelDraw和AutoCAD，但這兩個(gè)并不是專業(yè)的地圖制圖軟件，或者說其開發(fā)之初并未考慮可以用于地圖制圖，所以在地圖符號(hào)的表達(dá)方面有所欠缺，本文探討了ArcGIS在制圖表達(dá)方面的優(yōu)勢(shì)。論文首先分析了ArcGIS的制圖表達(dá)，進(jìn)而結(jié)合某交通地圖的設(shè)計(jì)為研究背景，詳細(xì)闡述了基于ArcMap的地圖制圖過程。

關(guān)鍵詞：ArcGIS，地圖制圖，交通地圖，符號(hào)

中圖分類號(hào)：P28 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）06（a）-0000-00

ArcGIS 產(chǎn)品是一個(gè)可伸縮的、全面的地理信息系統(tǒng)平臺(tái)，其中 Representation 制圖表達(dá)是其重要的功能之一。地理信息系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，具有對(duì)地球空間信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、管理、處理、分析、輸出等功能的系統(tǒng)。地圖制圖基于 GIS 對(duì)數(shù)據(jù)的處理和分析，是 GIS 所有工作的最終體現(xiàn)，也是地理信息傳遞的一種有效方式。他們廣泛應(yīng)用在資源、環(huán)境、交通、國(guó)土、礦業(yè)、水利電力、通訊、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、城市建設(shè)與規(guī)劃、地質(zhì)勘測(cè)等部門，以及與地球空間信息相關(guān)的行業(yè)。

目前，隨著 GIS 的廣泛應(yīng)用，我國(guó)的測(cè)繪和制圖行業(yè)緊跟國(guó)際研究的步伐，地圖制圖也發(fā)展迅速。對(duì)于國(guó)家 1： 5000 ～1： 100 萬 8 種不同比例尺的地圖編制，傳統(tǒng)做法首先進(jìn)行投影元素的確定，采用計(jì)算機(jī)編程，計(jì)算出經(jīng)緯網(wǎng)交點(diǎn)及控制點(diǎn)坐標(biāo)，用展點(diǎn)儀將計(jì)算結(jié)果展繪到圖版上，再將同一經(jīng)度上的控制點(diǎn)用直線連接，對(duì)同一緯度上的緯線用同心圓弧線相連，形成圖面的經(jīng)緯網(wǎng)，建立了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)后，最后進(jìn)行地圖編制工作。而 20 世紀(jì)初興起的航空攝影測(cè)量方法，改變了地圖生產(chǎn)過程，再加上計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，更是加速了地圖制圖技術(shù)的發(fā)展，基本上向計(jì)算機(jī)自動(dòng)化制圖發(fā)展。

由于傳統(tǒng) GIS 軟件弱于復(fù)雜符號(hào)表達(dá)、難以滿足地圖制圖規(guī)范的要求，不少人采用 AutoCAD 等圖形軟件獲得更加豐富多樣的圖形化表現(xiàn)效果以及更加靈活自由的操作方式。但是，這種不連續(xù)的工作有很多缺點(diǎn)，例如地圖數(shù)據(jù)需要在不同的軟件中導(dǎo)入導(dǎo)出，在兩個(gè)環(huán)境中重復(fù)修改和更新還會(huì)降低工作效率，必須維護(hù)多個(gè)版本的制圖數(shù)據(jù)等。因此，這要求單一的 GIS 軟件系統(tǒng)可以支持從采集到生產(chǎn)全過程、支持多地圖制圖表達(dá)和可擴(kuò)展制圖綜合等，而ArcGIS 制圖規(guī)則與覆蓋方法的結(jié)合正是為復(fù)雜對(duì)象符號(hào)化、多用途制圖與空間數(shù)據(jù)分析的無縫集成提供了可行的方法。

1 制圖表達(dá)

1.1 表達(dá)機(jī)制

幾乎所有的地圖生產(chǎn)都通過 ArcGIS 進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理分析，其中很多人直接在 ArcGIS 中完成全部的制圖過程。制圖人經(jīng)常面對(duì)的一個(gè)困難就是如何處理制圖的自動(dòng)化和規(guī)則化與個(gè)性化的沖突。至ArcGIS 9.2 推出制圖表達(dá)的規(guī)則與覆蓋功能之后，自動(dòng)化、規(guī)則化與個(gè)性化統(tǒng)一起來，解決了問題，大大提高了地圖生產(chǎn)的效率。

與一般的 Symbology 符號(hào)渲染相比，制圖表達(dá)可以動(dòng)態(tài)繪制符號(hào)而不影響源數(shù)據(jù)，面向?qū)ο?，具有行為，其?yōu)勢(shì)和特點(diǎn)對(duì)比見表 1：

表 1 制圖表達(dá)與一般符號(hào)渲染的區(qū)別

在制圖過程中，通常有一套數(shù)據(jù)要用在不同的應(yīng)用場(chǎng)景，將要素的屬性通過地圖表現(xiàn)出來，使交匯的道路，橋，隧道等得到體現(xiàn)。在 ArcGIS 下使用制圖表達(dá)從事地圖生產(chǎn)工作的基本步驟一般是創(chuàng)建地里數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)集、定義要素類、分類編碼、定于制圖規(guī)則、創(chuàng)建符號(hào)庫(kù)、創(chuàng)建制圖表達(dá)、加載數(shù)據(jù)。這里以某校交通服務(wù)地圖的生產(chǎn)為例，根據(jù)相關(guān)制圖規(guī)則來設(shè)計(jì)要素分類和符號(hào)，用 ArcMap 創(chuàng)建制圖表達(dá)規(guī)則，配合使用自由表達(dá)實(shí)現(xiàn)地圖的編制。ArcGIS10 提供一套靈活的制圖表達(dá)機(jī)制，靈活地結(jié)合規(guī)則和覆蓋功能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行符號(hào)化，這些結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)一同存儲(chǔ)在地理數(shù)據(jù)庫(kù)中，成為要素類的屬性，存儲(chǔ)在要素類字段 RuleID（ 規(guī)則） 和 Override（ 重載） 中。于是制圖表達(dá)將符號(hào)信息（ 例如大小、角度、樣式、偏移和沖突順序等） 和幾何信息一同存儲(chǔ)在要素類中，要素顯示時(shí)，根據(jù)這些參數(shù)動(dòng)態(tài)繪制符號(hào)。而且，一個(gè)要素類可以支持多個(gè)制圖表達(dá)，從而允許用戶能夠根據(jù)不同的應(yīng)用需求對(duì)同一數(shù)據(jù)進(jìn)行展示，而不需要備份額外的數(shù)據(jù)，以滿足不同地圖的各種表現(xiàn)方式。此外，制圖表達(dá)還可以針對(duì)要素類中每個(gè)要素的外觀進(jìn)行單獨(dú)編輯。例如： 我們用打斷的線符號(hào)對(duì)鐵路進(jìn)行符號(hào)化，可以通過制圖表達(dá)來設(shè)置不同的符號(hào)寬度和顏色來表示不同類型的鐵路； 盡管道路數(shù)據(jù)是一系列的中心線，仍然可以用地圖圖形覆蓋的方式友好地呈現(xiàn)橋梁、隧道、立交橋等特殊地物。

1.2 規(guī)則與覆蓋

制圖表達(dá)分為規(guī)則表達(dá)和自由表達(dá)。規(guī)則表達(dá)是指要素的符號(hào)化形式，由預(yù)先制定的符號(hào)化規(guī)則來實(shí)現(xiàn)，要素修改后其符號(hào)化形式將進(jìn)行自動(dòng)更新； 自由制圖表達(dá)則可以根據(jù)制圖要求，對(duì)符號(hào)的表現(xiàn)進(jìn)行編制，但要素與其符號(hào)化的表現(xiàn)之間不再有關(guān)聯(lián)。制圖規(guī)則是最靈活的符號(hào)表達(dá)方式，每個(gè)要素均有屬于自己的 Rule 即表達(dá)規(guī)則。當(dāng)符號(hào)與符號(hào)之間產(chǎn)生沖突時(shí)，則需將要素從規(guī)則表達(dá)轉(zhuǎn)為自由表達(dá)，此時(shí)要素符號(hào)進(jìn)行了 Override（ 覆蓋） ，也說重載或例外，而不改變制圖表的規(guī)則。覆蓋字段記錄了要素符號(hào)信息，因此對(duì)符號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行移位、刪除、壓蓋等編輯并不影響建庫(kù)數(shù)據(jù)的真實(shí)位置，如進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)注，人工編制符號(hào)等自由表達(dá)。覆蓋是制圖規(guī)則的例外，通過編輯修改已定義的規(guī)則參數(shù)，以改變復(fù)雜要素的制圖表達(dá)，而不會(huì)影響到其他要素。覆蓋 Override 包括 Shape Overrides和 Property Overrides 兩種，具體可在制圖規(guī)則基礎(chǔ)上編輯符號(hào)層的屬性、符號(hào)幾何效果屬性和點(diǎn)符號(hào)放置樣式屬性，甚至符號(hào)的幾何圖形； 在 Editing 事務(wù)內(nèi)對(duì) Representation Rules 的修改可以僅僅存儲(chǔ)在Override 字段中，或者直接對(duì)原始數(shù)據(jù)的屬性進(jìn)行修改。Overrides 字段存儲(chǔ)的是符號(hào)化時(shí)對(duì)規(guī)則的修改，可以是對(duì)每類特征甚至每個(gè)對(duì)象設(shè)置不同的配色、符號(hào)樣式及大小等表達(dá)方案，采用不同于設(shè)置規(guī)則的方式進(jìn)行符號(hào)化。

1.3 制圖表達(dá)規(guī)則創(chuàng)建與編輯

制圖表達(dá)規(guī)則的創(chuàng)建和編輯有三種方式： 第一種是 ArcMap 中將符號(hào)化方案轉(zhuǎn)化為 Representation（ 制圖表達(dá)） ，這是最簡(jiǎn)單的一種方式。之后再使用要素類屬性 Properties，在 Symbology 選項(xiàng)下的 Representation 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)。第二種是在 ArcCatalog 中的 Featureclass（ 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。第三種是添加制圖表達(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) Representaion 方案，每個(gè) Representaion 規(guī)則又由點(diǎn)、線、面等符號(hào)圖層以及幾何效果組成。創(chuàng)建制圖表達(dá)后，圖層的符號(hào)信息即轉(zhuǎn)換為制圖表達(dá)符號(hào)系統(tǒng)，其相應(yīng)的符號(hào)信息將于幾何一起存儲(chǔ)在地理數(shù)據(jù)庫(kù)中，但是 Represantation的編輯并不會(huì)影響源數(shù)據(jù)的幾何形態(tài)。

2 制圖表達(dá)的實(shí)例研究

為了方便學(xué)校師生等來校參觀訪問人士快速熟悉校園環(huán)境，確定以“交通服務(wù)”為主題設(shè)計(jì)地圖XXX 校園交通服務(wù)地圖。數(shù)據(jù)庫(kù)中包含點(diǎn)狀的服務(wù)設(shè)施與重要標(biāo)志，現(xiàn)狀的道路與河流，面狀的建筑與綠地，和注記等要素類。先將數(shù)據(jù)加載到 ArcMap中根據(jù)制圖要求設(shè)計(jì)符號(hào)，然后轉(zhuǎn)化為制圖表達(dá)進(jìn)行符號(hào)規(guī)范化和個(gè)性化表達(dá)，復(fù)雜地物的表達(dá)等。整個(gè)過程以道路為導(dǎo)向的原則進(jìn)行整體骨架編繪，分三級(jí)道路： 校外主干道，校內(nèi)主干道和校內(nèi)次要道路，于是符號(hào)在寬度和樣式上有不同的表達(dá)； 其次是校園教學(xué)樓、辦公樓、宿舍等重要建筑的符號(hào)化； 最后是綠地渲染和服務(wù)點(diǎn)的標(biāo)注。本例中制圖表達(dá)規(guī)則的應(yīng)用有如下四點(diǎn)：

2.1 實(shí)現(xiàn)符號(hào)系統(tǒng)的共享

制圖表達(dá)規(guī)則存儲(chǔ)在地理數(shù)據(jù)庫(kù)中，而且對(duì)于要?jiǎng)?chuàng)建制圖表達(dá)的要素圖層也必須存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中才能轉(zhuǎn)換成制圖表達(dá)。正是這種存儲(chǔ)在服務(wù)器端的方式，改變了以前將符號(hào)化信息存放 ArcMap 的。

mxd 或.lyr 等客戶端文件中的方式，實(shí)現(xiàn)了符號(hào)系統(tǒng)的共享應(yīng)用。對(duì)于同一套數(shù)據(jù)，通過創(chuàng)建不同應(yīng)用目的的制圖表達(dá)符號(hào)，就能應(yīng)用在相應(yīng)需求的地圖中。在本例中，共將四個(gè)要素類轉(zhuǎn)化為一套或多套制圖表達(dá)規(guī)則，符號(hào)化時(shí)根據(jù)需要選擇對(duì)應(yīng)的規(guī)則，以此來分享符號(hào)系統(tǒng)，分別是道路線、教學(xué)樓等建筑面、生活服務(wù)設(shè)施點(diǎn)和綠地面。

2.2 屬性變化的動(dòng)態(tài)表達(dá)

在某校交通符號(hào)的設(shè)計(jì)中，以道路的等級(jí)屬性來體現(xiàn)不同道路，并創(chuàng)建制圖表達(dá)之后，實(shí)現(xiàn)了道路等級(jí)的動(dòng)態(tài)表達(dá)。當(dāng)修改該屬性時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)中的表達(dá)規(guī)則根據(jù)變化的屬性值可以繪制規(guī)則屬性對(duì)應(yīng)的顯示效果。

2.3 復(fù)雜地物的規(guī)范化和個(gè)性化處理

制圖表達(dá)規(guī)則可以由預(yù)先制定的符號(hào)規(guī)則來顯示符號(hào)，符號(hào)的顯示效果可以根據(jù)地圖制圖需求靈活設(shè)置。在制圖規(guī)則設(shè)置中不但可以設(shè)置符號(hào)的大小、顏色、形狀等基本信息，還可以設(shè)置符號(hào)的顯示方式，主要有三種方式： 壓蓋方式設(shè)置，如道路交叉口的自動(dòng)處理，可在街區(qū)道路符號(hào)中做一個(gè)覆蓋，實(shí)現(xiàn)道路交叉口的自動(dòng)處理； 線狀尾部實(shí)交，在尾部顯示實(shí)線線型，保證線狀要素尾部的實(shí)交； 有向點(diǎn)角度自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，如泉、房屋可設(shè)置成以角度屬性項(xiàng)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)。

2.4 位置沖突的設(shè)置及復(fù)雜地物的特殊表達(dá)

當(dāng)制圖表達(dá)規(guī)則不能滿足制圖要求時(shí)，則需要結(jié)合自由表達(dá)即覆蓋來充分模擬現(xiàn)實(shí)狀態(tài)，如可以將一條線段分割成幾段來符號(hào)化。例如，要使道路在與河流的交接處表現(xiàn)出橋的特征，使用地理處理工具 Create Overpass 將相對(duì)應(yīng)的制圖表達(dá)圖層作為輸入，將橋符號(hào)和相關(guān)聯(lián)的掩模作為輸出，再使用ArcMap 中的 Representation 工具調(diào)整顏色大小方向來完善地圖。其他特殊表達(dá)： 鐵路和公路交匯處隧道，建筑物自動(dòng)順著道路方向排列，樹和十字符號(hào)的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)等都可以結(jié)合制圖表達(dá)規(guī)則和覆蓋來實(shí)現(xiàn)，而且這種解決位置沖突的方法不會(huì)改變?cè)家氐膸缀翁卣骱涂臻g位置，且與原始數(shù)據(jù)緊密相關(guān)，充分體現(xiàn)了制圖表達(dá)的人性化和個(gè)性化。綜合考慮制圖區(qū)域和專題的關(guān)系，在保證圖面清晰整潔的前提下盡可能多的表現(xiàn)出地圖信息，且通過制圖表達(dá)解決一些制圖綜合符號(hào)化的問題，然后選擇 E1 幅面（ 30 ×42 英寸） 版式設(shè)計(jì)，插入至少有道路和基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施符號(hào)的圖例，以及比例尺和指南針等。

3 總結(jié)與展望

通過制圖表達(dá)在交通服務(wù)專題地圖的應(yīng)用，可以看出制圖表達(dá)是一般地圖工具的補(bǔ)充和改進(jìn)，是在一般制圖工具不能滿足需求的情況下，而推出的一個(gè)制圖規(guī)范和工具。因此，通過制圖表達(dá)制作的地圖更能符合用戶需求，更加人性化，更到位的符號(hào)渲染，使得地圖內(nèi)容更加充實(shí)和完善。而且，對(duì)后期地圖的制作提供了便捷，只需大量重用制圖規(guī)則模板即可，節(jié)省了大量重復(fù)設(shè)計(jì)符號(hào)的時(shí)間，眾多實(shí)例表明 ArcGIS 制圖表達(dá)是各行業(yè)制圖方案的首選。

綜上，通過制圖表達(dá)可以實(shí)現(xiàn)符號(hào)系統(tǒng)的共享、復(fù)雜地物制圖表達(dá)的規(guī)范化與個(gè)性化，要素的位置沖突的特殊設(shè)置，極大地提高了 GIS 制圖效率和豐富了復(fù)雜地物的表達(dá)能力。目前，ArcGIS 的制圖功能還是有待完善，在實(shí)際運(yùn)用中，當(dāng)較多地使用制圖表達(dá)時(shí)會(huì)影響軟件的運(yùn)行效率，對(duì)于較多的特殊地物需每個(gè)都執(zhí)行覆蓋，也影響了制圖效率，于是，相關(guān)技術(shù)部門也針對(duì)該問題提出對(duì)應(yīng)的解決方案，可參考文獻(xiàn)了解相關(guān)內(nèi)容。但是，充分利用制圖表達(dá)，在地圖制圖方面的問題就迎刃而解了，減少了生產(chǎn)工作量，有效地提高了空間數(shù)據(jù)的生產(chǎn)效率，同時(shí)提高了出圖的效率。在以后的地圖生產(chǎn)中，ArcGIS的制圖表達(dá)將發(fā)揮其規(guī)則的優(yōu)勢(shì)，吸引更多的地圖需求者使用，實(shí)現(xiàn)圖庫(kù)數(shù)據(jù)的一體化生產(chǎn)和管理，提高生產(chǎn)效率，最終實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 余應(yīng)剛，陳朝暉，包世秦，等. 基于規(guī)則與覆蓋的 GIS 制圖表達(dá)[J]. 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2009，8（ 313） ： 50 -53.

[2] 錢敏. 基于 ArcGIS 數(shù)據(jù)庫(kù)的地圖制圖方法初探[G]. 江蘇省測(cè)繪協(xié)會(huì) 2003 學(xué)術(shù)年會(huì)專輯： 174 -176.

[3] 王佩，余樹影，施建輝，等. ArcGIS 制圖表達(dá)在地形圖生產(chǎn)中的應(yīng)用[J]. 測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)化，2013，29（ 2） ： 46 -48.

[4] 陳宇萍，劉紅鍵，關(guān)東，等. 對(duì) ArcGIS 制圖表達(dá)方法的改進(jìn)[J]. 中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2013（ 9） ： 38 -39.

[5] 王立華. 解析 ArcGIS 下的制圖表機(jī)制[J]. 湛江海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，12（ 6） .

[6] 孫艷新，宮林成. 解析 ArcGIS 下的制圖表達(dá)機(jī)制[J]. 測(cè)繪技術(shù)裝備，2011（ 2）。