基于ArcGIS的地圖制圖研究

張淑峰　曹曉明

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(shuō)其開(kāi)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，該文探討了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(guò)程。

關(guān)鍵詞：ArcGIS 地圖制圖 交通地圖 符號(hào)

中圖分類號(hào)：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）06（a）-0052-02

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(wàn)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(guò)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(guò)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(wú)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(guò)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(guò)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(lái)，解決了問(wèn)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(jiàn)表1。

在制圖過(guò)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(guò)地圖表現(xiàn)出來(lái)，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(lái)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。

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(lái)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(shuō)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(guò)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(méi)有制圖表達(dá)屬性的要素。這個(gè)在沒(méi)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)Represe

ntaion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)。endprint

2 制圖表達(dá)的實(shí)例研究

為了方便學(xué)校師生等來(lái)校參觀訪問(wèn)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(guò)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(guò)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(lái)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(lái)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(lái)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(lái)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(lái)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(lái)完善地圖。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上，通過(guò)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(wèn)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(wèn)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。

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