使用ArcGIS進行專題海圖制作的關(guān)鍵技術(shù)研究

王榮林 周菲 宋大鵬 惠大濤 孫曉萍

摘 要：當前海圖生產(chǎn)部門特別是海事測繪單位，制作專題海圖時缺乏一個統(tǒng)一的生產(chǎn)平臺，往往需要多種軟件搭配使用，同時處理多種不同格式數(shù)據(jù)，花費不少精力在數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和進行符號化顯示等工作上。本文提出基于地理信息領(lǐng)域領(lǐng)軍軟件ArcGIS，探討研究制作專題海圖的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：ArcGIS；專題海圖

0 前言

當前海事測繪部門制作專題海圖主要使用CARIS HPD數(shù)據(jù)庫進行海圖數(shù)據(jù)的存儲和管理工作，使用CARIS PCE進行海圖數(shù)據(jù)的提取和海圖編繪工作，使用CorelDRAW、Illustrator等軟件進行專題海圖的整飾工作。

1 軟件模塊功能

ArcGIS for Maritime是ArcGIS Desktop的一個擴展模塊，主要用于解決海洋、海事、水道測量中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)處理加工問題。NIS模型是ArcGIS for Maritime模塊專門為海圖設(shè)計的制圖模型，以地理數(shù)據(jù)庫模型為基礎(chǔ)，參照IHO中物標的定義，對S57中的物標進行了合并和復(fù)雜處理，將S57原始物標進行重新整合和組織，將原始數(shù)據(jù)按物標的相似性分為43個專題層，每個專題層根據(jù)空間類型分為點線面三個不同的要素類。示例如下：

2 體系流程

首先需要將各種格式的源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至包含NIS模型的ArcGIS海圖數(shù)據(jù)庫中。其次將ArcGIS海圖數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)提取并克隆到本地桌面端的專題海圖生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫中，專題海圖生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫是一個包含了NIS模型的Geodatabase，并根據(jù)感興趣區(qū)域（圖幅范圍）對數(shù)據(jù)進行批量裁剪。然后，基于專題海圖符號庫和注記配置規(guī)則，對數(shù)據(jù)進行符號化和注記配置。最后，對地圖添加標題、圖廓、經(jīng)緯網(wǎng)等整飾信息。

3 關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1專題海圖制作工具研發(fā)

普通公眾使用版本的ArcGIS產(chǎn)品中功能比較繁雜；進行符號化時需要對每一個海圖要素人工選擇符號及配置注記等，制作過程不便捷。因此應(yīng)該對ArcGIS平臺進行二次開發(fā)，實現(xiàn)海圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、自動符號化、自動圖廓整飾等功能并將其模塊化封裝，使用COM技術(shù)以插件的方式整合至ArcGIS Desktop中。

3.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

制作海圖源數(shù)據(jù)有電子海圖數(shù)據(jù)、CARIS數(shù)據(jù)、專題庫數(shù)據(jù)、外業(yè)測量cad數(shù)據(jù)等，研究實現(xiàn)它們到NIS模型數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換方法最為關(guān)鍵。ArcGIS通過將NIS方案文件導(dǎo)入至geodatabase中，實現(xiàn)NIS模型geodatabase的構(gòu)建。各類型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提取以及映射文件建立好之后，采用C#和Python語言結(jié)合的方式調(diào)ArcGIS提供的接口進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與導(dǎo)入功能的二次開發(fā)。

3.3 海圖符號庫制作

ArcGIS中并未提供海圖符號，這需要我們自己建立ArcGIS的海圖符號庫。經(jīng)過研究《中國海圖圖式》GB 12319—1998中關(guān)于海圖符號的表達規(guī)范，分析了不同類型符號的特點，以CorelDRAW為符號繪制平臺，通過FontCreator對所有符號進行整合導(dǎo)出，最后形成以ArcGIS為符號庫管理軟件的海圖符號庫制作方案。

3.4 數(shù)據(jù)提取與批量裁剪

數(shù)據(jù)提取是將數(shù)據(jù)從服務(wù)端的ArcGIS海圖數(shù)據(jù)庫中提取并克隆到桌面端的過程。在海圖制作過程中，這個過程是單向的，桌面端對數(shù)據(jù)的操作結(jié)果不會影響到服務(wù)端的ArcGIS海圖數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)提取需要服務(wù)端的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和桌面端的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)保持一致，統(tǒng)一采用NIS模型。根據(jù)制圖需要，確定感興趣區(qū)域（AOI），根據(jù)感興趣區(qū)域的范圍提取相關(guān)的數(shù)據(jù)，同時，設(shè)置相應(yīng)的比例尺，對符合比例尺的數(shù)據(jù)進行提取。AOI和比例尺是數(shù)據(jù)提取必須選擇的兩個因素，當然也可根據(jù)數(shù)據(jù)的其他屬性，對數(shù)據(jù)進行篩選和提取。數(shù)據(jù)提取時，與AOI區(qū)域相交的數(shù)據(jù)不會被截取，而是完整的提取出來，這樣就需要對數(shù)據(jù)進行裁剪。考慮以ArcGIS的Clip工具為基礎(chǔ)，借助于ArcObjects提供的接口，研發(fā)一鍵批量裁剪功能。

3.5 符號化與注記配置

符號化過程依靠海圖符號庫和符號映射文件進行符號渲染。符號映射文件是根據(jù)中國海圖圖式規(guī)范和S57標準中海圖物標的規(guī)定，將海圖符號與物標類型建立一一對應(yīng)的映射關(guān)系文件。遍歷NIS數(shù)據(jù)模型中的要素類，讀取每一個要素的子類型字段及其他屬性值，并結(jié)合符號映射文件，賦予相應(yīng)的符號碼，再根據(jù)唯一符號碼進行符號渲染，最終對圖層進行重新排序，完成符號化。

結(jié)合ArcGIS平臺特性，在對《中國海圖圖式》GB 12319—1998中的注記規(guī)范進行研究總結(jié)的基礎(chǔ)上，設(shè)計注記控制文件，其以xml文件存儲。海圖注記控制文件包括兩個文件，一個是注記配置文件，一個是縮略詞文件。根據(jù)建立的注記控制文件，使用Maplex引擎自動生成海圖標注。Maplex引擎是ArcGIS平臺的高級智能標注引擎，提供了豐富的高級注記功能，可以進行復(fù)雜的注記配置。

4 總結(jié)

本文在研究多源海圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和相關(guān)制圖規(guī)范標準的基礎(chǔ)上，通過總結(jié)當前海圖制作模式存在的弊端，提出了基于ArcGIS的專題海圖制作的關(guān)鍵技術(shù)的探討。對專題海圖制作的效率提升、海圖成果數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理更加便利具有一定的參考價值。

作者簡介：

王榮林（1986-），男，山東人，工程師，研究方向，主要從事海圖信息服務(wù)研究。