專題地圖GIS數(shù)據(jù)庫與平面設(shè)計軟件互操作技術(shù)

齊志飛，陳功，龔天宇，王柳

(南通市測繪院有限公司，江蘇 南通 226006)

1 引 言

專題地圖編制的工具，采用GIS軟件符號化還是采用平面設(shè)計軟件，是地圖生產(chǎn)單位長期以來面臨的選擇難題。

ArcGIS、SuperMap等GIS軟件在空間數(shù)據(jù)的管理和分析上具有明顯優(yōu)勢，使用GIS軟件符號化制圖的優(yōu)勢是數(shù)據(jù)分類管理方便、出圖快、生產(chǎn)效率高，并且GIS軟件符號化制圖的獨有優(yōu)勢還在于可用于電子地圖發(fā)布，缺點是藝術(shù)設(shè)計效果稍差。而CorelDRAW、Adobe Illustrator等平面設(shè)計軟件具有更優(yōu)的藝術(shù)設(shè)計效果[1]。使用平面設(shè)計軟件進行專題制圖的優(yōu)缺點與GIS軟件相反，兩類工具存在明顯的互補性。

2 已有互操作方式

為了結(jié)合平面設(shè)計軟件與GIS平臺軟件各自的優(yōu)勢，達到兼顧生產(chǎn)率和制圖效果的目的，地圖編制人員曾進行一些嘗試[2]。

(1)基于數(shù)據(jù)格式的交換

DXF、EPS、PDF等中間交換格式被各大平面設(shè)計軟件和GIS平臺所支持，故可以實現(xiàn)平面設(shè)計軟件與GIS之間的互操作[3]。但是通過中間交換格式的互操作邏輯層次太低，這些交換格式有的只能將線劃導(dǎo)出、有的無法攜帶分類和屬性信息，更無從談起基于分層分類的批量符號化。數(shù)據(jù)每交換一次即損失一次。

(2)MAPublisher設(shè)計插件

MAPublisher設(shè)計軟件是加拿大Avenza公司出品的地圖制圖軟件，其應(yīng)用形式為基于Adobe Illustrator的擴展插件。該制圖軟件已在地圖編制業(yè)內(nèi)得到應(yīng)用[4]。該工具的優(yōu)點包括：直接讀取Shapefile等數(shù)據(jù)格式，無須GIS軟件環(huán)境支持；實現(xiàn)由屬性數(shù)據(jù)支撐的分類自動化符號配置；數(shù)據(jù)編輯結(jié)果可以回寫Shapefile等。

但該工具也存在缺點：一是讀取數(shù)據(jù)格式受限，如可以讀取ArcGIS的Shapefile格式但不能讀取GDB、MDB等Geodatabase，不支持注記要素類；二是地圖文檔(如MXD)中的符號化信息無法被帶到MAPublisher中，在MAPublisher中的符號化信息無法回寫GIS數(shù)據(jù)庫或MXD地圖文檔；三是用戶的二次開發(fā)困難；此外制圖單位需要向廠商支付購買制圖插件的費用。

(3)基于二次開發(fā)的轉(zhuǎn)換

二次開發(fā)是主流GIS軟件平臺的必備功能，例如ArcGIS的ArcObjects是基于COM的組件化平臺[5]。在平面設(shè)計軟件中，CorelDRAW支持VBA開發(fā)接口[6]，Adobe Illustrator也提供了基于C++和COM Automation的二次開發(fā)SDK。因此基于開發(fā)接口來進行GIS數(shù)據(jù)庫與平面設(shè)計軟件間的互通是可行的選擇。

VBA開發(fā)的問題在于難以整合ArcObjects這樣的復(fù)雜類庫，并隨著技術(shù)發(fā)展其適應(yīng)性明顯下降。外部COM Automation開發(fā)接口得到了Adobe Illustrator和CorelDRAW的支持，但其應(yīng)用模式是新建立一個來外部進程實現(xiàn)跨進程調(diào)用，每訪問一個對象屬性和調(diào)用對象方法，均需要穿越進程邊界，故運行速度較慢[7]。

VSTA(Visual Studio Tools for Application)是CorelDRAW在X5及更高版本中提供的開發(fā)接口，應(yīng)用程序內(nèi)嵌于CorelDRAW進程，因此運行速度快[8]?；赩isual Studio開發(fā)易于整合ArcObjects。此外由于應(yīng)用被編譯為DLL更易于軟件封裝，且基于.NET和C#語言還具有技術(shù)適應(yīng)性好、開發(fā)效率高等特點。

3 目標與思路

3.1 本文研究目標

(1)結(jié)合GIS平臺和平面設(shè)計軟件的雙方優(yōu)勢，即基于GIS平臺來管理制圖數(shù)據(jù)庫，基于設(shè)計軟件來做藝術(shù)設(shè)計、要素的圖面關(guān)系處理、圖面配置等工作。

(2)在平面設(shè)計軟件中，對制圖對象進行自動分類符號化以保證人工編輯量少，保持平面設(shè)計文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的清晰性以保證人工檢索效率高。

(3)平面設(shè)計軟件中進行的制圖對象數(shù)據(jù)修改(包括符號信息、幾何信息、分層分類信息)，可以回寫到GIS平臺的數(shù)據(jù)庫及其地圖文檔。

(4)雙向互通過程的效率高。

3.2 技術(shù)路線

基于Visual Studio 2012，整合ArcGIS 10.2及其ArcObjects.NET SDK和CorelDRAW X7及其VSTA開發(fā)接口，讀取MXD地圖文檔和數(shù)據(jù)圖層，遍歷各圖層要素及其分類信息、符號化信息，在CorelDRAW下實現(xiàn)制圖對象的自動化重建、分層、符號化和注記配置。對于CorelDRAW下的編輯結(jié)果，包括數(shù)據(jù)的分層分類、屬性、幾何屬性變化情況，可回導(dǎo)為ArcGIS的數(shù)據(jù)庫與MXD地圖文檔。

4 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織

4.1 CorelDRAW數(shù)據(jù)組織

(1)圖層組織

CorelDRAW不支持嵌套圖層，支持自定義屬性，但不支持層設(shè)置不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。根據(jù)這樣的特性，不同幾何類型、不同大類、不同小類應(yīng)使用不同的圖層。

(2)圖層名稱組成

圖層命名規(guī)則為：幾何類型+大類+小類。按照幾何類型，圖層分為注記圖層、點類圖層、線圖層、面圖層。按照大類將制圖對象分為居民地、道路、水系、植被、地貌等。小類是在大類中將制圖對象進行細分，如將道路分為高速公路、國道、省道等。圖層在CDR文件中進行排序，按照幾何類型、大類、小類依次排序。

(3)制圖符號

每個圖層只支持一類制圖對象，每類對象使用同一種符號樣式。建立CDR模板庫，用于存儲圖層及其使用符號。對于CDR模板不能記錄的信息，使用程序配置文件進行補充。

4.2 ArcGIS數(shù)據(jù)組織

(1)分層分類方式

按照幾何類型和大類信息劃分為不同的要素類。在要素類中，對象小類存儲在字段TYPE中，名稱屬性存儲在NAME存儲信息中，要素的編碼存儲在GB字段中。

(2)符號化信息

對于點、線、面三類對象，ArcMap圖層(*.lyr文件)記錄了其符號化設(shè)置信息，并可被MXD地圖文檔管理；對于文字注記，如果使用要標注則存儲在圖層(*.lyr文件)中，如果使用注記要素類則存儲在GeoDatabase中。

5 軟件實現(xiàn)

5.1 坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換

在GIS數(shù)據(jù)庫中要素以實際位置存儲，而平面設(shè)計軟件中制圖對象則使用圖紙坐標系和圖紙單位。故GIS數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)為平面設(shè)計軟件制圖對象前，需要首先將坐標系統(tǒng)投影變換并按制圖比例縮小到圖紙坐標系。

5.2 幾何對象與符號樣式對照

點、線、面類型的制圖對象在ArcObjects與CorelDRAW VSTA中的實現(xiàn)對照關(guān)系如表1、表2、表3所示。

點對象在ArcObjects與CorelDRAW VSTA中的實現(xiàn)對照 表1

線對象在ArcObjects與CorelDRAW VSTA中的實現(xiàn)對照 表2

面對象在ArcObjects與CorelDRAW VSTA中的實現(xiàn)對照 表3

注記對象的屬性包含字大、字體、加粗、顏色等，讀取GIS數(shù)據(jù)庫要素的NAME字段值，在CorelDRAW中利用Shape類及其Text屬性可以創(chuàng)建注記文字對象。點的注記生成方法為，采用點所在位置偏移圖上可讀距離，繪出注記文字；線的注記生成方法，采用在線的起始點位置繪出注記文字；面的注記生成，采用在面的標注位置繪出注記文字。

6 測試評估

構(gòu)建如表4所示的測試環(huán)境。在CorelDRAW X7中，運行基于VSTA的擴展程序來進行MXD轉(zhuǎn)CorelDRAW，共轉(zhuǎn)換制圖對象1 600個，生成CorelDRAW圖層2個，耗時 12 s，轉(zhuǎn)換速率為133個/s，轉(zhuǎn)換效果如圖1所示。再進行CorelDRAW回寫Shapefile，共轉(zhuǎn)換制圖對象 1 600個，生成Shapefile要素類2個，耗時10秒，轉(zhuǎn)換速率為1 600個/秒，程序運行界面如圖2所示。

測試運行環(huán)境 表4

圖1 MXD轉(zhuǎn)CorelDRAW符號效果

圖2 CorelDRAW回寫Shapefile程序

基于外部COM Automation的開發(fā)方式，轉(zhuǎn)換對象 1 600個，耗時 120 s。可以看出CorelDRAW VSTA程序在運行效率上明顯優(yōu)于COM Automation轉(zhuǎn)換方式。

7 結(jié) 語

本文基于CorelDRAW X7及其VSTA開發(fā)接口，讀取ArcGIS的MXD地圖文檔生成CorelDRAW制圖對象，并完成的自動化重建、分層、符號化和注記配置，并將CorelDRAW下的編輯結(jié)果回導(dǎo)至ArcGIS的數(shù)據(jù)庫，保證了程序運行的高效。在地圖編制過程中，綜合運用GIS平臺和平面設(shè)計軟件，可達到兼顧制圖藝術(shù)效果和編圖生產(chǎn)率的目的。