基于ArcGIS 和Illustrator 的水利專題圖制作及應(yīng)用

劉 浩，李 根

（1.湖北省荊門市水文水資源勘測局，湖北 荊門 448000；2.湖北省水文水資源應(yīng)急監(jiān)測中心，武漢 430071）

1 數(shù)據(jù)來源

地圖中使用的數(shù)據(jù)按照類型分為點、線、面3類，來源分為水文測站數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)矢量數(shù)據(jù)， 性質(zhì)為矢量圖層。 湖北省荊門市水文水資源勘測局共設(shè)有水文監(jiān)測站點163處，其中水文站13處、水位站20處、雨量站91處、土壤墑情站3處、水質(zhì)監(jiān)測站23處、地下水站點13處，其經(jīng)緯度通過GPS測量獲得（WGS84坐標(biāo)系）。 基礎(chǔ)矢量數(shù)據(jù)來自1∶100萬全國基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)是經(jīng)過國家測繪地理信息局同意，在全國地理信息資源目錄服務(wù)系統(tǒng)中免費向公眾下載和使用。 數(shù)據(jù)含行政區(qū)（面），行政境界點（領(lǐng)海基點），行政境界（線），水系（點、線、面），公路、鐵路（點、線），居民地（點、面），居民地地名（注記點），自然地名（注記點）等12類要素層矢量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)年份為2017年，平面坐標(biāo)系為2000國家大地坐標(biāo)系。

2 數(shù)據(jù)處理流程

數(shù)據(jù)處理主要分為兩部分。 在Arcmap10.2中完成所有數(shù)據(jù)整理，涉及經(jīng)緯度數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和展點、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、要素名稱標(biāo)注、創(chuàng)建書簽、圖例、指北針、比例尺的制作、數(shù)據(jù)合理性檢查等。將處理完的數(shù)據(jù)導(dǎo)入Illustrator中， 對數(shù)據(jù)要素進(jìn)行符號化處理和修飾，完成專題圖的制作。

數(shù)據(jù)導(dǎo)入。 在Execl中按照站點類型創(chuàng)建站點列表，按照序號、經(jīng)度、緯度、站點名稱、測站類型、站類級別等進(jìn)行分類， 保存格式為SCV或XLS等。 打開Arcmap10.2， 點擊菜單欄-文件-選擇-添加數(shù)據(jù)-添加保存的SCV或XLS格式文件-打開內(nèi)容列表框-選擇表格-顯示XY坐標(biāo)數(shù)據(jù)-X為經(jīng)度、Y為緯度-坐標(biāo)系選擇WGS1984-生成站點數(shù)據(jù)-點擊鼠標(biāo)右鍵-數(shù)據(jù)-導(dǎo)出數(shù)據(jù)-選擇導(dǎo)出的文件夾-保存格式為Shapefile，最終形成站點數(shù)據(jù)。

坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。由經(jīng)緯度生成的站點，其坐標(biāo)格式為WGS1984， 為保證數(shù)據(jù)的一致性， 坐標(biāo)系選擇CGCS2000。 打開ArcTooibox找到數(shù)據(jù)管理工具-投影和變換-要素-投影-選擇要投影數(shù)據(jù)-選擇保存位置-選擇輸出坐標(biāo)系。

要素顯示。 為避免Arcmap在導(dǎo)入到Illustrator中，因要素顏色過多無法識別， 導(dǎo)致轉(zhuǎn)換成位圖數(shù)據(jù)的情況，需對添加要素進(jìn)行簡單的符號化處理。對點要素以黑色的圓進(jìn)行顯示、線要素設(shè)置成黑色線，線寬設(shè)置為0.8～1mm、面要素中的輪廓線與線要素設(shè)置方式一致，輪廓面要素不進(jìn)行填充。

要素名稱標(biāo)注。將所有要素添加到繪圖面板，在工具欄空白處點擊右鍵—勾選標(biāo)注—打開標(biāo)注管理器—對需要進(jìn)行標(biāo)注的要素進(jìn)行快速標(biāo)注， 需注意所有要素均需顯示標(biāo)注， 在標(biāo)注時可不考慮擺放位置，在Illustrator中對標(biāo)注和要素進(jìn)行重新擺放。

創(chuàng)建書簽。 Illustrator中沒有坐標(biāo)系概念，而書簽則很好地解決了這一問題， 書簽的作用是存儲圖紙在某種比例尺下固定視圖， 點擊菜單欄—視圖—創(chuàng)建書簽。 當(dāng)制作好的圖紙在Illustrator中需要新增圖層時，可以根據(jù)書簽范圍，按照原有位置固定擺放。

制作圖飾。 布局視圖中—點擊菜單欄插入—圖例—比例尺—指北針，按照圖幅情況進(jìn)行擺放，遵循指北針在圖紙上部，圖例、比例尺在圖紙下部的原則。

導(dǎo)入Illustrator。 將上述操作過程進(jìn)行檢查，保證所需的數(shù)據(jù)和要素均已完成錄入，避免出現(xiàn)遺漏。點擊文件—導(dǎo)出生成ai格式文件，在Illustrator中進(jìn)行符號化處理。

3 符號化處理

3.1 面狀要素符號化

面狀符號指的是在地圖上呈面狀分布的地理要素，面狀符號的制作主要包括內(nèi)部顏色填充、透明度調(diào)整，描邊、不規(guī)則填充等。

內(nèi)部顏色的填充。 選擇要素進(jìn)行內(nèi)部顏色的填充，雙擊填充，可以根據(jù)規(guī)范要求輸入相應(yīng)RGB顏色值，調(diào)整填充顏色。

透明度調(diào)整。通過調(diào)整面要素透明度，達(dá)到美觀的同時，顯示面圖層以下的所有要素，使地圖更富有層次感。

修改描邊。描邊本質(zhì)上是線狀符號，可以按照線狀符號制作的一般方法來繪制。

不規(guī)則填充。繪制好面要素填充符號，框選制作的符號—對象—圖案—通過修改距離及大小， 達(dá)到想要的填充樣式。

3.2 線要素符號化

線狀符號指的是在幾何上呈帶狀分布的地物，是組成地圖圖面的基礎(chǔ)骨架，通常用來表示道路、河流、國界等符號。 線狀符號的制作主要涉及寬度、顏色、線條樣式等，對于一些特殊的線狀符號，結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，并且具有自己的特性，處理時在滿足美觀的同時還需兼顧空間位置的精準(zhǔn)性。 本文以縣級行政邊界和河流為例，對不同類型線要素進(jìn)行符號化處理。

縣級行政邊界符號化： 對這類簡單的線要素處理，主要是通過修改顏色、寬度和虛線間隔及重復(fù)排列呈現(xiàn)出形態(tài)表達(dá)，該方法對于高速、國道、縣道一般的分界線適用。

特殊線要素的處理：以河流符號為例，在1∶100萬全國基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫中的河流、道路、行政分界等均是實地繪制，從GIS導(dǎo)入到Illustrator后，線要素節(jié)點和拐點密集，在制圖過程中對這類特殊符號的處理難度較大， 可以提前在GIS中使用概化工具或?qū)氲絀llustrator中使用平滑工具，對節(jié)點進(jìn)行抽稀處理。 其次是圖紙表達(dá)中為表現(xiàn)水流具有方向性，常采用漸變的方式進(jìn)行繪制，水系由上游開始，由細(xì)至粗漸變，由支流匯入主流， 在GIS中一般采用分段式線寬或制圖表達(dá)來呈現(xiàn)，工作量異常之大，而Illustrator提供的藝術(shù)畫筆快速解決了這類特殊要素的符號化處理。畫筆功能包括書法畫筆、散點畫筆、毛刷畫筆、圖案畫筆和藝術(shù)畫筆5種，該方法可處理和解決一些特殊要素，如堤防、國界線、鐵路等。其處理流程為：創(chuàng)建由細(xì)至粗的矢量圖—拖入到符號庫—保存為藝術(shù)畫筆—選擇河流—加載導(dǎo)入的藝術(shù)畫筆—調(diào)整藝術(shù)畫筆大小。

3.3 點要素符號化

點狀符號在地圖中用以標(biāo)識地理空間上的所在位置， 一般的點狀符號在Illustrator中只需要使用繪圖工具來制作即可，如鋼筆、多邊形生成工具等，通過控制矢量圖形的“描邊“填充”和“圖形樣式”可以得到任意線型和矢量圖形的描邊。 對于特殊的點狀符號， 用一般的制作方法不能完整地表現(xiàn)出地理位置和空間關(guān)系的屬性，可通過“變換”功能對點狀圖元進(jìn)行“移動”“縮放”“旋轉(zhuǎn)”“對稱”等操作將圖元進(jìn)行任意變換和組合，從而制作出種類多樣、滿足需求的點狀符號。

3.3.1 點要素替換

ArcGIS導(dǎo)出到Illustrator后， 以圓形矢量圖形式表現(xiàn)，按照規(guī)范要求制作符號，導(dǎo)入符號庫。 以鄉(xiāng)鎮(zhèn)要素標(biāo)注為例， 將繪制好的符號導(dǎo)入到符號庫，替換掉由ArcGIS導(dǎo)出的要素符號， 重復(fù)上述操作，直到每個要素均替換完成，確保每個要素均進(jìn)行了字符鏈接，在后續(xù)只需修改鏈接的符號，就可以進(jìn)行批量修改。當(dāng)出現(xiàn)如村名等大批量修改時，Illustrator軟件自身無法進(jìn)行批量替換，需要借助第三方插件和腳本。 Avenza Mapublisher繪圖插件可以完成對要素的批量替換，但該軟件為專業(yè)地圖軟件，目前均為收費版本，對個人用戶而言，有一定門檻。 筆者推薦使用腳本工具，可以某一點為參考點，批量替換要素從而建立字符鏈接， 提高制圖效率。 對于省、市、縣、鎮(zhèn)、村、景點、站點等這類符號的處理可直接采用上述方式。

3.3.2 旋轉(zhuǎn)

如水文站等點要素， 需按照所在水系區(qū)分左右岸，同時角尖要與河流垂直。 可以點擊要素，右鍵點擊斷開字符鏈接，對符號進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和縮放。

3.3.3 要素擺放

當(dāng)站點與站點要素距離較近，出現(xiàn)壓蓋、重疊等情況時，可以根據(jù)站點等級高低，從左至右擺放，標(biāo)注名稱相同則采用最高等級標(biāo)注。

3.4 要素標(biāo)注

地圖標(biāo)注主要是配合符號來說明符號所無法表達(dá)的有關(guān)定性、定量等方面的問題，是制圖中工作量最大的一部分， 按照特點分為一般要素標(biāo)注和特殊要素標(biāo)注。

3.4.1 一般要素標(biāo)注

一般要素標(biāo)注使用于大多數(shù)的符號標(biāo)注， 技術(shù)難度相對較小，難點主要在于數(shù)據(jù)量較大。主要方式是在繪制過程中根據(jù)標(biāo)注的內(nèi)容調(diào)整字體、大小、顏色、按照從上到下，從左至右，從面、線、點要素等，分等級進(jìn)行標(biāo)注。

3.4.2 特殊要素標(biāo)記

特殊要素標(biāo)記以河流為例， 河流標(biāo)注字體為宋體左斜，可直接下載“東體”進(jìn)行字體替換。根據(jù)筆者實際操作， 部分Illustrator版本存在字體不兼容的情況，無法加載“東體”，可以全選河流標(biāo)注，點擊工具欄效果—扭曲和變換—自由扭曲完成字體左斜。

3.4.3 文字整形

以河流為例， 河流名稱以沿河展開的方式進(jìn)行標(biāo)注，導(dǎo)入到Illustrator標(biāo)注均是一個詞組，無法單獨分開。 通過全選文字，點擊字符窗口，設(shè)置所選字符的字間距， 點擊對象—拼合透明度—將所有文字轉(zhuǎn)換為輪廓，轉(zhuǎn)換后逐一對文字進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)完成對所有文字標(biāo)注后，可對文字進(jìn)行批量矢量化，這樣能夠避免在更換電腦后字體無法匹配的情況。 點擊選擇—對象—所有文本對象-對象-拓展。

3.5 圖飾修整和成果導(dǎo)出

圖飾修整是出圖工序中最后一步， 當(dāng)完成對所有要素符號化處理后，對指北針、圖例、比例尺、圖框等進(jìn)行合理布置，完成最終出圖效果。

指北針、圖例、比例尺。遵循布局合理的原則，對要素進(jìn)行有序擺放，因比例尺已在Gis中完成最終制作，不需要對其進(jìn)行縮放，指北針和圖例可根據(jù)圖幅大小，在適當(dāng)位置進(jìn)行擺放。

圖框。 圖框的制作可以使用純色和花紋進(jìn)行修飾，純色是對線條寬度和顏色進(jìn)行調(diào)整，花紋的制作可以按照線狀符號制作的一般方法來繪制， 也可在出圖后進(jìn)行二次創(chuàng)作， 在網(wǎng)絡(luò)上收集部分花紋邊框圖片， 將專題圖最終成果導(dǎo)入到Adobe Photoshop進(jìn)行修圖處理。

成果導(dǎo)出。Illustrator支持如bmp、png、jpg、TIFF等多種格式導(dǎo)出，png和jpg經(jīng)過壓縮算法壓縮后的圖像，由于體積較小利于傳輸，但由于經(jīng)過壓縮，圖像信息損失較多，在導(dǎo)出和傳輸過程中容易失色；TIFF保存的文件比較大， 且也是許多印刷品選擇保存的格式，它保存的圖失真度極小，因此在成果導(dǎo)出時，建議采用TIFF格式。

4 結(jié)語

（1）目前國內(nèi)外繪制地圖的相關(guān)軟件很多，例如ArcGIS、MapGIS、MapInfo、Global Mapper、AutoCAD等專業(yè)繪圖軟件， 在分析和出圖方面得到了用戶高度認(rèn)可，但地圖繪制中對要素符號化的處理過于繁瑣，也是不可避免的難點。 因此，近年通過CorelDRAW、Adobe Illustrator、Adobe Photoshop等平面設(shè)計軟件進(jìn)行地圖二次加工，以增強出圖的可視化，越來越受用戶青睞，其中Adobe Illustrator在制圖過程中，使用透明、陰影、復(fù)雜的圖形樣式、層級符號及其他特殊效果，在眾多軟件中脫穎而出。

（2）將ArcGIS與Adobe Illustrator軟件相結(jié)合，發(fā)揮了兩個軟件的各自優(yōu)勢，并且進(jìn)行互補，明顯提高了專題制圖效率，同時也使成圖效果比單一使用GIS軟件效果更加美觀， 內(nèi)容層次更加豐富。 當(dāng)符號庫完備、 技術(shù)流程相對固定之后， 使用ArcGIS和Adobe Illustrator制圖將會更加便捷。 這次雖以水文站網(wǎng)圖制作為例， 但其中許多方法同樣適用于其他專題類地圖的制作。