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，所以在地圖符號的表達方面有所欠缺，該文探討了ArcGIS在制圖表達方面的優(yōu)勢。論文首先分析了ArcGIS的制圖表達，進而結(jié)合某交通地圖的設(shè)計為研究背景，詳細闡述了基于ArcMap的地圖制圖過程。

關(guān)鍵詞：ArcGIS 地圖制圖 交通地圖 符號

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（a）-0052-02

目前，隨著GIS的廣泛應(yīng)用，我國的測繪和制圖行業(yè)緊跟國際研究的步伐，地圖制圖也發(fā)展迅速。對于國家1：5000～1：100 萬8種不同比例尺的地圖編制，傳統(tǒng)做法首先進行投影元素的確定，采用計算機編程，計算出經(jīng)緯網(wǎng)交點及控制點坐標，用展點儀將計算結(jié)果展繪到圖版上，再將同一經(jīng)度上的控制點用直線連接，對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，最后進行地圖編制工作。而20世紀初興起的航空攝影測量方法，改變了地圖生產(chǎn)過程，再加上計算機技術(shù)的不斷進步，更是加速了地圖制圖技術(shù)的發(fā)展，基本上向計算機自動化制圖發(fā)展。

由于傳統(tǒng)GIS軟件弱于復(fù)雜符號表達、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，例如地圖數(shù)據(jù)需要在不同的軟件中導(dǎo)入導(dǎo)出，在兩個環(huán)境中重復(fù)修改和更新還會降低工作效率，必須維護多個版本的制圖數(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和可擴展制圖綜合等，而ArcGIS 制圖規(guī)則與覆蓋方法的結(jié)合正是為復(fù)雜對象符號化、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

1.1 表達機制

幾乎所有的地圖生產(chǎn)都通過ArcGIS 進行數(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)常面對的一個困難就是如何處理制圖的自動化和規(guī)則化與個性化的沖突。至ArcGIS 9.2推出制圖表達的規(guī)則與覆蓋功能之后，自動化、規(guī)則化與個性化統(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符號渲染相比，制圖表達可以動態(tài)繪制符號而不影響源數(shù)據(jù)，面向?qū)ο瘢哂行袨椋鋬?yōu)勢和特點對比見表1。

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、設(shè)計數(shù)據(jù)集、定義要素類、分類編碼、定于制圖規(guī)則、創(chuàng)建符號庫、創(chuàng)建制圖表達、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)計要素分類和符號，用ArcMap創(chuàng)建制圖表達規(guī)則，配合使用自由表達實現(xiàn)地圖的編制。ArcGIS10提供一套靈活的制圖表達機制，靈活地結(jié)合規(guī)則和覆蓋功能對數(shù)據(jù)進行符號化，這些結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)一同存儲在地理數(shù)據(jù)庫中，成為要素類的屬性，存儲在要素類字段RuleID（規(guī)則）和Override（重載）中。于是制圖表達將符號信息（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在要素類中，要素顯示時，根據(jù)這些參數(shù)動態(tài)繪制符號。而且，一個要素類可以支持多個制圖表達，從而允許用戶能夠根據(jù)不同的應(yīng)用需求對同一數(shù)據(jù)進行展示，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

制圖表達分為規(guī)則表達和自由表達。規(guī)則表達是指要素的符號化形式，由預(yù)先制定的符號化規(guī)則來實現(xiàn)，要素修改后其符號化形式將進行自動更新；自由制圖表達則可以根據(jù)制圖要求，對符號的表現(xiàn)進行編制，但要素與其符號化的表現(xiàn)之間不再有關(guān)聯(lián)。制圖規(guī)則是最靈活的符號表達方式，每個要素均有屬于自己的Rule即表達規(guī)則。當符號與符號之間產(chǎn)生沖突時，則需將要素從規(guī)則表達轉(zhuǎn)為自由表達，此時要素符號進行了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信息，因此對符號數(shù)據(jù)進行移位、刪除、壓蓋等編輯并不影響建庫數(shù)據(jù)的真實位置，如進行自動標注，人工編制符號等自由表達。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，而不會影響到其他要素。覆蓋Override包括Shape Overrides和Property Overrides兩種，具體可在制圖規(guī)則基礎(chǔ)上編輯符號層的屬性、符號幾何效果屬性和點符號放置樣式屬性，甚至符號的幾何圖形；在Editing事務(wù)內(nèi)對 Representation Rules的修改可以僅僅存儲在Override字段中，或者直接對原始數(shù)據(jù)的屬性進行修改。Overrides字段存儲的是符號化時對規(guī)則的修改，可以是對每類特征甚至每個對象設(shè)置不同的配色、符號樣式及大小等表達方案，采用不同于設(shè)置規(guī)則的方式進行符號化。

1.3 制圖表達規(guī)則創(chuàng)建與編輯

制圖表達規(guī)則的創(chuàng)建和編輯有三種方式：第一種是ArcMap中將符號化方案轉(zhuǎn)化為Representation（制圖表達），這是最簡單的一種方式。之后再使用要素類屬性Properties，在Symbology選項下的 Representation編輯制圖表達的符號，便于符號的重用和共享的實現(xiàn)。第二種是在 ArcCatalog中的Featureclass（要素類） 的屬性中創(chuàng)建新規(guī)則，但這只針對簡單要素類，即沒有制圖表達屬性的要素。這個在沒有數(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地理處理工具創(chuàng)建制圖表達。

每個圖層可以創(chuàng)建和引用多個Represe

ntaion方案，每個Representaion規(guī)則又由點、線、面等符號圖層以及幾何效果組成。創(chuàng)建制圖表達后，圖層的符號信息即轉(zhuǎn)換為制圖表達符號系統(tǒng)，其相應(yīng)的符號信息將于幾何一起存儲在地理數(shù)據(jù)庫中，但是 Represantation的編輯并不會影響源數(shù)據(jù)的幾何形態(tài)。endprint

2 制圖表達的實例研究

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)計地圖XXX校園交通服務(wù)地圖。數(shù)據(jù)庫中包含點狀的服務(wù)設(shè)施與重要標志，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)計符號，然后轉(zhuǎn)化為制圖表達進行符號規(guī)范化和個性化表達，復(fù)雜地物的表達等。整個過程以道路為導(dǎo)向的原則進行整體骨架編繪，分三級道路： 校外主干道，校內(nèi)主干道和校內(nèi)次要道路，于是符號在寬度和樣式上有不同的表達； 其次是校園教學(xué)樓、辦公樓、宿舍等重要建筑的符號化；最后是綠地渲染和服務(wù)點的標注。本例中制圖表達規(guī)則的應(yīng)用有如下四點：

2.1 實現(xiàn)符號系統(tǒng)的共享

制圖表達規(guī)則存儲在地理數(shù)據(jù)庫中，而且對于要創(chuàng)建制圖表達的要素圖層也必須存放在數(shù)據(jù)庫中才能轉(zhuǎn)換成制圖表達。正是這種存儲在服務(wù)器端的方式，改變了以前將符號化信息存放ArcMap的。mxd 或.lyr等客戶端文件中的方式，實現(xiàn)了符號系統(tǒng)的共享應(yīng)用。對于同一套數(shù)據(jù)，通過創(chuàng)建不同應(yīng)用目的的制圖表達符號，就能應(yīng)用在相應(yīng)需求的地圖中。在本例中，共將四個要素類轉(zhuǎn)化為一套或多套制圖表達規(guī)則，符號化時根據(jù)需要選擇對應(yīng)的規(guī)則，以此來分享符號系統(tǒng)，分別是道路線、教學(xué)樓等建筑面、生活服務(wù)設(shè)施點和綠地面。

2.2 屬性變化的動態(tài)表達

在某校交通符號的設(shè)計中，以道路的等級屬性來體現(xiàn)不同道路，并創(chuàng)建制圖表達之后，實現(xiàn)了道路等級的動態(tài)表達。當修改該屬性時，數(shù)據(jù)庫中的表達規(guī)則根據(jù)變化的屬性值可以繪制規(guī)則屬性對應(yīng)的顯示效果。

2.3 復(fù)雜地物的規(guī)范化和個性化處理

制圖表達規(guī)則可以由預(yù)先制定的符號規(guī)則來顯示符號，符號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)置符號的大小、顏色、形狀等基本信息，還可以設(shè)置符號的顯示方式，主要有三種方式：壓蓋方式設(shè)置，如道路交叉口的自動處理，可在街區(qū)道路符號中做一個覆蓋，實現(xiàn)道路交叉口的自動處理；線狀尾部實交，在尾部顯示實線線型，保證線狀要素尾部的實交；有向點角度自動旋轉(zhuǎn)，如泉、房屋可設(shè)置成以角度屬性項自動旋轉(zhuǎn)。

2.4 位置沖突的設(shè)置及復(fù)雜地物的特殊表達

當制圖表達規(guī)則不能滿足制圖要求時，則需要結(jié)合自由表達即覆蓋來充分模擬現(xiàn)實狀態(tài)，如可以將一條線段分割成幾段來符號化。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將相對應(yīng)的制圖表達圖層作為輸入，將橋符號和相關(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。

3 結(jié)語

綜上，通過制圖表達可以實現(xiàn)符號系統(tǒng)的共享、復(fù)雜地物制圖表達的規(guī)范化與個性化，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)雜地物的表達能力。目前，ArcGIS的制圖功能還是有待完善，在實際運用中，當較多地使用制圖表達時會影響軟件的運行效率，對于較多的特殊地物需每個都執(zhí)行覆蓋，也影響了制圖效率，于是，相關(guān)技術(shù)部門也針對該問題提出對應(yīng)的解決方案，可參考文獻了解相關(guān)內(nèi)容。但是，充分利用制圖表達，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，同時提高了出圖的效率。在以后的地圖生產(chǎn)中，ArcGIS的制圖表達將發(fā)揮其規(guī)則的優(yōu)勢，吸引更多的地圖需求者使用，實現(xiàn)圖庫數(shù)據(jù)的一體化生產(chǎn)和管理，提高生產(chǎn)效率，最終實現(xiàn)廣泛應(yīng)用。

參考文獻

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