基于TTF字庫的地學(xué)符號(hào)庫格式轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)

吳新強(qiáng)，吳 鵬

（廣州海格通信集團(tuán)股份有限公司，廣州 510000）

基于TTF字庫的地學(xué)符號(hào)庫格式轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)

吳新強(qiáng)，吳 鵬

（廣州海格通信集團(tuán)股份有限公司，廣州 510000）

為了便于GIS符號(hào)庫的共享，針對(duì)性的解決MapGIS平臺(tái)下“一圖一庫”數(shù)字資源的現(xiàn)象，提出基于TTF字庫的方式實(shí)現(xiàn)從MapGIS平臺(tái)下的Slib系統(tǒng)庫轉(zhuǎn)換到ArcGIS平臺(tái)下對(duì)應(yīng)的Style符號(hào)庫，從而有效地實(shí)現(xiàn)不同GIS平臺(tái)間符號(hào)庫的共享。

MapGIS；ArcGIS；轉(zhuǎn)換；Style；TTF

0 引言

地學(xué)符號(hào)是用來表示GIS中地理圖形的重要形式，通過解讀地理圖形中符號(hào)，便可以感性的明白其空間對(duì)象所表達(dá)的地理空間信息。地學(xué)符號(hào)按照其空間分布狀態(tài)可分為點(diǎn)符號(hào)、線符號(hào)、面符號(hào)，這些地學(xué)符號(hào)是通過GIS平臺(tái)自身的符號(hào)庫樣式進(jìn)行管理（GIS軟件平臺(tái)地學(xué)符號(hào)格式各不相同），在目前情況下,由于各種因素，MapGIS平臺(tái)下Slib符號(hào)庫[1]以及ArcGIS平臺(tái)下的Style符號(hào)庫無法共享使用,可以設(shè)計(jì)并開發(fā)一個(gè)通過的地學(xué)符號(hào)管理軟件，該符號(hào)管理工具可以將其他GIS軟件平臺(tái)的地學(xué)符號(hào)轉(zhuǎn)換成一種通用的格式[9]，使不同GIS平臺(tái)下的符號(hào)庫經(jīng)軟件轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一格式進(jìn)行使用，從而實(shí)現(xiàn)地學(xué)符號(hào)共享。故本文提出基于TTF文件（TrueType字體庫）[2-3]實(shí)現(xiàn)MapGIS符號(hào)庫向Arc GIS的轉(zhuǎn)換以實(shí)現(xiàn)這兩種平臺(tái)下的地學(xué)符號(hào)數(shù)據(jù)共享。

1 相關(guān)工作

本文基于TTF字庫的地學(xué)符號(hào)轉(zhuǎn)換主要依據(jù)以下Slib符號(hào)庫、XML文件[4]、TTF字庫、Style文件四種文件格式的存儲(chǔ)，其主要包括輸入MapGIS符號(hào)庫，將MapGIS符號(hào)庫轉(zhuǎn)換成XML文件格式，選擇目標(biāo)XML符號(hào)庫文件，提取顏色庫、解析XML符號(hào)庫文件和顏色庫，生成TTF文件，生成Style符號(hào)庫；其中Slib符號(hào)庫是用以存儲(chǔ)MapGIS平臺(tái)下需要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)源符號(hào)庫，XML文件是用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)源符號(hào)庫中的分離出來的顏色庫文件以及純符號(hào)庫文件，TTF字庫文件用于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換后的符號(hào)庫信息（此時(shí)符號(hào)是沒有渲染信息），Style符號(hào)庫文件是ArcGIS平臺(tái)下符號(hào)庫的管理文件，是通過將TTF文件進(jìn)行渲染而生成轉(zhuǎn)換后對(duì)應(yīng)的符號(hào)庫。下文分別分析以上4種文件的格式。

1.1 MapGIS符號(hào)庫（Slib）

Slib符號(hào)庫是MapGIS平臺(tái)下用來存儲(chǔ)地學(xué)符號(hào)（含點(diǎn)符號(hào)、線符號(hào)、面符號(hào)）及顏色的系統(tǒng)庫，該系統(tǒng)庫即為地學(xué)符號(hào)轉(zhuǎn)換的原始數(shù)據(jù)源，其是MapGIS軟件自身內(nèi)置的一套管理符號(hào)系統(tǒng)，MapGIS安裝目錄下“Slib”文件夾中包含有四個(gè)庫文件：Subgraph.lib、Linesty.lib、Fillgrph.lib、Colorlib.lib，對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)的是? MapGIS子圖庫、線型庫、圖案庫及顏色庫的符號(hào)，這是根據(jù)符號(hào)的幾何特征來進(jìn)行劃分的[6]。由于MapGIS友好的自定義圖元交互的機(jī)制，用戶可以借助第三方軟件進(jìn)行繪制及編輯自定義地學(xué)符號(hào)或使用軟件自身的點(diǎn)圖元、線圖元以及填充圖案進(jìn)行重組圖元或編輯已有符號(hào)的方法自定義沒有的地學(xué)符號(hào)。因此，用戶可以通過修改MapGIS中任一圖層數(shù)據(jù)的空間對(duì)象的符號(hào)信息，來實(shí)現(xiàn)同圖層數(shù)據(jù)的差異化[6]。

1.2 TrueTypeFont字體

TrueType字體（TrueType Font，簡稱TTF）是常用字庫的標(biāo)準(zhǔn)，其的特點(diǎn)是描邊算法，可以很方便地把任一符號(hào)輪廓通過描邊算法轉(zhuǎn)換成曲線，再對(duì)曲線內(nèi)進(jìn)行填充，以達(dá)到各種顏色和效果,由于TrueType字體本身的優(yōu)勢(shì)，其已經(jīng)成為很多制圖軟件用來制作地學(xué)符號(hào)的的字體。TrueType字體生成一一對(duì)應(yīng)的Style文件中符號(hào)具有不失真、繪制速度快、縮放無延時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)不同GIS平臺(tái)間使用，以達(dá)到符號(hào)數(shù)據(jù)共享的目的。

采用樹形的表對(duì)TTF文件進(jìn)行組織，其由三部分構(gòu)成：描述表目錄、若干描述表和頭文件。其中頭文件占用了12Btyes，含有文件版本編碼、描述表數(shù)量、描述表檢索范圍、描述表入口選擇、調(diào)整范圍等信息。描述表目錄位于文件頭之后，每個(gè)目錄占16Btyes，其記錄描述表的名字、描述表內(nèi)容的檢驗(yàn)、描述表的坐標(biāo)偏移以及描述的長度[7]。TTF的描述表包括有24個(gè)表，其中10個(gè)是必要選擇的表，如表1，其中以Cmap、Glyf和Loca最為重要。

表1 TrueType字體文件中必須選擇的描述表[7]

其他14個(gè)描述表是選擇的，它們描述了垂直控制表、垂直控制表頭、定義程序區(qū)等信息。由于TrueType字體本身的優(yōu)勢(shì)，其已經(jīng)成為很多制圖軟件用來制作地學(xué)符號(hào)字體，如符號(hào)庫轉(zhuǎn)換模塊中，使用Character-MarkerSymbol接口將已經(jīng)安裝的自定義的TTF文件中的點(diǎn)圖元按CharacterIndex查找生成相應(yīng)的點(diǎn)符號(hào)寫入ArcGIS軟件的符號(hào)系統(tǒng)庫Style文件中。同樣分別使用MarkerLineSymbol和MarkerFillSymbol生成Style文件中的線符號(hào)和面符號(hào)。TrueType字體生成一一對(duì)應(yīng)的Style文件中符號(hào)具有不失真、繪制速度快、縮放無延時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)不同GIS平臺(tái)間使用，以達(dá)到符號(hào)數(shù)據(jù)共享的目的。

1.3 解析XML符號(hào)庫和顏色庫文件

通過分析MapGIS符號(hào)庫，按照其幾何特性可以將符號(hào)庫分為點(diǎn)符號(hào)、線符號(hào)、面符號(hào)。由于MapGIS平臺(tái)下符號(hào)庫將通過XML文件來存儲(chǔ)，故需要解析XML文件格式來讀取MapGIS下符號(hào)的數(shù)據(jù)。

MapGIS可將符號(hào)系統(tǒng)庫庫導(dǎo)出為XML文件格式，下面以某個(gè)符號(hào)庫中子圖號(hào)為105的點(diǎn)符號(hào)說明XML文件的存儲(chǔ)格式。

105號(hào)子圖其導(dǎo)出XML文件格式如下：

（下文均以單標(biāo)記表示標(biāo)記對(duì)，如表示標(biāo)記對(duì)）表示標(biāo)記對(duì)為XML頂層標(biāo)記，其包含、標(biāo)記對(duì)。其中存儲(chǔ)導(dǎo)出的子圖庫信息，例如：子圖庫名稱、包含符號(hào)總數(shù)（注：指的是原庫在MapGIS下的符號(hào)總數(shù)，而不是導(dǎo)出的符號(hào)總數(shù)）、是否壓縮等信息。標(biāo)記對(duì)結(jié)構(gòu)具體如下：

導(dǎo)出XML文件中的標(biāo)記對(duì)的數(shù)量取決于用戶所選中的導(dǎo)出子圖庫子圖的數(shù)量。如果將某一子圖庫全部導(dǎo)出為XML，則標(biāo)記對(duì)的數(shù)量為子圖庫中子圖的總數(shù)；如果只將某子圖庫的單個(gè)子圖導(dǎo)出為XML，則標(biāo)簽對(duì)僅有一個(gè)。標(biāo)記記錄子圖庫中某一子圖的信息，其結(jié)構(gòu)包含一個(gè)及若干個(gè)標(biāo)簽對(duì)。

標(biāo)簽對(duì)結(jié)構(gòu)如下：

標(biāo)簽對(duì)則記錄了屬于某一個(gè)的圖元信息。每個(gè)符號(hào)可包含多個(gè)圖元，圖元包含點(diǎn)、線、區(qū)等，因此在一個(gè)當(dāng)?中可包含多個(gè)，包含的數(shù)量可由當(dāng)中的給出。

標(biāo)簽對(duì)中可包含的標(biāo)簽及對(duì)應(yīng)信息如表2所示。

表2 可包含標(biāo)簽對(duì)

結(jié)構(gòu)如下所示：

標(biāo)簽對(duì)中可包含的標(biāo)簽及對(duì)應(yīng)信息如表3所示。

表3 可包含標(biāo)簽對(duì)

表4 點(diǎn)符號(hào)和線符號(hào)的和說明

填充符號(hào)的和說明如下表5所示：

表5 面符號(hào)的和說明

通過以上XML文件格式解析，獲取到符號(hào)庫中符號(hào)的數(shù)據(jù)作為ArcGIS平臺(tái)下符號(hào)化符號(hào)的數(shù)據(jù)源。

1.4 Style符號(hào)庫文件

ArcGIS軟件中，將用于存儲(chǔ)符號(hào)樣式的文件稱之

為符號(hào)庫，也即是常說的Style文件，其Style文件是在樣式管理器中進(jìn)行管理的，進(jìn)行Style文件中符號(hào)的編輯、新建、刪除等工作。實(shí)際上，Style符號(hào)庫文件可以看作一種小型的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，進(jìn)而將文件的后綴名（*. style）更改為Access數(shù)據(jù)庫支持的擴(kuò)展名（*.mdb），再用Access軟件打開，每個(gè)Style文件都包含22個(gè)表結(jié)構(gòu)[5]，每一張表對(duì)應(yīng)著一類符號(hào)，如文字符號(hào)、標(biāo)記符號(hào)、線符號(hào)、填充符號(hào)等符號(hào)；其中的每個(gè)表結(jié)構(gòu)都相同，每個(gè)表都是由4個(gè)字段分別是ID、Name、Category、Object4組成；其中，ID字段是長整型數(shù)據(jù)類型（Long），是該表的主鍵，保證記錄是唯一的，值不能為空，其是符號(hào)在表中的編號(hào)，是一個(gè)自加的字段，由系統(tǒng)自動(dòng)編號(hào)；Name字段是String類型，此字段用來命名文件中符號(hào)的名稱如P-0105，可以為空，在數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換過程中，通過IStyleGalleryItem接口中的get_Items()函數(shù)獲取地理數(shù)據(jù)的屬性與Name進(jìn)行自動(dòng)匹配符號(hào)化；Category字段是String類型，此字段用來區(qū)分符號(hào)的類型，可以通過該字段進(jìn)行不同的類型符號(hào)的檢索，檢索結(jié)果可以導(dǎo)出自定義的Style；OBJECT字段是對(duì)象連接與嵌入類型，是一串二進(jìn)制數(shù)據(jù)流，其是通過符號(hào)序列化后的結(jié)果，此字段用來存放符號(hào)的數(shù)據(jù)信息，其包括符號(hào)的CLSID值和符號(hào)數(shù)據(jù)信息。在該字段中，前16Btyes是符號(hào)對(duì)象的GUID值，是GUID（全局唯一標(biāo)示符）數(shù)據(jù)類型，通過GUID值可以新建符號(hào)對(duì)象，并從剩下的數(shù)據(jù)流讀取符號(hào)數(shù)據(jù)信息，包括有符號(hào)的大小、角度、顏色等信息。

2 符號(hào)庫轉(zhuǎn)換

為解決當(dāng)前國內(nèi)大多地礦局部門中大量“一圖一庫”數(shù)據(jù)資源需將MapGIS平臺(tái)下數(shù)據(jù)向ArcGIS平臺(tái)過渡的迫切需求，設(shè)計(jì)了針對(duì)MapGIS符號(hào)進(jìn)行原圖遷移到ArcGIS平臺(tái)中。此過程需要全自動(dòng)的符號(hào)化處理方式，保證生成的符號(hào)在ArcGIS平臺(tái)下顯示和在MapGIS平臺(tái)下顯示相同或相近[10]。

2.1 ArcGIS符號(hào)化

經(jīng)過某地礦局現(xiàn)有數(shù)字資源進(jìn)行深入分析研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)數(shù)據(jù)都是存在一圖一庫的現(xiàn)象，故需要將MapGIS平臺(tái)的符號(hào)庫類似的在ArcGIS平臺(tái)下創(chuàng)建，從而程序化解決符號(hào)庫數(shù)量龐大，而無法實(shí)現(xiàn)符號(hào)庫數(shù)據(jù)共享的問題。本文提出符號(hào)庫轉(zhuǎn)換的解決方式，這里選擇自定義符號(hào)類來實(shí)現(xiàn)從MapGIS平臺(tái)下符號(hào)到ArcGIS平臺(tái)的重構(gòu)。論文根據(jù)需要自定義的接口和符號(hào)擴(kuò)展類，分別用來實(shí)現(xiàn)MapGIS的點(diǎn)、線、面符號(hào)在ArcGIS平臺(tái)下的繪制[8]。這里以點(diǎn)符號(hào)轉(zhuǎn)換為例進(jìn)行解析從Subgraph.lib轉(zhuǎn)換到Style文件中的其對(duì)應(yīng)的“Marker Symbols”。地學(xué)符號(hào)庫跨平臺(tái)轉(zhuǎn)換模塊具體處理流程，如圖1所示，具體流程如下：

由圖一可以看出許鈞對(duì)翻譯學(xué)的研究主要始于20世紀(jì)80年代，這一時(shí)期，我國引進(jìn)了許多西方優(yōu)秀的教育著作，促使許多譯者致力于著作的翻譯工作，自然也引出了翻譯學(xué)的研究。可以看出1987-1900年，許鈞對(duì)翻譯研究的發(fā)文總量每年平均只有1篇。1991-1993年，其發(fā)文量突然上升，到了1995-1996年間，最高每年發(fā)文達(dá)到7篇之多。21世紀(jì)受“走出去”政策的影響他對(duì)翻譯學(xué)科的研究也活躍起來，幾乎保持在平均每年3-4篇左右。

圖1 地學(xué)符號(hào)轉(zhuǎn)換流程圖

（1）將通過MapGIS K9將Slib符號(hào)庫倒換成XML文本格式文件，符號(hào)庫XML中點(diǎn)符號(hào)105的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式見上文1.3小節(jié)中標(biāo)簽對(duì)結(jié)構(gòu)。

（2）將XML文件數(shù)據(jù)源中提取出并解析出RGB值生

成顏色庫XML文件，此處需要使用到IXMapColorLib接口，通過其ColorNum屬性獲取到該SLib文件下所有的顏色庫的總數(shù)量，再次通過其get_MapColor屬性獲取到每個(gè)顏色號(hào)所對(duì)應(yīng)的RGB值。

（3）解析符號(hào)庫XML文件以及顏色庫XML文件[4]。符號(hào)庫XML文件一個(gè)標(biāo)簽代表著一個(gè)子圖的具體信息，首先根據(jù)標(biāo)簽的TypeOf-Symbol字段（具體見表2）進(jìn)行判斷符號(hào)的類型，該字段內(nèi)信息分別記錄子圖的類型、坐標(biāo)點(diǎn)、子圖名稱、圖元個(gè)數(shù)、圖元顏色以及每個(gè)圖元信息（）等，這里以點(diǎn)符號(hào)為例（TypeOfSymbol的值為257），獲取到符號(hào)庫中符號(hào)的數(shù)據(jù)作為ArcGIS平臺(tái)下符號(hào)化符號(hào)的數(shù)據(jù)源，同時(shí)該數(shù)據(jù)也用于生產(chǎn)TTF文件。

解析顏色庫XML其實(shí)就是解析本流程2中標(biāo)簽中4種標(biāo)簽值，總數(shù)由值決定。

（4）將解析后的XML文件數(shù)據(jù)按照TTF文件的格式寫入，同時(shí)使用描邊算法（見1.2節(jié)）將已有的數(shù)據(jù)繪制成地學(xué)符號(hào)圖形存儲(chǔ)到TTF文件中，并輸出TTF文件解析的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成TTF字庫,并將TTF字庫注冊(cè)到Windows平臺(tái)下的字庫系統(tǒng)中。

（5）通過軟件將TTF字庫根據(jù)已解析的渲染信息進(jìn)行渲染生成Style文件（包含點(diǎn)、線、面符號(hào)），其中彩色點(diǎn)符號(hào)要進(jìn)行圖層的疊加以及顏色的渲染，對(duì)于單個(gè)圖層是否可以渲染顏色，這里使用圖層加鎖進(jìn)行解決。

2.2 轉(zhuǎn)換成果

符號(hào)庫轉(zhuǎn)換是將MapGIS的點(diǎn)、線、面符號(hào)轉(zhuǎn)換到ArcGIS平臺(tái)下，先將Slib符號(hào)庫轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的XML格式文件，然后提取其對(duì)應(yīng)的渲染顏色，再者解析符號(hào)XML以及顏色XML文件，繪制的符號(hào)會(huì)生成TrueType字體來存儲(chǔ)，并注冊(cè)到Windows系統(tǒng)字體庫C:WindowsFonts目錄下中，使用字符標(biāo)記符號(hào)進(jìn)行地圖渲染，將生成的點(diǎn)、線、面符號(hào)分別寫入到其對(duì)應(yīng)的“Marker Symbols”、“Line Symbols”、“Fill Symbols”Style文件中的列表中，從而達(dá)到符號(hào)表達(dá)圖形渲染效果。圖2為原MapGIS容縣水文出圖系統(tǒng)中的點(diǎn)符號(hào)（105）和其轉(zhuǎn)換后在ArcGIS平臺(tái)下的顯示效果圖。圖3為原MapGIS系統(tǒng)中的點(diǎn)符號(hào)(101-130)其轉(zhuǎn)換Style文件中的局部點(diǎn)符號(hào)（P-0100～P-0123）效果圖。

圖2 點(diǎn)符號(hào)轉(zhuǎn)換對(duì)照?qǐng)D

圖3

3 結(jié)語

（1）本文深入研究Slib符號(hào)庫和Style文件的存儲(chǔ)機(jī)制和結(jié)構(gòu)，采用TrueType字體進(jìn)行符號(hào)圖元的繪制，實(shí)現(xiàn)了地學(xué)符號(hào)的全矢量化，提高了符號(hào)的質(zhì)量以及符號(hào)繪制速度，解決了符號(hào)在比例尺縮放時(shí)失真與變形的問題，改善了地學(xué)圖形的符號(hào)化效果。

（2）針對(duì)符號(hào)庫不能共享的現(xiàn)狀所造成的“一圖一

庫”的現(xiàn)象，提出了將MapGIS平臺(tái)下的Slib符號(hào)庫文件轉(zhuǎn)換成ArcGIS平臺(tái)下所對(duì)應(yīng)的Style矢量化的符號(hào)庫，從而解決一圖一庫所不能共享數(shù)據(jù)資源的難題，同時(shí)，該方式作為設(shè)計(jì)基于Oracle數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)地學(xué)符號(hào)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其實(shí)質(zhì)就是指設(shè)計(jì)一個(gè)基于國標(biāo)的通用的符號(hào)庫，并且保證了符號(hào)的全矢量化，從而使渲染效果更好。

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Geological Symbol Library Format Conversion Based on TTF

WU Xin-qiang，WU Peng

（Guangzhou Haige Communications Group Incorporated Company，Guangzhou 510000）

To simplify sharing GIS symbol library,targets solution MapGIS platform under"a map a Library"digital resources of the phenomenon. Puts forward a scheme which realizes the symbol library conversion from MapGIS platform to ArcGIS platform and builds standard geological symbol library based on TTF.It is completed a standard geological symbol symbolic representation.

MapGIS;ArcGIS;Conversion;Style;TTF

1007-1423（2016）30-0070-06

10.3969/j.issn.1007-1423.2016.30.018

吳新強(qiáng)（1989－），男，安徽阜南人，工程師，碩士，研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)處理及GIS應(yīng)用，Email:wuxinqiang819@163.com

2016-06-28

2016-09-19