ArcGIS在影像掛圖編制中的應(yīng)用及發(fā)展

孫瑞+吳澤元+潘雪婷

摘要： 影像掛圖具有內(nèi)容豐富、圖面清晰等特點，ArcGIS軟件功能強(qiáng)大，便于操作。本文以編制無錫市錫山區(qū)影像掛圖為例，介紹了ArcGIS軟件編制影像掛圖的基本流程和技術(shù)方法，為以后影像掛圖的設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：ArcGIS；影像掛圖；DOM

中圖分類號：P238.49 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2017）03-0126-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.065

Abstract： Image map has the advantages of comprehensiveness， exactness and vividness， while ArcGIS is a powerful software and is prone to be manipulated. Taking Xishan District of Wuxi as an example， this paper introduces the process， technology and method of image map compilation with ArcGIS， and provides reference for future designing of image map.

Key words： ArcGIS； Image map； DOM

影像掛圖是以航空和航天遙感影像為基礎(chǔ)，經(jīng)過幾何糾正，配合以線劃和注記符號，將制圖對象綜合表示在圖面上的地圖，是直接反映制圖對象地理特征及空間分布的地圖[1]。數(shù)字正射影像圖（Digital Orthophoto Map， DOM）是對航空航天像片進(jìn)行數(shù)字微分糾正和鑲嵌，按一定圖幅范圍裁剪生成的數(shù)字正射影像集，同時具有地圖幾何精度和影像特征。基于DOM編制的影像掛圖，具有精度高、信息量大、圖面清晰、直觀逼真等優(yōu)點，能表現(xiàn)出影像與地圖的雙重優(yōu)勢[2]，可以為國土、環(huán)境、交通、地礦等政府部門提供可靠的參考依據(jù)，方便各級領(lǐng)導(dǎo)工作部署。本文介紹了使用易拼圖軟件制作DOM的步驟，研究了運(yùn)用ArcGIS軟件的圖形裁剪、輸入編輯、注記標(biāo)注、出圖等功能，編制出無錫市錫山區(qū)影像掛圖的具體流程和方法。

1 ArcGIS軟件介紹

ArcGIS是Esri公司研發(fā)的一套完整的GIS平臺產(chǎn)品，具有強(qiáng)大的地圖制作、空間數(shù)據(jù)管理、空間分析、空間信息整合、發(fā)布與共享的能力[3]。ArcGIS 桌面產(chǎn)品是一系列整合的應(yīng)用程序的總稱，包括ArcMap、ArcCatalog、ArcGlobe、ArcScene、ArcToolbox、ModelBuilder，可以用來管理用戶復(fù)雜的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，創(chuàng)建數(shù)據(jù)、地圖、模型和應(yīng)用等，在國土調(diào)查、地圖制圖、資源管理、災(zāi)害預(yù)測、城市規(guī)劃等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。

2 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

2.1 確定影像掛圖范圍和比例尺

無錫市錫山區(qū)影像掛圖分為錫山經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)影像掛圖和各鎮(zhèn)村影像掛圖兩種，范圍的確定以行政界線為主要依據(jù)，用矩形框圈定。錫山經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)影像掛圖的比例尺為1：10000，紙張尺寸：長邊為2.3米，短邊為1.5米；各鎮(zhèn)村影像掛圖比例尺為1：5000，紙張尺寸：長邊為1.5米，短邊為1.2米。

2.2 遙感影像制作

2.2.1 正射影像糾正

在易拼圖平臺上導(dǎo)入空三加密成果和DEM成果，對影像進(jìn)行單片數(shù)字微分糾正，采樣方式為雙線性插值。易拼圖（簡稱EPT），是武漢航天遠(yuǎn)景科技有限公司研發(fā)的，專注于影像的勻光、鑲嵌、裁切成圖的專業(yè)軟件[4]。

2.2.2 影像重采樣

無錫市錫山區(qū)DOM影像是按 1：1000 標(biāo)準(zhǔn)分幅的，地面分辨率為0.1米，但由于數(shù)據(jù)量特別大，不方便制圖打印，因此在不妨礙影像信息獲取和內(nèi)容顯示的情況下，在EPT平臺上對錫山經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)DOM影像重采樣為1米，對各鎮(zhèn)村的DOM影像重采樣為0.5米。影像重采樣時，要盡量保證影像的精度，影像中地物邊緣的連續(xù)性和平滑度。

在ArcGIS中也可以重采樣，選擇工具箱中ArcToolbox-Data Management Tools -Raster –Raster Processing-Resample，選擇需要重采樣的影像，設(shè)置好分辨率，選擇重采樣的算法為最近鄰法。

2.2.3 影像勻色

為保證圖幅正射影像色調(diào)的一致性和圖幅內(nèi)接邊線處色調(diào)的平緩過渡，在進(jìn)行DOM拼接前要對全區(qū)所有的單片DOM進(jìn)行勻色。勻色時要根據(jù)不同區(qū)域的特點分別選取具有代表性的樣本影像，以保證整個區(qū)域不同圖幅間的影像色調(diào)的一致性。對于影像的色調(diào)，要求色彩一致、能夠突出地物特征，色調(diào)自然真實。

2.2.4 正射影像接邊檢查及鑲嵌

正射影像鑲嵌前還要進(jìn)行接邊檢查，符合精度要求。將分幅重采樣的影像進(jìn)行合并后，要仔細(xì)檢查影像之間的壓蓋，如有影像缺失或者黑色圖塊，需要重新添加相應(yīng)影像或者重新計算金字塔，最后再利用EPT平臺里的“鑲嵌成圖”功能進(jìn)行正射影像鑲嵌。

2.2.5 局部影像處理

對有明顯地標(biāo)特征的地區(qū)可以采用原始0.1米地面分辨率影像。

3 影像掛圖編制

3.1 矢量數(shù)據(jù)處理

3.1.1 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換

原始的矢量數(shù)據(jù)都是西安80坐標(biāo)系的。根據(jù)ArcGIS的Spatial Adjustment空間校正功能，參照無錫地區(qū)西安80坐標(biāo)系和2000國家大地坐標(biāo)系對應(yīng)的控制點信息，轉(zhuǎn)成和DOM影像吻合的2000國家大地坐標(biāo)系。

3.1.2 圖像矢量化

雖然提供了部分矢量數(shù)據(jù)，但是由于和影像存在不一致，需要修改；另外有的影像區(qū)域，矢量數(shù)據(jù)有所遺漏，所以要在ArcMAP中對矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行修改和補(bǔ)充。

3.2 數(shù)據(jù)裁切

3.2.1 矢量裁切

運(yùn)用ArcMAP中工具箱ArcToolbox-Analysis Tools-Extract-Clip，將矢量文件按照需要的制圖范圍，裁切出范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)。

3.2.2 影像裁切

運(yùn)用ArcMAP中工具箱ArcToolbox-Data Management Tools-Raster-Raster Processing-clip，通常輸入矢量多邊形時，系統(tǒng)會自動獲取該矢量多邊形的最小外包矩形的范圍作為實際裁剪的區(qū)域，但如果勾選Use Input Features for Clipping Geometry（optional）選項時，可以實現(xiàn)裁剪出來的影像是按照矢量多邊形裁剪的，而不是矩形。

3.3 地名標(biāo)注

影像掛圖中的地名地址數(shù)據(jù)需要清楚的注記，包括行政機(jī)關(guān)、團(tuán)體、企事業(yè)單位、有紀(jì)念或指示意義的名稱、道路名、河流名、鐵路名、自然地名等。運(yùn)用ArcGIS的字體屬性進(jìn)行設(shè)置，Edit Symbol-Mask-Halo-Size，可以使字體具有掩膜的效果，顯示效果更明顯。

3.4 線型設(shè)計

影像掛圖中的線型一般用比較鮮艷的顏色表示，可以突出顯示。除了用實線等基本線型表示外，特殊的線型還要進(jìn)行設(shè)計。例如村界線是“三橫一點” 的特殊線型，就需要進(jìn)行處理和設(shè)計。由于提供的村界線是面層，首先需要面轉(zhuǎn)線：Data Management Tools-Features-Polygon to line，這種方法相交處不會產(chǎn)生重復(fù)的線，方便操作。

按照ArcGIS的線型設(shè)計功能，通過Edit Symbol-Cartographic Line，設(shè)置好線段顏色、寬度、線段類型、線段連接方式；再利用Edit Symbol-Template，設(shè)計好村界線的“三橫一點” 的樣式顯示（圖1）。重新拷貝一個村界線層，改成略寬的白色實線，放置于“三橫一點”線型下面，增強(qiáng)村界線的顯示效果。

3.5 圖案填充

圖形中的剩余預(yù)留區(qū)、國有建設(shè)用地、集體建設(shè)用地等需要用填充圖案重點表示，在Edit Symbol-Line Fill里面設(shè)置填充圖案的角度、間隔等，就可以表示出不同的面狀填充圖案。

3.6 地圖整飾

3.6.1 圖例

ArcGIS自動生成的圖例顯示效果不是很好，所以圖例沒有用軟件自動生成的，而是重新編輯，運(yùn)用Symbology符號里面的分級顯示功能，設(shè)置好唯一值和標(biāo)簽，直接顯示圖例在圖形里面。

3.6.2 指北針

在ArcGIS打印界面中，Insert-North Arrow，插入指北針，這種方式插入的指北針、比例尺只存在于打印界面中，出圖時要注意位置調(diào)整。

3.6.3 比例尺

在ArcGIS打印界面中，Insert-Scale Bar，插入比例尺，可修改比例尺的屬性：單位、間隔等。

3.6.4 參考線

點擊標(biāo)尺欄，可出現(xiàn)淺藍(lán)色的參考線，參考線在出圖時很方便，可根據(jù)固定的參考線確定打印圖形位置，調(diào)整圖例、指北針等位置，另外右擊參考線，選擇Clear Guide，即可清除所選參考線。

3.7 輸出打印

安裝虛擬打印機(jī)，按照要求設(shè)置好紙張尺寸和圖形比例尺， 點擊Export Map導(dǎo)出圖形。

導(dǎo)出時，設(shè)置DPI為300，背景為白色，顏色為24-bit True Color，輸出質(zhì)量為最高。

4 結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，影像掛圖的實際需求也越來越多。本文研究了運(yùn)用ArcGIS軟件編制影像掛圖的基本流程和方法，但如何在不同的遙感影像數(shù)據(jù)源基礎(chǔ)上，運(yùn)用ArcGIS等軟件快速方便地編制出不同類型的影像掛圖，還有待在后期的工作中進(jìn)一步探索和完善。

參考文獻(xiàn)

[1] 唐國禮. 數(shù)字城市影像掛圖編制技術(shù)和方法——以韶山市正射影像掛圖為例[J]. 國土資源導(dǎo)刊， 2014， 11（10）：133-137.

[2] 邱春霞， 董乾坤. 基于資源三號遙感影像的西安市1：50000影像地圖制作[J]. 礦山測量， 2014（5）：1-3.

[3] 陳堅剛. 交通地圖道路圖層提取與矢量化[D]. 合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)， 2007.

[4] 陳小航， 黃金浪， 施一軍. 易拼圖（EPT）軟件在正射影像圖制作中的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代測繪， 2013，36（3）：44-45.

收稿日期：2017-05-03

作者簡介：孫瑞（1986-），女，碩士，工程師，研究方向為遙感與地圖制圖。