基于GIS的矿产资源专题图制作

卢 刚，许 康，肖好良, 徐 佳

（1.江苏省测绘工程院，江苏 南京 210013；2.河海大学 地球科学与工程学院，江苏 南京 210098）

基于GIS的矿产资源专题图制作

卢 刚1，许 康1，肖好良2, 徐 佳2

（1.江苏省测绘工程院，江苏 南京 210013；2.河海大学 地球科学与工程学院，江苏 南京 210098）

结合编制矿产资源专题图，探讨了基于GIS的矿产专题地图的设计流程以及制作方法；针对ArcGIS自带符号库不能满足专业需要的现状，重点研究了矿产资源类型符号库的设计与实现方法，并通过绘制徐州市矿产资源分布图进行了验证。

矿产资源；专题地图；地理信息系统；符号库

专题地图是人们获得各项专业研究成果的一个快速渠道，它在普通地图的基础上，突出表示一种或几种自然要素或社会经济现象。矿产资源专题图则是为适应矿产行业需要，简明、突出、完善地显示一种或几种特定要素，而使地图内容成为矿产专题化的地图，为矿产各部门各级领导科学管理、规划提供直观、准确的信息依据。在矿产资源调查与监测项目中，制作高质量的矿产资源专题图件具有重要的意义[1，2]。

GIS技术改善和优化了专题地图的制作方式，丰富了专题地图的内容，提高了制图的自动化程度以及数据资源的利用率。本文结合江苏省矿产资源遥感动态监测项目中编制矿产资源专题图的实践，探讨了基于GIS的矿产资源专题图制作方法。

1 矿产资源专题图的制作

1.1 专题地图设计

专题图制作之前，首先要进行地图设计，分析用户需求，根据数据情况确定地图表现内容和专题表现方式等。

1）矿产资源专题图的表现内容。与普通地图相比，矿产资源专题地图将某一种或几种相关联的要素特别完备而详尽地显示，其他要素则较为次要地显示，甚至根本不予表示。矿产资源专题图具有3个特点：①地图应包括底图要素和矿产专题要素2部分内容；②地图着重突出矿产行业特点，重点表现矿产分布、开发、保护等行业信息；③地图需要采用专门的表示方式和符号系统[3，4]。矿产资源专题图的底图数据一般为基础地理信息数据，包括河流、公路、铁路、居民地、植被和地名等基本信息；矿产专题数据一般由矿产部门提供，根据矿产专题图的用途不同可包含不同的要素，如矿产资源开发利用现状、禁采区范围、两权（探矿权、采矿权）登记信息、矿山塌陷地环境治理范围等。

2）专题要素的表示方法。专题要素是专题地图内容的主体，在整个地图的编制过程中起着重要的作用。目前，已有很多学者就专题要素的表示方法展开了研究，提出了定点符号法、线状符号法、质底法、等值线法、范围法、定位图表法、点数法、分级统计图法、分区统计图表法、解析图表法、运动线法等10余种方法[5]。表示方法的选择取决于制图对象的性质、空间分布特征以及专题地图的用途。专题要素表达手段的确定过程实际上是一个设计过程，其中最主要的就是专题地图符号的设计[6]。与普通电子地图不同，矿产要素一般要求表现得比较专业，ArcGIS自带的符号库已经远不能满足专业需求，因此需要根据矿产部门的规范和使用习惯，建立新的专业符号库。

1.2 专题图制作流程

在完成地图设计以后，通过对底图内容和专题内容进行选择、处理、符号化、注记、图例配置等，实现矿产专题地图的制作，其具体流程如图1所示。

1）底图数据的处理。在创建专题地图之前，依据地图对象类型和具体应用需求，选择地图的底图分层要素。基本要素层可包括境界、水系、居民地、道路网等。数据的现势性是直接影响数据质量的重要因素，为了便于更新，要求采用统一的数学基础，包括坐标系、投影、椭球参数等。同时根据基础测绘分层编码表中的各级道路代码将各级道路分别提出来，以供分层显示。由于地名信息中有时会存在名称字段过长、在图面上显示会产生互相压盖的情况，因此需要根据人们的习惯将名称进行简化，以便于在地图上标示。

2）专题数据的处理。为了地图可视化的需要，要对矿产专题数据进行矢量编辑、属性录入和分类编码等处理。特别是要根据配图显示的需要，确定分层方式，同时对于特殊的矿产设施特殊处理，以保证地图可视化的美观，如竖井、井架拆除、采煤塌陷地等要素。另外，还要进行格式转换、数据拼接等处理。

图1 矿产资源专题图制作流程

3）专题地图的创建。根据专题地图的具体类别，选择所需的底图要素和专题要素进行数据处理之后，在GIS软件（本文选择ArcGIS10）中新建地图，将所选图层添加进去，从而形成一幅要素完整的地图。在此基础上进行整体地图的风格设置，包括背景色彩、地图名称等信息。

4）要素符号化。要素符号化处理是指对专题地图内容中点状要素、线状要素的符号化、面状要素的区域填充以及专题数据的分类分级符号化。符号化过程依赖于点状符号库、线状符号库、面状区域填充库和颜色库的具体参数。

5）注记配置。注记是对地图上的要素进行说明的信息，本文采用ArcGIS10软件来实现动态标注，保持数据的一致性，有利于数据更新。设置的内容包括字体的类型、颜色、大小等。有时为了图面效果，避免标注名称间隔过远或过近，往往会对数据进行分段处理。

2 矿产资源类型符号库的设计与实现

矿产要素一般要求表现得比较专业，因此需要考虑矿产部门的规范和使用习惯，建立新的矿产资源类型符号库。

2.1 符号制作方法

目前，制作地图符号的方法主要有4种[7]：①利用系统提供的符号管理器设计符号，该方法是将系统本身提供的基本符号与自定义的简单符号进行组合、位移、缩放等操作后得到制图所需的复杂符号，这是目前较为流行的符号设计方式。②利用系统本身的图形编辑功能设计符号，将符号当作普通的图形块来设计制作，并追加描述项后将其存储到符号库中。这种方法工作量大，受图形编辑功能的限制，常常难以制作出满意的地图符号。③利用文本编辑器等软件制作符号。该方法利用第三方软件建立符号的文本描述，然后通过GIS系统调用设计符号。这种方法的缺点是所设计的符号无法实时显示，但此方法操作简单，用户能快速掌握。④利用二次开发语言编程实现符号。该方法由用户通过二次开发实现符号的设计，具有较大的灵活性，能完全控制符号绘制的细节，主要用于特殊复杂符号的制作。由于不同的GIS软件提供的二次开发语言各异，且所使用的函数库庞大，因此用户往往难以在短时间内掌握该方法。

本文采用ArcGIS软件进行矿产资源专题图制作，在设计矿产符号时主要采用第1种方式和第3种方式相结合的方法，在设计简单符号时，采用第1种方法，利用ArcMap模块中的符号管理器（Style Manager）对系统提供的基本符号进行组合、位移、缩放等操作得到专题符号；对于复杂的符号，主要利用Font Creator字体编辑软件，以生成字体符号的方式制作专题符号。

2.2 矿产资源类型符号库的建立

地图符号的形成实际是一种约定过程，根据约定性定理，按照符号表示的地理要素的几何特征，可以将地图符号分为点状符号、线状符号和面状符号3类。

1）当地图符号所代表的概念在抽象意义下可认为是几何上的点时，被称为点状符号。在矿产资源专题图中，矿产资源类型一般表示为点状符号，如图2a所示。这类符号具有定位特征且其大小与地图的比例尺无关，一般通过其形状或颜色来表示物体的含义，用符号的定位点来表示物体的位置，并用符号的大小来表示物体的重要性等级。

图2 不同类型符号示意图

2）当地图符号所代表的概念在抽象意义下可认为是几何上的线时，被称为线状符号。在矿产资源专题图中，露天矿开采范围、固体废料堆积范围以及探矿权等均为线状符号，如图2b所示。这类符号具有方向性且与地图比例尺有关，一般用符号的形状或颜色表示物体的类别，用符号的中心线表示物体的位置，通过线状符号的粗细尺寸或颜色的亮度变化表示物体的等级。

3）当地图符号所指代的概念在抽象意义下可认为是几何上的面时，被称为面状符号。在矿产资源专题图中，地层年代、矿藏资源分布范围等均为面状符号，如图2c所示。这类符号通过其外围轮廓线来表示物体的分布范围，由于面状符号都是依比例尺变化的，所以其分布的范围就是它的实际位置，一般用颜色的色相、亮度、饱和度和网纹的变化来表示物体的性质。

下面重点说明利用字体编辑软件生成字体符号、制作复杂专题符号的过程（以天然石英砂为例），具体操作步骤如下：

1）利用AI矢量绘图软件进行绘制，保证所绘制的符号满足相关规范要求，如图3a所示。

2）打开 Font Creator 4.1工具，新建字体库或者单击打开文件按钮选择对话框，选择已经存在的字体库文件；在字体库中选择一个空白的字体位置，鼠标双击，添加新的字体符号，将利用AI绘制好的符号导入存为字体，如图3b所示。

图3 天然石英砂符号绘制过程

3）利用ArcGIS软件的Style Manager符号管理器，对完成的字体进行配色、组合。图4为采用2种不同方法制作的天然石英砂符号，图4a为利用上述操作步骤得到的符号，图4b为利用系统提供的符号管理器直接绘制的符号。对比两者可以发现，利用文本编辑器制作的符号，无论是准确性还是美观性都要优于后者。

图4 不同方法绘制的天然石英砂类矿产符号对比

4）对于其他复杂的符号重复操作步骤1）~3），保存文件，直至字体库制作完毕。

5）打开ArcGIS软件，选择TOOLS / STYLE /STYLE MANAGER菜单，打开符号库管理窗体，单击STYLES按钮，创建新的样式库文件，如图5所示，将编辑好的字体添加至符号库中，与直接利用符号管理器制作的符号一起，最终构成矿产资源类型符号库。

图5 矿产资源类型符号库

3 应用实例与分析

徐州市位于江苏省北部，占江苏省总面积的11%，是全国重要的煤炭产地、华东地区的电力基地，拥有煤炭、井盐、铁、钛、大理石、石灰石等30多种矿产，储量大、品位高。本文收集了2009年徐州市矿业权核查数据、2011年江苏省矿产资源开发利用统计年报、徐州市采矿权历史存档数据以及徐州市截止日期为2011年8月30日的现有采矿权数据，对徐州市矿产资源分布情况进行了统计，按图1所示流程制作了徐州市矿产资源分布图。其中，在底图数据处理时，采用了2种不同的数据：以DEM为基础制作地貌晕渲底图，并配以地形数据，表现出矿产资源在空间的分布状况，如图6a所示；以徐州市地质情况为底图，表现出矿产资源的分布与地质层、带之间的关系，如图6b所示。

4 结 语

本文详细论述了矿产专题地图的制作流程和具体方法，并针对制图过程中的地图要素符号化过程，研究了矿产资源类型符号库的设计与实现方法。根据本文提出的基于GIS的专题图制图流程，利用建立的矿产资源类型符号库，制作了徐州市矿产资源分布图，大大提高了制图效率，也为进一步推进电子专题地图在其他领域的应用提供了很好的范本。

图6 徐州市矿产资源分布图

[1] 乔玉良, 连胤卓, 邬明权. 基于遥感与GIS数据融合的煤矿资源开发动态分析[J]. 煤炭学报, 2008, 33(9): 1 020-1 024

[2] 聂洪峰, 杨金中, 王晓红, 等. 矿产资源开发遥感监测技术问题与对策研究[J]. 国土资源遥感, 2007, 74(4): 11-13

[3] 廖小韵. 专题地图表示方法的研究[J]. 测绘通报, 2005(10):53-55

[4] 杨静, 李云星. 基于GIS的专题地图编制及其应用研究[J].测绘与空间地理信息, 2009, 32(2): 90-96

[5] 祁华斌, 艾廷华, 胡珂. 等.基于ArcGIS的地图符号库建立与符号化实施[J]. 测绘通报, 2003(1): 14-17

[6] 王洪战, 马燕燕, 张振涛, 等. 基于ArcGIS的专题地图制作方法综合研究[J]. 城市勘测, 2008(4)：48-50

[7] 强建华. 基于ArcGIS的矿产资源类型符号库的设计与实现[J]. 中国煤炭地质, 2009(9): 127-129

[8] 严斌, 陈能. GIS数据在专题地图可视化表达中的应用[J].地理空间信息, 2012,10(1): 38-39

[9] 董月娥, 刘显傅, 张新海. GIS支持下的海洋光学调查成果专题图编制研究[J].海洋技术, 2009, 28(2): 108-110

Production of Mineral Resources Thematic Map Based on GIS

by LU Gang

Mineral resources thematic map provides intuitive and accurate information for mineral department leaders. In order to fully demonstrate the results of the mineral resources survey and monitoring project, it is of great significance to produce high-quality thematic maps of mineral resources. Combined with the practice of mineral resources thematic maps production, this paper discussed the process and key issues of mineral thematic map production using GIS technology. Since the symbol library of ArcGIS can’t meet the professional demands, the design and realization methods of mineral resource symbol library were also researched. Finally, the distribution map of mineral resources in Xuzhou City is made by using the workflow proposed in this paper.

mineral resources, thematic map, GIS, symbol library

P208

B

1672-4623（2013）02-0168-03

10.11709/j.issn.1672-4623.2013.02.056

2012-07-12。

项目来源：国家自然科学基金资助项目（41101374）；国土环境与灾害监测国家测绘局重点实验室开放基金资助项目（LEDM2011B02）。

卢刚，硕士，工程师，主要从事地理国情监测、遥感信息提取与应用方面的研究。