基于ArcGIS Representation的地形图制图表达库研究

张燕(重庆市勘测院,重庆 400020)

基于ArcGIS Representation的地形图制图表达库研究

张燕∗
(重庆市勘测院,重庆 400020)

摘 要:针对传统地形图生产软件不能兼顾制图表达和GIS空间分析的问题,介绍ArcGIS的制图表达功能,并以制作1∶2 000地形图制图表达库为例,充分利用ArcGIS制图表达功能,并根据测绘地形图生产的特殊要求,自行研发程序对ArcGIS制图效果进行扩展,完成了1∶2 000制图表达库在ArcGIS中的制作,解决了DLG数据在符号化环节的制图和建库一体化的问题,提高了GIS制图效率和丰富了复杂地物表达能力。

关键词:符号化；ArcGIS；制图表达

1　引 言

随着GIS技术的快速发展,对地形图成果的提交要求越来越高,一方面要按照标准的地形图制图规范进行符号化,另一方面需要达到数据建库满足各种空间拓扑关系和属性要求。传统的专业制图软件很难在两者之间达到平衡,不少测绘单位采用两套软件对同一地形图分别进行制图和建库的数据的生产,使得工作流程繁琐,增加了人工工作量,提高了数据风险,也不利于数据的维护和管理。

ArcGIS目前已经成为了行业流行的GIS软件,其格式也作为通用的数据汇交格式。探索如何依托Arc-GIS平台,完成地形图制图表达库建立以及实现对ArcGIS的地形图建库数据进行满足规范的符号化已经成为亟待解决的问题。ArcGIS 9．2及其后续版本推出了Representation制图表达技术,因其表达的智能灵活性和图属关联,使这一想法变得可行[4]。笔者利用这一技术,通过编写程序对ArcGIS进行功能扩展,建立了满足1∶2 000地形图的制图表达库,并实现了对地形图的自动符号化。经检验,只需对个别特殊要素进行制图表达的属性设定即可形成成果图,实现制图建库一套数据。

2　制图表达库

ArcGIS传统的符号化方式通常用基于样式管理器的符号化方式。ArcGIS 9．2以前的版本不支持制图表达,借助样式管理器制作的符号可以完成一般地物的符号表达,但对于复杂地物的缺乏灵活性表达甚至无法表达,无法满足地形制图的规范,通常需要借助辅助线等来完成制图。制图表达Representation机制的引入,使得数据可以实现基于规则的符号化。一个要素类可以有多种制图表达,一个图层可以采用多种制图规则进行符号化[1]。制图表达允许对个别要素的外观进行单独的制图编辑,而不影响该要素的建库几何,也不会影响同类要素的表达。它不仅能实现符号化的重复使用,也使其在制图上功能更智能便捷和个性化。

2．1 制图表达库组织

依据《GBT 13923-2006基础地理信息要素分类与代码》及《基础地理信息数字成果数据组织及文件命名规则》进行要素分类和几何分类,将地形图要素划分为41个要素图层[2]。最终的制图表达库存储于个人地理数据库MDB中。

制图表达库的制作方法为:在ArcCatalog中创建个人地理数据库MDB文件,创建数据集,在数据集下完成41个要素图层的创建,并分别为每个要素图层定义层名、属性字段等。在ArcMap中,加载该MDB文件,将每个要素类符号系统转换为制图表达,进入“图层属性”对话框的“符号系统”页,为该要素类增加要素,对要素定义规则表达。要素规则命名方法为:GB编码+要素名称+备注。在基础地理信息编码中,一个GB编码可能对应于不同类型的同一个要素,如依比例的围墙和不依比例的围墙,分别为线和面;又如台阶, 在1∶2 000图式上分为普通台阶,U型台阶,双线边台阶等多种表达方式。定义制图表达规则时,需要为台阶要素建立相应的多个制图表达规则,以供制图调用。因此一个GB编码可能对应一个或多个制图规则,一个要素可能拆分为几个要素规则表达。

制图表达库制作完成后,可以直接利用MDB文件作为制图模板进行地形图绘制或者利用程序对已有建库数据进行对照和符号化。该方式有利于实现符号库的重复利用[6],并可良好地存储和管理。图1所示为个人地理数据库中的制图表达库。

图1　个人地理数据库中的制图表达库

2．2制图效果扩展

制图表达Representation是根据制图规则Rules和覆盖Overrides来实现地形图的符号化[3]。制图规则由点、线、或面以及制图效果组合而成,定义了符号化的方式。制图效果可以改变点、线、面的显示位置和显示方式,而不影响其建库几何。ArcGIS还提供了基于点、线、面的通用的制图效果和制图规则,已有的制图效果包括偏移、平滑、虚线等,可以帮助实现符号表达效果定制。但是某些特殊要素的制作仍无法实现,比如依比例的坡坎崖、依比例的台阶、棚房、多开口的桥、河流渐变线要素等,无法满足1∶2 000的制图需求,需要进行扩展。具体的扩展方法是根据1∶2 000地形图符号库制作的需要,利用C#作为开发环境,基于ArcObjects研发ArcGIS制图表达扩展链接库,对需要表达的特殊要素按照类型分别进行标记放置样式、线放置效果、面放置效果的扩展。扩展程序以组件的方式在ArcGIS后台支撑运行,使得在后续的制图表达库制作过程中能利用其完成制图规则的定制。

以依比例陡崖的制图规则为例:依比例尺未加固斜坡的几何是一个面。面的绘制方向为顺时针,从坡顶向坡脚。在制图表达编辑时,可以使用制图表达编辑器,对面几何增加控制点,用以标示坡顶线的结束位置。在程序中实现方法为:遍历面几何的结点,找到制图控制点以提取斜坡上棱线和坡脚线。然后根据程序界面提供的坡面长短线间距、短线长度、是否加固等参数,计算生成坡面长短线。由于大部分的特殊制图都需要制图控制点辅助,所以将制图控制识别作为一个效果程序,再将坡面长短线的绘制作为另一个效果程序。在制图表达规则定义时,通过定义两效果程序的参数,来实现依比例陡崖的符号化样式配置。

利用程序扩展的自定义的制图效果包括:

(1)河流出入口效果GEArcOpen:根据双线河流开口连线,实现双线河河流的出入口符号绘制。

(2)平行线效果GEMLine:根据提供的线几何,实现按指定距离参数的一侧或两侧平行线输出效果。

(3)坡坎效果GESlope:根据提供的坡上线和坡下线,分段点,长短线长度参数、间距参数等,绘制依比例的斜坡,陡坎、崖等制图效果。支持通过制图控制点的放置,实现制图效果的调整。

(4)台阶效果GEStep:根据提供的台阶面几何,识别左右边线,根据台阶间距参数绘制阶梯线;并根据控制点点位,来控制台阶上的平台效果。同时支持包括凹状台阶、弧形台阶,双边台阶等效果。

(5)棚房效果GETooth:根据提供的面几何,对夹角进行角平分线计算,按照设定的长度参数绘制棚房制图效果。

(6)控制效果GEUD:识别几何上的制图控制点,将几何划分出子几何以备后续制图使用。包括支持提取上下边线,左右边线,对角线等效果。

(7)渐宽线效果GETapper:根据线几何以及起始点宽度参数设置,绘制诸如水系渐变线效果、地裂缝效果等。

(8)符号填充效果GEPattern:根据面几何以及填充横向纵向参数,符号旋转参数、偏移参数等绘制如植被填充等效果。

(9)符号沿线设置效果GEOnEndPoints:根据线几何以及符号放置参数,实现如电力线效果等。

2．3制图表达规则定制

在规则的制作中,对过去传统ArcGIS样式符号库可以加以利用。如单元符号,如果尺寸与图式一致即可直接导入利用,不必重新制作。一个要素符号的制图规则可以由一个或多个规则图层叠加表示[5],可以包括标记图层、线划图层、面填充图层。要素符号的偏移、旋转、平滑、虚线等效果可以通过对图层增加几何效果来实现。ArcGIS本身支持的点符号效果包括沿线、在线上、在端点处、在折点处等;线效果包括偏移、虚线、移动等;面效果如缓冲、封闭等。

(1)点

点状符号表示不依比例尺的小面积地物或独立的点状地物[7],符号拥有固定的图形样式,尺寸固定,几何定位与地物实际位置一致。

在点单元符号的制作中,首先选中该地物所在的图层,如“零星树木”,就在VEGP图层下,进入图层属性,选择符号系统,创建新的规则,规则命名为“810509零星树木”;如果有可以利用的Style样式符号库,就可以通过导入符号将已有的单元符号导入;或通过标记编辑器也可以进行符号的制作。比照图式要求,指定单元的定位点,颜色,控制单元的尺寸等,选择符号放置方式为“在点上”。在单元的制作过程中,同时尽可能地把单元的掩膜加上,方法是添加新填充图层,利用白色的底色制作压盖面,附加到单元符号上。

对于有方向性的符号,可以将角度属性字段映射到角度上。这样就能将地物的属性作为符号化的一部分来符号化地物[8]。

(2)线

线状符号是指长度在地图上按比例表示,而宽度不依比例表示的半依比例符号[7],如电力线、河流、道路等。线状符号是在定位线的基础之上进行符号表达的。

线型的制作方法需要遵循右手法则,即线型符号在前进方向的右侧。线型上的符号可以由符号图层表示,线可以由可以设置线粗的线划图层表示,线的掩膜可以用填充底色的面图层或有厚度的线图层表示。叠加几何效果来实现最终制图效果。如石质无滩陡岸,可拆分为一个简单线划图层,和一个沿线等距离排列的单元图层,如果需要增加压盖效果,则还需要增加一个底色面填充图层。在图层TFCL下,,进入图层属性,选择符号系统,创建新的规则,规则命名为“750604

石质无滩陡岸”。新增加一个标记图层、两个线划图层。标记图层的标记放置方式是按间隔距离“沿线放置”,线划图层设置线粗和颜色与图式一致,掩膜使用加粗的线,效果是偏移标记符号尺寸一般的距离。

(3)面

面状符号是指在地图上长度和宽度均依比例尺表示的符号。如大面积的树林、沙滩、苗圃等。面状符号通常以封闭的轮廓线为基础进行表达,在轮廓线内用不用的密度和样式进行点符号、线符号、色块等的填充。

面要素约定按顺时针方向绘制,并且起点一般选择在如斜坡坡上线起点,开口要素的一边的起点等。与线型制作类似,ArcGIS制图表达对面的制作允许添加单元图层、线划图层、面填充图层,搭配相应可选的效果以及放置样式。

如依比例烟囱要素的表达:在图层RFCA下,进入图层属性,选择符号系统,创建新的规则,规则命名为“321106 烟囱”。为规则新增加一个标记图层、一个线划图层、一个面填充图层。标记图层的标记放置方式是“面中心放置”,即将烟囱符号放到面几何中心,线划图层设置线粗和颜色与图式一致,面填充色为地形图背景色,作为要素自带的掩膜。

(4)特殊类要素

利用ArcGIS自带功能无法制作的要素,需要使用扩展制图效果来实现。如依比例的斜坡的规则制作,首先在TERA图层下,新建名为“760001未加固斜坡面”,然后为规则新增一个线划图层和一个面填充图层。线图层里增加GETUD效果用以输出坡顶线和坡脚线,然后再叠加GESLOPE效果,在界面中设置效果属性中的长短线间距、长线长度、短线长度、是否保留坡顶线、是否包含加固点、加固点半径等参数;面填充图层位于线划图层之下,以背景色填充,作为斜坡自带的掩膜。

3　实验结果

笔者在ArcGIS平台中制作完成了1∶2 000制图表达库,包括点状、线状、面状要素规则共969个,符号尺寸准确,完全符号地形图图示规定。对于特殊类的坡坎崖、桥、台阶、变宽线等要素,笔者通过编写程序扩展ArcGIS制图表达功能进行支持。运用程序调用制图表达库,将已有的建库数据按照国标编码和制图规则号进行对应,能迅速地完成地形图的符号化,作业人员后期只需要做一些简单的调整,如制图控制点添加,个别注记的位置拖移等即能成图。图2所示为数据进行制图符号化前后对比图。

图2　制图表达前后对比图

4　结 论

本文基于ArcGIS制图表达技术,通过对地图符号库的解析,利用AO进行二次开发,扩展了ArcGIS平台的符号化表达和制图效果,以地形图采集中特殊要素的符号化灵活定义。实现了ArcGIS平台下基础测绘1∶2 000制图和建库数据的一体化表达,创建了1∶2 000地形图制图表达符号库,满足了地形图在实际生产中的更多样化灵活的表现需求,提高了GIS制图的效率以及地图符号化能力,经过试验证明具有很好的实用性和扩展性。

参考文献

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[4] 王佩,余树影,施建辉等．ArcGIS制图表达在地形图生产中的应用[J]．测绘标准化,2013,29(2):46～48．

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Research on the Map Symbol Library Based on the ArcGIS Representation

Zhang Yan
(Chongqing Survey Institute,Chongqing 400020,China)

Abstract:Traditional map production software does not take into account the representations and GIS spatial analysis problems,introduced ArcGIS representation function,and to produce 1∶2000 map representation library as an example, take advantage of ArcGIS representation function,and based on the special requirements of the Representation,develop program to extend ArcGIS representation geometric effects,completed 1∶2000 representation library,resolve the integration of the DLG data mapping and spatial data,improve the efficiency of the GIS mapping,enrich the expression ability of complex object．

Key words:symbolization;ArcGIS;representation

文章编号:1672-8262(2015)05-71-04中图分类号:P208．1

文献标识码:A

收稿日期:∗2015—07—02

作者简介:张燕(1979—),女,高级工程师,从事GIS系统应用与开发工作。