基于ArcGIS的海图符号库制作关键技术研究

马庆荣，熊小青，邢增招

（1.国家测绘地理信息局 第七测量大队，海南 海口 570203）

基于ArcGIS的海图符号库制作关键技术研究

马庆荣1，熊小青1，邢增招1

（1.国家测绘地理信息局 第七测量大队，海南 海口 570203）

针对ArcGIS中复合型海图符号制作繁杂、尺寸比例不规范等问题，在研究国际电子海图标准规范的基础上，分析对比了多种国内外符号制作方案，提出了以ArcGIS为符号制作平台、以AutoCAD为图元绘制工具的互补型海图符号库制作方案。该方案符合IHO S-52规范中电子海图符号库的构建要求，解决了复合线符号拐角或连接处出现毛边、组成图元错位遮盖等问题，并建立了一套较为完整的电子海图符号库。

海图符号；符号制作；ArcGIS；符号管理器

21世纪是海洋的世纪，随着海洋的不断开发与利用，人们对电子海图的应用需求也越来越迫切。海图符号作为直观表达海洋地理事物和海洋地理现象的一种可视化工具，是电子海图制图与显示的基础[1]，其优劣直接影响用图人员对海图信息的理解[2]。目前国内外许多GIS及制图软件都提供了常用的地图符号库，然而涵盖的标准海图符号较少，因此如何高效地制作出一套完整的符合国际电子海图规范的海图符号具有十分重要的研究价值[3]。

现今国内外较为流行的符号制作软件有ArcGIS、MapInfo、AutoCAD、MicroStation等[4]。然而采用单一的软件，制作复合型海图符号流程复杂，且符号的尺寸比例不易把握，容易造成符号的制作效率低、效果差。

本文针对以上问题，认真研究了海图符号标准规范，对比分析了多种国内外GIS与制图软件的符号制作方案，提出了以ArcGIS为符号制作平台、以AutoCAD为图元绘制工具、以FontCreator为中间转换软件的互补型海图符号库制作方案。

1 常用软件的符号制作方案对比

目前国内外许多GIS、制图软件都提供了常用的地图符号库，并支持用户自定义符号功能，各具特色[3]，表1为各软件的符号设计功能对比。

表1 常用软件符号设计功能对比分析表

由表1可知，若采用某单一软件进行海图符号制作，不可避免其在符号制作功能模块中存在的不足。为实现海图符号在符合国际电子海图规范基础上的高效制作与完善的组织管理，本文以ArcGIS为平台，以AutoCAD为补充进行海图符号的制作，充分利用ArcGIS已有的丰富的图元库、高效的符号管理器图元组合机制、完善的符号组织管理体系及AutoCAD丰富精确的图元绘制功能，弥补单个软件存在的不足。

2 主要研究内容及技术流程

海图符号库的设计与制作的整体流程如图1所示，可分为两部分内容：①海图符号数据库的制作，使用ArcGIS的符号管理器功能模块构建Style类型的地图符号数据库，在该符号库中制作符合S-52标准的海图符号，主要包括点符号、复合线符号、面符号；②符号索引表是根据S-52标准规范中不同物标类型与其对应的海图符号所建立的一个对照关系表，基于建好的索引表可以根据物标的类型用程序直接调用其对应的标准符号进行显示。本文主要对海图符号库的制作及其过程中遇到的问题及解决方案进行详细解析。

图1 符号库制作与符号索引表建立流程

2.1 点符号制作

点符号所对应的物标主要包括灯塔、浮标、沉船、障碍物等。在S-52标准中，每一类物标都具有其分类标识属性字段，不同的分类标识值对应不同的符号。例如，“障碍物”物标具有“CATOBS”分类标识，此标识的值域为1～10，分别描述了水中隐树/桩墩、井盖、扩散器等10种障碍物类型与其海图符号的对应关系。由此构建物标与其对应符号的索引表，作为符号制作及后续工作中自动渲染的依据。

单色点符号的制作流程为：①在AutoCAD中绘制出标准图元，并以位图的形式存储；②在字体编辑器FontCreator中将其制作成字体文件，供ArcGIS任意调动；③使用ArcGIS中提供的编辑方法进行修改，完成点状符号的制作。图2为点符号制作的整体流程。

图2 点符号制作的流程

对于由多种颜色组成的点符号，需要将其按照颜色种类分解为多个图元，分别按照以上步骤进行制作，最终在StyleManager中将同一符号的各个图元按照一定的顺序组合起来，并设置各图元的颜色、大小、相对位置即可得到目标符号。图3a为多颜色点符号的制作页面，图3b、c为采用多颜色点符号的物标实例。

图3 点符号的制作示意

2.2 线符号制作

线状符号通常可以进行纵向和横向分解，从纵向上可将其分解为若干基本线条的组合和叠加；从横向上可将其看作图元在线前进方向上的周期性重复。

根据构成复杂度可以将线符号分为简单线符号与复合线符号。①简单线符号制作过程相对简单，可直接通过符号管理器设置线型和颜色来完成，按照标准规范的要求，采用简单线符号进行表达的物标包括海岸线、等深线、河流、道路等；②复合线符号通常含有复杂的线上整饰信息，其制作过程相对较为复杂，如图4b中所示的锚泊区边界线符号，从横向上可将其分解为图元1和图元2，按照图4a中图元排列与周期的规律在前进方向的不断重复，从纵向上可将其分解为图4a中2种线条的叠加，采用复合线符号进行表达的物标包括海底电缆、导航线、航道等。

复合线符号的制作过程可总结为以下几步：①根据符号规范中的复杂线符号信息，将片段符号纵向分解为多个线图层，每个线图层分解为对应的多个点符号图元，并按照点符号制作流程将其分别制作为点符号；②在样式管理器中新建Marker Line Symbol类型的线符号；③将分解后的点符号按照标准规范重新组合为纵向分解的多个线图层，将纵向分解的多个线图层进行叠加、位置调整，最终制作出符合标准的复合线符号。

图4 线符号的制作示意

2.3 面符号制作

面符号是用于在二维平面上表示面状分布的地理实体或现象的符号，通常由一条封闭的轮廓线与轮廓线范围内配置的点状符号、阴影线或颜色块构成。因此需要通过制作符合标准规范的轮廓线符号与填充内容符号来完成海图面符号的制作。

轮廓线符号的制作方法与线符号的制作过程相同，常用的填充方式主要包括单色填充、点状符号填充、线符号填充。图5为采用不同填充方式制作的海图符号，图5 a图为采用线填充制作的物标密集区的符号；图5b为采用点符号填充的稀疏灌木区的符号；图5c为采用颜色填充制作的障碍物符号。

图5 面符号样式

以点符号填充的方式为例，海图面符号的具体制作过程为：①根据符号规范将面符号分解为轮廓线符号与填充符号；②根据线符号的制作方法将轮廓线符号进一步分解为横向和纵向叠加图元，并确定填充符号的最小图元，统一在CAD中绘制并制作成点符号；③将制作的点符号进行叠加组合，制作出轮廓线符号与最小填充点符号；④填充符号设置，在ArcGIS符号管理器中选择点符号填充的方式，首先设置填充的点符号对象，然后根据符号规范中的Pattern Type与Pattern Spacing选取规则格网填充或随机填充的方式，根据Pattern Spacing下面的Distance值设置填充的符号间隔；⑤轮廓线符号设置，将按照标准规范制作的轮廓线符号设置为面符号的边界线。

2.4 难点解析

1）复合线符号在拐点或两条线的交点处出现毛边、出头现象，这是由于许多线状海图符号构成复杂，进行横向分解不到位导致的，如图6a所示。为有效避免这种情况，需要对线符号进行更为细分的横向分解，确保横向图元足够小，效果如图6b所示。

2）多层复合符号在一段距离后出现图元错位现象，如图7a所示，这种情况主要是由于在符号管理器中设置图元的重复属性时，不同图元重复间隔不同造成的，这种现象大部分出现在线符号和面符号中的边线上。为避免此现象的出现，需要确保一个复合符号中的不同图元的重复间隔设置为相同，且起始位置处没有压盖。修改后的效果如图7b所示。

图6 图元符号效果

图7 图元错位现象

3 结 语

本文以ArcGIS为平台，以AutoCAD为补充的模式进行海图符号库的制作，充分利用了ArcGIS已有的丰富的图元库、高效的符号管理器图元组合机制、完善的符号组织管理体系及AutoCAD丰富精确的图元绘制功能，避免了采用单一的ArcGIS制作复合型海图符号时过程繁杂、精确度不高的缺点，解决了复合型线符号拐角或连接处出现毛边及图元错位的问题，有效提高了海图符号制作效率和规范性。通过这种方式成功建立了一套完整的符合S-52国际电子海图标准规范的海图符号库，增强了电子海图数据显示的规范性，为用图人员对海图信息的理解提供了帮助。

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P283.1

B

1672-4623（2016）01-0065-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.01.019

马庆荣，硕士，从事GIS应用研究。

2015-01-06。

项目来源：国家测绘地理信息局重点实验室开放研究基金资助项目（2012B09）。