(長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州434023）

地圖符號(hào)是地圖的語(yǔ)言，是地圖內(nèi)容的載體[1]。在許多CAD、地圖制圖軟件和GIS平臺(tái)中都提供了符號(hào)管理功能，但都只是服務(wù)于自己的平臺(tái)，不能與其他平臺(tái)中共享[2-3]。傳統(tǒng)的地圖符號(hào)設(shè)計(jì)方法中一種是參數(shù)加過(guò)程、以函數(shù)型為主的方法，其原理是符號(hào)化軟件與具體系統(tǒng)捆綁在一起，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生變化時(shí)，不僅符號(hào)軟件相應(yīng)地要變動(dòng)，而且很難適應(yīng)新符號(hào)的設(shè)計(jì)和制作[2]；另一種是面向?qū)ο蟮姆?hào)設(shè)計(jì)方法，符號(hào)庫(kù)中的各種符號(hào)運(yùn)用結(jié)構(gòu)統(tǒng)一、規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，并且采用統(tǒng)一的圖元結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織，符號(hào)之間是平行的關(guān)系，它們的差別僅僅是數(shù)據(jù)值的差別，這樣便于符號(hào)的動(dòng)態(tài)擴(kuò)充和修改[4-5]。符號(hào)庫(kù)的管理方式一般有2種方式[6-7]，即以函數(shù)型為主的符號(hào)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)型符號(hào)庫(kù)。當(dāng)用戶在使用函數(shù)型為主的符號(hào)庫(kù)時(shí)必須了解這些函數(shù)的使用方法和要求，這給用戶帶來(lái)很大的不便；而數(shù)據(jù)庫(kù)方式的符號(hào)庫(kù)導(dǎo)致應(yīng)用復(fù)雜?？梢?jiàn)開(kāi)發(fā)一個(gè)通用的地圖符號(hào)庫(kù)系統(tǒng)，具有較高的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。下面，筆者采用面向?qū)ο蟮能浖O(shè)計(jì)方法，使用Rational Rose建模工具設(shè)計(jì)了組件式的地圖符號(hào)庫(kù)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及開(kāi)發(fā)思路

1．1 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)目標(biāo)

完整的地圖符號(hào)庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)在結(jié)構(gòu)、功能方面具有一定的獨(dú)立性和完整性，也就是說(shuō)地圖符號(hào)庫(kù)系統(tǒng)不僅具有符號(hào)建立、修改、刪除、顯示、查詢等多種功能，還應(yīng)能獨(dú)立地管理和保存地圖符號(hào)。這使得地圖符號(hào)庫(kù)系統(tǒng)可以獨(dú)立于專業(yè)應(yīng)用程序以外進(jìn)行開(kāi)發(fā)，更易于制作各行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的地圖符號(hào)庫(kù)，方便各行業(yè)應(yīng)用軟件的共享。但同時(shí)地圖符號(hào)庫(kù)系統(tǒng)也能納入專業(yè)應(yīng)用程序中，成為其有效的組成部分。因此，地圖符號(hào)庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)具有如下目標(biāo)：

1）較強(qiáng)的擴(kuò)展性 由于應(yīng)用領(lǐng)域的不同，或者專業(yè)領(lǐng)域的不斷更新，對(duì)符號(hào)設(shè)計(jì)也會(huì)產(chǎn)生新的要求，用戶可以按照自己的需要，創(chuàng)建和維護(hù)自己的符號(hào)庫(kù)，因此地圖符號(hào)庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)該是一個(gè)擴(kuò)展性的系統(tǒng)。

2）較高的獨(dú)立性 要想使地圖符號(hào)庫(kù)能在很多應(yīng)用系統(tǒng)中都能夠?qū)嵱?，則不但必須最大限度地減少與某一專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)程度，而且還應(yīng)使它能夠很容易地掛接到各種應(yīng)用系統(tǒng)中，可見(jiàn)組件式的開(kāi)發(fā)方法是本次理想的開(kāi)發(fā)模式。

3）較好的實(shí)用性 系統(tǒng)應(yīng)便于用戶使用，各種操作符合通用的操作習(xí)慣，能實(shí)時(shí)顯示符號(hào)的制作效果。

1．2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)包括地圖符號(hào)管理組件、圖元繪制組件、序列化組件和符號(hào)庫(kù)4部分(見(jiàn)圖1）。地圖符號(hào)管理組件實(shí)現(xiàn)對(duì)不同行業(yè)地圖符號(hào)的管理；圖元繪制組件實(shí)現(xiàn)多樣化地圖符號(hào)的繪制與編輯；序列化組件實(shí)現(xiàn)對(duì)制作好的地圖符號(hào)的存儲(chǔ)；符號(hào)庫(kù)實(shí)現(xiàn)對(duì)制作好的地圖符號(hào)的分類顯示（包括點(diǎn)庫(kù)、線庫(kù)和面庫(kù)）。系統(tǒng)通過(guò)這3個(gè)組件對(duì)地圖符號(hào)庫(kù)進(jìn)行管理，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同行業(yè)的地圖符號(hào)的繪制、編輯與存儲(chǔ)。

圖1 地圖符號(hào)庫(kù)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖

1．3 符號(hào)庫(kù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案

XML是表示結(jié)構(gòu)化信息的一種標(biāo)準(zhǔn)文本格式，它沒(méi)有復(fù)雜的語(yǔ)法和包羅萬(wàn)象的數(shù)據(jù)定義。XML使用一系列簡(jiǎn)單的標(biāo)記來(lái)描述數(shù)據(jù)，而這些標(biāo)記可以用方便的方式建立。雖然XML文件占用的空間比二進(jìn)制數(shù)據(jù)要占用更多的空間，但由于XML極其簡(jiǎn)單且易于掌握和使用，這使得任何應(yīng)用程序都可以直接讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。這使XML很快成為數(shù)據(jù)交換的唯一公共語(yǔ)言，雖然不同的應(yīng)用軟件也支持其他的數(shù)據(jù)交換格式。XML的特點(diǎn)可以歸納為3點(diǎn)：先進(jìn)性、靈活性、自描述性?；谏鲜龇治?，系統(tǒng)的符號(hào)庫(kù)也采用XML文件格式來(lái)存儲(chǔ)符號(hào)庫(kù)。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2．1 地圖符號(hào)的繪制方法

在面向?qū)ο蟮姆?hào)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)，每一個(gè)符號(hào)需由一系列圖元組成，通過(guò)設(shè)置圖元的參數(shù)，以及修改其屬性(如筆寬，顏色等），組成多樣化的符號(hào)，滿足不同領(lǐng)域的需求。綜合點(diǎn)狀符號(hào)、線狀符號(hào)和面狀符號(hào)的共同特點(diǎn)，形成一系列基元，再用基元來(lái)構(gòu)成各種符號(hào)。這些類設(shè)計(jì)的基本思想如下：首先提取線、矩形、圓等對(duì)象之間的共同特征，建立基類，子類從基類派生，加入自己的屬性。如由于線、矩形、橢圓都是由起點(diǎn)跟終點(diǎn)確定圖形，所以子類屬性完全繼承父類的(見(jiàn)圖2）。

圖2 基本圖元類結(jié)構(gòu)圖

目前對(duì)于線符號(hào)的繪制方法可分為3種類型，純函數(shù)繪制法、縱向疊加繪制法和循環(huán)配置法[8]。這3種方法相比，第1種繪制的方法繪制速度最快，但符號(hào)的可編輯性和維護(hù)性差；第3種繪制方法增強(qiáng)了符號(hào)的可編輯性和維護(hù)性，但繪制速度依賴于定位線的彎曲和符號(hào)的復(fù)雜程度。筆者采用第3種線符號(hào)繪制方法，因?yàn)樵O(shè)計(jì)該地圖符號(hào)庫(kù)系統(tǒng)的目的就是讓用戶可以根據(jù)自己所在行業(yè)的具體情況繪制行業(yè)特用的復(fù)雜的地圖符號(hào)。面狀符號(hào)多為表示呈面狀分布的二維地物以及地理現(xiàn)象的分布，通常要在面狀符號(hào)內(nèi)配置不同的點(diǎn)狀符號(hào)、線狀符號(hào)或圖片。面狀符號(hào)的輪廓一般可以按照配置線狀符號(hào)的方式繪制，其填充方式有2種：①以位圖的方式進(jìn)行填充；②填充暈線或點(diǎn)符號(hào)[9]。點(diǎn)狀符號(hào)相較之下，比較簡(jiǎn)單，由這些基元的集合組成。

2．2 地圖符號(hào)的管理

由于符號(hào)庫(kù)需要管理不同行業(yè)的符號(hào)，因此在系統(tǒng)中采用集合的辦法來(lái)管理來(lái)自不同行業(yè)的不同符號(hào)，共設(shè)計(jì)了Library類、GroupList類、ShapeList類和Group類來(lái)實(shí)現(xiàn)符合庫(kù)的分級(jí)管理。Library類作為整個(gè)符號(hào)庫(kù)的管理入口，其成員變量GroupList是Group類的集合，用來(lái)管理不同行業(yè)的符號(hào)，而Group類用來(lái)管理某個(gè)行業(yè)的符號(hào)集合，采用ShapeList類來(lái)存儲(chǔ)某個(gè)行業(yè)的所有符號(hào)。

2．3 圖元交互繪制技術(shù)

每個(gè)符號(hào)都由基本圖元組成，每個(gè)圖元的編輯及動(dòng)態(tài)創(chuàng)建過(guò)程直接影響到每個(gè)符號(hào)設(shè)計(jì)的靈活性。按照面向?qū)ο蟮姆椒ǎ橄蟪鯰oolDraw基類，派生出ToolLine、ToolRect和ToolCircle等，分別用來(lái)繪制線、矩形和圓等基本圖元(見(jiàn)圖3）。在每個(gè)派生類中，都有對(duì)應(yīng)的基本圖元作為其成員變量，這樣，鼠標(biāo)和鍵盤的操作就可以轉(zhuǎn)化為對(duì)每個(gè)圖元的操作。

圖3 基本圖元交互繪制類層次圖

3 測(cè) 試

由于各行各業(yè)有著自己不同的地圖符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，筆者對(duì)交通行業(yè)的部分地圖符號(hào)的編輯測(cè)試了該組件。如想增加交通行業(yè)中路旁的電線桿點(diǎn)符號(hào)，先在點(diǎn)符號(hào)的XXX節(jié)點(diǎn)輸入想繪制的點(diǎn)符號(hào)的名稱后按Enter鍵(系統(tǒng)自動(dòng)為點(diǎn)節(jié)點(diǎn)添加一個(gè)名為XXX的子節(jié)點(diǎn)），然后點(diǎn)擊符號(hào)繪制面板，選擇工具欄上的合適的繪制工具進(jìn)行繪制，如圖4所示。

當(dāng)想瀏覽某一行業(yè)的點(diǎn)符號(hào)時(shí)，你可以先點(diǎn)擊行業(yè)面板如(交通），交通行業(yè)的點(diǎn)、線和面符號(hào)將會(huì)以圖5所示的樹(shù)狀顯示，點(diǎn)擊點(diǎn)根節(jié)點(diǎn)后再點(diǎn)擊符號(hào)瀏覽面板，系統(tǒng)將把交通行業(yè)中的線符號(hào)加載到符號(hào)瀏覽器中顯示(見(jiàn)圖5、圖6）。

圖4 點(diǎn)符號(hào)繪制

圖5 線符號(hào)瀏覽

圖6 面符號(hào)瀏覽

當(dāng)在符號(hào)瀏覽器中點(diǎn)擊要編輯的地圖符號(hào)，在回到符號(hào)編輯面板就可以對(duì)該符號(hào)進(jìn)行修改，也可以點(diǎn)擊刪除按鈕將選中的符號(hào)刪除。

4 結(jié) 語(yǔ)

該系統(tǒng)按照面向?qū)ο蟮乃枷搿⒔M件式的開(kāi)發(fā)思路設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)符號(hào)、線符號(hào)和面符號(hào)的繪制、修改、刪除、編輯等，用XML文件格式統(tǒng)一存儲(chǔ)了點(diǎn)線面符號(hào)，實(shí)現(xiàn)了符號(hào)編輯器和符號(hào)瀏覽器的互動(dòng)。開(kāi)發(fā)的這種組件式符號(hào)編輯器既可以單獨(dú)使用，又可以嵌入到某個(gè)GIS系統(tǒng)中，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

[1]王家耀，孫群，王光霞，等．地圖學(xué)原理與方法 [M]．北京：科學(xué)出版社，2005．

[2]程朋根，龔健雅，睦海剛．GIS中地圖符號(hào)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [J]．中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào)，2000，5（A）：1006-1010．

[3]苗國(guó)強(qiáng)．交互式地圖符號(hào)設(shè)計(jì)與編輯軟件的實(shí)現(xiàn) [D]．鄭州：解放軍信息工程大學(xué)測(cè)繪學(xué)院，2003．

[4]趙軍喜，張毅，孫慶輝．利用UML設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)地圖符號(hào)編輯器 [J]．測(cè)繪通報(bào)，2004（7）：51-53．

[5]談曉軍，邊馥荃，何忠煥．地圖符號(hào)可視化系統(tǒng)的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [J]．測(cè)繪通報(bào)，2003（1）：11-13．

[6]王均，王紅．電子地圖符號(hào)體系與符號(hào)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)的研究 [J]．測(cè)繪科學(xué)，2003，28（2）：12-15．

[7]陳順清．地圖符號(hào)庫(kù)設(shè)計(jì) [J]．測(cè)繪學(xué)報(bào)，1993，22（1）：56-63．

[8]何忠煥．GIS符號(hào)庫(kù)中復(fù)雜線狀符號(hào)設(shè)計(jì)技術(shù)的研究 [J]．武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版），2004，29（2）：132-134．

[9]王澤根．幾種特殊多邊形的點(diǎn)符填充 [J]．解放軍測(cè)繪學(xué)院學(xué)報(bào)，1998，15（4）：300-302．