彭 異，何宗宜，王鵬博，張敏智

(武漢大學 資源與環(huán)境科學學院，湖北 武漢 430079)

一、引 言

《新疆影像掛圖》(以下簡稱《影像掛圖》)作為新疆歷史上第一次采用遙感數據制作的系列影像掛圖，以精美的寫真影像結合地圖符號、注記全面地反映了新疆各地區(qū)建設成就、優(yōu)美的自然環(huán)境，以及與人們日常生活息息相關的其他地理信息，通過客觀反映新疆近些年來的發(fā)展變化，滿足了國民經濟和社會發(fā)展對地理信息應用需求，且對于提升新疆測繪地理信息服務政務工作水平具有重要的現實意義。

二、《影像掛圖》的設計原則

1) 《影像掛圖》作為一種新型的地圖產品表現形式，將直接復照客觀現象的遙感信息與經過專業(yè)人員處理的地理信息相結合來科學、直觀反映地理現象的空間關系。因此是采用最新的遙感影像數據及現勢性和權威性較高的地圖資料，設計編制反映各縣市的地理相關信息。

2) 內容選擇上，《影像掛圖》主要標示與新疆近年來在城市建設、經濟發(fā)展、資源利用等方面?zhèn)ゴ蟪删拖嚓P的內容，并盡可能反映較多的信息，突出其快速的發(fā)展及美好的前景，增加地圖的實用性。

3) 《影像掛圖》的設計采用先進的數字地圖制圖技術，利用遙感影像、數字制圖和電子出版等高新技術，輔以前衛(wèi)的地圖設計理念，制作出現勢性強、成圖周期短、制作成本低、成品質量高的影像地圖。

三、《影像掛圖》的設計

1. 幅面和版式設計

幅面選擇時采用全開幅面，尺寸1170 mm×870 mm，內圖廓尺寸1090 mm×790 mm，25 mm是花邊，15 mm是壓白。而圖名、圖例要根據影像的實際情況調整位置或版式(橫版或豎版)，盡量不壓蓋影像。兩幅全開的中間重疊10 mm，右壓左，下壓上。圖名下方用拼音，圖名可根據影像實際情況采用豎向排列。

2. 地圖內容設計

《影像掛圖》作為一種新型的地圖產品表現形式，以“突出影像，輔以地圖”為指導思想，因此在影像圖內容選擇上，主要標示單位、交通網及地名信息等。

需要標注的單位主要包括重要的政府機關、公共機構、單位、公司等。根據穩(wěn)定性優(yōu)先標示政府機關、派出所、醫(yī)院、學校等，而一般的公司盡量不標示。交通網的標示優(yōu)先標示快速路、高架路、主干道和次干道，其他一些等級較低、連通性較差的街道要進行一些適當的選取工作。同時為了豐富地圖內容，還需要在圖中添加一些地名信息，主要包括區(qū)域名、縣市表面注記、道路名等。

3. 地圖符號與注記設計

地圖符號設計時大部分選擇點狀符號，因為它不僅可以表示制圖對象所在的具體位置、定名屬性、等級等補充信息，而且由于是非比例尺符號，不會遮蓋實際地物而影響其他要素的表達。

同時，在地圖符號設色上，政府機關一般已公認采用紅色來表示。其他單位，充分考慮符號通用性及與影像的協(xié)調性，大部分采用的是藍底白字的符號來設計。

另外，影像地圖中的注記比較適合采用較粗、較大的字體。因此，在影像地圖設計中選用黑體、方正準圓簡體、方正綜藝簡體等字體，可使地圖顯得更加美觀、大方。

四、《影像掛圖》影像數據處理

《影像掛圖》是融合型的影像地圖，需要盡可能多地反映影像上的地理信息。但由于底圖的來源不同，不同地區(qū)的航空攝影數據也存在著明顯的色彩差異。為了使每個地區(qū)的影像都盡可能地保持一致的色調，在影像底圖的設計和編制過程中，需要對影像色彩和色調進行處理，消除數據之間的色差。

在色調處理之前，原始影像中存在無法顯示其圖面內容而只呈現一片黑色的情況，且存在黑白底片的情況。針對上述情形的影像，處理方法通常是先分離通道，再合并通道，在合并通道時選擇RGB模式，最后進行兩次自動調整色調即可完成影像圖面內容的顯示；而黑白底片的影像只需要進行前兩步即可。

在Photoshop中處理影像色調的工具很多，常見的有色階、色彩平衡、色相/飽和度、亮度/對比度等。色階、亮度/對比度主要用來調節(jié)影像的亮度，而色彩平衡、色相/飽和度則用來調節(jié)影像的色彩組成(如圖1所示)。通過影像亮度及色彩成分的調整,能使影像準確反映綠化狀況，但會導致某些其他地物色彩與實際不符，如河流表現為暗色調。而某一區(qū)域河網的疏密及其結構既是重要的自然特征，也體現了該區(qū)域河流運輸的構架，是影像圖要表現的重要信息，因此需要把河流突出顯示出來。經多次試驗比較后，將水域設為深藍色，這種設色既能保留原來水面質感，又能活躍和襯托圖面效果。

圖1 影像數據整體色調處理

對水域色調的處理，不僅可以用Photoshop 中的“筆工具”(其功能類似于CorelDraw中的貝塞爾曲線)通過描繪水域面的邊界來選取相應的面狀區(qū)域并進行設色，還可以利用Photoshop下的“魔棒工具”選取大面積水域并予以賦色，使其保持邊線的柔和感(如圖2所示)。

圖2 影像數據水系色調處理

魔棒工具提取背景區(qū)域時，是將相同顏色或相近顏色的規(guī)則或不規(guī)則圖形選擇出來。選擇魔棒工具后，在圖像中單擊需要選擇的顏色區(qū)域，即可得到需要的選區(qū)。但魔棒在提取相近顏色范圍時，是根據事先預設定好的容差限值來判斷的。一般而言，容差設置得越小，提取的范圍越精確，相應的工作量也越大；相反，容差設置得越大，提取的范圍也越粗糙，得到的結果的質量也越差。此外，通過魔棒的選取會使得所選區(qū)域和背景區(qū)域被明顯地分隔開，導致在對選中區(qū)域進行色調處理時，選中區(qū)域的色調和背景區(qū)域的色調有明顯的跳躍感。為了減少圖面色調的不自然過度，對于選取的區(qū)域還要經過羽化處理。羽化主要是使選取的邊緣模糊，緩和邊界地帶。同時為了方便后面色調的調整，對于選取好的區(qū)域，將其存儲選區(qū)，若需要再調整色調，只需直接對存儲好的選區(qū)進行編輯即可，而不需要再次通過魔棒選取。

五、《影像掛圖》矢量數據制作

在影像數據的基礎上疊加經過處理的地圖矢量數據，主要包括道路、符號、注記三大類。

1. 道路數據制作

《影像掛圖》中道路要素制作的最大特征在于道路的寬度不同于矢量圖進行道路的制作時將同一等級的道路設置成相同寬度，而是根據影像的實際情況描繪。用貝塞爾曲線工具將道路按中心線繪制下來，并復制分為兩層，根據設計好的顏色和實際寬度來設置道路的屬性，最后通過圖層之間的疊加，實現同級道路和不同級道路之間的連通。在道路交叉路口和立交橋的連接處，通過節(jié)點工具進行裁切、焊接、變形等操作，使其與實際影像相符(如圖3所示)。

2. 符號配置

各類象形、圖形及幾何符號的運用，可以起到強調對象和活躍圖面的作用，更是一種美觀上的需求。所有的地名信息都是先找到其定位點，將原始矢量數據上的點用相應的設計好的符號替換，再配置注記。定位符號的主要作用是為文字注記的標注對象進行定位，并直觀地向讀圖者表達所定位標注的對象的特征信息。因此，在標注定位符號的過程中，在大比例尺遙感影像地圖上要力求標注的位置準確無誤，同時注意協(xié)調符號與文字注記之間的位置關系。

圖3 道路矢量數據處理

3. 注記配置

地圖注記對地圖符號起補充作用，影像圖有了注記便具有了可閱讀性和可翻譯性。注記的位置選擇以接近并明確表示被注對象為原則，通常在注記對象的右方不壓蓋重要物體的位置配置注記，當右邊沒有合適位置時，也可放在上方、下方、左方。

在注記稠密處，配置要緊湊，盡量靠近所說明的物體，道路名稱注記不要相互穿插和交叉。盡可能地使注記不遮斷重要地物和地物輪廓線的轉彎處和彎曲部，避免壓蓋道路、河流、有方位意義的物體，以及居民地的出入口、道路、河流的交叉點或轉彎點。在注記過程中遇到的少數在字庫中無法找到的生僻文字，則可以利用CorelDRAW的強大制圖功能，將生僻字通過解體重組而得到。

六、《影像掛圖》矢量數據制作關鍵技術

1. 矢量數據校準

矢量圖制作時需要在影像上疊加交通網、單位、地名信息等，利用現有的SHP格式的矢量數據，轉化成CorelDRAW能使用的數據格式，并在其基礎上進行矢量化，可以簡化編制工作。但是由于矢量和影像圖投影方式的不同，矢量數據和影像圖存在一定量的偏移。因此，在將SHP格式的數據轉換成CorelDRAW能使用的數據格式之前，還需要對已有的矢量數據進行校準處理。

ArcGIS中圖形配準有兩種方式，即Spatial Adjustment和Georeference。而Spatial Adjustment和Georeference工具條的主要區(qū)別在于前者用來配準矢量數據坐標和調整形狀，后者用于將柵格數據配準到矢量數據。因此在進行數據校準時選擇Spatial Adjustment工具。

Spatial Adjustment工具主要是通過尋找矢量圖和影像圖的同名點，并通過仿射變換，以及對坐標軸進行放縮、旋轉、平移來完成校準過程。因此在校準過程中需要設置至少3個同名點，而且保證同名點覆蓋整個地圖區(qū)域，以減少誤差(如圖4所示)。

圖4 矢量數據校準

進行數據校正之后，影像底圖和矢量數據也不是完全匹配的，而校正的過程也只是將矢量數據和影像底圖盡可能地匹配。在大部分數據吻合的情況下，如果小區(qū)域還存在明顯的不匹配情況，可以針對小區(qū)域再進行局部數據校準處理。

2. 數據格式轉換

配準好的SHP格式的數據不能直接在CorelDRAW中使用，需要借助AutoCAD軟件下DXF的數據格式，使其作為兩種不同數據之間轉換的橋梁，將現有的矢量數據轉換成CorelDRAW中能直接利用的數據。

但簡單地利用已經將標注轉化為注記的SHP格式數據另存為DXF格式的數據，只能將原始的線狀和面狀的矢量數據轉換成CorelDRAW能讀取的數據格式，而所有的點狀數據通過該方法進行數據格式轉換時，都不能獲得預期效果。

點狀數據不能通過DXF完成數據轉換，可以將其先轉換成面狀數據。ArcGIS中提供了將點直接轉換成面的工具，即緩沖區(qū)功能。在將點狀數據進行格式轉換之前，先利用緩沖功能對點狀矢量數據進行緩沖，將其轉換成面狀數據，再利用上述轉換方法完成點狀矢量數據格式的轉換(如圖5所示)。

圖5 矢量數據格式轉換

影像在裁切過程中未能將其調至統(tǒng)一大小，在能清晰顯示其范圍輪廓后，需要對其尺寸進行統(tǒng)一處理。利用Photoshop中的圖像大小工具，在勾選約束比例保持其分辨率不變的情況下改變圖像的大小，以達到規(guī)范統(tǒng)一大小的目的。

七、結束語

通過精心設計與制作的《新疆影像掛圖》，是集科學性、實用性和藝術性為一體的地圖作品。它不僅反映新疆的城市建設規(guī)模、城市建設現狀、城市面貌、水系、地形地貌等基礎地理信息，而且為各級領導和管理部門進行宏觀決策提供了科學依據。它用清晰遙感影像為底圖，附以新穎、美觀的符號及版式設計，給人們一種很強的視覺沖擊及美的享受。

《新疆影像掛圖》的公開出版發(fā)行不僅為社會各界提供了一種了解新疆各縣市發(fā)展現狀的便捷方式，而且彌補了新疆影像掛圖編制史上的一塊空白，同時為人們的日常生活出行等帶來了方便，得到了普遍的好評。

參考文獻：

[1] 祝國瑞.地圖學[M].武漢：武漢大學出版社,2004.

[2] 何宗宜.計算機地圖制圖[M].北京:測繪出版社,2008.

[3] 李勇,尹朝陽.《南京市影像地圖集》(主城篇)的設計編制與研究[J].測繪通報,2010(12):62-65.

[4] 何宗宜，苗靜.《珠海市影像地圖集》的設計與制作[J].測繪通報,2011(10):73-76.

[5] 黃余明.《上海市影象地圖集》的設計與編制[J].世界地理研究,2002,11(4):106-112.

[6] 何宗宜,譚芬,魏秀琴.地圖矢量數據處理研究[J].測繪科學，2006，31(6):74-77.

[7] 孔令華，曾光華.《印象武漢·影像地圖集》的編制與設計特點[J].勘察科學技術,2010(4):48-50.