石洪

摘 要：可以用于地圖制圖的軟件很多，較為廣泛采用的如CorelDraw和AutoCAD，但這兩個并不是專業(yè)的地圖制圖軟件，或者說其開發(fā)之初并未考慮可以用于地圖制圖，所以在地圖符號的表達(dá)方面有所欠缺，本文探討了ArcGIS在制圖表達(dá)方面的優(yōu)勢。論文首先分析了ArcGIS的制圖表達(dá)，進(jìn)而結(jié)合某交通地圖的設(shè)計為研究背景，詳細(xì)闡述了基于ArcMap的地圖制圖過程。

關(guān)鍵詞：ArcGIS，地圖制圖，交通地圖，符號

中圖分類號：P28 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（a）-0000-00

ArcGIS 產(chǎn)品是一個可伸縮的、全面的地理信息系統(tǒng)平臺，其中 Representation 制圖表達(dá)是其重要的功能之一。地理信息系統(tǒng)是以計算機(jī)為基礎(chǔ)，具有對地球空間信息進(jìn)行采集、存儲、管理、處理、分析、輸出等功能的系統(tǒng)。地圖制圖基于 GIS 對數(shù)據(jù)的處理和分析，是 GIS 所有工作的最終體現(xiàn)，也是地理信息傳遞的一種有效方式。他們廣泛應(yīng)用在資源、環(huán)境、交通、國土、礦業(yè)、水利電力、通訊、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、城市建設(shè)與規(guī)劃、地質(zhì)勘測等部門，以及與地球空間信息相關(guān)的行業(yè)。

目前，隨著 GIS 的廣泛應(yīng)用，我國的測繪和制圖行業(yè)緊跟國際研究的步伐，地圖制圖也發(fā)展迅速。對于國家 1： 5000 ～1： 100 萬 8 種不同比例尺的地圖編制，傳統(tǒng)做法首先進(jìn)行投影元素的確定，采用計算機(jī)編程，計算出經(jīng)緯網(wǎng)交點及控制點坐標(biāo)，用展點儀將計算結(jié)果展繪到圖版上，再將同一經(jīng)度上的控制點用直線連接，對同一緯度上的緯線用同心圓弧線相連，形成圖面的經(jīng)緯網(wǎng)，建立了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)后，最后進(jìn)行地圖編制工作。而 20 世紀(jì)初興起的航空攝影測量方法，改變了地圖生產(chǎn)過程，再加上計算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，更是加速了地圖制圖技術(shù)的發(fā)展，基本上向計算機(jī)自動化制圖發(fā)展。

由于傳統(tǒng) GIS 軟件弱于復(fù)雜符號表達(dá)、難以滿足地圖制圖規(guī)范的要求，不少人采用 AutoCAD 等圖形軟件獲得更加豐富多樣的圖形化表現(xiàn)效果以及更加靈活自由的操作方式。但是，這種不連續(xù)的工作有很多缺點，例如地圖數(shù)據(jù)需要在不同的軟件中導(dǎo)入導(dǎo)出，在兩個環(huán)境中重復(fù)修改和更新還會降低工作效率，必須維護(hù)多個版本的制圖數(shù)據(jù)等。因此，這要求單一的 GIS 軟件系統(tǒng)可以支持從采集到生產(chǎn)全過程、支持多地圖制圖表達(dá)和可擴(kuò)展制圖綜合等，而ArcGIS 制圖規(guī)則與覆蓋方法的結(jié)合正是為復(fù)雜對象符號化、多用途制圖與空間數(shù)據(jù)分析的無縫集成提供了可行的方法。

1 制圖表達(dá)

1.1 表達(dá)機(jī)制

幾乎所有的地圖生產(chǎn)都通過 ArcGIS 進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理分析，其中很多人直接在 ArcGIS 中完成全部的制圖過程。制圖人經(jīng)常面對的一個困難就是如何處理制圖的自動化和規(guī)則化與個性化的沖突。至ArcGIS 9.2 推出制圖表達(dá)的規(guī)則與覆蓋功能之后，自動化、規(guī)則化與個性化統(tǒng)一起來，解決了問題，大大提高了地圖生產(chǎn)的效率。

與一般的 Symbology 符號渲染相比，制圖表達(dá)可以動態(tài)繪制符號而不影響源數(shù)據(jù)，面向?qū)ο瘢哂行袨?，其?yōu)勢和特點對比見表 1：

表 1 制圖表達(dá)與一般符號渲染的區(qū)別

在制圖過程中，通常有一套數(shù)據(jù)要用在不同的應(yīng)用場景，將要素的屬性通過地圖表現(xiàn)出來，使交匯的道路，橋，隧道等得到體現(xiàn)。在 ArcGIS 下使用制圖表達(dá)從事地圖生產(chǎn)工作的基本步驟一般是創(chuàng)建地里數(shù)據(jù)庫、設(shè)計數(shù)據(jù)集、定義要素類、分類編碼、定于制圖規(guī)則、創(chuàng)建符號庫、創(chuàng)建制圖表達(dá)、加載數(shù)據(jù)。這里以某校交通服務(wù)地圖的生產(chǎn)為例，根據(jù)相關(guān)制圖規(guī)則來設(shè)計要素分類和符號，用 ArcMap 創(chuàng)建制圖表達(dá)規(guī)則，配合使用自由表達(dá)實現(xiàn)地圖的編制。ArcGIS10 提供一套靈活的制圖表達(dá)機(jī)制，靈活地結(jié)合規(guī)則和覆蓋功能對數(shù)據(jù)進(jìn)行符號化，這些結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)一同存儲在地理數(shù)據(jù)庫中，成為要素類的屬性，存儲在要素類字段 RuleID（ 規(guī)則） 和 Override（ 重載） 中。于是制圖表達(dá)將符號信息（ 例如大小、角度、樣式、偏移和沖突順序等） 和幾何信息一同存儲在要素類中，要素顯示時，根據(jù)這些參數(shù)動態(tài)繪制符號。而且，一個要素類可以支持多個制圖表達(dá)，從而允許用戶能夠根據(jù)不同的應(yīng)用需求對同一數(shù)據(jù)進(jìn)行展示，而不需要備份額外的數(shù)據(jù)，以滿足不同地圖的各種表現(xiàn)方式。此外，制圖表達(dá)還可以針對要素類中每個要素的外觀進(jìn)行單獨編輯。例如： 我們用打斷的線符號對鐵路進(jìn)行符號化，可以通過制圖表達(dá)來設(shè)置不同的符號寬度和顏色來表示不同類型的鐵路； 盡管道路數(shù)據(jù)是一系列的中心線，仍然可以用地圖圖形覆蓋的方式友好地呈現(xiàn)橋梁、隧道、立交橋等特殊地物。

1.2 規(guī)則與覆蓋

制圖表達(dá)分為規(guī)則表達(dá)和自由表達(dá)。規(guī)則表達(dá)是指要素的符號化形式，由預(yù)先制定的符號化規(guī)則來實現(xiàn)，要素修改后其符號化形式將進(jìn)行自動更新； 自由制圖表達(dá)則可以根據(jù)制圖要求，對符號的表現(xiàn)進(jìn)行編制，但要素與其符號化的表現(xiàn)之間不再有關(guān)聯(lián)。制圖規(guī)則是最靈活的符號表達(dá)方式，每個要素均有屬于自己的 Rule 即表達(dá)規(guī)則。當(dāng)符號與符號之間產(chǎn)生沖突時，則需將要素從規(guī)則表達(dá)轉(zhuǎn)為自由表達(dá)，此時要素符號進(jìn)行了 Override（ 覆蓋） ，也說重載或例外，而不改變制圖表的規(guī)則。覆蓋字段記錄了要素符號信息，因此對符號數(shù)據(jù)進(jìn)行移位、刪除、壓蓋等編輯并不影響建庫數(shù)據(jù)的真實位置，如進(jìn)行自動標(biāo)注，人工編制符號等自由表達(dá)。覆蓋是制圖規(guī)則的例外，通過編輯修改已定義的規(guī)則參數(shù)，以改變復(fù)雜要素的制圖表達(dá)，而不會影響到其他要素。覆蓋 Override 包括 Shape Overrides和 Property Overrides 兩種，具體可在制圖規(guī)則基礎(chǔ)上編輯符號層的屬性、符號幾何效果屬性和點符號放置樣式屬性，甚至符號的幾何圖形； 在 Editing 事務(wù)內(nèi)對 Representation Rules 的修改可以僅僅存儲在Override 字段中，或者直接對原始數(shù)據(jù)的屬性進(jìn)行修改。Overrides 字段存儲的是符號化時對規(guī)則的修改，可以是對每類特征甚至每個對象設(shè)置不同的配色、符號樣式及大小等表達(dá)方案，采用不同于設(shè)置規(guī)則的方式進(jìn)行符號化。

1.3 制圖表達(dá)規(guī)則創(chuàng)建與編輯

制圖表達(dá)規(guī)則的創(chuàng)建和編輯有三種方式： 第一種是 ArcMap 中將符號化方案轉(zhuǎn)化為 Representation（ 制圖表達(dá)） ，這是最簡單的一種方式。之后再使用要素類屬性 Properties，在 Symbology 選項下的 Representation 編輯制圖表達(dá)的符號，便于符號的重用和共享的實現(xiàn)。第二種是在 ArcCatalog 中的 Featureclass（ 要素類） 的屬性中創(chuàng)建新規(guī)則，但這只針對簡單要素類，即沒有制圖表達(dá)屬性的要素。這個在沒有數(shù)據(jù)可用的情況下，制定新規(guī)則，建立方案和制圖規(guī)范是非常有用。第三種是添加制圖表達(dá)地理處理工具創(chuàng)建制圖表達(dá)。

每個圖層可以創(chuàng)建和引用多個 Representaion 方案，每個 Representaion 規(guī)則又由點、線、面等符號圖層以及幾何效果組成。創(chuàng)建制圖表達(dá)后，圖層的符號信息即轉(zhuǎn)換為制圖表達(dá)符號系統(tǒng)，其相應(yīng)的符號信息將于幾何一起存儲在地理數(shù)據(jù)庫中，但是 Represantation的編輯并不會影響源數(shù)據(jù)的幾何形態(tài)。

2 制圖表達(dá)的實例研究

為了方便學(xué)校師生等來校參觀訪問人士快速熟悉校園環(huán)境，確定以“交通服務(wù)”為主題設(shè)計地圖XXX 校園交通服務(wù)地圖。數(shù)據(jù)庫中包含點狀的服務(wù)設(shè)施與重要標(biāo)志，現(xiàn)狀的道路與河流，面狀的建筑與綠地，和注記等要素類。先將數(shù)據(jù)加載到 ArcMap中根據(jù)制圖要求設(shè)計符號，然后轉(zhuǎn)化為制圖表達(dá)進(jìn)行符號規(guī)范化和個性化表達(dá)，復(fù)雜地物的表達(dá)等。整個過程以道路為導(dǎo)向的原則進(jìn)行整體骨架編繪，分三級道路： 校外主干道，校內(nèi)主干道和校內(nèi)次要道路，于是符號在寬度和樣式上有不同的表達(dá)； 其次是校園教學(xué)樓、辦公樓、宿舍等重要建筑的符號化； 最后是綠地渲染和服務(wù)點的標(biāo)注。本例中制圖表達(dá)規(guī)則的應(yīng)用有如下四點：

2.1 實現(xiàn)符號系統(tǒng)的共享

制圖表達(dá)規(guī)則存儲在地理數(shù)據(jù)庫中，而且對于要創(chuàng)建制圖表達(dá)的要素圖層也必須存放在數(shù)據(jù)庫中才能轉(zhuǎn)換成制圖表達(dá)。正是這種存儲在服務(wù)器端的方式，改變了以前將符號化信息存放 ArcMap 的。

mxd 或.lyr 等客戶端文件中的方式，實現(xiàn)了符號系統(tǒng)的共享應(yīng)用。對于同一套數(shù)據(jù)，通過創(chuàng)建不同應(yīng)用目的的制圖表達(dá)符號，就能應(yīng)用在相應(yīng)需求的地圖中。在本例中，共將四個要素類轉(zhuǎn)化為一套或多套制圖表達(dá)規(guī)則，符號化時根據(jù)需要選擇對應(yīng)的規(guī)則，以此來分享符號系統(tǒng)，分別是道路線、教學(xué)樓等建筑面、生活服務(wù)設(shè)施點和綠地面。

2.2 屬性變化的動態(tài)表達(dá)

在某校交通符號的設(shè)計中，以道路的等級屬性來體現(xiàn)不同道路，并創(chuàng)建制圖表達(dá)之后，實現(xiàn)了道路等級的動態(tài)表達(dá)。當(dāng)修改該屬性時，數(shù)據(jù)庫中的表達(dá)規(guī)則根據(jù)變化的屬性值可以繪制規(guī)則屬性對應(yīng)的顯示效果。

2.3 復(fù)雜地物的規(guī)范化和個性化處理

制圖表達(dá)規(guī)則可以由預(yù)先制定的符號規(guī)則來顯示符號，符號的顯示效果可以根據(jù)地圖制圖需求靈活設(shè)置。在制圖規(guī)則設(shè)置中不但可以設(shè)置符號的大小、顏色、形狀等基本信息，還可以設(shè)置符號的顯示方式，主要有三種方式： 壓蓋方式設(shè)置，如道路交叉口的自動處理，可在街區(qū)道路符號中做一個覆蓋，實現(xiàn)道路交叉口的自動處理； 線狀尾部實交，在尾部顯示實線線型，保證線狀要素尾部的實交； 有向點角度自動旋轉(zhuǎn)，如泉、房屋可設(shè)置成以角度屬性項自動旋轉(zhuǎn)。

2.4 位置沖突的設(shè)置及復(fù)雜地物的特殊表達(dá)

當(dāng)制圖表達(dá)規(guī)則不能滿足制圖要求時，則需要結(jié)合自由表達(dá)即覆蓋來充分模擬現(xiàn)實狀態(tài)，如可以將一條線段分割成幾段來符號化。例如，要使道路在與河流的交接處表現(xiàn)出橋的特征，使用地理處理工具 Create Overpass 將相對應(yīng)的制圖表達(dá)圖層作為輸入，將橋符號和相關(guān)聯(lián)的掩模作為輸出，再使用ArcMap 中的 Representation 工具調(diào)整顏色大小方向來完善地圖。其他特殊表達(dá)： 鐵路和公路交匯處隧道，建筑物自動順著道路方向排列，樹和十字符號的移動和旋轉(zhuǎn)等都可以結(jié)合制圖表達(dá)規(guī)則和覆蓋來實現(xiàn)，而且這種解決位置沖突的方法不會改變原始要素的幾何特征和空間位置，且與原始數(shù)據(jù)緊密相關(guān)，充分體現(xiàn)了制圖表達(dá)的人性化和個性化。綜合考慮制圖區(qū)域和專題的關(guān)系，在保證圖面清晰整潔的前提下盡可能多的表現(xiàn)出地圖信息，且通過制圖表達(dá)解決一些制圖綜合符號化的問題，然后選擇 E1 幅面（ 30 ×42 英寸） 版式設(shè)計，插入至少有道路和基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施符號的圖例，以及比例尺和指南針等。

3 總結(jié)與展望

通過制圖表達(dá)在交通服務(wù)專題地圖的應(yīng)用，可以看出制圖表達(dá)是一般地圖工具的補(bǔ)充和改進(jìn)，是在一般制圖工具不能滿足需求的情況下，而推出的一個制圖規(guī)范和工具。因此，通過制圖表達(dá)制作的地圖更能符合用戶需求，更加人性化，更到位的符號渲染，使得地圖內(nèi)容更加充實和完善。而且，對后期地圖的制作提供了便捷，只需大量重用制圖規(guī)則模板即可，節(jié)省了大量重復(fù)設(shè)計符號的時間，眾多實例表明 ArcGIS 制圖表達(dá)是各行業(yè)制圖方案的首選。

綜上，通過制圖表達(dá)可以實現(xiàn)符號系統(tǒng)的共享、復(fù)雜地物制圖表達(dá)的規(guī)范化與個性化，要素的位置沖突的特殊設(shè)置，極大地提高了 GIS 制圖效率和豐富了復(fù)雜地物的表達(dá)能力。目前，ArcGIS 的制圖功能還是有待完善，在實際運用中，當(dāng)較多地使用制圖表達(dá)時會影響軟件的運行效率，對于較多的特殊地物需每個都執(zhí)行覆蓋，也影響了制圖效率，于是，相關(guān)技術(shù)部門也針對該問題提出對應(yīng)的解決方案，可參考文獻(xiàn)了解相關(guān)內(nèi)容。但是，充分利用制圖表達(dá)，在地圖制圖方面的問題就迎刃而解了，減少了生產(chǎn)工作量，有效地提高了空間數(shù)據(jù)的生產(chǎn)效率，同時提高了出圖的效率。在以后的地圖生產(chǎn)中，ArcGIS的制圖表達(dá)將發(fā)揮其規(guī)則的優(yōu)勢，吸引更多的地圖需求者使用，實現(xiàn)圖庫數(shù)據(jù)的一體化生產(chǎn)和管理，提高生產(chǎn)效率，最終實現(xiàn)廣泛應(yīng)用。

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