基于GDI+處理注記與同色符號壓蓋關(guān)系的方法

薛智勇，汶建龍

(西安測繪總站，陜西 西安 710054)

摘要：傳統(tǒng)條件下處理注記與同色符號壓蓋關(guān)系的方法，通常會存在增加數(shù)據(jù)量、破壞被壓蓋符號的數(shù)據(jù)完整性以及操作不靈活等問題。針對這種現(xiàn)象，提出基于GDI+裁剪技術(shù)處理注記與同色符號壓蓋關(guān)系的方法。通過計(jì)算獲取到注記壓蓋范圍內(nèi)同色符號占據(jù)的繪圖區(qū)域，當(dāng)繪制被壓蓋同色符號時，利用GDI+裁剪特性來限制該符號在上述區(qū)域內(nèi)的圖形繪制，從而達(dá)到“裁剪”注記壓蓋區(qū)域內(nèi)同色符號的目的。文中方法的整個處理過程完全不需要人工干預(yù)就能自動完成，且能夠突破過去流水線式的生產(chǎn)作業(yè)模式，隨機(jī)選擇不同階段的編輯內(nèi)容進(jìn)行處理，在很大程度上提高了注記與同色符號壓蓋關(guān)系處理的質(zhì)量和效率。

關(guān)鍵詞：GDI+;注記;裁剪;壓蓋關(guān)系;分色版

中圖分類號：P282

收稿日期：2014-07-15

作者簡介：薛智勇(1969-)，男，高級工程師.

A method of processing the overlapping relations between annotation texts and the same color symbols based on GDI+

XUE Zhi-yong,WEN Jian-long

(Xi’an Information Technique Institute of Surveying and Mapping,Xi’an 710054,China)

Abstract：The traditional methods-processing the overlapping relations between annotation texts and the same color symbols may have some problems such as increasing the amount of data,destroying the integrity of feature symbol data and inflexibility of operations.So the method of processing the overlapping relations between annotation texts and the same color symbols based on GDI+ clip technique is proposed.In order to achieve the purpose of trimming the symbols that have the same color as annotation text’s under annotation text，it can get the drawing area of the symbols that have the same color as annotation text’s under annotation text，and limit the graphics drawing under the annotation text using GDI+ clip characteristics while drawing the same color symbols.This method needs no manual intervention and can be accomplished automatically,which will break the past pipelining production mode，randomly choose the edit contents of some different phases to treat，and greatly improve the quality and efficiency.

Key words：GDI+；annotation；clip；overlapping relation；process plates

地圖表達(dá)內(nèi)容豐富，即使注記配置工作做得再完美，也避免不了注記壓蓋其他同色符號的現(xiàn)象。針對這種問題，傳統(tǒng)的處理方法有蒙片法或者切割法[1]。但是蒙片法不僅會增加數(shù)據(jù)量，還會影響到地圖要素的管理模式。例如，通過蒙片法處理后的地圖內(nèi)容，蒙片符號和注記內(nèi)容往往是分離的，蒙片符號通常會被放在單獨(dú)一層，與注記層沒有任何聯(lián)系，這就無法實(shí)現(xiàn)對某一注記與其對應(yīng)蒙片同時管理的功能(如同時顯示或隱藏等)。通過切割法處理后的地圖內(nèi)容，被切割線劃所在的符號結(jié)構(gòu)又會遭到破壞，使得被切割符號在GIS應(yīng)用中無法再單獨(dú)進(jìn)行可視化表達(dá)。例如，如圖1所示，當(dāng)注記要素層被關(guān)閉后，被注記切割破壞的線狀符號在表達(dá)上仍然處于被切割狀態(tài)，無法恢復(fù)到切割前的完整狀態(tài)。因此，在處理注記與同色符號壓蓋關(guān)系過程中，為了既保證不破壞被壓蓋的符號結(jié)構(gòu)，又能實(shí)現(xiàn)對注記及其壓蓋效果的動態(tài)管理，這里提出了基于GDI+裁剪技術(shù)處理注記與同色符號壓蓋關(guān)系的方法。

圖1　切割法處理后被切割線狀符號在注記要素層打開與關(guān)閉前后比較情況

1GDI+裁剪技術(shù)

GDI+是微軟2001年6月發(fā)布的開發(fā)圖形設(shè)備接口[2]。在GDI基礎(chǔ)上，它增加了漸變畫刷、基數(shù)樣條函數(shù)曲線、持久路徑對象、轉(zhuǎn)換和矩陣對象、可變比例區(qū)域、Alpha混色以及以支持多種圖像格式等新特性[3-6]。這些新特性可以衍生出諸多新功能，其中就包括GDI+裁剪功能。

GDI+裁剪是指限制對特定區(qū)域進(jìn)行繪制。該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)離不開諸多GDI+特性的支持。

1)持久路徑對象的支持。在GDI 中，路徑屬于設(shè)備上下文，并且會在繪制時被毀壞。利用GDI+，繪圖由Graphics對象執(zhí)行，可以創(chuàng)建并維護(hù)幾個與Graphics對象分開的持久的GraphicsPath對象。繪圖操作不會破壞GraphicsPath 對象，因此可以多次使用同一個GraphicsPath 對象來繪制路徑。這樣就為裁剪區(qū)方法的應(yīng)用提供了數(shù)據(jù)條件，因?yàn)橛沙志寐窂綄ο笏鶚?gòu)建的區(qū)域?qū)ο缶涂梢远啻伪徊眉魠^(qū)方法來調(diào)用，而不用擔(dān)心經(jīng)過其它繪圖操作之后而被毀壞的風(fēng)險。

2)可伸縮區(qū)域特性的支持。GDI+通過對可伸縮區(qū)域的支持極大地?cái)U(kuò)展了GDI。在GDI 中，區(qū)域被存儲在設(shè)備坐標(biāo)中，而且可應(yīng)用于區(qū)域的惟一變換是平移。而GDI+在全局坐標(biāo)中存儲區(qū)域，并且允許區(qū)域發(fā)生任何可存儲在變換矩陣中的變換(如縮放和旋轉(zhuǎn))。圖2顯示一個區(qū)域在執(zhí)行3種變換(縮放、旋轉(zhuǎn)和平移)前后的情況。這就為裁剪方法的應(yīng)用創(chuàng)造了技術(shù)輔助條件，因?yàn)殡S著繪圖頁面的縮放，先前存儲的區(qū)域?qū)ο髷?shù)據(jù)也會隨之進(jìn)行縮放，確保了區(qū)域?qū)ο笤诓煌s放條件下的正常過渡。

圖2　區(qū)域3種變換(縮放、旋轉(zhuǎn)和平移)

3)Graphics對象中設(shè)置裁剪區(qū)方法的支持。具備了區(qū)域?qū)ο笠院?，只有借助Graphics對象中的設(shè)置裁剪區(qū)方法才能使當(dāng)前區(qū)域?qū)ο蟮牟眉裟Ｊ桨l(fā)生變化，如設(shè)置為替代組合模式、排外組合模式等，這是裁剪技術(shù)發(fā)揮作用的關(guān)鍵一環(huán)。

4)離不開Graphics對象中繪圖方法的支持。Graphics對象類似于GDI中的CDC類，具有繪制直線、矩形、路徑和其它圖形的方法。當(dāng)上述一系列準(zhǔn)備工作完成之后，借助Graphics對象中的繪圖方法進(jìn)行圖形繪制時，就會在裁剪區(qū)域范圍內(nèi)，按照所設(shè)置的裁剪模式控制繪圖操作，這是裁剪技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的終極條件。

總的來講，裁剪技術(shù)應(yīng)用的基本流程為：先根據(jù)路徑創(chuàng)建區(qū)域?qū)ο?，再建立Graphics對象，然后調(diào)用其SetClip方法，對先前創(chuàng)建的區(qū)域?qū)ο笤O(shè)置裁剪模式，最后再調(diào)用Graphics對象的繪圖方法即可。

2注記與同色符號壓蓋關(guān)系處理的流程

2.1　顏色搭配表的建立

由于地圖線劃精細(xì)、文字細(xì)小，且色彩又比較豐富，因此為了印刷出版需要，地圖顏色通常采用專色進(jìn)行設(shè)計(jì)[7]。根據(jù)不同的地圖種類又會采用不同的專色設(shè)計(jì)模式。這里以黑、棕、藍(lán)、綠四色1：10 000地形圖作為實(shí)驗(yàn)對象。因此，地圖上的所有點(diǎn)、線、面符號都會是黑、棕、藍(lán)、綠四色中的一種，只不過為了進(jìn)一步區(qū)分要素種類和性質(zhì)采用的網(wǎng)點(diǎn)百分比有所區(qū)別。同樣，地圖上的所有注記顏色也只會是黑、棕、藍(lán)、綠四色中的一種，只不過受國家相關(guān)地形圖生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)限制，每一個分色版中的注記顏色網(wǎng)點(diǎn)百分比都是一樣(都是100%)。也就是說，在同一分版上，所有注記顏色都是以該分版所對應(yīng)專色按100%網(wǎng)點(diǎn)輸出決定，而不會出現(xiàn)以該分版所對應(yīng)專色按多種百分比網(wǎng)點(diǎn)輸出的情況。然而作為制圖系統(tǒng)而言，大量制圖工作都是圍繞地圖屏幕可視化展開，而計(jì)算機(jī)屏幕又僅僅支持RGB色彩空間，這就導(dǎo)致大部分制圖系統(tǒng)也只是支持RGB色彩空間。因此，如何建立RGB色彩空間與專色色彩空間之間的聯(lián)系就非常關(guān)鍵，這也是確定地圖分版的主要依據(jù)。為此，這里提出建立顏色搭配表的方法。如表1所示，即為建立的1∶10 000地形圖若干屏幕顯示設(shè)計(jì)色與4種專色印刷設(shè)計(jì)色之間的搭配情況。

表1　1∶10 000地形圖中若干屏幕顯示設(shè)計(jì)色與4種專色印刷設(shè)計(jì)色之間的搭配情況

2.2　注記壓蓋區(qū)域信息的獲取

注記壓蓋區(qū)域?qū)嶋H就是一系列多邊形區(qū)域，這些多邊形區(qū)域的形狀是由注記內(nèi)容的多少、字體種類和字體的大小等諸多因素決定。多邊形區(qū)域的數(shù)量則由注記的定位點(diǎn)確定。如果是單點(diǎn)定位，則只有一個多邊形區(qū)域，如果是多點(diǎn)定位，則有多個多邊形區(qū)域。因此，一般情況下，根據(jù)注記的定位點(diǎn)坐標(biāo)、方向點(diǎn)坐標(biāo)、字體信息以及字形信息即可很容易確定注記壓蓋區(qū)域信息。例如，在GDI和GDI+中，用戶通過調(diào)用相關(guān)的接口函數(shù)，就直接可獲取到該注記的壓蓋區(qū)域信息。但是在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，通過這些接口直接獲取的壓蓋區(qū)域信息經(jīng)常會和注記實(shí)際壓蓋的區(qū)域信息有一定差異。如圖3(a)所示，基于GDI+中MeasureString方法獲取的字符串外接矩形高度偏大，注記內(nèi)容并不是在外接矩形上下居中的位置。另外，對于有傾斜、聳肩等變形處理的注記，通過上述接口計(jì)算的壓蓋區(qū)域信息也往往不準(zhǔn)確。為此，本文專門針對MeasureString方法進(jìn)行重新構(gòu)建，具體思路是：首先根據(jù)MeasureString方法中的相關(guān)參數(shù)創(chuàng)建一個由string字符串構(gòu)成的路徑，如圖3(b)所示；然后獲取構(gòu)成路徑的各個節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，經(jīng)過比較得到構(gòu)成這些節(jié)點(diǎn)的最大橫坐標(biāo)Xmax、最大縱坐標(biāo)Ymax、最小橫坐標(biāo)Xmin、最小縱坐標(biāo)Ymin，最終由最大橫坐標(biāo)Xmax、最大縱坐標(biāo)Ymax、最小橫坐標(biāo)Xmin、最小縱坐標(biāo)Ymin所構(gòu)成的外接矩形來傳遞字符串壓蓋區(qū)域信息，得到的結(jié)果如圖3(c)所示，很明顯注記實(shí)際所占區(qū)域和計(jì)算得到的區(qū)域完全一樣；最后，再根據(jù)注記的傾斜角、聳肩角和旋轉(zhuǎn)角對壓蓋區(qū)域作進(jìn)一步的變形處理，最終將得到比較精確的注記壓蓋區(qū)域信息。

圖3　MeasureString方法改進(jìn)前后獲取注記壓蓋區(qū)域結(jié)果比較

2.3　分色版注記層(集)對象的構(gòu)建

為方便后續(xù)整個注記與同色符號壓蓋關(guān)系處理的順利進(jìn)行，需要將地圖上所有的注記按分版模式管理起來，分別得到面向不同分版的分色版注記層(集)對象。在構(gòu)建分色版注記層(集)對象過程中，顏色搭配表則起著關(guān)鍵的作用。分色版注記層(集)對象構(gòu)建的具體流程如圖4所示。

圖4　分色版注記層(集)對象構(gòu)建的具體流程

2.4　注記裁剪區(qū)對象的構(gòu)建

注記裁剪區(qū)對象是指由地圖中某專色分版層上所有注記壓蓋區(qū)域所構(gòu)成的復(fù)雜區(qū)域?qū)ο?。它是?shí)現(xiàn)注記與同色符號壓蓋關(guān)系處理的重要參考對象。在顏色搭配表以及注記壓蓋區(qū)域計(jì)算方法的支持下就可以得到不同分版的注記裁剪區(qū)。如圖5所示，即為黑版注記裁剪區(qū)對象構(gòu)建的具體流程，其它分版注記裁剪區(qū)構(gòu)建的過程與此類似。

圖5　黑版注記裁剪區(qū)構(gòu)建的具體流程

2.5　分色版圖元層(集)對象的構(gòu)建

分色版圖元層(集)對象與分色版注記層(集)對象類似，它是將地圖上的所有圖元按照分版模式管理起來，以方便后續(xù)整個注記與同色符號壓蓋關(guān)系處理操作的順利進(jìn)行。分色版圖元層(集)對象的構(gòu)建涉及到入庫數(shù)據(jù)、符號化、圖元化、制圖編輯、顏色搭配表等諸多環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都會對分色版圖元層(集)對象的構(gòu)建結(jié)果產(chǎn)生一定影響。例如，假如提供的入庫數(shù)據(jù)存在問題，錯把某條梯田坎要素對象編碼設(shè)成了陡崖編碼，則在分色版圖元層(集)對象構(gòu)建后，也就會錯誤地將梯田坎要素按照陡崖符號化，并將圖元化后的圖元對象歸類到棕版圖元層(集)對象中(實(shí)際應(yīng)該在黑版圖元層對象中)。如果符號化過程中采用的符號體系沒有嚴(yán)格按照相關(guān)要求來制作，或許也會出現(xiàn)本該在黑版圖元層對象中的圖元會錯誤地歸類到其它分版圖元層對象中。如圖6所示，即為分色版圖元層(集)對象構(gòu)建的基本流程。

2.6　注記與同色符號壓蓋關(guān)系的處理

前面的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作完成以后，進(jìn)入圖元化階段的地圖內(nèi)容最終只包含圖元和注記兩部分，并且圖元和注記都基于分版模式進(jìn)行了二次重組，分別得到棕版圖層對象、綠版圖層對象、藍(lán)版圖層對象和黑版圖層對象，每個分版圖層對象又細(xì)分為圖元層對象和注記層對象。這樣就可以進(jìn)行注記與同色符號壓蓋關(guān)系的處理工作，處理的基本流程如7所示。

從圖7中可以看出，整個地圖內(nèi)容的輸出是按照棕版圖層、綠版圖層、藍(lán)版圖層和黑版圖層的順序進(jìn)行，這樣就與印刷出版時各分色版之間的壓蓋順序?qū)崿F(xiàn)了統(tǒng)一。每個分版圖層輸出的基本流程一樣，先是輸出圖元層對象，再輸出注記層對象。不過，在輸出圖元層對象的時候，需要根據(jù)單個圖元對象網(wǎng)點(diǎn)百分比的屬性值做不同的處理：如果當(dāng)前圖元網(wǎng)點(diǎn)百分比數(shù)值為100%，如普通街區(qū)符號產(chǎn)生的線圖元，則表明它與當(dāng)前分版注記層對象顏色相同，就需要預(yù)先做壓蓋關(guān)系處理(需要注意的是，或許當(dāng)前圖元與該分版注記層對象實(shí)際并未發(fā)生壓蓋沖突，但為了實(shí)現(xiàn)自動化處理，只能逐個比較之后才能確定)，也就是在圖元繪制前將當(dāng)前分版注記裁剪區(qū)設(shè)置為排外組合模式，當(dāng)該圖元繪制結(jié)束后，再將當(dāng)前分版注記裁剪區(qū)設(shè)置為替代組合模式(默認(rèn)狀態(tài))，然后再取下一個圖元對象準(zhǔn)備輸出；如果當(dāng)前圖元網(wǎng)點(diǎn)百分比數(shù)值為小于100%，如普通街區(qū)符號產(chǎn)生的面圖元，則表明它與當(dāng)前分版注記層對象顏色不完全相同，就不需要預(yù)先做壓蓋關(guān)系處理，直接進(jìn)行圖元繪制后，再取下一個圖元對象準(zhǔn)備輸出;以此類推，直至當(dāng)前分版所有圖元對象輸出完畢。假如在黑版上有注記壓蓋普通街區(qū)邊線和面域的情況同時出現(xiàn)時，就會看到此時被壓普通街區(qū)的邊線會被精確“裁剪”掉，而被壓面域部分則會正常輸出，不受任何影響，如圖8所示。

圖8　黑版注記與普通街區(qū)壓蓋關(guān)系處理后視圖

3處理結(jié)果分析

分版注記裁剪區(qū)對象可使用臨時內(nèi)存，而不需要將裁剪區(qū)范圍坐標(biāo)存儲于地圖文檔中，這樣“裁剪”之后的制圖數(shù)據(jù)實(shí)際并未受任何影響，這就很大程度上減輕了制圖數(shù)據(jù)存儲的壓力。當(dāng)使用制圖系統(tǒng)初次打開地圖文檔時，注記裁剪區(qū)對象會自動創(chuàng)建一次，如果在后續(xù)工作中未對地圖數(shù)據(jù)做改動操作，則先前創(chuàng)建的注記裁剪區(qū)對象會一直保留到程序關(guān)閉時才銷毀，但是如果期間地圖數(shù)據(jù)有改動，那么就需要在最后所有編輯操作完成之后對注記裁剪區(qū)對象進(jìn)行一次更新操作即可，而注記裁剪區(qū)對象的應(yīng)用則只需要在地圖內(nèi)容初次繪制或整體刷新(重新繪制)時才執(zhí)行。由于地圖上注記數(shù)量有限，注記裁剪區(qū)范圍計(jì)算和應(yīng)用于繪制的執(zhí)行效率很高。地圖文檔的任何改動都不會影響注記裁剪區(qū)范圍重新計(jì)算和使用。因此，這就擺脫了過去單一的流水線式的工作流程。例如，過去只有在所有出版編輯操作完成以后，才能進(jìn)行注記與同色符號壓蓋關(guān)系的處理，而且因?yàn)樘幚碇蟊徊眉舻姆枱o法再恢復(fù)原狀，因此處理之后往往無法再返回去再編輯再處理。本方案則打破了這種工作流程，完全可以根據(jù)需要反復(fù)進(jìn)行再編輯(如移動注記或者圖元等)和再處理。需要特別指出的是，上述整個處理過程都是自動實(shí)現(xiàn)的，完全不需要人工干預(yù)，而且在某種程度上具備智能化的特點(diǎn)。例如，在注記裁剪區(qū)應(yīng)用的過程中，裁剪結(jié)果不僅“準(zhǔn)”而且“巧”。所謂“準(zhǔn)”是指被裁剪的符號就是與注記發(fā)生壓蓋沖突的同色符號，而不是非同色符號。由于地圖內(nèi)容復(fù)雜，注記壓蓋的符號既可能是同色符號，又可能是非同色符號，這些非同色符號一方面會與注記同在一個分色版上，另一方面也可能就不在一個分色版上，如圖8所示，在注記“和宜合”下，既有與注記同色的普通街區(qū)邊線，又有與注記同版的普通街區(qū)面域，還有與注記非同版的等高線(在棕版上)和植被(在綠版上)符號，但在處理過程中僅僅是針對注記壓蓋區(qū)域內(nèi)的普通街區(qū)邊線做了精確“裁剪”。所謂“巧”是指被“裁剪”的符號只是在與注記重疊的區(qū)域未繪制，表面上看起來像被“裁剪”了一樣，而實(shí)際對應(yīng)的地圖數(shù)據(jù)本身并未發(fā)生變化。

4結(jié)束語

本文基于GDI+裁剪技術(shù)，提出了一種特殊的處理注記與同色符號壓蓋關(guān)系的方法。該方法通過對注記壓蓋的同色符號做出特殊輸出限制，以達(dá)到“裁剪”注記壓蓋區(qū)域內(nèi)同色符號的目的。由于該方法既不影響注記壓蓋區(qū)域同色符號的數(shù)據(jù)完整性，又不會增加額外的圖形數(shù)據(jù)，且處理過程完全不需要人工干預(yù)就能自動完成，在很大程度上提高了注記與同色符號壓蓋關(guān)系處理的質(zhì)量和效率。另外，在傳統(tǒng)地圖生產(chǎn)流程中，通常需要在地圖編輯階段(在制圖系統(tǒng)中)先完成符號化、要素關(guān)系處理等地圖編輯工作，然后再進(jìn)入印前處理階段(在印前處理系統(tǒng)中)實(shí)現(xiàn)分版間和同色符號間的壓蓋關(guān)系處理[8]，此時如果又需要從事地圖編輯工作，就必須放棄先前已完成的印前處理成果，這樣勢必會大大降低制圖工作的效率。而該方法可以根據(jù)需要，隨機(jī)選擇不同階段的編輯內(nèi)容進(jìn)行處理，打破了以往流水線式的生產(chǎn)作業(yè)模式，進(jìn)一步提高了作業(yè)的靈活性。

參考文獻(xiàn)：

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[責(zé)任編輯：劉文霞]