王本林，張 軼，劉 晰，滕文秀

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ArcGIS線狀地圖符號結構及設計方法研究

王本林，張 軼，劉 晰，滕文秀

地圖符號結構的研究是地圖符號設計的基礎，是地理信息有效表達的關鍵。本文針對ArcGIS平臺線狀地圖符號構圖模式，分析ArcGIS線狀地圖符號結構，凝練ArcGIS平臺下各類線狀地圖符號構圖模式及其模型，依據我國1:2000標準地形圖圖式，分別設計不同類別的線狀地圖符號，總結ArcGIS線狀地圖符號的設計方法。

ArcGIS；線狀地圖符號；地圖符號設計；地圖符號結構

地圖符號是地圖的圖解語言，一直是地理信息渲染與表達領域的研究熱點。近年來，國內外學者針對地圖符號展開大量的研究，主要集中在地圖符號結構、地圖符號設計、地圖符號共享等領域。針對地圖符號結構，鐘業(yè)勛等將地圖符號抽象為定位點集D和表達點集B，綜合描述了點、線、面地圖符號[1]；尹章才等提出了基于SVG結構化的地圖符號模型[2]；李偉等嘗試建立個性化地圖符號概念模型，建立了個性化地圖符號設計流程[3]。這些研究均從理論和模型角度深入探究了地圖符號構圖特征、存儲方式及其概念模型，然而在實際應用中，特別是在測繪、地理信息行業(yè)的業(yè)務單位較多的采用譬如ArcGIS、SuperMap等GIS平臺的地圖符號，關于其結構研究相對較少。針對地圖符號設計方法，楊利兵、周銘等在ArcGIS地圖符號庫設計中，提出將任意線狀符號看作由具有單一特征的線狀符號或點狀符號組合而成的設計思路[4]，初步地探討了ArcGIS地圖符號庫設計理念；黃瑞陽等基于Silverlight技術在網絡環(huán)境下，設計了網絡地圖符號的在線編輯器，實現了地圖符號網絡在線設計[5]；祝國瑞等采用面向對象的設計方法，采用符號的狀態(tài)描述和過程操作進行封裝，將時間維信息融合到地圖符號設計中，構建了不同變化速率的動態(tài)符號設計方法[6]。針對地圖符號共享，吳自銀利用TrueType字符共享點狀符號，較好的解決了字體類點狀地圖符號共享問題[7]；.陶陶嘗試了利用特定符號結構共享CAD點狀符號，將CAD點狀圖塊信息解析并存儲直特定研發(fā)的地圖符號模型中[8]；陳泰生、陳夢琳、王本林等面向圖元類點狀地圖符號，提出了一種面向PB符號的共享方法[9]。

綜上所述，圍繞地圖符號結構、符號設計與共享，研究人員將主要精力集中在地圖符號庫，特別是點狀地圖符號的研究，往往忽略了線狀地圖符號的研究。一方面，線狀地圖符號是表達線狀分布地理要素的重要手段，是地圖符號庫的重要構成；另一方面，線狀地圖符號能夠描述線型特征，是構成面狀地圖符號的輪廓的重要元素。因此，對于線狀地圖符號結構及其設計方法的研究，是地圖符號領域的重要問題。論文基于ArcGIS平臺，探討ArcGIS線狀地圖符號的構成及其分類，深入研究不同類別的線狀地圖符號結構，分析比對各類線狀地圖符號的設計方法。

1 ArcGIS線狀地圖符號結構剖析

ArcGIS平臺中地圖符號庫主要包括了點、線、面以及注記四類符號庫。論文研究的線狀地圖符號是地圖符號庫的一個重要構成部分，用于表達交通、邊境、水系、管線等呈線狀分布的空間信息。線狀地圖符號通過屬性信息和幾何信息進行描述，如圖1所示。屬性信息包含了符號類別、符號名稱、符號單位、比例尺信息，用于存儲地圖符號的基本屬性信息，是線性地圖符號的通用共性屬性。在ArcGIS中，地圖符號單位支持英鎊、英寸、厘米和毫米四中，默認單位為磅(point)。

圖1 ArcGIS線符號總體結構圖

樣式信息則是用于描述ArcGIS線狀地圖符號的筆畫、線型、幾何信息和模板樣式類信息，按照其幾何樣式設計方式可以將ArcGIS線狀地圖符號分為簡單線符號、混列線符號、制圖線符號、點裝飾線符號、圖片線符號，如圖2所示，論文將從幾何信息的結構及其構成對ArcGIS常用線狀地圖符號展開闡述。

圖2 ArcGIS線符號分類

1.1 簡單線符號

簡單線符號(SimpleLineSymbol)常用于簡單的、可以快速制作的線狀地理要素，提供了基本模板樣式的線型。簡單線型的筆畫為指定線寬的顏色畫筆，線型模板主要包括了實線、短劃線、點線、短劃線-點線、短劃線-點線-點線五種類型；簡單線符號的幾何屬性支持Y方向偏移設置，可通過多個簡單線符號的圖層進行疊加實現復雜線型的地圖符號的設計。簡單線符號結構如圖3所示。

圖3 簡單線符號幾何模型

1.2 制圖線符號

制圖線符號(CartographicLineSymbol)包括了筆畫樣式、虛實模式以及線裝飾，如圖4所示。制圖線筆畫包括了顏色、線寬、線頭和線連接，其中線頭主要有平端頭、圓形端頭和方形端頭三類，線連接描述了地圖符號在渲染折線時端點部分的表達樣式，可分為尖頭斜接、圓形、平頭斜接三類。

圖4 制圖線符號幾何模型

虛實模式為虛實對數組(Dash數組)，虛實數組是包含了實段(Solid)和虛段(Gap)信息的虛實對構成，每一個虛實對由一對實段和虛段構成，如公式(1)所示。

Dash(N)={(Solid[1]，Gap[1])，

(Solid[2]，Gap[2])，…，(Solid[N]，Gap[N])}

(1)

線裝飾是在線狀符號的端點或伴隨線狀符號延伸過程中按一定規(guī)律間隔出現的樣式，主要通過裝飾和裝飾屬性描述。線裝飾為ArcGIS的點狀地圖符號，線裝飾屬性則包括了裝飾旋轉、Y方向偏移量、裝飾模式信息。

1.3 混列線符號

混列線符號(HashLineSymbol)是在制圖線符號的基礎上，添加了哈希線樣式和哈希線描述。哈希線樣式由ArcGIS的線狀地圖符號的縱向剖面構成，形成為混列線的基本線型單元；哈希線樣式是構成混列線虛實模式的實段樣式，與其所嵌套的制圖線裝飾并非同一概念，兩者分別作用并構建線狀地圖符號；哈希線描述是描述哈希線樣式縱向剖面的傾斜角度，其符號模型如圖5所示：

圖5 混列線符號幾何模型

1.4 點裝飾線符號

點裝飾線符號(MarkerLineSymbol)同混列線一樣，是基于制圖線符號的基礎，新增了點線樣式。構成點裝飾線符號的基本單位為ArcGIS的點狀地圖符號，該符號為點裝飾線虛實模式的實段的基本構成，按照虛實模式，循環(huán)出現的裝飾，與線裝飾概念不同，點裝飾線結構如圖6所示。

圖6 點裝飾線符號幾何模型

1.5 圖片線符號

圖片線符號(PictureLineSymbol)是以圖片紋理為基本單元，由線寬、X方向比例因子、Y方向比例因子對圖片紋理貼合到線狀地圖符號中，通過前景色、背景色及漸變色表達圖片線顏色及樣式，如圖7所示。

圖7 圖片線符號幾何模型

一般而言，在ArcGIS平臺中制作線狀地圖符號，通常會用到上述五種符號結構，能夠穩(wěn)定地支持常用的行業(yè)符號應用。除此之外，三維簡單線符號和三維紋理線符號在實際應用較少，因此文中不作闡述。

2 ArcGIS線狀地圖符號設計方法

2.1 地形圖線狀符號設計

GIS軟件在空間數據可視化前，一般需要建立面向特定地圖配置的符號庫，本文所設計的是1:2000比例尺下的國家標準地形圖線符號庫。因此，首先在ArcGIS上利用樣式管理器構建符號庫，然后針對線狀符號類別，構建相應的線狀符號。為了方便地圖符號的管理，地形圖中線狀符號構建需要參照《國家基本比例尺地圖圖式-第1部分：1:500 1:1000 1:2000地形圖圖式》及國家基礎地理要素編碼對地圖符號的名稱與類別進行設定，如等高線中的計曲線符號，其表達的是地形圖中的地貌要素，依據國家標準地形編碼規(guī)范，其符號名稱為計曲線，因此在新建符號時將符號的名詞設定為等高線，然后進行符號主體構建。

以下結合我國《國家基本比例尺地圖圖式-第1部分：1:500 1:1000 1:2000地形圖圖式》規(guī)定的地形圖符號國家標準，采用ArcGIS桌面軟件以計曲線、單線鐵路、輸水渡槽、鐵絲網為例，介紹基本地形圖的線狀地圖符號設計方法。

(1)計曲線。計曲線，又稱加粗等高線是等高線從高程基準面算起，每隔四條首曲線加粗的一條等高線。計曲線顏色為CMYK(0，40，100，30)，線寬為0.3mm。采用一條簡單線即可表達。

(2)單線鐵路設計。單線鐵路符號是表達地形圖中鐵路要素的線狀符號類型，依據符號構圖模式，其由簡單線和制圖線組成，在ArcGIS中依據其構圖模式，可以分解為2個圖層，第一圖層為制圖線類型，顏色模型選用CMYK模型，值為CMYK(0，0，0，0)白色，作為鐵路符號中白色部分，根據白色樣式出現規(guī)律，設定模板虛實部位Solid：Dash=8mm:8mm，形成8毫米的{白色，空白}的虛實樣式，此處應注意白色是CMYK為(0，0，0，0)的顏色，而空白則是無顏色，并設置線端頭為平端頭，線連接處采用圓形連接，線寬為0.6mm；第二圖層也采用制圖線符號，顏色模型選用CMYK顏色模型，值為CMYK(0，0，0，70)，線寬為0.96毫米，Y方向偏移為0毫米，線端頭為圓形端頭，連接處為圓形，即可完成單線鐵路符號的設計。

(3)輸水渡槽。輸水渡槽符號用于表達地形圖中跨越山谷、道路或溝渠時的橋梁式輸水設施要素。在制作該線狀地圖符號時，參考圖式分析構圖模式，可將輸水渡槽為6個圖層，分別描述渡槽的上下兩側，上側為兩層混列線和一層制圖線，下測與上側呈X軸對稱構成，構成如同刻度尺樣式的輸水輪渡，按照圖示標明的標準設定混列線的線寬及偏移值，即可完成如圖8的設計。

(4)鐵絲網。鐵絲網符號可以表達由鐵絲組成的起封閉阻隔作用且呈線狀分布的障礙物要素。分析鐵絲網線狀符號的構圖模式，可以將其拆分為2個圖層，由標記線符號和制圖線符號構成，在標記線符號中，設置標記樣式為“x”型的點狀地圖符號，其制圖模板Dash={Solid：Gap=2mm:5mm}的虛實比例構建，每7mm出現一個“x”符號；制圖線符號的模板Dash={Solid：Gap=5mm:2mm}的虛實比例，與標志線對應。

圖8 ArcGIS中線狀的設計界面

2.2 依據ArcGIS線狀地圖符號設計的地形圖符號樣例

根據ArcGIS線狀地圖符號的分類特點，結合論文中各類線狀地圖符號結構，進行試驗并設計了一組線狀地圖符號，如圖9所示：

類別符號水系坎兒井地下渠道干溝堤居民地及其附屬設施圍墻柵欄籬笆鐵絲網交通高速公路國道鐵路地鐵管線電車線配電線管道陸地通信線境界國界開發(fā)區(qū)界限特殊地區(qū)界限自然文化保護區(qū)界限地貌首曲線水下等高線磚石城墻防火帶

圖9 基于ArcGIS設計的線狀地圖符號

分別針對水系、居民地及其附屬設施、交通、管線、境界、地貌等主要地類地圖符號特征，在ArcGIS軟件中構建了地形圖符號庫中的主要線狀地圖符號，經試驗驗證，能夠較好地在ArcGIS符號設計器中完成線狀地圖符號的設計工作。

3 總結

論文分析了ArcGIS線狀地圖符號的基本結構特征，抽取線狀地圖符號的幾何特性，分別討論了簡單線符號、制圖線符號、混列線符號以及點裝飾線符號的符號構成。在ArcGIS軟件平臺上以國家基本比例尺地圖圖式為參考，結合不同類型的線狀地圖符號類型，設計了ArcGIS線狀地圖符號庫，試驗結果正確，并得出如下總結：

(1)地圖符號的設計關鍵在于地圖符號結構，ArcGIS線狀地圖符號分類及其符號模型結構的研究是在ArcGIS平臺中構建線狀符號庫的基礎，通過分析線狀地圖符號構圖模式，選擇可行的地圖符號結構類型。

(2)不同結構的地圖符號所選用的符號結構類型不同。簡單線符號適用于單線類型的純實線的線狀地圖符號設計，如等高線、水系；制圖線符號適用于帶有虛實模式的單線或多線綜合的線狀地圖符號設計，如地下渠道、地鐵、鐵路符號；混列線符號和點裝飾線符號適用于帶有一定規(guī)律裝飾的線狀地圖符號設計，如鐵絲網、開發(fā)區(qū)界限、國界線等地圖符號。

(3)復雜的地類要素可以由單一或多種符號結構疊加構成。在實際應用中，應該依據線狀地圖符號的特征，總結符號規(guī)律，可以將復雜的線狀地圖符號拆分為多個線狀地圖符號按照模板規(guī)律及其偏移程度組合構成。

[1] 鐘業(yè)勛,胡寶清,鄭紅波.地圖符號的基本結構和功能[J].桂林理工大學學報,2011,31(2).

[2] 尹章才,李霖,朱海紅,童雪娟.基于SVG的地圖符號描述模型研究[J].武漢大學學報,2004,29(6):544-547.

[3] 李偉,陳毓芬,錢凌韜.語言學的個性化地圖符號設計[J].測繪學報,2015,44(3):323-329.

[4] 黃瑞陽,郭建,忠鄭仲.地圖符號在線編輯器的設計與實踐[J].測繪科學技術學報.2013,30(3).

[5] 王琤,李霖,尹章才.基于SVG的面狀地圖符號設計與實現[J].測繪通報,2007,32(3):168-170.

[6] 祝國瑞,徐智勇,吳小芳.基于多重變換組合的動態(tài)地圖符號設計[J].武漢大學學報,2006,31(6).

[7] 吳自銀.基于共享的TrueType點符號的設計[J].測繪信息與工程,2000,21(02):21-23.

[8] 陶陶,尹軼華,陶以欣.GIS軟件共享CAD圖塊的關鍵技術[J].計算機輔助設計與圖形學學報,2006,18(9):1460-1464.

[9] 陳泰生,陳夢琳,王本林等.基于PB符號的圖元類點狀符號共享研究[J].地理與地理信息科學,2014,30(5).

責任編輯：劉海濤

Research on Structure and Design of ArcGIS Line Symbol

Wang Benlin, Zhang Yi, Liu Xi, Ten Wenxiu

The research of map symbol structure is the base of map symbol design, and it is the key to the effective expression of geographic information. This paper aims at line symbol composition model of ArcGIS platform, analyzes ArcGIS linear map symbol structure, and improves ArcGIS platform for all kinds of linear map symbol composition pattern and model. According to 1:2000 topographic map schema of China, different classes of linear map symbol are designed, and the design method of ArcGIS linear map symbol is also summarized.

ArcGIS; line symbol; map symbol design; symbol structure

P208

A

1673-1794(2016)05-0070-05

王本林， 滕文秀，滁州學院地理信息與旅游學院教師(安徽 滁州 239000)；張軼，劉晰，國家測繪地理信息局四川基礎地理信息中心(四川 成都 610041)。

四川省測繪地理信息局科技計劃項目(J2014ZC09)；滁州學院校級科研項目(2014KJ07)；大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目(201510377033)；四川省測繪地理信息局科技支撐項目(J2014ZC07)

2016-07-22