馬慶榮，熊小青，邢增招

（1.國家測繪地理信息局 第七測量大隊(duì)，海南 海口 570203）

基于ArcGIS的海圖符號(hào)庫制作關(guān)鍵技術(shù)研究

馬慶榮1，熊小青1，邢增招1

（1.國家測繪地理信息局 第七測量大隊(duì)，海南 海口 570203）

針對ArcGIS中復(fù)合型海圖符號(hào)制作繁雜、尺寸比例不規(guī)范等問題，在研究國際電子海圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的基礎(chǔ)上，分析對比了多種國內(nèi)外符號(hào)制作方案，提出了以ArcGIS為符號(hào)制作平臺(tái)、以AutoCAD為圖元繪制工具的互補(bǔ)型海圖符號(hào)庫制作方案。該方案符合IHO S-52規(guī)范中電子海圖符號(hào)庫的構(gòu)建要求，解決了復(fù)合線符號(hào)拐角或連接處出現(xiàn)毛邊、組成圖元錯(cuò)位遮蓋等問題，并建立了一套較為完整的電子海圖符號(hào)庫。

海圖符號(hào)；符號(hào)制作；ArcGIS；符號(hào)管理器

21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，隨著海洋的不斷開發(fā)與利用，人們對電子海圖的應(yīng)用需求也越來越迫切。海圖符號(hào)作為直觀表達(dá)海洋地理事物和海洋地理現(xiàn)象的一種可視化工具，是電子海圖制圖與顯示的基礎(chǔ)[1]，其優(yōu)劣直接影響用圖人員對海圖信息的理解[2]。目前國內(nèi)外許多GIS及制圖軟件都提供了常用的地圖符號(hào)庫，然而涵蓋的標(biāo)準(zhǔn)海圖符號(hào)較少，因此如何高效地制作出一套完整的符合國際電子海圖規(guī)范的海圖符號(hào)具有十分重要的研究價(jià)值[3]。

現(xiàn)今國內(nèi)外較為流行的符號(hào)制作軟件有ArcGIS、MapInfo、AutoCAD、MicroStation等[4]。然而采用單一的軟件，制作復(fù)合型海圖符號(hào)流程復(fù)雜，且符號(hào)的尺寸比例不易把握，容易造成符號(hào)的制作效率低、效果差。

本文針對以上問題，認(rèn)真研究了海圖符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對比分析了多種國內(nèi)外GIS與制圖軟件的符號(hào)制作方案，提出了以ArcGIS為符號(hào)制作平臺(tái)、以AutoCAD為圖元繪制工具、以FontCreator為中間轉(zhuǎn)換軟件的互補(bǔ)型海圖符號(hào)庫制作方案。

1 常用軟件的符號(hào)制作方案對比

目前國內(nèi)外許多GIS、制圖軟件都提供了常用的地圖符號(hào)庫，并支持用戶自定義符號(hào)功能，各具特色[3]，表1為各軟件的符號(hào)設(shè)計(jì)功能對比。

表1 常用軟件符號(hào)設(shè)計(jì)功能對比分析表

由表1可知，若采用某單一軟件進(jìn)行海圖符號(hào)制作，不可避免其在符號(hào)制作功能模塊中存在的不足。為實(shí)現(xiàn)海圖符號(hào)在符合國際電子海圖規(guī)范基礎(chǔ)上的高效制作與完善的組織管理，本文以ArcGIS為平臺(tái)，以AutoCAD為補(bǔ)充進(jìn)行海圖符號(hào)的制作，充分利用ArcGIS已有的豐富的圖元庫、高效的符號(hào)管理器圖元組合機(jī)制、完善的符號(hào)組織管理體系及AutoCAD豐富精確的圖元繪制功能，彌補(bǔ)單個(gè)軟件存在的不足。

2 主要研究內(nèi)容及技術(shù)流程

海圖符號(hào)庫的設(shè)計(jì)與制作的整體流程如圖1所示，可分為兩部分內(nèi)容：①海圖符號(hào)數(shù)據(jù)庫的制作，使用ArcGIS的符號(hào)管理器功能模塊構(gòu)建Style類型的地圖符號(hào)數(shù)據(jù)庫，在該符號(hào)庫中制作符合S-52標(biāo)準(zhǔn)的海圖符號(hào)，主要包括點(diǎn)符號(hào)、復(fù)合線符號(hào)、面符號(hào)；②符號(hào)索引表是根據(jù)S-52標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中不同物標(biāo)類型與其對應(yīng)的海圖符號(hào)所建立的一個(gè)對照關(guān)系表，基于建好的索引表可以根據(jù)物標(biāo)的類型用程序直接調(diào)用其對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)進(jìn)行顯示。本文主要對海圖符號(hào)庫的制作及其過程中遇到的問題及解決方案進(jìn)行詳細(xì)解析。

圖1 符號(hào)庫制作與符號(hào)索引表建立流程

2.1 點(diǎn)符號(hào)制作

點(diǎn)符號(hào)所對應(yīng)的物標(biāo)主要包括燈塔、浮標(biāo)、沉船、障礙物等。在S-52標(biāo)準(zhǔn)中，每一類物標(biāo)都具有其分類標(biāo)識(shí)屬性字段，不同的分類標(biāo)識(shí)值對應(yīng)不同的符號(hào)。例如，“障礙物”物標(biāo)具有“CATOBS”分類標(biāo)識(shí)，此標(biāo)識(shí)的值域?yàn)?～10，分別描述了水中隱樹/樁墩、井蓋、擴(kuò)散器等10種障礙物類型與其海圖符號(hào)的對應(yīng)關(guān)系。由此構(gòu)建物標(biāo)與其對應(yīng)符號(hào)的索引表，作為符號(hào)制作及后續(xù)工作中自動(dòng)渲染的依據(jù)。

單色點(diǎn)符號(hào)的制作流程為：①在AutoCAD中繪制出標(biāo)準(zhǔn)圖元，并以位圖的形式存儲(chǔ)；②在字體編輯器FontCreator中將其制作成字體文件，供ArcGIS任意調(diào)動(dòng)；③使用ArcGIS中提供的編輯方法進(jìn)行修改，完成點(diǎn)狀符號(hào)的制作。圖2為點(diǎn)符號(hào)制作的整體流程。

圖2 點(diǎn)符號(hào)制作的流程

對于由多種顏色組成的點(diǎn)符號(hào)，需要將其按照顏色種類分解為多個(gè)圖元，分別按照以上步驟進(jìn)行制作，最終在StyleManager中將同一符號(hào)的各個(gè)圖元按照一定的順序組合起來，并設(shè)置各圖元的顏色、大小、相對位置即可得到目標(biāo)符號(hào)。圖3a為多顏色點(diǎn)符號(hào)的制作頁面，圖3b、c為采用多顏色點(diǎn)符號(hào)的物標(biāo)實(shí)例。

圖3 點(diǎn)符號(hào)的制作示意

2.2 線符號(hào)制作

線狀符號(hào)通?？梢赃M(jìn)行縱向和橫向分解，從縱向上可將其分解為若干基本線條的組合和疊加；從橫向上可將其看作圖元在線前進(jìn)方向上的周期性重復(fù)。

根據(jù)構(gòu)成復(fù)雜度可以將線符號(hào)分為簡單線符號(hào)與復(fù)合線符號(hào)。①簡單線符號(hào)制作過程相對簡單，可直接通過符號(hào)管理器設(shè)置線型和顏色來完成，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，采用簡單線符號(hào)進(jìn)行表達(dá)的物標(biāo)包括海岸線、等深線、河流、道路等；②復(fù)合線符號(hào)通常含有復(fù)雜的線上整飾信息，其制作過程相對較為復(fù)雜，如圖4b中所示的錨泊區(qū)邊界線符號(hào)，從橫向上可將其分解為圖元1和圖元2，按照圖4a中圖元排列與周期的規(guī)律在前進(jìn)方向的不斷重復(fù)，從縱向上可將其分解為圖4a中2種線條的疊加，采用復(fù)合線符號(hào)進(jìn)行表達(dá)的物標(biāo)包括海底電纜、導(dǎo)航線、航道等。

復(fù)合線符號(hào)的制作過程可總結(jié)為以下幾步：①根據(jù)符號(hào)規(guī)范中的復(fù)雜線符號(hào)信息，將片段符號(hào)縱向分解為多個(gè)線圖層，每個(gè)線圖層分解為對應(yīng)的多個(gè)點(diǎn)符號(hào)圖元，并按照點(diǎn)符號(hào)制作流程將其分別制作為點(diǎn)符號(hào)；②在樣式管理器中新建Marker Line Symbol類型的線符號(hào)；③將分解后的點(diǎn)符號(hào)按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范重新組合為縱向分解的多個(gè)線圖層，將縱向分解的多個(gè)線圖層進(jìn)行疊加、位置調(diào)整，最終制作出符合標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合線符號(hào)。

圖4 線符號(hào)的制作示意

2.3 面符號(hào)制作

面符號(hào)是用于在二維平面上表示面狀分布的地理實(shí)體或現(xiàn)象的符號(hào)，通常由一條封閉的輪廓線與輪廓線范圍內(nèi)配置的點(diǎn)狀符號(hào)、陰影線或顏色塊構(gòu)成。因此需要通過制作符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的輪廓線符號(hào)與填充內(nèi)容符號(hào)來完成海圖面符號(hào)的制作。

輪廓線符號(hào)的制作方法與線符號(hào)的制作過程相同，常用的填充方式主要包括單色填充、點(diǎn)狀符號(hào)填充、線符號(hào)填充。圖5為采用不同填充方式制作的海圖符號(hào)，圖5 a圖為采用線填充制作的物標(biāo)密集區(qū)的符號(hào)；圖5b為采用點(diǎn)符號(hào)填充的稀疏灌木區(qū)的符號(hào)；圖5c為采用顏色填充制作的障礙物符號(hào)。

圖5 面符號(hào)樣式

以點(diǎn)符號(hào)填充的方式為例，海圖面符號(hào)的具體制作過程為：①根據(jù)符號(hào)規(guī)范將面符號(hào)分解為輪廓線符號(hào)與填充符號(hào)；②根據(jù)線符號(hào)的制作方法將輪廓線符號(hào)進(jìn)一步分解為橫向和縱向疊加圖元，并確定填充符號(hào)的最小圖元，統(tǒng)一在CAD中繪制并制作成點(diǎn)符號(hào)；③將制作的點(diǎn)符號(hào)進(jìn)行疊加組合，制作出輪廓線符號(hào)與最小填充點(diǎn)符號(hào)；④填充符號(hào)設(shè)置，在ArcGIS符號(hào)管理器中選擇點(diǎn)符號(hào)填充的方式，首先設(shè)置填充的點(diǎn)符號(hào)對象，然后根據(jù)符號(hào)規(guī)范中的Pattern Type與Pattern Spacing選取規(guī)則格網(wǎng)填充或隨機(jī)填充的方式，根據(jù)Pattern Spacing下面的Distance值設(shè)置填充的符號(hào)間隔；⑤輪廓線符號(hào)設(shè)置，將按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制作的輪廓線符號(hào)設(shè)置為面符號(hào)的邊界線。

2.4 難點(diǎn)解析

1）復(fù)合線符號(hào)在拐點(diǎn)或兩條線的交點(diǎn)處出現(xiàn)毛邊、出頭現(xiàn)象，這是由于許多線狀海圖符號(hào)構(gòu)成復(fù)雜，進(jìn)行橫向分解不到位導(dǎo)致的，如圖6a所示。為有效避免這種情況，需要對線符號(hào)進(jìn)行更為細(xì)分的橫向分解，確保橫向圖元足夠小，效果如圖6b所示。

2）多層復(fù)合符號(hào)在一段距離后出現(xiàn)圖元錯(cuò)位現(xiàn)象，如圖7a所示，這種情況主要是由于在符號(hào)管理器中設(shè)置圖元的重復(fù)屬性時(shí)，不同圖元重復(fù)間隔不同造成的，這種現(xiàn)象大部分出現(xiàn)在線符號(hào)和面符號(hào)中的邊線上。為避免此現(xiàn)象的出現(xiàn)，需要確保一個(gè)復(fù)合符號(hào)中的不同圖元的重復(fù)間隔設(shè)置為相同，且起始位置處沒有壓蓋。修改后的效果如圖7b所示。

圖6 圖元符號(hào)效果

圖7 圖元錯(cuò)位現(xiàn)象

3 結(jié) 語

本文以ArcGIS為平臺(tái)，以AutoCAD為補(bǔ)充的模式進(jìn)行海圖符號(hào)庫的制作，充分利用了ArcGIS已有的豐富的圖元庫、高效的符號(hào)管理器圖元組合機(jī)制、完善的符號(hào)組織管理體系及AutoCAD豐富精確的圖元繪制功能，避免了采用單一的ArcGIS制作復(fù)合型海圖符號(hào)時(shí)過程繁雜、精確度不高的缺點(diǎn)，解決了復(fù)合型線符號(hào)拐角或連接處出現(xiàn)毛邊及圖元錯(cuò)位的問題，有效提高了海圖符號(hào)制作效率和規(guī)范性。通過這種方式成功建立了一套完整的符合S-52國際電子海圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的海圖符號(hào)庫，增強(qiáng)了電子海圖數(shù)據(jù)顯示的規(guī)范性，為用圖人員對海圖信息的理解提供了幫助。

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P283.1

B

1672-4623（2016）01-0065-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.01.019

馬慶榮，碩士，從事GIS應(yīng)用研究。

2015-01-06。

項(xiàng)目來源：國家測繪地理信息局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放研究基金資助項(xiàng)目（2012B09）。