引用本文
刘洪光, 高锡林, 马维峰, 张时忠. 基于ArcGIS的地质灾害地图符号库设计与实现[J]. 国土资源遥感, 2011,23(2): 147-150
LIU Hong-guang, GAO Xi-lin, MA Wei-feng, ZHANG Shi-zhong. The Design and Realization of the Database of Geological Hazard Map Symbol Based on ArcGIS[J]. REMOTE SENSING FOR LAND & RESOURCES,2011,23(2): 147-150  
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《国土资源遥感》编辑部
基于ArcGIS的地质灾害地图符号库设计与实现
刘洪光1,2, 高锡林3, 马维峰2, 张时忠2
1.中国地质大学研究生院,武汉 430074
2.中国地质大学地球科学学院,武汉 430074
3.武汉地大信息工程有限公司,武汉 430074

第一作者简介: 刘洪光(1985-),男,硕士研究生,主要从事地理信息系统软件二次开发方面的研究。

收稿日期: 2010-09-06
基金: 三峡库区三期地质灾害防治重大科研项目(编号: SXKY3-6-1-200911)
摘要

针对ArcGIS在地质灾害地图制图中的应用,首先介绍了依据国家相关标准,基于ArcGIS设计的专业地质灾害地图符号库的技术路线和实现方法; 然后通过实际应用检验了基于该技术方法的地质灾害地图符号库,并基于该技术方法实现了地质灾害地图符号库的发布、应用和共享。

关键词: ArcGIS; 地质灾害地图; 符号库; 字体符号库
中图分类号:P208TP311.138 文献标志码:A 文章编号:1001-070X(2011)02-0147-04
The Design and Realization of the Database of Geological Hazard Map Symbol Based on ArcGIS
LIU Hong-guang1,2, GAO Xi-lin3, MA Wei-feng2, ZHANG Shi-zhong2
1.Graduate School of China University of Geosciences, Wuhan 430074, China
2.China University of Geosciences Faculty of Earth Sciences, Wuhan 430074, China
3.Wuhan Infoearth Information Co, Ltd, Wuhan 430074, China
Abstract

This paper presents the technical route of designing the database of specialized map symbols for geological hazard and its realization according to relevant national standard in this field. Tests of the database of specialized map symbols for geological hazard were made on the basis of the method presented in this paper through practical application. The release, application and share of this database were realized.

Keyword: ArcGIS; Geological hazard map; Map symbol database; Font symbol database
0 引言

众所周知, 地图可用于表示自然状况和人类社会情况, 而地图内容则需要用地图符号进行解释说明。地图符号是地图的语言, 是表达地图内容的主要手段, 它由形状不同、大小不一、色彩有别的图形或文字组成, 其能够传递地理事物的空间位置、形状、质量、数量和各事物之间的相互联系以及区域总体特征等方面的信息[1]。

尽管ArcGIS在地图制图方面有着出色的表现, 其总共有44个符号库, 内容涉及自然、社会各个方面, 但是其提供的符号库在实际应用中仍有以下不足: ①ArcGIS中与地质灾害相关的地图符号和国内相关行业使用的地质灾害符号在表达方面有所差异, 不利于地质灾害制图的应用; ②地质灾害防治工作所需的地质灾害图需要专业的地图符号库支持, 而ArcGIS所具有的44个符号库中无明确的地质灾害符号库; ③软件本身所附带的与地质灾害相关的地图符号不符合现有的应用习惯。基于以上因素, 本文采用ArcGIS设计并实现了地质灾害地图符号库。

1 地质灾害地图符号库的设计
1.1 设计思想

根据地理信息系统(GIS)对现实的抽象, 将地质灾害数据分为点、线、面3种。地质灾害地图符号库中, 点地图符号组成线地图符号, 点地图符号和线地图符号组成面地图符号[2], 而注记则作为一种特殊的符号, 直接说明这些点、线、面的某些属性[3]。在空间数据库中, 可形成注记类用于表述; 部分注记可单独用一个图层表示, 可用XML表达属性信息, 且控制注记的形态。

简单的地图符号可在ArcGIS的Style Manger中生成。复杂的地图符号, 可用CorelDRAW绘制成BMP格式的图片, 再导入到字体库软件— — Font Creator中生成目标字体符号; 然后将目标字体符号库存放于系统的字体库中, 系统字体库的地址为C:\WINDOWS\Fonts; 最后导入到ArcGIS中生成符合规范的地质灾害地图符号[4]。虽然栅格地图符号和矢量地图符号在固定比例尺下几乎没有差异, 但是当电子地图的比例尺发生变化时, 栅格地图符号会发生失真。矢量地图符号的优点是符号本身不会随缩放而发生失真, 且管理方便。

由于不同比例尺的地图对地图符号的要求有所不同, 因此需要注意不同比例尺下地图符号显示的规范。有学者提出, 不同的比例尺可采用不同的地图符号库[3]。笔者认为, 这不仅会加大建立地图符号的工作量, 而且在使用过程中, 易出现地图符号使用混乱的情况。根据笔者自身工作的需求, 在不同比例尺下地质灾害地图中的地图符号采用矢量符号来控制点状地图符号、线状地图符号、面状地图符号的形态和显示, 并进行相应组合, 以达到预期的效果。

1.2 依据标准和支持软件

地质灾害符号图式依据中华人民共和国国家标准(GB/T 20257.1— 2007)国家基本比例尺地图图式绘制; 并根据已有的数据字典或采用中华人民共和国国家标准(GB/T 13923— 2006)对地图符号进行编码, 以方便后期地图符号的管理应用。

本文采用CorelDraw来绘制复杂的地质灾害地图符号图式; 采用The Font Creator Program 6.0来建立字体符号库; 符号的制作工作在ArcGIS的ArcMap模块下进行。软件使用的过程如图1所示。

图1 地质灾害地图符号库的建立流程Fig.1 Construction about map symbol database of geological hazard on flowchart

2 地质灾害地图符号库的实现
2.1 地图符号编码

根据数据字典, 参照国家标准(GB/T 13923— 2006)对地质灾害地图符号进行编码。代码采用6位, 按数字排列顺序分为大类、中类、小类和子类码, 左起第1位为大类码; 第2位为中类码, 即在大类基础上细分形成的要素类; 第3、4位为小类码, 即在中类基础上细分的要素类; 第5、6位为子类码, 即在小类基础上细分的要素类[5]。特殊情况下需对代码进行补充。

2.2 地质灾害地图符号的生成

在ArcMap的Style Manger中建立地质灾害地图符号库(* .style)。在Marker Symbols、Line Symbols及Fill Symbols中分别生成点状地图符号、线状地图符号及面状地图符号。

2.2.1 点状符号的生成

点状符号是不依比例尺表示的小面积地物或点状地物, 其特点是图形固定, 有确定的定位点和方向性; 点状符号图形大多比较规则, 由简单的几何图形构成[3]。地质灾害地图中, 点状地图符号有灾害点、潜在的灾害点等。

在ArcMap的Symbol Property Editor中, 符号的来源类型(Type)共有7种, 可根据实际情况进行选择。简单的点状地质灾害地图符号可以在Symbol Property Editor对话框中编辑生成。由于字体符号是矢量符号, 具有易于控制的优势, 因此复杂的点状地质灾害地图符号可采用字体符号实现。实现时, 首先采用绘图软件CorelDraw按照国家标准(GB/T 20257.1— 2007)国家基本比例尺地图图式来绘制复杂的点状地图符号, 并将其以位图的形式(* .bmp)导出[6]; 然后在字体符号编辑器The Font Creator Program 6.0中创建目标字体符号库(* .ttf), 同时对导入字体符号编辑器的位图进行编辑, 每个符号在字体符号库中即是一个字符, 所有的位图经过矢量处理后, 即形成字体符号, 再将目标字体符号库保存到系统字体库集(C:\WINDOWS\Fonts)中; 最后在Style Manger的Marker Symbols中形成地质灾害地图符号。注意: 导入到Symbol Property Editor的地图符号并非最终的地图符号。在Character Marker中选中字体符号库中的字体符号后, 还要根据Preview展示的情况进行编辑, 进而获得理想的地质灾害地图符号。

2.2.2 线状符号的生成

线状符号是长度依比例尺表示而宽度不依比例尺表示的符号, 用于表示呈线状或细条带状延伸的地物, 它都有一条有形或无形的定位线; 线状符号可进一步分解为单一特征的线状符号, 即线状符号可由若干条具有单一特征的线状符号组成[3]。线状地质灾害地图符号既可由多层简单的线状地图符号组成, 也可由多个简单的点状地图符号有规律的出现组成。线状地质灾害地图符号的情况有等深线、首曲线、断层线等。

Style Manger中的线状符号类型(Type)总共有7种, 可根据实际情况从中选择。线状地质灾害地图符号可先拆解成多层更为简单的符号或单层有规律出现的符号, 然后在Symbol Property Editor的Layers中添加所需的简单符号, 再经过多次调整, 以获取理想的地质灾害地图符号。处理过程中需注意调节颜色、宽度及角度等因素。特别要注意简单的点状地图符号的出现规律。

2.2.3 面状符号的生成

面状符号是指在二维平面上表示面状分布物体或地理现象的符号, 它通常有一条封闭的轮廓线; 多数面状符号是在轮廓线范围内, 通过配置不同的点状符号、绘阴影线或涂色[3]得到。地质灾害地图中的面状地图符号有池塘、沙砾滩以及地质灾害防治分区等。

面状地图符号内部采用的填充可根据实际情况确定, 部分地质灾害地图符号轮廓线可省略。在Symbol Property Editor中, 面状符号内部填充(Properties)有Gradient Fill Symbol、Line Fill Symbol、Marker Fill Symbol、Picture Fill Symbol、Simple Fill Symbol等5种情况, 可满足普通面状地质灾害地图符号的要求。可采用部分点状地图符号(Marker Fill Symbol)并叠加其他面状填充区域来生成面状地质灾害地图符号, 例如游泳池、果园; 也可用简单填充符号(Simple Fill Symbol)生成表示大面积区域的单色面状地质灾害地图符号, 例如大面积水域; 还可用线状填充符号(Line Fill Symbol)生成面状地质灾害地图符号, 例如沼泽。制作面状地质灾害地图符号时, 要注意轮廓线内部填充符号的角度、大小以及轮廓线的样式、颜色等问题。

3 地质灾害地图符号库的测试与发布

建立的地质灾害地图符号库(* .style)如图2所示。

图2 地质灾害地图符号库Fig.2 Map symbol database of geological hazard

图2是否达到预期的效果需进行测试, 测试满意后, 即将地质灾害地图符号库发布、共享, 以方便以后地质灾害方面的工作。将地质灾害地图符号库存储至目标文件夹或默认文件夹(D:\Program Files\ArcGIS\Styles)[7]。测试地质灾害地图符号库的过程是: 首先在目标* .mxd文件中的Style Reference对话框中添加Disaster.style, 由默认的Styles文件夹或目标文件夹导入; 然后根据已有的编号, * .mxd中不同的图层采用对应的地图符号; 最后控制地质灾害地图中点状地图符号、线状地图符号、面状地图符号的显示, 反复组合、调试。

测试是否达到预期的效果时, 首先选取某一地区的测绘数据(如图3所示), 区内有一处由断层引发的地质灾害(图中右上角红色图框内); 然后采用已实现的地质灾害地图符号库中的地图符号在ArcGIS中对该数据进行渲染, 地质灾害区域用红色图框标出(图4)。

图3 地质灾害原始测绘数据(红色框内为地质灾害发生区域)Fig.3 Original mapping data about geological hazard(geological hazard in red square)

图4 地质灾害地图符号库的测试结果(红色框内为地质灾害发生区域)Fig.4 Result of map symbol database of geologicalhazard (geological hazard in red square)

对比图3和图4可见, 建立的地质灾害地图符号达到了预期的目的。地质灾害地图符号库可以发布、共享。

本文建立的地质灾害地图符号的图式符合国家标准, 导出的地图符号为BMP格式的栅格图片。但是, 将图片导入到字体符号库后, 由于受格式转换的影响, 致使地图符号的图式发生一定的变化, 需要对其细节进行精细调整, 即在ArcGIS中对地图符号进行二次编辑, 使其达到预期要求。另外, 字体符号库中的符号要适当放大, 以便于在ArcMap中完成绘制地图符号的工作。否则, 导入到ArcGIS中的地图符号会出现模糊、虚化的情况, 从而造成地图符号未加载的假象。

4 结论

地质灾害地图符号库建立工作的完成, 可大大提高地质灾害空间数据符号化的效率, 从而减少重复、冗余的工作; 完成的地质灾害符号库可实现地质灾害地图符号等比例的缩放, 不仅解决了简单地图符号失真的困扰, 而且使整个地图视图美观, 协调。本文对应用ArcGIS建立其他专业地图符号库具有借鉴意义。

致谢: 武汉地大信息工程有限公司提供了优良的实习环境, 并得到了部门高锡林的帮助。成文过程中, 中国地质大学(武汉)马维峰博士和张时忠教授给予了热情的指导。在此, 一并表示感谢!

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] 熊卫东, 罗年学. RDGIS开放式地图符号体系设计[J]. 测绘信息与工程, 2003(2): 27-28. [本文引用:1]
[2] 邬伦, 刘瑜, 张晶, 等. 地理信息系统——原理、方法和应用[M]. 北京: 科学出版社, 2002: 255-259. [本文引用:1]
[3] 牛芩涛, 盛业华. 基于ArcGIS的地图符号库的设计与实现[J]. 现代测绘, 2003, 26(6): 41-44. [本文引用:5]
[4] 向红梅. ArcGIS软件中地形图符号库制作及图形符号化的技术与方法[J]. 矿山测量, 2008(2): 38-44. [本文引用:1]
[5] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. GB/T 13923—2006基础地理信息要素分类与代码[S]. 北京: 中国标准出版社, 2006. [本文引用:1]
[6] 尹朝阳. CorelDraw地图符号的时间制作与应用[J]. 城市勘测, 2006(6): 29-31. [本文引用:1]
[7] 熊伟, 余代俊, 蒋洪波, 等. 应用ArcGIS软件制作国标地形图符号[J]. 测绘与空间地理信息, 2005(3): 71-73. [本文引用:1]