基于ArcGIS地形圖的制作與實(shí)現(xiàn)

盧立，張福利

(宜昌市測繪大隊(duì)，湖北宜昌 443000)

基于ArcGIS地形圖的制作與實(shí)現(xiàn)

盧立?，張福利

(宜昌市測繪大隊(duì)，湖北宜昌 443000)

ArcGIS作為一個(gè)可伸縮的平臺，無論是在桌面，在服務(wù)器，在野外還是通過Web，為個(gè)人用戶也為群體用戶提供GIS的功能。本文主要介紹了通過ArcGIS平臺制作地形圖的整個(gè)過程。

ArcGIS；符號化；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

1 引 言

近年來，GIS理論與應(yīng)用飛速發(fā)展，技術(shù)也進(jìn)一步成熟，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，城市構(gòu)成日趨復(fù)雜，城市建設(shè)的節(jié)奏也越來越快。城市規(guī)劃部門所要處理的信息涉及面廣，數(shù)據(jù)量大，傳統(tǒng)的手工作業(yè)和管理分析方法已經(jīng)不能適應(yīng)城市的飛速發(fā)展[1]。

2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

在實(shí)際的測繪工作中，無論是外業(yè)測繪、還是內(nèi)業(yè)的數(shù)據(jù)整理過程，都很少用到ArcGIS，大量使用的是AutoCAD、MicroStation、EPS等專業(yè)繪圖及測繪軟件。這樣，當(dāng)需要使用ArcGIS平臺對數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯時(shí)，就涉及數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換問題。這里主要介紹CAD和EPS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換shp文件。

2.1 CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換.shp文件

AutoCAD以它強(qiáng)大的制圖功能，被很多測繪單位和設(shè)計(jì)單位當(dāng)成GIS數(shù)據(jù)前端采集工具。同時(shí)，Arc-GIS以其強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)處理能力，是使用最廣泛的GIS軟件平臺[2]。AutoCAD數(shù)據(jù)具有圖形數(shù)據(jù)和圖形屬性，但不具有地物的屬性數(shù)據(jù)。因此在轉(zhuǎn)換過程中，需要對AutoCAD數(shù)據(jù)進(jìn)行逐層的轉(zhuǎn)換，并將數(shù)據(jù)的圖形屬性一并輸出。

(1)對于點(diǎn)數(shù)據(jù)，可以直接使用AutoCAD自帶的轉(zhuǎn)換工具轉(zhuǎn)換。

(2)對于線數(shù)據(jù)，在AutoCAD中，線數(shù)據(jù)可以通過圖層、線型、顏色的特征加以表現(xiàn)，但是轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)線型和顏色的特征將消失。需要在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)加以區(qū)別，分圖層的輸出、轉(zhuǎn)換。對于線數(shù)據(jù)線型、顏色特征可以在轉(zhuǎn)換后通過符號化恢復(fù)。

(3)對于面數(shù)據(jù)，在CAD中無法表現(xiàn)面屬性的數(shù)據(jù)，只能夠表示為閉合的曲線或折線。面屬性數(shù)據(jù)的處理，需要通過對轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)涮幚怼?/p>

采用的方法是:提取的數(shù)據(jù)中有一部分?jǐn)?shù)據(jù)為dwg格式數(shù)據(jù)，首先使用AutoCAD 2008對dwg格式數(shù)據(jù)中要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出處理，將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為coverage格式的數(shù)據(jù)，再對該數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)涮幚怼Ｊ褂玫氖茿rcInfo軟件的WorkStation部分，這是個(gè)數(shù)據(jù)GIS平臺，它涵蓋了ArcInfo中所有的功能。拓?fù)溥^程如圖1所示。

圖1 面數(shù)據(jù)拓?fù)涫疽鈭D

2.2 EPS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換shp文件

EPS數(shù)據(jù)本身具有圖形數(shù)據(jù)、圖形屬性和地物屬性數(shù)據(jù)，因此轉(zhuǎn)換過程比CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換shp文件要簡單。

使用EPS自帶的數(shù)據(jù)輸出工具就能夠?qū)崿F(xiàn)。這時(shí)就要對輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，選擇需要的數(shù)據(jù)屬性進(jìn)行輸出。如圖2所示。

圖2 EPS輸出選擇框

3 符號化

作為形象化的語言，符號能直觀地向人們顯示所要表達(dá)的內(nèi)容。地圖符號即地圖語言，是直觀表達(dá)地理事物或現(xiàn)象的一種很重要的可視化工具；是讀者感受地理事物或現(xiàn)象的主要形式；是表達(dá)地圖內(nèi)容的主要手段，由形狀不同、大小不一、色彩有別的圖形或文字組成，能夠傳遞地理事物在空間位置、形狀、質(zhì)量、數(shù)量和各事物之間的相互聯(lián)系及區(qū)域總體特征等方面的信息。在計(jì)算機(jī)地圖制圖、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、地理信息系統(tǒng)(GIS)和電子地圖中，地圖符號和地圖符號庫的建立是非常必要的。基于ArcGIS平臺的地理信息系統(tǒng)的建立中，地圖符號及地圖符號庫的組織、設(shè)計(jì)和建立的優(yōu)劣，直接關(guān)系到地理信息系統(tǒng)運(yùn)行的效率，使用、管理的方便和各種地理屬性的更新機(jī)制[3]。

(1)點(diǎn)符號的制作

點(diǎn)狀符號所表示的是地物圖形固定，有確定的定位點(diǎn)和方向性。在ArcMap中包括字體符號化和圖形符號化兩種方式。

字體符號化，ERSI及Windows都自帶有大量的字符庫，其中有很多字符可以直接利用。

圖3 Windows自帶字符庫

如果是字符庫中所沒有的符號，可以通過Font Creator軟件編輯所需要的符號，添加到Windows的字符庫中，再通過Style Manager來選擇Character Marker Symbol類型進(jìn)行選擇編輯。

圖片符號化，相對與使用字符庫符號化，這種方法制作的點(diǎn)符號無法修改符號的顏色，并且有可能在放大、縮小符號過程中失真。較上一種方法要簡單，主要過程是將所需要的符號通過截圖，制成一個(gè)個(gè)圖元，再通過Style Manager來選擇Character Picture Symbol類型選項(xiàng)進(jìn)行選擇。

圖4 使用字符方法制作的符號庫

(2)線符號的制作

線狀符號的制作包括了幾種不同實(shí)現(xiàn)方式，包括簡單線、細(xì)切線、制圖線、點(diǎn)狀符號或圖形構(gòu)成的線。對地形圖圖式中的不同類型的線型可以根據(jù)不同的方式制作或者組合成為新的線型符號。

對于復(fù)雜線型符號的制作可以看作是一個(gè)將簡單的點(diǎn)符號和線型組合的過程。即先將復(fù)雜的線型符號分解成為點(diǎn)和線；然后再將這些點(diǎn)和線的符號組合起來，并根據(jù)需要適當(dāng)調(diào)整其間距和大小。例如:加固陡坎可以分解為三種符號的組合，包括兩種點(diǎn)符號和一種線符號。如圖5所示。

圖5 陡坎線型的制作

(3)面狀符號的制作

面狀符號即使用符號和顏色對一個(gè)封閉的圖形進(jìn)行面域內(nèi)的填充。對于一個(gè)封閉的閉合面內(nèi)可以是一種點(diǎn)符號填充，也可以是多種點(diǎn)符號交錯(cuò)填充實(shí)現(xiàn)。

面狀符號的制作過程大致分兩步:①制作填充面域所需要的點(diǎn)符號；②調(diào)整這些點(diǎn)符號之間的間距關(guān)系和顏色等特征。

圖6 面符號示意圖

4 圖層處理

4.1 圖層的顯示控制

電子地圖中包含有大量的信息，如果在顯示大比例尺地圖的時(shí)候全部顯示出來，必然會(huì)導(dǎo)致地圖顯示的冗余，給人混亂的感覺，因此對地圖中信息的顯示進(jìn)行控制，使其在不同的比例尺下顯示就顯得尤為重要。

圖7 不同比例尺下圖層顯示的效果

ArcMap中對各個(gè)圖層的比例尺顯示，以及各圖層屬性顯示可以在Layer Properties選項(xiàng)卡中進(jìn)行設(shè)定。效果如圖7所示。

4.2 屬性字段的顯示

為了便于對地圖中的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制顯示、讀取、檢索、分析，往往會(huì)給圖形數(shù)據(jù)添加所需要的屬性項(xiàng)，但是這些屬性項(xiàng)并非要求在圖層打開的同時(shí)完全顯示出來，而是要求這些屬性項(xiàng)有選擇的顯示。

可以通過Label Expression選項(xiàng)卡來進(jìn)行選擇控制。如圖8所示。

圖8 Label Expression選項(xiàng)卡

5 地圖投影和坐標(biāo)系的選擇

地圖投影的實(shí)質(zhì)是將地球橢球面上的緯線網(wǎng)按照一定的數(shù)學(xué)法則轉(zhuǎn)移到平面。具體來說，由于球面上一點(diǎn)的位置是用地理坐標(biāo)經(jīng)度、緯度表示，而平面上點(diǎn)的位置是用直角坐標(biāo)縱坐標(biāo)，橫坐標(biāo)表示，所以要想將地球表面上的點(diǎn)轉(zhuǎn)移到平面上，必須采用一定的數(shù)學(xué)方法來確定地理坐標(biāo)與平面直角坐標(biāo)或極坐標(biāo)之間的關(guān)系。這種在球面和平面之間建立點(diǎn)與點(diǎn)之間函數(shù)關(guān)系的數(shù)學(xué)方法，稱為地圖投影[4]。

ArcMap中有兩種方法對坐標(biāo)系進(jìn)行定義:①在圖層的Properties→Coordination System選項(xiàng)卡進(jìn)行定義；②ArcToolbox中Data Management Tools工具箱的Projections and Transformation目錄下，有對圖層進(jìn)行坐標(biāo)系和地圖投影的定義和轉(zhuǎn)換工具。輸入相應(yīng)的參數(shù)，就可以完成對圖層坐標(biāo)系的定義。

我國目前常用的坐標(biāo)系有Beijing－54、Xian－80、地方獨(dú)立坐標(biāo)系以及WGS－84坐標(biāo)系。在ArcMap中有大量坐標(biāo)系供我們選擇。其中Beijing－54、Xian－80、WGS－84坐標(biāo)系都有定義，并提供了投影帶的選擇，可以直接選擇使用。當(dāng)?shù)貓D使用地方獨(dú)立坐標(biāo)系時(shí)，就需要對地圖的坐標(biāo)系的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行定義。

使用ArcMap進(jìn)行坐標(biāo)系定義時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意圖層和項(xiàng)目的坐標(biāo)系都要定義。

6 結(jié) 論

本文主要討論了基于ArcGIS平臺的地形圖的制作方法和整個(gè)過程。包括了數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換、地形圖的符號化、圖層的配置、坐標(biāo)系和地圖投影的選擇和定義。以宜昌市電子地圖為例，對原始地形圖數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最終實(shí)現(xiàn)源數(shù)據(jù)在ArcGIS平臺下的直接可視化。

[1] 于蘭軍，徐建剛.城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].規(guī)劃師，2006(22)

[2] 劉鳳志，張?jiān)瓢?基于AutoCAD數(shù)據(jù)向ArcGIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程的探討[J].勘察科學(xué)技術(shù)，2009.1

[3] 熊衛(wèi)東，羅年學(xué).開放式地圖符號體系設(shè)計(jì)[J].測繪信息與工程，2003(2):27～28

[4] 杜華.GIS中電子地圖坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換研究與實(shí)現(xiàn).2007

Topographic Map Production and Implementation Based on ArcGIS

Lu Li，Zhang FuLi
(Yichang City，Surveying and Mapping Detachment，Yichang 443000，China)

ArcGIS as a scalable platform，whether in desktop，server，in the field or through Web，for the individual user groups also provide GIS functionality.This paper introduces the ArcGIS platform by making topographic maps of the whole process.

ArcGIS；Symbolic；Data Conversion

1672－8262(2010)06－57－04

P208

B

2010—05—05

盧立(1985—)，男，助理工程師，主要從事城市測繪工作。