組件式地圖符號編輯器的設計與開發

(長江大學地球科學學院，湖北 荊州434023）

地圖符號是地圖的語言，是地圖內容的載體[1]。在許多CAD、地圖制圖軟件和GIS平臺中都提供了符號管理功能，但都只是服務于自己的平臺，不能與其他平臺中共享[2-3]。傳統的地圖符號設計方法中一種是參數加過程、以函數型為主的方法，其原理是符號化軟件與具體系統捆綁在一起，當系統發生變化時，不僅符號軟件相應地要變動，而且很難適應新符號的設計和制作[2]；另一種是面向對象的符號設計方法，符號庫中的各種符號運用結構統一、規格標準的數據，并且采用統一的圖元結構進行組織，符號之間是平行的關系，它們的差別僅僅是數據值的差別，這樣便于符號的動態擴充和修改[4-5]。符號庫的管理方式一般有2種方式[6-7]，即以函數型為主的符號庫和數據庫型符號庫。當用戶在使用函數型為主的符號庫時必須了解這些函數的使用方法和要求，這給用戶帶來很大的不便；而數據庫方式的符號庫導致應用復雜。可見開發一個通用的地圖符號庫系統，具有較高的理論價值和現實意義。下面，筆者采用面向對象的軟件設計方法，使用Rational Rose建模工具設計了組件式的地圖符號庫。

1 系統結構及開發思路

1．1 系統開發目標

完整的地圖符號庫系統應在結構、功能方面具有一定的獨立性和完整性，也就是說地圖符號庫系統不僅具有符號建立、修改、刪除、顯示、查詢等多種功能，還應能獨立地管理和保存地圖符號。這使得地圖符號庫系統可以獨立于專業應用程序以外進行開發，更易于制作各行業標準的地圖符號庫，方便各行業應用軟件的共享。但同時地圖符號庫系統也能納入專業應用程序中，成為其有效的組成部分。因此，地圖符號庫系統的設計應具有如下目標：

1）較強的擴展性 由于應用領域的不同，或者專業領域的不斷更新，對符號設計也會產生新的要求，用戶可以按照自己的需要，創建和維護自己的符號庫，因此地圖符號庫系統應該是一個擴展性的系統。

2）較高的獨立性 要想使地圖符號庫能在很多應用系統中都能夠實用，則不但必須最大限度地減少與某一專業應用系統的關聯程度，而且還應使它能夠很容易地掛接到各種應用系統中，可見組件式的開發方法是本次理想的開發模式。

3）較好的實用性 系統應便于用戶使用，各種操作符合通用的操作習慣，能實時顯示符號的制作效果。

1．2 系統體系結構設計

該系統包括地圖符號管理組件、圖元繪制組件、序列化組件和符號庫4部分(見圖1）。地圖符號管理組件實現對不同行業地圖符號的管理；圖元繪制組件實現多樣化地圖符號的繪制與編輯；序列化組件實現對制作好的地圖符號的存儲；符號庫實現對制作好的地圖符號的分類顯示（包括點庫、線庫和面庫）。系統通過這3個組件對地圖符號庫進行管理，以實現對不同行業的地圖符號的繪制、編輯與存儲。

圖1 地圖符號庫系統體系結構圖

1．3 符號庫的數據存儲方案

XML是表示結構化信息的一種標準文本格式，它沒有復雜的語法和包羅萬象的數據定義。XML使用一系列簡單的標記來描述數據，而這些標記可以用方便的方式建立。雖然XML文件占用的空間比二進制數據要占用更多的空間，但由于XML極其簡單且易于掌握和使用，這使得任何應用程序都可以直接讀寫數據。這使XML很快成為數據交換的唯一公共語言，雖然不同的應用軟件也支持其他的數據交換格式。XML的特點可以歸納為3點：先進性、靈活性、自描述性。基于上述分析，系統的符號庫也采用XML文件格式來存儲符號庫。

2 關鍵技術

2．1 地圖符號的繪制方法

在面向對象的符號庫設計時，每一個符號需由一系列圖元組成，通過設置圖元的參數，以及修改其屬性(如筆寬，顏色等），組成多樣化的符號，滿足不同領域的需求。綜合點狀符號、線狀符號和面狀符號的共同特點，形成一系列基元，再用基元來構成各種符號。這些類設計的基本思想如下：首先提取線、矩形、圓等對象之間的共同特征，建立基類，子類從基類派生，加入自己的屬性。如由于線、矩形、橢圓都是由起點跟終點確定圖形，所以子類屬性完全繼承父類的(見圖2）。

圖2 基本圖元類結構圖

目前對于線符號的繪制方法可分為3種類型，純函數繪制法、縱向疊加繪制法和循環配置法[8]。這3種方法相比，第1種繪制的方法繪制速度最快，但符號的可編輯性和維護性差；第3種繪制方法增強了符號的可編輯性和維護性，但繪制速度依賴于定位線的彎曲和符號的復雜程度。筆者采用第3種線符號繪制方法，因為設計該地圖符號庫系統的目的就是讓用戶可以根據自己所在行業的具體情況繪制行業特用的復雜的地圖符號。面狀符號多為表示呈面狀分布的二維地物以及地理現象的分布，通常要在面狀符號內配置不同的點狀符號、線狀符號或圖片。面狀符號的輪廓一般可以按照配置線狀符號的方式繪制，其填充方式有2種：①以位圖的方式進行填充；②填充暈線或點符號[9]。點狀符號相較之下，比較簡單，由這些基元的集合組成。

2．2 地圖符號的管理

由于符號庫需要管理不同行業的符號，因此在系統中采用集合的辦法來管理來自不同行業的不同符號，共設計了Library類、GroupList類、ShapeList類和Group類來實現符合庫的分級管理。Library類作為整個符號庫的管理入口，其成員變量GroupList是Group類的集合，用來管理不同行業的符號，而Group類用來管理某個行業的符號集合，采用ShapeList類來存儲某個行業的所有符號。

2．3 圖元交互繪制技術

每個符號都由基本圖元組成，每個圖元的編輯及動態創建過程直接影響到每個符號設計的靈活性。按照面向對象的方法，抽象出ToolDraw基類，派生出ToolLine、ToolRect和ToolCircle等，分別用來繪制線、矩形和圓等基本圖元(見圖3）。在每個派生類中，都有對應的基本圖元作為其成員變量，這樣，鼠標和鍵盤的操作就可以轉化為對每個圖元的操作。

圖3 基本圖元交互繪制類層次圖

3 測 試

由于各行各業有著自己不同的地圖符號標準，筆者對交通行業的部分地圖符號的編輯測試了該組件。如想增加交通行業中路旁的電線桿點符號，先在點符號的XXX節點輸入想繪制的點符號的名稱后按Enter鍵(系統自動為點節點添加一個名為XXX的子節點），然后點擊符號繪制面板，選擇工具欄上的合適的繪制工具進行繪制，如圖4所示。

當想瀏覽某一行業的點符號時，你可以先點擊行業面板如(交通），交通行業的點、線和面符號將會以圖5所示的樹狀顯示，點擊點根節點后再點擊符號瀏覽面板，系統將把交通行業中的線符號加載到符號瀏覽器中顯示(見圖5、圖6）。

圖4 點符號繪制

圖5 線符號瀏覽

圖6 面符號瀏覽

當在符號瀏覽器中點擊要編輯的地圖符號，在回到符號編輯面板就可以對該符號進行修改，也可以點擊刪除按鈕將選中的符號刪除。

4 結 語

該系統按照面向對象的思想、組件式的開發思路設計和實現了點符號、線符號和面符號的繪制、修改、刪除、編輯等，用XML文件格式統一存儲了點線面符號，實現了符號編輯器和符號瀏覽器的互動。開發的這種組件式符號編輯器既可以單獨使用，又可以嵌入到某個GIS系統中，具有較高的實用價值。

[1]王家耀，孫群，王光霞，等．地圖學原理與方法 [M]．北京：科學出版社，2005．

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[3]苗國強．交互式地圖符號設計與編輯軟件的實現 [D]．鄭州：解放軍信息工程大學測繪學院，2003．

[4]趙軍喜，張毅，孫慶輝．利用UML設計與實現地圖符號編輯器 [J]．測繪通報，2004（7）：51-53．

[5]談曉軍，邊馥荃，何忠煥．地圖符號可視化系統的面向對象設計與實現 [J]．測繪通報，2003（1）：11-13．

[6]王均，王紅．電子地圖符號體系與符號庫標準的研究 [J]．測繪科學，2003，28（2）：12-15．

[7]陳順清．地圖符號庫設計 [J]．測繪學報，1993，22（1）：56-63．

[8]何忠煥．GIS符號庫中復雜線狀符號設計技術的研究 [J]．武漢大學學報(信息科學版），2004，29（2）：132-134．

[9]王澤根．幾種特殊多邊形的點符填充 [J]．解放軍測繪學院學報，1998，15（4）：300-302．