煤層氣地面集輸?shù)乩硇畔⑾到y(tǒng)符號庫設(shè)計(jì)*

張彥敏 芮小平 劉真余

(1.交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院;2.中國科學(xué)院研究生院資源與環(huán)境學(xué)院)

地圖符號是地圖的語言單位，通過對地圖符號的解讀，可以直觀地了解地圖所表達(dá)的地理信息。無論是在地理信息系統(tǒng)，還是在地圖制圖系統(tǒng)中，地圖符號設(shè)計(jì)均是其主要功能模塊之一。ArcGIS Engine是一組完備的并且打包的嵌入式GIS組件庫和工具庫，不過，它只提供了基礎(chǔ)地圖符號模型和地圖符號管理對象模型，沒有提供地圖符號管理和符號制作的工具。采用ArcGIS Engine進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)，一個需要解決的問題就是地圖符號化問題，但現(xiàn)有的方法均存在一定程度的不足［1］。

在煤層氣地面集輸?shù)乩硇畔⑾到y(tǒng)中，涉及到各類氣井符號、閥門符號、管線符號等，這些符號的繪制需要符合我國煤層氣地面集輸?shù)男幸?guī)。不管是ArcMap桌面版的符號庫還是ArcGIS Engine本身的符號庫都無法滿足該行業(yè)符號繪制的需求。在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)用戶還要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要來制作新的符號或者修改符號，所以需要基于ArcGIS Engine研建一套地圖符號制作工具，來滿足用戶針對不同行業(yè)符號定制的需求。煤層氣地面集輸系統(tǒng)的生產(chǎn)元素符號庫設(shè)計(jì)是GIS可視化的重要組成部分，本研究結(jié)合煤層氣地面集輸?shù)乩硇畔⑾到y(tǒng)的項(xiàng)目需求，研究了利用C#編程語言和ArcGIS Engine開發(fā)行業(yè)特色符號庫的一般方法，重點(diǎn)研究了符號(點(diǎn)符號、線符號和面符號)的繪制方法、符號庫全數(shù)據(jù)庫儲存方案、符號的使用配置方案以及符號庫的導(dǎo)入導(dǎo)出與管理。

1 符號的繪制與保存

ArcGIS Engine的符號系統(tǒng)在充分挖掘Display庫內(nèi)部已有接口的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，以達(dá)到對符號庫進(jìn)行擴(kuò)充的目的。ArcGIS Engine的符號體系如圖1所示。

從地圖符號的約定性及其表示的抽象概念可以把地圖符號分為點(diǎn)狀符號、線狀符號和面狀符號［2］。點(diǎn)狀符號有且只有1個定位點(diǎn)，它的大小與比例尺無關(guān)，由1種或幾種圖元按不同的排列方式組合而成;線狀符號表示線狀延伸的地物，具有方向性，長度與比例尺有關(guān)系而寬度與比例尺沒有關(guān)系;面狀符號表示空間上的二維地物，所處的范圍與比例尺有關(guān)。

圖1 ArcGIS Engine的符號體系

符號繪制有很多方法［3-7］，本系統(tǒng)考慮到用戶使用的方便性，符號制作系統(tǒng)的交互界面設(shè)計(jì)為一個繪圖程序，用戶可以新建符號像使用Windows繪圖程序一樣繪制所需的符號形狀。在符號繪制工具選用的C#類庫中的 System.Drawing.Graphics類提供將對象繪制到顯示設(shè)備的方法。當(dāng)符號繪制完成后，關(guān)鍵參數(shù)以數(shù)據(jù)庫存儲，目前國內(nèi)已經(jīng)有學(xué)者對符號的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫存儲作了研究［8］，針對不同幾何類型的符號的特征，提取出相關(guān)的采用符號的關(guān)鍵參數(shù)都用XML文件存儲到ORACLE數(shù)據(jù)庫中，每個符號由1個頭記錄和若干個不定長的圖元數(shù)據(jù)記錄組成，具體關(guān)鍵參數(shù)描述如下。

(1)符號頭記錄。符號頭記錄由多個數(shù)據(jù)字段組成，分別描述整個符號的編碼、總數(shù)據(jù)長度、圖元數(shù)據(jù)記錄總數(shù)、分類編碼等信息。每個頭記錄由10個字節(jié)組成，其結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 符號頭記錄

(2)圖元數(shù)據(jù)記錄。圖元數(shù)據(jù)記錄描述組成符號的每個基本圖元(線、填充區(qū)、圓等)，為不定長記錄，其最大長度為128 k字節(jié)。

(3)基本圖元記錄。基本圖元記錄的數(shù)據(jù)部分由線、填充區(qū)、字符及圖元記錄頭信息和相應(yīng)的坐標(biāo)信息組成。圖元記錄頭信息由6字節(jié)組成，描述這個基本圖元的類型、畫筆寬度、顏色、坐標(biāo)點(diǎn)個數(shù)等信息。其結(jié)構(gòu)如表2所示。

表2 基本圖元記錄

符號繪制后，將符號關(guān)鍵的參數(shù)存儲到數(shù)據(jù)庫中，同時將繪制的符號保存為BMP文件。用戶在繪圖區(qū)域繪制好圖像后，假如保存為點(diǎn)符號，則用下面語句即可新建一個點(diǎn)圖片符號:

IPictureMarkerSymbol m_PictureMarkerSymbol=new Picture Marker Symbol Class();

m_PictureMarkerSymbol.CreateMarkerSymbolFrom File(esriIPictureType.esriIPictureBitmap，pPicture Path);

其中的第1個參數(shù)esriIPictureType.esriIPicture Bitmap是指Bmp格式的圖像，第2個參數(shù)pPicture Path是指該Bmp文件的存儲路徑，符號被存儲在ESRI的.ServerStyle文件中，為了方便以后對該符號進(jìn)行編輯修改，中間過程中的參數(shù)會被存儲到數(shù)據(jù)庫中，符號繪制的流程如圖2所示。

圖2 繪制符號的流程

2 符號的配置

用戶可以在符號選擇其中選擇系統(tǒng)需要的符號來配置地物，可以調(diào)整符號的大小、方向和顏色等，不同的符號類型的配置方法描述如下。

點(diǎn)符號的配置:IMarkerSymbol是所有點(diǎn)狀符號的基本接口。所有其他點(diǎn)狀符號接口繼承了IMarkerSymbol的屬性和方法。成員Angle(屬性)是點(diǎn)狀符號的旋轉(zhuǎn)角度。旋轉(zhuǎn)方向是逆時針，并且ArcMap假定點(diǎn)狀符號的方向是水平的(指向笛卡爾坐標(biāo)系的X軸正向)。Color(屬性)是點(diǎn)狀符號顏色。Col-or是點(diǎn)狀符號的基本顏色。任意ArcMap顏色接口都可能被用于創(chuàng)建顏色對象。BarChartSymbol類不支持Color。Size(屬性)是點(diǎn)狀符號的大小(高度或?qū)挾鹊淖畲笾?。以point為單位。XOffset是點(diǎn)狀符號在水平方向的偏移量。偏移量可以是正值也可以是負(fù)值。YOffset是點(diǎn)狀符號在豎直方向的偏移量。偏移量可以是正值也可以是負(fù)值。

線符號配置:ILineSymbol接口，提供控制線符號的成員。ILineSymbol是 ISimpleLineSymbol、ICartographicLineSymbol、IHashLineSymbol、IMarkerLine-Symbol和IPictureLineSymbol的通用屬性接口。成員包括Color線狀符號顏色，Width線狀符號寬度。

面符號配置:IFillSymbol接口，提供控制填充符號的成員包括IFillSymbol是ILineFillSymbol、IMarkerFillSymbol、IGradientFillSymbol 和 IPictureFill-Symbol的通用屬性接口。其中Color為填充顏色，Outline為填充邊線的線型。

系統(tǒng)中的點(diǎn)符號例如控制閥、壓力傳感器、溫度傳感器等符號有方向性，當(dāng)配置這種點(diǎn)符號時，程序會根據(jù)該點(diǎn)符號相鄰的線段的角度，主要調(diào)用線段的Angle屬性來計(jì)算出點(diǎn)符號的角度，使該點(diǎn)符號能很好地符合相鄰線段的方向，地圖元素顯示會更加美觀。

用戶配置完畢后，符號配置信息會保存為XML文件，當(dāng)用戶下次進(jìn)入系統(tǒng)后，系統(tǒng)會讀取XML文件，自動配置圖層的符號，如圖3所示。

圖3 符號配置流程

3 符號導(dǎo)入導(dǎo)與管理

符號導(dǎo)入導(dǎo)出:可以將外部的ServerStyle文件中符號導(dǎo)入到系統(tǒng)本身的ServerStyle文件中，也可以將系統(tǒng)的ServerStyle文件中導(dǎo)出。符號庫管理器:讀取系統(tǒng)的符號文件，進(jìn)行瀏覽，并能將符號刪除。該模塊的使用的關(guān)鍵接口為IStyleGalleryStorage，IStyleGallery，IStyleGalleryStorage 接口負(fù)責(zé)讀取系統(tǒng)的符號庫文件(如:煤.ServerStyle文件)，關(guān)鍵代碼如下:

pStyleGalleryStorage.AddFile(Application.StartupPath+ “煤.ServerStyle”);

pStyleGalleryStorage.TargetFile=(Application.StartupPath+ “煤.ServerStyle”);

IStyleGallery接口負(fù)責(zé)讀取符號類型，如點(diǎn)符號，線符號，面符號，文字符號等等，按照煤層氣地面集輸?shù)乩硇畔⑾到y(tǒng)的需要，只需要讀取點(diǎn)線面符號類型，并通過TreeView控件顯示管理。當(dāng)用戶點(diǎn)擊某一符號類型后，會通過IEnumStyleGalleryItem接口去讀取pStyleGallery變量中符合要求的符號，并將讀取后的符號在窗口中顯示。

4 應(yīng)用實(shí)例

以上符號化方法應(yīng)用到了“煤層氣地面集輸?shù)乩硇畔⑾到y(tǒng)”當(dāng)中。該系統(tǒng)是基于ArcGIS Engine+Visual Studio2005開發(fā)的［9-10］，向用戶提供地圖符號的制作管理功能。

(1)符號制作功能(如圖4)。符號制作系統(tǒng)的交互界面設(shè)計(jì)為一個繪圖程序，用戶可以新建符號像使用Windows繪圖程序一樣繪制所需的符號形狀，或者打開已有的.BMP符號文件進(jìn)行編輯，用戶完成符號繪制后點(diǎn)擊保存按鈕，就會彈出符號保存對話框，首先選擇符號類型，點(diǎn)線面選擇1種，然后選擇符號分類，如果沒有用戶需要的類型，用戶可以新建分類，然后輸入符號名稱，點(diǎn)擊確定按鈕。

圖4 符號繪制界面

(2)符號選擇器(如圖5)。用戶單擊圖層列表中的符號圖形，即可彈出符號選擇器，選擇用戶需要的符號，用戶可以改變符號顏色、大小、角度，將地圖中原有的符號替換掉。

(3)符號導(dǎo)入導(dǎo)出功能(如圖6)。符號導(dǎo)入時首先要選擇ServerStyle文件，用戶根據(jù)需要可以選擇符號文件中的具體符號類型導(dǎo)入，也可全部導(dǎo)入。確定后，會在符號導(dǎo)入導(dǎo)出主窗口中瀏覽剛才選中符號。點(diǎn)擊確定后，符號導(dǎo)入到系統(tǒng)本身的Server-Style文件中。符號導(dǎo)出是將當(dāng)前系統(tǒng)的ServerStyle文件導(dǎo)出，用戶只需選擇保存位置即可。

圖5 符號選擇界面

圖6 符號導(dǎo)入導(dǎo)出

(4)符號管理器的功能(圖7)。用戶可以在符號管理器中瀏覽系統(tǒng)中的符號，可以選擇大圖標(biāo)小圖標(biāo)或詳細(xì)信息進(jìn)行預(yù)覽，并可以進(jìn)行符號刪除。

采用自定義制作后的符號化整體效果如圖8所示。

圖7 符號庫管理器

5 結(jié)論

本文基于ArcGIS Engine的煤層氣地面集輸?shù)乩硇畔⑾到y(tǒng)中的地圖符號制作管理工具的研建，介紹了地圖符號的制作、地圖符號庫的建立、符號庫的導(dǎo)入導(dǎo)出、符號管理以及地圖符號化模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。該工具是一個獨(dú)立的模塊，它既可獨(dú)立運(yùn)行，也可嵌入到基于ArcGIS Engine的其他GIS應(yīng)用系統(tǒng)中。實(shí)際開發(fā)應(yīng)用表明，該地圖符號制作管理工具的效果可以與ArcMap桌面版中的符號工具相比，并且繪制符號方法簡單，提供給用戶的繪圖交互界面，使不具備GIS專業(yè)知識的用戶也可進(jìn)行操作，同時開放式的設(shè)計(jì)使用戶在制作新的符號時，可直接加進(jìn)去，能夠很好地滿足用戶擴(kuò)充地圖符號庫的需求。

圖8 符號化效果

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