基于ArcGIS Engine的专题图自动化制作法研究

郑力 吴晓洋 胡健

摘 要： 在遥感领域，离不开专题图的制作，遥感影像产品往往不能够直接查看以获取有用的数据信息，遥感专业人士会通过ENVI或ArcGIS等专业软件进行制图，而非专业人士就需要经过培训才会使用这些软件。针对这个问题，在ArcGIS Engine二次开发的基础上，研究了专题图的自动化制作法，通过专题图自动化制作法，帮助非遥感专业人士可以快速的实现专题图的制作，满足其对遥感产品的需求。

关键词： ArcGIS Engine； 遥感； 专题图； 自动化制作法

中图分类号：TP391 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2015）09-39-03

Study on automatic production method of thematic map based on ArcGIS engine

Zheng Li， Wu Xiaoyang， Hu Jian

（School of Computer and Information Engineering Henan University， Kaifeng， Henan 475000， China）

Abstract： In the field of remote sensing application， thematic maps are the intuitive form of monitoring results because of there is hardly a direct way to get useful data information. The traditional approach is to use ArcGIS， ArcMap， SuperMap， MapInfo or any other GIS software to produce the remote sensing thematic maps. That requires users to have the ability of using these professional softwares and it is hard to ensure the efficiency or accuracy. Aiming at this problem， on the basis of secondary development of ArcGIS Engine， a thematic map automated production method is presented in this paper， to help those non professionals to quickly realize the production of thematic maps， and to meet their demand for remote sensing products.

Key words： ArcGIS Engine； remote sensing； thematic map； automated production method

0 引言

近年来，遥感技术在保护环境、防灾救灾和生态建设等方面的应用越来越广泛，随着遙感技术的发展，遥感图像数据呈爆炸式增长，如何高效的处理和使用这些遥感图像数据成了一大难题[1]。遥感图像中虽然包含各类数据，如地理坐标、高度信息，但遥感图像多是人们不常用到的格式，如TIF格式，且为灰白图片。对于各个领域的专家学者来说，这些遥感图像很难对他们直接有用[2]。需要通过渲染制图将灰白图片转换为彩色图片，来满足需要。文献[3]中卢刚等人为了满足矿产资源制图的需要，设计了矿产专题地图的制作方法。文献[4]中何静等人基于第二次全国土地调查背景，提出了土地调查专题图件编制过程。文献[5]中张丹华等人提出了基于GIS的林业专题制图优化方法，并在ArcGIS中完成了平桂管理区及八步区所有乡镇林相图的制作。文献[6]中王辉山等人并利用现有的圆型或椭圆型地震烈度衰减关系，借助于ArcGIS平台，实现了地震专题图绘制。以上均为针对某个领域在已有特征的基础上，完成了相应的专题图制作，无法做到通过一种算法可以实现针对大多数领域，实现快速自动化制图的目的，方便非专业人士可以快速使用，获取所需要的效果。

为了解决这一问题，本文研究了基于ArcGIS Engine的专题图自动化制作法。主要针对非专业人士需要自动化操作，将专题图制作的过程应用在系统算法内部，只需选择需要制图的TIF文件及制图方法即可完成快速制图。所研究的制图算法可以实现对十八种专题产品（地表粗分类专题产品、差值植被指数专题产品、比值植被指数专题产品、归一化植被指数专题产品、叶面积植被指数专题产品、地表反射率专题产品、地表坡向专题产品、地表坡度专题产品、线状地物提取专题产品、面状地物提取专题产品、海覆盖专题产品、叶绿素a浓度专题产品、悬浮物浓度专题产品、多期专题变化专题产品、气溶胶光学厚度专题产品、云覆盖专题产品、山体阴影专题产品）进行快速制图，满足大部分领域的需要。

1 专题图制作

专题图自动化制作法需要将ArcGIS中每个环节的手动操作，都集成到算法中，由算法自动化执行。当用户选择好制图文件、制图参数和制图模板，点击提交就能完成自动化制图操作。专题图自动化制作法流程如图1所示。

1.1 获取文件

获取文件就是获取在制图过程中需要用到的栅格文件、模板文件和参数文件。模版文件用在专题图制作过程中的加载模版步骤。栅格文件用在专题图制作过程中的加载栅格文件步骤。参数文件用在专题图制作过程中的渲染制图步骤，在算法中使用XML文件的节点来获取渲染栅格文件时所需要的参数文件[7]。本算法在执行专题图制作之前，用户要向算法提交这几个文件。

[开始][获取栅格文件][获取模版文件][获取参数文件] [加载模版文件] [加载栅格文件] [渲染制图] [导出图片][查看][审核] [结束]

图1 专题图自动化制作法流程

1.2 专题图制作

专题图自动化制作的步骤分为加载模板文件、加载栅格文件、渲染制图和导出图片四步。加载模版文件就是将模版文件加载到控件PageLayoutControl中。加载栅格文件就是将栅格文件加载到模板文件中。渲染制图就是将栅格文件按照不同的渲染方式、不同的渲染参数进行渲染[8]。本算法中用到的渲染方式主要有唯一值渲染、拉伸渲染和分级渲染。渲染参数保存在参数文件中。导出图片就是通过PageLayoutControl控件，将渲染后的图片导出不同规格的图片，有高清图、标清图等。最后可以通过标清图生成缩略图，供展示和查看使用。在专题图制作的步骤中，核心的步骤是渲染制图。本算法中使用了三种渲染方式。

⑴ 惟一值渲染

唯一值渲染是将图像中的每一个数值指定一个颜色。但是并不是所有的图像都适用唯一值渲染，ArcGIS Engine对于唯一值渲染的限制是图像中的像素值的种类不能超过65535种。

⑵ 拉伸渲染

拉伸渲染是使用一个颜色带去对应图像中所有的像素值。一般的实现方式是指定色带的开始颜色和结束颜色，由系统自动生成开始颜色和结束颜色之间的颜色值，这些值对应图像中连续变化的像素值[9]。

⑶ 分级渲染

分级渲染是将图像中的数值分成若干等级，对每一个等级使用一种颜色来表示。

1.3 审核

审核是算法中提供的查看制图导出的图片后，如果对制图结果不满意可以重新对图片进行编辑。审核可以有两种方法，一种是通过重新渲染制图，然后通过审核界面添加或删除比例尺、经纬度、指北针、文字标注和修改它们的样式。这样做的好处是，无需存储制图所需要的栅格文件和制图后的模板文件。另一种是通过加载制图完成后的模板文件或审核后的模板文件。此种方式，可以在原有审核的基础上，再次进行审核操作。但是这种方式，需要模板文件和栅格文件位于同一个目录下，这样加载模版文件和重新渲染制图的效果是一样的。然后在审核界面添加或删除比例尺、经纬度、指北针、文字标注和修改它们的样式。

2 实验结果及分析

本文研究的专题图自动化制作法是在.NET环境下，使用C#语言实现的窗体应用程序进行测试。其中专题图自动化制作过程使用了ArcGIS Engine中的PageLayoutControl、TOCControl和LicenseControl三个控件。在审核部分使用了ToolbarControl和PageLayoutControl两个控件。

2.1 制图算法实验

制图算法分为加载模板文件、加載栅格文件、渲染制图和导出专题图四步。通过这四个基本步骤的实现，可以生成一个基本所需要的专题图。算法中共实现了十八种专题产品（地表粗分类专题产品、差值植被指数专题产品、比值植被指数专题产品、归一化植被指数专题产品、叶面积植被指数专题产品、地表反射率专题产品、地表坡向专题产品、地表坡度专题产品、线状地物提取专题产品、面状地物提取专题产品、海覆盖专题产品、叶绿素a浓度专题产品、悬浮物浓度专题产品、多期专题变化专题产品、气溶胶光学厚度专题产品、云覆盖专题产品、山体阴影专题产品）制作专题图。实验结果中以归一化植被指数专题图为例，同时将中间结果显示出来，便于分析，实际使用过程中，属于一键化操作。

⑴ 加载模板文件：通过ArcGIS Engine中的IMapDocument接口Open方法打开模板文件，然后设置PageLayoutControl的PageLayout属性将模板文件加载到控件PageLayoutControl中。如图2所示。

⑵ 加载栅格文件：将栅格文件加载到模板文件中。首先需要创建一个栅格图层，然后通过Imap接口AddLayer方法将栅格图层加载到模板文件中。如图3所示。

⑶ 渲染制图：图像渲染，就是对栅格文件进行着色，让人们看起来比栅格文件更加直观、清晰易懂。本算法中实现的渲染方式有三种：唯一值渲染、拉伸渲染、分级渲染。实验测试以拉伸渲染为例，对栅格文件进行渲染。如图4所示。

⑷ 导出专题图：将控件PageLayoutControl中渲染后的专题图，导出为标准图、高清图等。

2.2 制图审核实验

当制图算法执行完成以后，针对制图算法执行的制图结果，如认为有不合适的地方，可以在线进行修改。审核测试结果，如图5所示。

审核算法的基本步骤如下。

⑴ 每次专题图制作的栅格文件和制图后另存为的模板文件存放在指定的统一目录下。

⑵ 点击审核时，执行PageLayoutControl控件加载存储的模板文件。加载后界面会和渲染制图后的效果完全一致。

⑶ 对加载的模板文件执行审核的操作，如增加或删除比例尺、经纬度、指北针、文字标注以及修改它们的样式。修改样式可以通过注册表找到ArcGIS的安装目录，从而找到并调用ArcGiS的样式库即可。

⑷ 如果用户修改完毕后，执行导出专题图的操作，替换掉原来的图片，保证随时可以查看最新的修改图片。

⑸ 为了下次审核操作时，是在本次审核操作的基础之上操作，使用审核后的模板替换审核之前的模板，保证每次审核操作时使用的都是最新的模板。

3 结束语

本文针对遥感数据的爆炸式增长，以及人们无法快速有效的使用遥感图像的问题，提出了一种简单而快速进行专题图自动化制作的算法。利用本文提出的专题图自动化制作算法，可以帮助各个领域的专家学者在不懂如何使用专业制图软件的基础上，通过此算法实现简单的制图，满足基本的制图需要。目前国内利用遥感数据的领域越来越广，但对遥感数据处理的软件，往往都是专业软件，非遥感专业人士很难对其进行操作，而利用本文研究的算法可以实现简单自动化制图，具有非常广阔的发展前景，可以进一步帮助各领域的专家学者实现对遥感制图的基本需求。然而它也存在着一定的问题，由于属于自动化操作，故内部参数无法通过手动设置，可能在效果上，无法达到最满足的程度。

参考文献：

[1] 马金锋，潘瑜春，郭占军等.应用ArcIMS Java connector制作动态专题图[J].计算机应用研究，2008.25（5）：1485-1488

[2] 赵岩，王思远，毕海芸等.基于GDAL的遥感图像浏览关键技术研究[J].计算机工程，2012.38（23）：15-18，23

[3] 卢刚，许康，肖好良等.基于GIS的矿产资源专题图制作[J]. 地理空间信息，2013.2：168-170

[4] 何静，邹峥嵘，曾毅.土地调查专题图件的制作[J].测绘科学，2012.37（2）：66-68

[5] 张丹华，石军南，陈传松等.基于GIS的林业专题制图方法优化[J].中南林业科技大学学报，2012.32（10）：173-178

[6] 王辉山，陈琳，于威宇等.基于ArcGIS的地震专题图绘制[J].高原地震，2011.23（2）：49-53

[7] 乔保军，付征叶，汪辉.基于XML的遥感专题图自动制作技术研究[J].计算机时代，2014.9：18-20

[8] 陈丽.基于ArcGIS Engine的遥感影像专题图自动制作系统的设计与实现[J].电脑知识与技术，2013.9：69

[9] 方艺辉.基于ArcGIS Engine专题图渲染设计与实现[J].电脑知识与技术，2011.30：84