基于模板的地质工作程度快速制图方法研究

2017-11-01郭艳涛王永东邵世尧于永强

地理空间信息 2017年10期

关键词：符号化图层制图

郭艳涛，王永东，邵世尧，于永强

（1.中国地质大学信息工程学院，湖北武汉430074）

基于模板的地质工作程度快速制图方法研究

郭艳涛1，王永东1，邵世尧1，于永强1

（1.中国地质大学信息工程学院，湖北武汉430074）

地质项目管理需要地质工作程度图的实时生成。利用XML文件记录地质工作程度专题图的查询条件、图层符号化方法及字段、图层要素符号化参数，实现从属性数据到专题图层的自动化生成；利用ArcGIS的制图模板记录符合规范的制图布局参数，实现快速地图整饰，最终实现地质工作程度图的快速生成。采用模板组的方法，避免频繁制作和选择制图模板，可满足以不同比例尺的标准图幅、行政区、自定义范围等多种形式的快速成图，提高了制图效率。

地质工作程度图；ArcGIS模板；快速成图

地质工作程度图作为地质项目的概况性图件，对总体掌握地质项目开展情况，下一步工作部署有重要的参考价值，该图件的实时快速更新有重要的实际意义。地质项目管理系统也需要实时生成工作程度图作为系统的索引性图件。现有的GIS基础平台都具有通用的制图功能，但各有优势和不足[1]，都需要大量的人工交互，自动化程度较弱，适合专业人员制图使用，无法满足专题图的快速生成和实时更新。针对专题制图的特点，提出以制图模板的方式保存制图布局参数，实现专题制图的智能化，自动化[2-4]。陈志军、陈建国等[5]基于MapGIS开发完善了自动生成图例的功能，在一定程度上提高了工作程度图的制图效率。

地质工作程度图的制作有以下特点：①专题划分明确《全国地质工作程度数据库工作指南》（以下简称“工作指南”），规定了地质工作程度空间专题图层的划分；②数据库结构明确，其数据源一般是地质工作程度数据库；③工作区范围相对简单，一般为多边形或行政区，不需要对专题图层进行大量数据编辑；④出图范围相对固定，一般会按照全国、全省等固定大范围出图；⑤图层采用的渲染符号一般要符合地质行业的规范要求。针对以上特点，可采用XML配置文件和制图模板相结合的方法，实现地质工作程度图的快速生成。

1 快速成图方法设计

地质工作程度图以地质工作程度数据库作为数据源，通过专题数据检索、生成空间图层、自动符号化等操作[6]可自动生成专题图层，利用制图模板可实现对专题图层的快速整饰，最终生成地质工作程度图。

1.1 自动生成专题图层

采用参数化思想[7]，利用XML配置文件记录专题及其相关制图参数的对应关系，可实现流程的自动化。当选择某一专题时，程序会自动根据配置参数进行专题查询、生成空间图层并自动按照需求符号化。XML文件中记录的参数及其使用方式如图1所示。

图1 XML文件中的参数及使用

1）根据选择专题自动查询和生成空间图层。专题分类可参考工作指南的图层划分方式，每一专题对应的检索条件是确定的，在XML文件中记录其对应的查询参数。工作程度图主要对专业种类、专业子类、图层编号、工作比例尺等主要属性检索，矿产地分布图主要对矿产分类、勘查对象、矿床规模等检索。如果是多个条件查询，则还需要记录多个查询条件间的逻辑关系。当选择具体的地质专题时，则根据XML中的查询参数直接生成SQL语句进行数据库的查询。生成空间图层是生成工作程度图的关键步骤，实现文本数据的可视化地图显示。基础区域地质调查和矿产勘查图层采用面图层表示，矿产地图层采用点图层表示。

2）根据属性自动设置图层符号化参数。采用GIS的符号化方法通过对属性不同的图层要素采用不同的符号显示，可在视觉上直观表达要素的特有属性。主要有以下步骤：①根据XML中配置的符号化方法，按照选择的渲染字段对图层要素分类，每一子类采用不同的符号表示；符号化方法包括：单一符号化、唯一值符号化、分级符号化[4]。②按照规范设置图层每一类要素的渲染符号。在XML文件中，对专题图层可能的几类均按照相应的规范配置默认的符号参数，记录对应的符号ID，符号颜色、大小、样式等参数。对图层渲染时，默认情况下直接取对应的符号进行渲染。当图层只包含部分分类时，则取图层中存在的分类对应的符号用于渲染。③按照规范制作满足实际需求的符号库[8]，配置符号时可直接关联符号ID使用，减少配置参数。

采用配置符号化方法和渲染符号参数的思想，记录图层要素与符号库中符号的关联关系，直接从符号库中取默认符号，可以极大地减少用户的操作难度，同时也基本满足规范，是实现快速成图的重要一步。

1.2 利用模板实现快速地图整饰

生成工作程度专题图层后，需要根据出图的范围和比例尺从模板组中选择合适的模板并作适当的变换。加载模板后主要完成以下步骤：①专题图层会按照模板中数据框的出图坐标系自动投影到数据框；②根据专题图层的渲染符号自动生成图例；③根据参数更新模板中的图名。ArcGIS具有自动投影和根据渲染符号自动生成图例的功能，以上几步在加载模板后会自动完成，生成的图例会按照模板定义的样式显示，其他地图元素也会按照模板中预定的位置和参数显示。经过简单的几步，即可快速实现地图整饰，生成一张基本满足需要的专题图。如果需要调整，则可以交互调整相关参数。

模板技术的使用避免了地图整饰过程的大量交互操作，提高了制图效率。程序控制的自动化制图虽然不能实现GIS平台交互制图的效果，但基本上符合规范和实际使用的需求。用户也可以通过不断的调整模板以改进出图布局。

2 ArcGIS的模板制图技术

2.1 ArcGIS模板

ArcGIS模板是保存制图样式的工程文件，包含数据视图和布局视图，数据视图是布局视图的数据框。模板的制作首先需要确定出图比例尺和出图范围，一般在ArcMAP中可制作几乎满足需求的模板，对于特殊的模板样式则需要编程开发制作[9]。模板制作主要包括以下几点：①根据出图范围和比例尺设置数据框、内图框及布局纸张的大小。②设置数据框的坐标系及经纬线格网，一般网格的间距会根据不同的出图比例尺而变化[10]。③设置各地图元素[9]的显示样式和位置，按照制图规范设计布局，最终保存成工程文件。

2.2 模板组的定义和使用

根据实际需求，专题制图一般需要支持多种出图范围和比例尺。当出图范围或比例尺变化时，则需要更换模板，模板的制作和选择给用户操作带来很大的不便。为了避免出图模板的频繁制作和用户选择，可通过制作模板组实现，即通过制作几种类型的通用模板，根据实际出图范围和出图比例尺按照一定的规则自动选择合适的模板并进行模板变换，以满足出图的需求。以制作某省地质工作程度图为例，模板组包括：①以全省范围作为出图范围的指定出图比例尺的模板；②各比例尺标准图幅的模板。

模板的使用主要由出图比例尺和出图范围决定。表1介绍了模板组的选择使用方式，可满足多种出图范围和多种比例尺的快速地图整饰。表中列出的选择的模板均为和出图比例尺一致的模板。进行范围变换主要是针对自定义范围出图，使数据框的大小适应出图范围，然后变换内图框和纸张大小，与数据框大小保持相对合理，以满足整个布局视图的合理性。整体范围制图模板的数据框一般具有投影坐标系，不需要程序控制。标准图幅的投影参数是确定的，因此可自动投影变换。

表1 满足不同需求的模板组的使用方式

3 工作程度图快速制图实现

采用C#语言基于ArcEngine二次开发，按照设计的地质工作程度图的快速制作方法，快速搭建开发系统。依据工作指南和实际需求，在XML中记录划分的专题及其对应的相关参数，实现根据参数自动生成专题图层的功能。根据出图参数从模板组中加载合适的模板实现地图的快速整饰，生成专题图。在开发过程中，主要调用ArcEngine的要素类操作[12]、裁剪、符号化、标注、导出地图等相关的接口。

如图2是编程实现的工作程度图的快速生成界面。选择某一专题图后，在用户不修改参数的情况下可自动生成图3的专题图。在一定程度上减少了人工交互，提高制图效率，可满足专题图的实时更新和批量制图的需求。

图2 地质工作程度图专题选择界面

图3 地质工作程度图专题图

4 结语

利用XML配置参数的方式，将业务逻辑细节和GIS技术细节从操作界面转移到配置文件中，界面操作简单，能够满足不同专业水平的工作人员的使用。采用ArcGIS模板技术实现的快速地图整饰，改变了以往需要大量人工交互制图的工作模式，缩短制图周期，应用该方法实时生成的地质工作程度图将作为地质项目管理的索引性图件，实现可视化项目管理。

[1] 蒙琳,张衍毓．ArcGIS与MapGIS在土地利用规划制图中的比较[J]．中国土地科学,2012,26(4):42-46

[2] 马德涛,王锐,黄毅．基于模板技术的专题海图快速成图方法研究[J]．海洋测绘,2013,33(1):57-59

[3] 陈志军,陈建国．系列地图批处理自动成图解决方案:以勘查地球化学系列图为例[J]．地质学刊,2013,37(3):456-464

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[5] 陈志军,陈建国．基于MapGIS的全国地质工作程度数据库应用系统设计与实现[J]．物探化探计算技术,2006,28(4):381-386

[6] 聂小波,吴北平,何保国．基于ArcGISEngine的专题图模块的设计与实现[J]．地理空间信息,2006,4(1):12-14

[7] 花卫华,刘纪东,刘修国．基于控制字典的对象式地质属性数据管理[J]．地球科学:中国地质大学学报,2015,40(3):425-430

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[12] 兰小机 ,刘德儿 ,魏瑞娟．基于 ArcObjects与 c#．NET 的GIS应用开发[M]．北京:冶金工业出版社, 2011