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(guó)科學(xué)院研究生院資源與環(huán)境學(xué)院)

地圖符號(hào)是地圖的語(yǔ)言單位，通過(guò)對(duì)地圖符號(hào)的解讀，可以直觀地了解地圖所表達(dá)的地理信息。無(wú)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(hào)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(kù)和工具庫(kù)，不過(guò)，它只提供了基礎(chǔ)地圖符號(hào)模型和地圖符號(hào)管理對(duì)象模型，沒(méi)有提供地圖符號(hào)管理和符號(hào)制作的工具。采用ArcGIS Engine進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，一個(gè)需要解決的問(wèn)題就是地圖符號(hào)化問(wèn)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(lèi)氣井符號(hào)、閥門(mén)符號(hào)、管線符號(hào)等，這些符號(hào)的繪制需要符合我國(guó)煤層氣地面集輸?shù)男幸?guī)。不管是ArcMap桌面版的符號(hào)庫(kù)還是ArcGIS Engine本身的符號(hào)庫(kù)都無(wú)法滿足該行業(yè)符號(hào)繪制的需求。在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)用戶(hù)還要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要來(lái)制作新的符號(hào)或者修改符號(hào)，所以需要基于ArcGIS Engine研建一套地圖符號(hào)制作工具，來(lái)滿足用戶(hù)針對(duì)不同行業(yè)符號(hào)定制的需求。煤層氣地面集輸系統(tǒng)的生產(chǎn)元素符號(hào)庫(kù)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(yǔ)言和ArcGIS Engine開(kāi)發(fā)行業(yè)特色符號(hào)庫(kù)的一般方法，重點(diǎn)研究了符號(hào)(點(diǎn)符號(hào)、線符號(hào)和面符號(hào))的繪制方法、符號(hào)庫(kù)全數(shù)據(jù)庫(kù)儲(chǔ)存方案、符號(hào)的使用配置方案以及符號(hào)庫(kù)的導(dǎo)入導(dǎo)出與管理。

1 符號(hào)的繪制與保存

ArcGIS Engine的符號(hào)系統(tǒng)在充分挖掘Display庫(kù)內(nèi)部已有接口的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，以達(dá)到對(duì)符號(hào)庫(kù)進(jìn)行擴(kuò)充的目的。ArcGIS Engine的符號(hào)體系如圖1所示。

從地圖符號(hào)的約定性及其表示的抽象概念可以把地圖符號(hào)分為點(diǎn)狀符號(hào)、線狀符號(hào)和面狀符號(hào)［2］。點(diǎn)狀符號(hào)有且只有1個(gè)定位點(diǎn)，它的大小與比例尺無(wú)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(hào)表示線狀延伸的地物，具有方向性，長(zhǎng)度與比例尺有關(guān)系而寬度與比例尺沒(méi)有關(guān)系;面狀符號(hào)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(hào)體系

符號(hào)繪制有很多方法［3-7］，本系統(tǒng)考慮到用戶(hù)使用的方便性，符號(hào)制作系統(tǒng)的交互界面設(shè)計(jì)為一個(gè)繪圖程序，用戶(hù)可以新建符號(hào)像使用Windows繪圖程序一樣繪制所需的符號(hào)形狀。在符號(hào)繪制工具選用的C#類(lèi)庫(kù)中的 System.Drawing.Graphics類(lèi)提供將對(duì)象繪制到顯示設(shè)備的方法。當(dāng)符號(hào)繪制完成后，關(guān)鍵參數(shù)以數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有學(xué)者對(duì)符號(hào)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)作了研究［8］，針對(duì)不同幾何類(lèi)型的符號(hào)的特征，提取出相關(guān)的采用符號(hào)的關(guān)鍵參數(shù)都用XML文件存儲(chǔ)到ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)中，每個(gè)符號(hào)由1個(gè)頭記錄和若干個(gè)不定長(zhǎng)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(hào)頭記錄。符號(hào)頭記錄由多個(gè)數(shù)據(jù)字段組成，分別描述整個(gè)符號(hào)的編碼、總數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、圖元數(shù)據(jù)記錄總數(shù)、分類(lèi)編碼等信息。每個(gè)頭記錄由10個(gè)字節(jié)組成，其結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 符號(hào)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(hào)的每個(gè)基本圖元(線、填充區(qū)、圓等)，為不定長(zhǎng)記錄，其最大長(zhǎng)度為128 k字節(jié)。

(3)基本圖元記錄?；緢D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(gè)基本圖元的類(lèi)型、畫(huà)筆寬度、顏色、坐標(biāo)點(diǎn)個(gè)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(hào)繪制后，將符號(hào)關(guān)鍵的參數(shù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)將繪制的符號(hào)保存為BMP文件。用戶(hù)在繪圖區(qū)域繪制好圖像后，假如保存為點(diǎn)符號(hào)，則用下面語(yǔ)句即可新建一個(gè)點(diǎn)圖片符號(hào):

IPictureMarkerSymbol m_PictureMarkerSymbol=new Picture Marker Symbol Class();

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

其中的第1個(gè)參數(shù)esriIPictureType.esriIPicture Bitmap是指Bmp格式的圖像，第2個(gè)參數(shù)pPicture Path是指該Bmp文件的存儲(chǔ)路徑，符號(hào)被存儲(chǔ)在ESRI的.ServerStyle文件中，為了方便以后對(duì)該符號(hào)進(jìn)行編輯修改，中間過(guò)程中的參數(shù)會(huì)被存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，符號(hào)繪制的流程如圖2所示。

圖2 繪制符號(hào)的流程

2 符號(hào)的配置

用戶(hù)可以在符號(hào)選擇其中選擇系統(tǒng)需要的符號(hào)來(lái)配置地物，可以調(diào)整符號(hào)的大小、方向和顏色等，不同的符號(hào)類(lèi)型的配置方法描述如下。

點(diǎn)符號(hào)的配置:IMarkerSymbol是所有點(diǎn)狀符號(hào)的基本接口。所有其他點(diǎn)狀符號(hào)接口繼承了IMarkerSymbol的屬性和方法。成員Angle(屬性)是點(diǎn)狀符號(hào)的旋轉(zhuǎn)角度。旋轉(zhuǎn)方向是逆時(shí)針，并且ArcMap假定點(diǎn)狀符號(hào)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(hào)顏色。Col-or是點(diǎn)狀符號(hào)的基本顏色。任意ArcMap顏色接口都可能被用于創(chuàng)建顏色對(duì)象。BarChartSymbol類(lèi)不支持Color。Size(屬性)是點(diǎn)狀符號(hào)的大小(高度或?qū)挾鹊淖畲笾?。以point為單位。XOffset是點(diǎn)狀符號(hào)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(hào)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(hào)配置:ILineSymbol接口，提供控制線符號(hào)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(hào)顏色，Width線狀符號(hào)寬度。

面符號(hào)配置:IFillSymbol接口，提供控制填充符號(hào)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(hào)例如控制閥、壓力傳感器、溫度傳感器等符號(hào)有方向性，當(dāng)配置這種點(diǎn)符號(hào)時(shí)，程序會(huì)根據(jù)該點(diǎn)符號(hào)相鄰的線段的角度，主要調(diào)用線段的Angle屬性來(lái)計(jì)算出點(diǎn)符號(hào)的角度，使該點(diǎn)符號(hào)能很好地符合相鄰線段的方向，地圖元素顯示會(huì)更加美觀。

用戶(hù)配置完畢后，符號(hào)配置信息會(huì)保存為XML文件，當(dāng)用戶(hù)下次進(jìn)入系統(tǒng)后，系統(tǒng)會(huì)讀取XML文件，自動(dòng)配置圖層的符號(hào)，如圖3所示。

圖3 符號(hào)配置流程

3 符號(hào)導(dǎo)入導(dǎo)與管理

符號(hào)導(dǎo)入導(dǎo)出:可以將外部的ServerStyle文件中符號(hào)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(hào)庫(kù)管理器:讀取系統(tǒng)的符號(hào)文件，進(jìn)行瀏覽，并能將符號(hào)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(hào)庫(kù)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(hào)類(lèi)型，如點(diǎn)符號(hào)，線符號(hào)，面符號(hào)，文字符號(hào)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(hào)類(lèi)型，并通過(guò)TreeView控件顯示管理。當(dāng)用戶(hù)點(diǎn)擊某一符號(hào)類(lèi)型后，會(huì)通過(guò)IEnumStyleGalleryItem接口去讀取pStyleGallery變量中符合要求的符號(hào)，并將讀取后的符號(hào)在窗口中顯示。

4 應(yīng)用實(shí)例

以上符號(hào)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(kāi)發(fā)的［9-10］，向用戶(hù)提供地圖符號(hào)的制作管理功能。

(1)符號(hào)制作功能(如圖4)。符號(hào)制作系統(tǒng)的交互界面設(shè)計(jì)為一個(gè)繪圖程序，用戶(hù)可以新建符號(hào)像使用Windows繪圖程序一樣繪制所需的符號(hào)形狀，或者打開(kāi)已有的.BMP符號(hào)文件進(jìn)行編輯，用戶(hù)完成符號(hào)繪制后點(diǎn)擊保存按鈕，就會(huì)彈出符號(hào)保存對(duì)話框，首先選擇符號(hào)類(lèi)型，點(diǎn)線面選擇1種，然后選擇符號(hào)分類(lèi)，如果沒(méi)有用戶(hù)需要的類(lèi)型，用戶(hù)可以新建分類(lèi)，然后輸入符號(hào)名稱(chēng)，點(diǎn)擊確定按鈕。

圖4 符號(hào)繪制界面

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

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

圖5 符號(hào)選擇界面

圖6 符號(hào)導(dǎo)入導(dǎo)出

(4)符號(hào)管理器的功能(圖7)。用戶(hù)可以在符號(hào)管理器中瀏覽系統(tǒng)中的符號(hào)，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(hào)刪除。

采用自定義制作后的符號(hào)化整體效果如圖8所示。

圖7 符號(hào)庫(kù)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(hào)制作管理工具的研建，介紹了地圖符號(hào)的制作、地圖符號(hào)庫(kù)的建立、符號(hào)庫(kù)的導(dǎo)入導(dǎo)出、符號(hào)管理以及地圖符號(hào)化模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。該工具是一個(gè)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(kāi)發(fā)應(yīng)用表明，該地圖符號(hào)制作管理工具的效果可以與ArcMap桌面版中的符號(hào)工具相比，并且繪制符號(hào)方法簡(jiǎn)單，提供給用戶(hù)的繪圖交互界面，使不具備GIS專(zhuān)業(yè)知識(shí)的用戶(hù)也可進(jìn)行操作，同時(shí)開(kāi)放式的設(shè)計(jì)使用戶(hù)在制作新的符號(hào)時(shí)，可直接加進(jìn)去，能夠很好地滿足用戶(hù)擴(kuò)充地圖符號(hào)庫(kù)的需求。

圖8 符號(hào)化效果

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