ArcGIS环境下的数字影像地形图产品设计与快速成图_包雨睿.pdf

第 48 卷第 1 期2023 年 2 月Vol.48 No.1Feb.2023测绘地理信息Journal of GeomaticsArcGIS环境下的数字影像地形图产品设计与快速成图包雨睿1 蔡忠亮1 戴江鸥2 李慧姝2 辛成1 钟世能11 武汉大学资源与环境学院，湖北 武汉，4300792 广东省国土资源技术中心，广东 广州，510075Design and Rapid Mapping of Digital Image Topographic Map in ArcGISBAOYurui1 CAIZhongliang1 DAIJiang ou2 LIHuishu2 XINCheng1 ZHONGShineng11 School of Resources and Environmental Sciences，Wuhan University，Wuhan 430079，China2 Land Resource and Information Center of Guangdong Province，Guangzhou 510075，China摘要：针对现有数字影像地形图产品设计架构不统一以及传统生产模式繁琐冗余的问题，设计了一种实用性强、应用范围广、生产高效的多样化数字影像地形图产品，并提出了ArcGIS 环境下的批量生产与快速成图方法，保证产品多样性与现势性的同时又具备高效统一的生产流程。该方法采用开放式模板化设计，建立规则库、表达库和模板库之间的多种类和多级映射关系，通过二次开发实现了数字影像地形图的快速批量自动制图。结果表明，该产品能够有效满足不同的生产需求，开放式自动制图技术不仅大幅度提高了地图产品生产效率，还支持多样化需求。关键词：数字影像地形图；快速成图；模板化；ArcGIS中图分类号：P283文献标志码：AAbstract：In view of the inconsistency of product design architectures of existing digital image topographic maps and the cumbersome and redundant issues of the traditional production mode，we design a diversified digital image topographic map product with high practicality，wide application scope and high production efficiency.A mass production and rapid mapping method based on ArcGIS with an efficient and uniform production process is proposed to ensure the diversity and presentability of the product.The method adopts open template design，establishes multi-category and multi-level mapping relationships among rule base，expression base and template base.It realizes rapid batch automatic mapping of digital image topographic maps through secondary development.The results show that the product can effectively meet different production needs，and the open automatic mapping technology not only substantially improves the production efficiency of map products，but also supports diversified needs.Key words：digital image topographic map；rapid mapping；modularization；ArcGIS数字影像地形图是以数字正射影像为基础，叠加相关数字地形图数据而产生的复合数字地图产品1。该产品兼备影像数据直观、现势性好的特点与基础地理信息矢量数据分类明晰、判读方便的优势，地理信息内容丰富，具有明显的实用性，可被广泛应用于规划、土地、林业、农业、水利、交通、测绘等行业。为加强测绘地理信息服务保障，有必要结合各行业工作实际，综合利用当前卫星技术和地理信息动态增量更新工作机制，根据新型基础测绘“一库多能、按需组装、定制服务”的理念2，充分发挥影像图和线划图的优点和价值，研究和设计按需组装、实用性强、生产高效、现势性高的数字影像地形图产品。在国家西部测图工程已完成了大量 1 50 000影像地形图研究成果的基础上3，4，不少学者也对影像地形图的产品设计与制作技术进行了探索5-7。但成果比例尺大多为 1 10 000 与 1 50 000，尺度不够多样；多数制作工艺流程需要跨平台操作，缺乏生产一致性；生产过程缺乏自动化使得产品的生产周期延长，生产成本增加。因此，有必要探索数字影像地形图产品批量生产与快速成图的机制。本文针对数字影像地形图产品的设计与生产需求，结合现有基础地理信息数据特点，采用空间数据库、GIS、自动制图8，9等技术，研究 ArcGIS环境下的标准地形图产品模式设计及快速成图方法，通过探索 GIS 平台下的快速制图关键技术及其集成方法，DOI：10.14188/j.2095-6045.2022152文章编号：2095-6045（2023）01-0102-05引用格式：包雨睿，蔡忠亮，戴江鸥，等.ArcGIS 环境下的数字影像地形图产品设计与快速成图 J.测绘地理信息，2023，48（1）：102-106（BAO Yurui，CAI Zhongliang，DAI Jiang ou，et al.Design and Rapid Mapping of Digital Image Topographic Map in ArcGIS J.Journal of Geomatics，2023，48（1）：102-106）基金项目：国家重点研发计划（2021YFB2501101）。第 48 卷第 1 期包雨睿等：ArcGIS环境下的数字影像地形图产品设计与快速成图设计影像地形图产品的生产模式与工艺流程，实现影像地形图的快速批量化生产，以提高地图制图效率和规范性，满足多行业、多场景及应急制图的需求，实现地理信息数据服务的多样化与智能化。1 产品模式设计1.1需求分析通过需求调查研究，本文收集了一批测绘成果应用单位的反馈意见，总结出产品要满足如下需求：1）标准化程度高，规范性强。目前数字影像地形图的制作技术规范等还不明确，基于行业标准建立产品规范和标准化生产流程有助于推进其研制与应用。2）信息丰富，精度高。数字影像地形图产品具有复合性的特点，需要同时保留影像精确与真实直观以及线划要素信息丰富与便于查询的特点。3）灵活多样，立足实用性。产品设计要从不同尺度、不同内容形式等角度出发，根据不同需求灵活定制产品的表达效果，具备可选择性和可拓展性，满足普通用户或特定用户自定义的要求。4）现势性好，满足高效生产。数字影像地形图要有足够的数据支撑、成熟的数据处理技术及流程，以缩短生产周期，保证其更新周期满足实际应用需求。1.2产品总体设计本文设计的数字影像地形图产品遵循 基础地理信息数字产品数字影像地形图（CH/T10132005），是基于数字正射影像叠加矢量要素和地貌数据，按照制图规范，经数据预处理、要素选取、符号与注记配置、要素关系处理和图面整饰而形成的一种复合地图产品。该产品是结合实际需求对当前测绘成果的重要补充，既具备传统测绘产品信息丰富、分类明晰的特点，又具备独特优势。与传统地形图相比，用丰富的影像细节表征地物纹理，图面更加真实直观，富于表现力；与一般影像产品相比，用更简洁明了的符号与颜色系统表征地物信息，图面表达更充分，更有助于判读。产品模式总体设计框架见图 1。在地图制图知识和要求的驱动下，依赖于空间数据库，根据不同的用户需求对制图规则与表达库进行自定义与灵活扩展，使其能够从分幅方式、比例尺、内容形式和表现形式方面实现数字影像地形图产品模式设计，并编制地形图产品规范指导设计与生产，最终生成多样化的数字影像地形图产品。1.3产品规格及生产技术指标数字影像地形图产品规格及生产技术指标需要满足相关规范与标准，包括数学基础、分幅方式、上图要素、地图表达、文件格式与元数据等。产品涵盖多种分幅方式。具体来说，采用标准分幅与编号的 1 10 000和 1 50 000数字影像地形图产品应符合 国家基本比例尺地图图式 第 1部分：1 500 1 1 000 1 2 000 地形图图式（GB/T139892012）的规定。1 2 000数字影像地形图产品的分幅编号方式为正方形分幅与坐标编号法。政区分幅和任意分幅均为非标准分幅，可根据应用场景自定义分幅方式。此外，上图要素要在保证信息量尽量丰富的同时不影响阅读，因此选取地名地址与兴趣点、水系、图 1总体设计框架Fig.1Overall Design Framework103测绘地理信息2023 年 2 月交通、境界与政区、地貌等专题信息作为必选上图要素。为便于判读，居民地与植被等面要素为可选上图要素，水系与交通的符号需要设置一定的透明度。完成要素符号与注记的配置后，还需依据地形图制作的相关规范文件完成图廓整饰、地图注记等工作，完成地图表达。本文设计的数字影像地形图产品采用数字和纸质兼有的成果载体，配图文件为 MXD 格式，出图文件为 PDF 格式或 JPG 格式，并且还包含元数据，用于描述产品信息。1.4产品的生产流程1）产品规格设计。数字影像地形图产品规格需包含明确的地图数学基础、数据存储形式以及影像的分辨率等，并将其以附注形式体现。2）数据资料准备。主要数据资料源为基础地理信息矢量数据（包含地貌数据）与数字影像数据，数据资料现势性要满足生产需求。3）表达库的设计。数字影像地形图产品的表达库涵盖符号库、注记库、整饰库与色彩库。表达库的设计要遵循继承性、突出显示、与影像协调一致的原则。满足个性化灵活制图需求，支持多样化制图表达要求。4）模板库的生成。模板库反映了产品的生产规则与生产全流程。根据数字影像地形图的特点及其制图规范要求，将每一类或每一系列数字影像地形图生产流程抽象为相应的模板库，并支持定制。5）数据预处理。由于产品的多样性，不同产品在分幅方式、比例尺、内容形式和表现形式上呈现的效果有所不同，根据制图需求进行数据裁切、等高线抽稀、图层拆分等操作。6）矢量要素的制图表达。矢量要素的选取：在数字影像上添加适量矢量要素，配置各种符号与注记，并保留等高线；图面要素关系处理：应将矢量要素叠置于影像上，叠加后要合理处理图面要素关系，在规则库中组织管理。7）地图整饰。数字影像地形图标准分幅图廓整饰按照 国家基本比例尺地图图式 第 1 部分 1 500 1 1 000 1 2 000地形图图式（GB/T20257.12017）的规定执行，综合数字影像地形图产品的特点进行合理调整。2 快速成图技术与应用快速成图技术主要是依据上述研究成果形成的数据智能化处理与转换、图面自动配置、要素关系处理、图廓整饰、模板库的组织管理等方法。基于 C#和 ArcObjects二次开发内嵌 ArcMap的插件系统，实现数字影像地形图的快速批量化、自动化成图。2.1数据预处理数据裁切是整个制图过程的基础，也是数据预处理的主要部分。根据制图需求对地理数据进行坐标转换和裁切处理，从而形成制图区。根据产品分幅