基于ArcGIS海圖制作方法淺談-劉艷

基于ArcGIS海圖制作方法淺談劉艷摘要：本文主要介紹了基于ArcGIS環(huán)境下制作海圖的優(yōu)缺點(diǎn)和相關(guān)方法、技巧、流程。

關(guān)鍵詞：海圖；CARIS；ArcGIS；海圖符號(hào)；坐標(biāo)系；投影

一、引言

海圖是海洋調(diào)查、測(cè)繪和研究的主要成果，更是海洋開發(fā)利用的重要資料。海圖廣泛應(yīng)用于航海、海洋工程建設(shè)、海洋調(diào)查和科學(xué)研究、海洋資源開發(fā)、海洋劃界以及海洋軍事活動(dòng)之中。因此熟練的掌握制圖技術(shù)，努力的學(xué)習(xí)制圖理論，這樣才能編制出那高質(zhì)量、美觀的海圖。本文從作者自身多年的制圖經(jīng)驗(yàn)出發(fā)分析目前海圖的制作現(xiàn)狀及現(xiàn)用制圖環(huán)境的不足，總結(jié)出ArcGIS在海圖制作中的優(yōu)缺點(diǎn)及如何在ArcGIS系統(tǒng)中制作出高質(zhì)量、精美的海圖。

二、海圖制作軟件簡(jiǎn)介

1、CARIS

目前使用比較成熟的海圖制作系統(tǒng)是加拿大通用系統(tǒng)公司CARIS軟件，該系統(tǒng)包含了許多水道測(cè)繪所需的專用功能模塊。在該系統(tǒng)下有一套完整的制作海圖的工具：CARIS工具欄、CARIS編輯器、環(huán)境設(shè)置、屏幕矢量化通過這些工具可以對(duì)海圖進(jìn)行編繪、修改、和輸出。

2、ArcGIS

ArcGIS是一些列軟件的集合。ArcGIS產(chǎn)品在行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，在海圖制圖方面也有著出色的表現(xiàn)（制圖可視化、空間數(shù)據(jù)管理、空間分析是ArcGIS的三大基石）。ArcGIS的制圖技術(shù)主要包括符號(hào)庫(kù)技術(shù)、符號(hào)系統(tǒng)、標(biāo)注、制圖表達(dá)等。巧妙的搭配使用這些制圖技術(shù)，可以滿足專業(yè)的海圖制圖生產(chǎn)。

3、CARIS與ArcGIS對(duì)比

相對(duì)于CARIS系統(tǒng)ArcGIS軟件在以下方面有獨(dú)天得厚優(yōu)勢(shì)：

⑴屬性查詢：提供了一系列的工具用于幾何數(shù)據(jù)、屬性表、元數(shù)據(jù)的管理、創(chuàng)建以及組織?？梢詾g覽和查找地理信息，記錄、查看和管理元數(shù)據(jù)，創(chuàng)建和管理Geodatabase數(shù)據(jù)模型

⑵柵格數(shù)據(jù)編輯：可以對(duì)影像數(shù)據(jù)（柵格數(shù)據(jù)）進(jìn)行處理，可以使用它作為背景（底圖），以輔助分析其它數(shù)據(jù)層。鑲嵌數(shù)據(jù)集可以管理不同類型的影像數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與分析。

⑶矢量數(shù)據(jù)編輯：強(qiáng)大的編輯工具，可以降低數(shù)據(jù)的操作難度并形成自動(dòng)化的工作流。高級(jí)編輯和坐標(biāo)幾何（COGO）工具能夠簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)、導(dǎo)入和清理。

⑷坐標(biāo)與投影轉(zhuǎn)換：即可自定義投影和坐標(biāo)系也可使用軟件提供的多種投影及坐標(biāo)系，輕松完成投影或坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，將來源不同的數(shù)據(jù)集合并到共同的框架中。

⑸與其他數(shù)據(jù)對(duì)接：可以輸入、輸出多種格式數(shù)據(jù)，方便與其他軟件數(shù)據(jù)格式對(duì)接。

⑹數(shù)據(jù)共享：充分使用ArcGISOnline。導(dǎo)入底圖、搜索數(shù)據(jù)或要素、向個(gè)人或工作組共享信息。

⑺無需復(fù)雜的環(huán)境變量設(shè)置。

CARIS系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)：

⑴擁有很高的聲望并且被視為業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)。

⑵在海員和水手中有很高的認(rèn)知。

三、ArcGIS環(huán)境海圖制作

1、符號(hào)系統(tǒng)制作

ArcGIS是一個(gè)新的制圖環(huán)境，在ArcGIS符號(hào)庫(kù)中沒有完善和專業(yè)的海圖符號(hào)系統(tǒng)。因此建立海圖符號(hào)庫(kù)成為ArcGIS系統(tǒng)制作海圖首先需要解決的問題。利用ArcGIS的樣式管理器，通過加載和應(yīng)用符號(hào)庫(kù)、創(chuàng)建符號(hào)庫(kù)、創(chuàng)建符號(hào)等功能建立基于海圖顯示標(biāo)準(zhǔn)所需的點(diǎn)線面等符號(hào)。線狀、面狀符號(hào)能輕松的通過ArcGIS的樣式管理器創(chuàng)建，但直接使用管理器創(chuàng)建的點(diǎn)狀符號(hào)在ArcGIS中無法通過大小縮放、位置偏移、角度旋轉(zhuǎn)等操作達(dá)到與海圖圖式要求，因此需借用Photoshop、AutoCAD、CorelDraw等第三方軟件進(jìn)行繪制。收集、繪制完成后利用FontCreator制作字體庫(kù)，修改符號(hào)的位置及大小等來滿足符號(hào)庫(kù)建設(shè)要求，通過FontCreator將編輯好的符號(hào)導(dǎo)出為TureType字體文件并安裝。在ArcGIS可以調(diào)用這些圖庫(kù)，這樣就可以完符合海圖圖式的點(diǎn)狀符號(hào)。

2、資料的收集

制作海圖第一步就是收集數(shù)據(jù)資料。對(duì)于CARIS制作海圖而言，制圖源數(shù)據(jù)的來源通常有舊版海圖數(shù)據(jù)文件、外業(yè)實(shí)測(cè)水深和岸線文本文件或圖形文件、圖紙經(jīng)掃描后的柵格文件、其他單位提供的AUTOCAD格式等。

使用ArcGIS樣式管理器創(chuàng)建的符號(hào)

3、建立數(shù)學(xué)基礎(chǔ)

建立數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是制作任何地圖的基礎(chǔ)。目前我國(guó)海圖采用坐標(biāo)系是2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，地圖投影海圖通常采用墨卡托投影。ArcGIS有三種方法建立數(shù)學(xué)基礎(chǔ)：①ArcCatalog右鍵屬性（properties）中xycoord，select是自己選擇一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)，或采用導(dǎo)入按另一個(gè)文件設(shè)置本文件。②打開ArcToolbox->數(shù)據(jù)管理工具->投影與變換->定義投影。③打開ArcToolbox->數(shù)據(jù)管理工具->批量定義坐標(biāo)系統(tǒng)。

4、海圖數(shù)據(jù)導(dǎo)入并編輯

海圖數(shù)據(jù)包括：已有測(cè)區(qū)矢量地形圖、水深數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)岸線資料、助航標(biāo)志、航道、錨地等資料。數(shù)據(jù)的編輯有兩個(gè)方面，一是空間數(shù)據(jù)的編輯，處理海圖數(shù)據(jù)冗余、裁剪、拼接、面狀要素分區(qū)填色等。二是屬性數(shù)據(jù)編輯，增加或刪除字段、填入或刪除有關(guān)要素的屬性數(shù)據(jù)。通過要素屬性數(shù)據(jù)的編輯建立要素和符號(hào)庫(kù)中相應(yīng)符號(hào)的連接，以便海圖符號(hào)化顯示。ArcGIS支持多種格式的數(shù)據(jù)導(dǎo)入，如海圖常用的000文件、*SHP、文本文件。

5、符號(hào)配置

海圖符號(hào)庫(kù)及海圖數(shù)據(jù)要素屬性數(shù)據(jù)編輯完成，符號(hào)的配置就非常簡(jiǎn)單了。只需要對(duì)相應(yīng)的海圖要素調(diào)用相對(duì)應(yīng)的符號(hào)類型即可。需要注意的是，配圖是在要素的屬性數(shù)據(jù)里面完成的，規(guī)則和樣式都存儲(chǔ)于屬性表中，和幾何圖形分離的。因此符號(hào)的修改與刪除不會(huì)影響相應(yīng)的要素自身。

使用ArcGIS制作的海圖

6、海圖要素標(biāo)注

ArcGIS中要素的標(biāo)注是基于要素的屬性數(shù)據(jù)?？蓸?biāo)注要素一個(gè)字段也可以標(biāo)注多個(gè)字段。ArcGIS提供標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注引擎和Maplex標(biāo)注引擎。標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注引擎提供了常規(guī)的標(biāo)注設(shè)置，標(biāo)注的樣式、顏色，大小，方向等。Maplex是ArcGIS的高級(jí)標(biāo)注引擎，它提供了一系列的工具用于提高地圖的標(biāo)注質(zhì)量，如控制標(biāo)注的大小和位置、優(yōu)化標(biāo)注放置的位置、制定不同要素層標(biāo)注的重要級(jí)別實(shí)行壓蓋避讓、控制文字間距、刪除重復(fù)標(biāo)注或重復(fù)標(biāo)注等。如果標(biāo)注完全符合要求后最好還是能將標(biāo)注轉(zhuǎn)為注記層獨(dú)立存放，因?yàn)闃?biāo)注是動(dòng)態(tài)的，即每次重繪海圖時(shí)（例如，平移和縮放地圖時(shí)）都會(huì)重新計(jì)算標(biāo)注顯示。而注記雖然隨比例尺變化，字體大小改變，但是有參考比例尺，位置固定不變。因此熟練掌握兩種要素標(biāo)注及標(biāo)注轉(zhuǎn)注記有助于我們配置出舒適、美觀的海圖。

7、海圖檢查

海圖制作完成需要進(jìn)行檢查，ArcGIS提供了功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)檢查功能，可從拓?fù)潢P(guān)系和屬性數(shù)據(jù)兩方面進(jìn)行檢查。拓?fù)潢P(guān)系即為數(shù)據(jù)的空間關(guān)系，利用ArcGIS檢查拓?fù)潢P(guān)系從不同層要素和同一層要素兩個(gè)方面來進(jìn)行，對(duì)不同層要素拓?fù)潢P(guān)系正確性檢查，主要點(diǎn)與面、線與線、線與面、面與面等要素間不合法的重合、相交、包含等。對(duì)同一層要素主要檢查面對(duì)象間不合法的相互交疊、包含和縫隙等。這些都可通過ArcGIS提供的工具實(shí)現(xiàn)。屬性數(shù)據(jù)檢查主要檢查屬性數(shù)據(jù)的完整性、正確性即可。完整性可通過相關(guān)工具檢查，正確性目前還需要人機(jī)交互的方式來實(shí)現(xiàn)。

結(jié)束語

隨著制圖技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的CARIS制圖環(huán)境已顯現(xiàn)出自身的一些局限性，漸漸已不能滿足現(xiàn)有用戶的海圖的需求，因此需要尋找其它的制圖環(huán)境進(jìn)行彌補(bǔ)，而ArcGIS憑借其強(qiáng)大便捷的編輯、管理、制圖、分析，查詢等功能讓我們眼前一亮。但是其畢竟不是專業(yè)的海圖制圖平臺(tái)，還有一些有待完善的地方，如海圖圖廓的整飾和羅經(jīng)圈、潮信表、信標(biāo)等其他資料不