陳盛銀
(1.福建省基礎(chǔ)地理信息中心,福建 福州 350003)
影像地圖作為一種新的產(chǎn)品模式,能更直觀地展示地面信息,突破線劃地圖信息負載量和表現(xiàn)方法的局限[1-3],被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代國防軍事、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、精細農(nóng)業(yè)、防災(zāi)減災(zāi)、城鄉(xiāng)建設(shè)與環(huán)境保護、重大基本建設(shè)工程、林業(yè)防護、交通指揮、土地規(guī)劃利用、國土資源勘查等領(lǐng)域[4]。ArcGIS是一套完整的影像地圖制作平臺,包括數(shù)據(jù)的處理、符號化、注記的制作和輸出等[5],但ArcGIS的制圖效果還不夠好,特別是鋸齒(aliasing)問題。由于ArcGIS使用GDI技術(shù),鋸齒問題使得在ArcGIS下制作的地圖與平面設(shè)計軟件的制圖效果存在差距。Adobe Illustrator是功能強大的繪圖軟件,能夠完美地解決鋸齒問題[6],而且制圖效果良好,能制作出表達形式多樣的影像地圖,但是它不支持空間坐標,且數(shù)據(jù)套合比較麻煩,特別是在數(shù)據(jù)投影不一致的情況下。Adobe Illustrator對空間數(shù)據(jù)的處理能力也很弱,制圖數(shù)據(jù)一般要在其他GIS軟件下處理分析,然后導(dǎo)入Adobe Illustrator,制圖過程比較復(fù)雜。將ArcGIS與Adobe Illustrator結(jié)合,使用ArcGIS完成數(shù)據(jù)的分析處理、符號化和注記的制作等工作,然后將影像地圖導(dǎo)出成ai格式,在Adobe Illustrator中完成效果的調(diào)整等,發(fā)揮這2個軟件的優(yōu)點,更快捷高效地制作影像地圖。本文將以某地區(qū)影像地圖的制作為例,介紹ArcGIS與Adobe Illustrator相結(jié)合的影像地圖制作過程。根據(jù)用戶要求,某地區(qū)影像圖幅為500 cm×225 cm,比例尺為1∶5 000。
某地區(qū)影像主要為DOM,分辨率為0.5 m。某地區(qū)的矢量數(shù)據(jù)主要為1∶10 000基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和興趣點數(shù)據(jù)?;A(chǔ)地理數(shù)據(jù)主要為道路、境界等,興趣點數(shù)據(jù)主要為地名數(shù)據(jù)、企事業(yè)單位注記等。
影像地圖的制作流程如圖1所示。首先收集相關(guān)的資料和數(shù)據(jù),提取可用于制作影像地圖的數(shù)據(jù)并進行整理,再根據(jù)影像圖的需要,制作相應(yīng)的符號庫,并在ArcGIS中完成數(shù)據(jù)的符號化,包括添加圖例、圖框、圖名等,然后導(dǎo)出成ai格式,在Adobe Illustrator中完成整飾后,打印成圖。
2.2.1 影像數(shù)據(jù)處理
首先需要對影像數(shù)據(jù)進行正射校正,正射校正后的影像轉(zhuǎn)成大小不超過2 GB的TIFF + TFW格式,然后利用Photoshop等圖像處理軟件,對影像進行整體或局部的拉伸、調(diào)色等處理,使影像亮度和對比度適中,色彩和色調(diào)均勻,保證影像的連續(xù)、無縫和視覺一致性。將經(jīng)過調(diào)色處理后的影像在遙感影像處理軟件中進行鑲嵌,并添加投影信息。根據(jù)制圖的需要還要對影像進行投影轉(zhuǎn)換,使得空間參考符合制圖要求。
2.2.2 矢量數(shù)據(jù)處理
1)格式轉(zhuǎn)換。在一般的影像地圖制作中,矢量數(shù)據(jù)可能來源于多個部門,數(shù)據(jù)采用不同的GIS軟件生產(chǎn),使用ArcGIS制圖時,需要將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成ArcGIS自有的格式,如shapefile、mdb、gdb等。所以,數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換是ArcGIS制圖不可缺少的一步。ArcGIS提供多種工具進行數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換,包括Conversion Tools和 Data Interoperability Tools。Conversion Tools支持OGC規(guī)范數(shù)據(jù)格式和常見數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換,Data Interoperability Tools則支持100多種數(shù)據(jù)格式讀取和70多種數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)出。
2)投影變換。格式轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)需要添加投影信息。根據(jù)制圖要求,需要對矢量數(shù)據(jù)進行投影轉(zhuǎn)換。某地區(qū)影像地圖采用西安80坐標系,中央經(jīng)線為東經(jīng)120°,東移500 km,無帶號。某地區(qū)興趣點數(shù)據(jù)采用WGS84坐標系,為了保證坐標系一致,需要在ArcGIS中采用Bursa七參數(shù)法將興趣點投影到西安80坐標系。
3)數(shù)據(jù)編輯。它主要是指對矢量數(shù)據(jù)的幾何圖形和屬性進行編輯,包括數(shù)據(jù)的更新、制圖綜合等。首先要根據(jù)收集到的資料對數(shù)據(jù)進行更新,特別是道路、居民地等容易變化的要素的更新,保持數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性。根據(jù)成圖比例尺和目的,對幾何圖形進行制圖綜合,ArcGIS提供的制圖綜合工具主要有Aggregate Polygon、Collapse Dual Lines To Centerline、Simplify Building、Simplify Polygon、Simplify Line、Smooth Line和Smooth Polygon等,可以根據(jù)數(shù)據(jù)情況選擇合適的工具進行處理。除了對幾何圖形進行編輯外,還要根據(jù)資料等對屬性數(shù)據(jù)進行編輯。
4)拓撲處理。將經(jīng)過前面3個步驟處理的數(shù)據(jù)進行拓撲檢查,并處理其中的錯誤,使數(shù)據(jù)層內(nèi)部沒有拓撲錯誤,數(shù)據(jù)層之間邏輯關(guān)系合理。ArcGIS提供了豐富的拓撲規(guī)則和拓撲編輯工具。在進行拓撲檢查之前,需要將數(shù)據(jù)導(dǎo)入要素數(shù)據(jù)集,然后才能創(chuàng)建拓撲關(guān)系。
符號庫制作之前首先要對符號進行設(shè)計,包括對點、線、面符號以及注記等的設(shè)計[7]。ArcGIS提供了很強的符號庫制作工具,可以用來制作點、線、面、注記等符號和樣式。打開Tool菜單下的Style Manager,創(chuàng)建一個用于制作某地區(qū)影像地圖的符號庫文件,格式為*.style。在該符號庫相應(yīng)文件夾下,可以制作相應(yīng)的符號,例如在Marker Symbols文件夾中創(chuàng)建點符號(見圖2)。
圖2 Style Manager創(chuàng)建符號庫文件對話框
ArcGIS自身帶有符號制作工具,也支持使用ttf、bmp、emf等格式的文件。ttf格式的文件,即常見的字體庫文件,可以使用FontCreator的字體庫編輯軟件制作,但字體庫文件用于制作的符號只能使用一種顏色,不夠豐富。bmp和emf格式的文件,即常見的圖片文件,可以使用平面設(shè)計軟件制作,如Coreldraw、Illustrator、Photoshop等軟件,都可以用來繪制符號需要的圖片。需要強調(diào)的是,emf格式的圖片允許背景透明,而且使用emf格式的圖片制作的符號放大時不會出現(xiàn)失真,是一種比較理想的制作符號的圖片格式。
制作完符號庫后,就可以使用符號庫中的符號完成相應(yīng)數(shù)據(jù)的符號化,并添加注記。ArcGIS支持的注記有2種,一種是標注(label),標注由ArcGIS自動生成,不能手動調(diào)整位置;另一種是注記(annotation),它存儲在數(shù)據(jù)庫中。采用注記有很多好處:它允許手工編輯,可以在每個字之間加入空格,然后使用注記編輯工具將注記轉(zhuǎn)成Convert to Multiple Parts,此時,注記中的每個字都可以單獨移動。制圖時根據(jù)需要選擇不同的注記生成方法。
符號化完成后,需要根據(jù)用戶需要的數(shù)據(jù)范圍、比例尺等設(shè)計圖幅的大小和方向。由于某地區(qū)影像圖幅高為500 cm,寬為225 cm,用戶需要橫向展示,所以制圖時使用Data Frame Tools旋轉(zhuǎn)-90°,此時指北針向右。此外,還需要為影像地圖添加圖框、圖例、比例尺、指北針和圖名等。根據(jù)要求,圖框應(yīng)具有漸變色效果,比例尺和指北針也都有明確的規(guī)定。漸變色圖框在ArcGIS中可以根據(jù)圖幅的大小和圖框?qū)挾?,使用Draw工具繪制一大一小2個矩形,使用Graphic Operations下的Remove Overlap,形成一個環(huán)形的框,將這個環(huán)形的框填充成漸變色效果即可,也可以在Illustrator中整飾時制作漸變色圖框。圖例可以使用ArcGIS自動生成,如果自動生成的效果不滿意,可以使用Convert to Graphics命令將圖例轉(zhuǎn)成圖片,再使用Ungroup命令將圖例全部打散,以便于對圖例中的每個符號、字體進行設(shè)置。
在影像地圖的中間產(chǎn)品完成之后,使用Export Map將影像地圖中所有矢量圖層導(dǎo)出為一個ai格式的文件,導(dǎo)出分辨率設(shè)置為3 000 dpi,將影像數(shù)據(jù)導(dǎo)出成另一個ai文件,導(dǎo)出分辨率設(shè)置為300 dpi。
1)圖層組織。使用Illustrator打開矢量圖層導(dǎo)出的ai文件,其中的圖層仍然按照ArcMap中的圖層進行組織,然后打開影像數(shù)據(jù)導(dǎo)出的ai文件,將影像圖層與矢量圖層合并到一個文檔中,并調(diào)整影像層的位置,將影像和矢量數(shù)據(jù)完全套合。
2)整飾。它包括注記的分布,圖例、矢量要素等表現(xiàn)形式的調(diào)整等,主要是為了彌補ArcGIS符號化等過程中的不足,使圖面層次分明、清晰易讀。
3)拼接線制作。由于圖幅達到了500 cm×225 cm,而目前主流打印機最大幅寬為152 cm,需要分幅輸出,然后再拼接。為了更容易拼接,在Illustrator中制作拼接線用于拼接時參考。
經(jīng)過Illustrator整飾之后的成果可以在Illustrator中直接打印輸出,也可以使用Photoshop將ai文件導(dǎo)出成tif、jpg等格式的圖片文件再打印。
Adobe Illustrator支持的最大幅面為577.95 cm×577.95 cm,這已經(jīng)滿足日常的制圖需要,如果需要制作更大幅面的影像地圖,可以先將影像地圖設(shè)置成較小的幅面,然后放大到需要的幅面。
矢量數(shù)據(jù)從ArcGIS中導(dǎo)出時,最好不要低于2 000 dpi,柵格數(shù)據(jù)導(dǎo)出300 dpi即可滿足影像地圖的打印輸出。矢量數(shù)據(jù)導(dǎo)出時分辨率如果太低,會導(dǎo)致符號顯示效果較差,如出現(xiàn)字體與描邊不能套合、圓形符號放大后不是圓等問題。柵格數(shù)據(jù)分辨率設(shè)置太高,會導(dǎo)致數(shù)據(jù)量太大,Adobe Illustrator無法打開。
有一些字體Adobe Illustrator無法識別,這些字體在ArcGIS制圖時盡量不要使用,如果一定要使用,可以使用FontCreator等字體庫編輯軟件,將字體庫的名字修改為英文或者拼音,再重新安裝字體,在ArcGIS中使用修改過名字的字體庫。此外,帶有“上”字的注記,在Adobe Illustrator中無法顯示,需要在Adobe Illustrator中重新輸入“上”字。目前只發(fā)現(xiàn)“上”字在使用ArcGIS導(dǎo)出成ai格式后,在Adobe Illustrator中無法顯示,原因未知。
ArcGIS與Adobe Illustrator相結(jié)合,發(fā)揮2個軟件的優(yōu)點,大大縮短了影像地圖制作的時間,而且制作出的地圖將比使用單一GIS軟件更加美觀,表達效果更加豐富。在符號庫完備,技術(shù)流程固定之后,使用ArcGIS和Adobe Illustrator制作影像地圖將非常方便。本文雖然以影像地圖制作為例,但是其中的很多方法同樣適用于線劃圖的制作。
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