張曉楠，劉漢生，王慧芳

(1. 空軍航空大學(xué)，吉林 長春 130022；2. 信息工程大學(xué)，河南 鄭州 450001)

應(yīng)急公安專題符號庫制作技術(shù)研究

張曉楠1，劉漢生2，王慧芳2

(1. 空軍航空大學(xué)，吉林 長春 130022；2. 信息工程大學(xué)，河南 鄭州 450001)

從公安應(yīng)急指揮保障和業(yè)務(wù)需求出發(fā)，針對目前應(yīng)急公安專題符號存在的樣式欠完善、規(guī)范欠統(tǒng)一、制作程序繁雜等問題，提出應(yīng)急公安專題符號的概念及分類分級體系，基于Illustrator制作了應(yīng)急公安專題符號，并基于ArcGIS構(gòu)建了應(yīng)急公安專題符號庫，取得了較好的用戶評價效果，并為提高應(yīng)急公安專題地圖的制作效率和顯示效果發(fā)揮作用。

應(yīng)急公安；分類分級；符號設(shè)計；符號庫；Illustrator；ArcGIS

公安部門在日常工作中積累了大量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)真實地反映了各種犯罪事件的時空分布特征、數(shù)量特征及發(fā)展演變規(guī)律。將這些數(shù)據(jù)以應(yīng)急公安專題符號的形式表示在應(yīng)急公安專題圖上，可以有效輔助公安機關(guān)在情報分析、風(fēng)險評估、應(yīng)急指揮等方面的工作[1-5]。

然而，隨著應(yīng)急公安信息的不斷豐富與擴展，當(dāng)前的應(yīng)急公安專題符號樣式已顯得不夠完善，地圖制圖系統(tǒng)自帶的符號庫難以滿足公安部門的制圖需求；同時，缺乏應(yīng)急公安專題符號的設(shè)計規(guī)范，符號無法準(zhǔn)確體現(xiàn)其所代表的應(yīng)急公安信息之間的內(nèi)在聯(lián)系；此外，缺乏統(tǒng)一規(guī)范的應(yīng)急公安專題符號庫，制圖人員每次制圖時都需要手工配置應(yīng)急公安專題符號，程序復(fù)雜繁瑣，導(dǎo)致應(yīng)急公安專題地圖符號化效率低下。

因此，為了促進應(yīng)急公安專題符號的共享，減少制圖過程中重復(fù)勞動，提高應(yīng)急公安專題地圖制圖的標(biāo)準(zhǔn)化、自動化程度，本文從公安應(yīng)急指揮保障和業(yè)務(wù)需求出發(fā)，在分析應(yīng)急公安專題符號分類分級體系的基礎(chǔ)上，研究基于Illustrator和ArcGIS的應(yīng)急公安專題符號庫制作技術(shù)，為犯罪風(fēng)險評估、趨勢預(yù)測、案件偵破、警力部署等領(lǐng)域的分析、管理與決策提供可視化支持。

1 應(yīng)急公安專題符號庫概述

1.1 應(yīng)急公安專題符號的概念及分類

沒有符號，就不會有人的認知和實踐活動[6]。符號是人類用以認知和改造客觀世界、表達主觀情感的有力工具，具有視覺特性和空間特性。尤其是地圖符號，作為表達地圖內(nèi)容的基本手段和信息載體，它不僅能夠表示事物的空間位置、形狀、質(zhì)量和數(shù)量特征，還可以表示各個事物之間的相互聯(lián)系及區(qū)域總體特征[7-9]。

應(yīng)急公安專題符號是把地圖和地圖符號的一般理論應(yīng)用到應(yīng)急及公安工作中產(chǎn)生的部門符號，是應(yīng)急公安事件與專題地圖符號相結(jié)合的產(chǎn)物。它是針對公安部門業(yè)務(wù)需求和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)特征，對應(yīng)急公安專題要素采用圖形符號的方法進行可視化表達設(shè)計的符號。應(yīng)急公安專題符號旨在反映突發(fā)事件，將社會安全和突發(fā)事件信息傳遞給公安應(yīng)急部門，幫助決策者全面認識和掌握突發(fā)事件的發(fā)展變化、應(yīng)急區(qū)劃和治理規(guī)劃，從而在短時間內(nèi)作出有效響應(yīng)，以減少突發(fā)社會安全事件所帶來的人員傷亡和財產(chǎn)損失。

可見，應(yīng)急公安專題符號能夠為社會安全突發(fā)事件的分析、救援、部署提供現(xiàn)勢性信息，使決策者制定應(yīng)急方案時有據(jù)可依，同時，對于提高應(yīng)急專題地圖信息傳輸效率和表現(xiàn)能力，更好地提供應(yīng)急公安專題地圖的快速制圖服務(wù)至關(guān)重要。然而，應(yīng)急公安專題符號蘊含的信息紛繁復(fù)雜，且沒有成熟的圖式和設(shè)計規(guī)范，如果設(shè)計時不考慮要素之間的關(guān)系，符號設(shè)計就會缺乏系統(tǒng)性，影響其最終顯示效果。因此，為了確保應(yīng)急公安專題符號能夠被很好地理解與應(yīng)用，就必須確定應(yīng)急公安專題符號的種類，并進行合理地分級。對于不同類、不同級的專題要素，應(yīng)根據(jù)分類分級特點，有針對性地進行設(shè)計，保證同類要素符號的一致性、不同類要素符號的差異性，以提高信息傳輸?shù)男屎头栐O(shè)計的可用性。

針對公安業(yè)務(wù)的實際需求和應(yīng)急公安信息的現(xiàn)狀，參考公安行業(yè)信息相關(guān)分類標(biāo)準(zhǔn)，本文初步構(gòu)建了應(yīng)急公安專題符號的分類分級體系。根據(jù)要素屬性，將其分為人員、單位、目標(biāo)、案事件、警用設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施、分區(qū)、狀態(tài)等8個一級大類，基本覆蓋了應(yīng)急公安關(guān)注的所有專題信息。在每一級大類符號下又根據(jù)其屬性分為若干二級子類。二級子類若可以繼續(xù)往下分，則再分成若干三級子類，直到分到某一種確切的專題要素為止，如圖1所示。

圖1 應(yīng)急公安專題符號分類分級體系

以案事件類為例，它作為應(yīng)急公安專題地圖表示的重要要素，種類相對較多，是應(yīng)急公安專題符號設(shè)計的重點。案事件類可分為刑事案件、群體性事件、金融突發(fā)事件、影響市場穩(wěn)定的突發(fā)事件、民族和宗教事件、恐怖襲擊事件、涉外事件、信息安全事件和其他社會安全事件等9個二級子類。以二級子類中的刑事案件為例，又可分為危害國家安全案、以危險方法危害公共安全案、破壞社會主義市場經(jīng)濟秩序案、侵犯公民人身權(quán)利案、破壞民族平等和宗教信仰案、侵犯財產(chǎn)案、擾亂公共秩序案、貪污受賄案、瀆職案等9個三級子類。同理，三級子類中的侵犯財產(chǎn)案又細分為搶劫案、盜竊案、詐騙案、搶奪案、侵占挪用案、敲詐勒索案及故意毀壞財物案等7類，如圖2所示。

圖2 案事件專題符號分類分級體系(部分)

1.2 應(yīng)急公安專題符號庫制作基本思路

地圖符號庫是將常用符號經(jīng)過分類整理后存貯到計算機系統(tǒng)中的符號的有序集合，是一個實現(xiàn)管理地圖符號的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，通常用于符號信息的存儲、檢索、修改以及重組[10]。它以電子地圖或GIS系統(tǒng)的支持模塊而存在，為空間數(shù)據(jù)提供地圖符號化顯示的基礎(chǔ)[11]。應(yīng)急公安專題符號庫是一種基于GIS和社會安全應(yīng)急的符號庫，簡言之，它就是一個管理應(yīng)急公安專題符號的數(shù)據(jù)庫，其制作的基本思路如圖3所示。

圖3 應(yīng)急公安專題符號庫制作的基本思路

首先，根據(jù)公安業(yè)務(wù)專題數(shù)據(jù)庫，參考公安行業(yè)信息分類標(biāo)準(zhǔn)，建立應(yīng)急公安專題符號分類分級體系。進而利用Illustrator/Photoshop/ArcGIS等軟件，參考已有相關(guān)圖式規(guī)范，進行符號類型設(shè)計和視覺變量設(shè)計，得到初步的專題符號。最后，通過設(shè)計樣圖進行反復(fù)試驗，經(jīng)修改優(yōu)化后得到最終的應(yīng)急公安專題符號庫。

2 基于Illustrator的應(yīng)急公安專題符號制作

2.1 制作流程

在應(yīng)急公安專題符號庫制作過程中，應(yīng)急公安專題符號的設(shè)計是關(guān)鍵，它直接決定著應(yīng)急公安信息的可視化效果，影響著應(yīng)急公安信息在基礎(chǔ)地理底圖上視覺層次的構(gòu)建，間接制約著整個應(yīng)急公安專題地圖的成圖質(zhì)量。本文中，利用Illustrator軟件強大的矢量圖形繪制與編輯功能[12-13]，完成應(yīng)急公安專題符號的制作，其制作流程如圖4所示。

在AI環(huán)境下進行應(yīng)急公安專題符號的設(shè)計與制作，以EMF文件格式進行輸出，初步得到EMF格式的專題符號。進而設(shè)置符號的相關(guān)參數(shù)，并用以配置應(yīng)急公安專題樣圖。經(jīng)判斷符號以及輸出樣圖的可視化效果，決定是否進行符號的再設(shè)計。若取得滿意效果，則應(yīng)急公安專題符號制作完成，否則反復(fù)迭代進行重新設(shè)計，直至滿意為止。

圖4 基于Illustrator的應(yīng)急公安專題符號制作流程

2.2 關(guān)鍵問題

在應(yīng)急公安專題符號的制作過程中著重解決了以下關(guān)鍵問題：

1)文字對象的圖形轉(zhuǎn)換處理

如果在應(yīng)急公安專題符號中需用到字符，在符號最終導(dǎo)出為EMF文件之前，將字符對象轉(zhuǎn)換為圖形，作為普通圖形對象來處理。這樣，就可以防止文字對象在縮放或編輯過程中，因填充和描邊關(guān)系的變化而引起的文字外觀上的改變。

2)圖形簡潔光滑的技術(shù)處理

為盡量減少對其它要素的壓蓋或影響，應(yīng)急公安專題符號在地理底圖上配置時對尺寸有一定的限制，這就要求符號設(shè)計時不僅要形象，還需注意構(gòu)圖應(yīng)盡量簡潔。此外，除構(gòu)圖需要采用折線(如多邊形、星形等)外，符號中的圖形邊線應(yīng)采用光滑曲線而非連續(xù)折線表示。

3)保證符號穩(wěn)定性的技術(shù)處理

Illustrator中的邊線與地圖中的線要素類似，一般為線要素的路徑或面要素的輪廓線。邊線有描邊、顏色、粗細、端點、邊角、對齊和虛線等多個屬性，它們共同決定了邊線的外觀表現(xiàn)。當(dāng)需要整體縮放邊線(線要素)時，系統(tǒng)會根據(jù)其屬性自動重新配置其外觀，這一特性嚴重地影響了符號的穩(wěn)定性。在頻繁地縮放符號以適應(yīng)地理底圖的過程中，會造成符號自身構(gòu)圖特性的變化，尤其是線要素寬窄屬性的改變，使得整個圖形面目全非。圖5顯示出兩種縮放方式對符號外觀的影響，與圖5(a)原圖相比，圖5(c)1/2縮放效果(不選“比例縮放描邊和效果”)的構(gòu)圖變化巨大，特別是圖形描邊，在系統(tǒng)重新配置外觀后發(fā)生了很大變化；圖5(b)1/2縮放效果(勾選“比例縮放描邊和效果”)的構(gòu)圖與有較小差別，但頂角處描邊的變化較為明顯。這兩種典型的圖形縮放方式均引發(fā)了圖形外觀構(gòu)圖的變化，且變化主要集中在圖形的描邊。因此，為保證符號的穩(wěn)定性，在輸出前將符號中的圖形擴展為不帶描邊的填充圖形(即設(shè)置圖形的描邊屬性為“無”)。

圖5 邊線對符號外觀的影響

4)符號色彩模式的選擇處理

如果應(yīng)急公安專題符號庫用于屏幕輸出，設(shè)置符號色彩時就選用色域最廣的RGB模式或HSB模式；如果基于符號庫配置的應(yīng)急公安專題圖用于打印輸出或印刷，就選用CMYK模式，以保證符號與輸出專題圖色彩的一致性。

5)符號入庫的技術(shù)處理

EMF格式的符號文件與符號庫中對應(yīng)符號應(yīng)保持一致的尺寸。ArcGIS自帶符號庫中的符號尺寸均不大于18點，換算后約為6 mm，因此,在Illustrator中制作符號時可直接將其設(shè)為最終尺寸。為方便制作，也可先設(shè)計較大尺寸的符號，輸出時再進行縮放，但需要考慮圖形的描邊屬性對符號外觀的影響。

3 基于ArcGIS的應(yīng)急公安專題符號庫制作

3.1 符號庫制作原則

在上述研究基礎(chǔ)上，即可基于ArcGIS制作應(yīng)急公安專題符號庫了。在設(shè)計制作符號庫時，應(yīng)始終遵循以下原則，力求使制作的應(yīng)急公安專題符號發(fā)揮出最大的效能。

1)系統(tǒng)性。在內(nèi)部分類上應(yīng)科學(xué)規(guī)范，使符號體系完整、邏輯嚴密、結(jié)構(gòu)清晰、易于歸納。在組織形式上應(yīng)能充分表現(xiàn)出應(yīng)急公安專題符號的分類分級關(guān)系，滿足公安業(yè)務(wù)需求。

2)易用性。符號庫應(yīng)符合應(yīng)急公安地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用特點，符號簡潔抽象，清晰易讀，層次感強，通用性好。同時，符號庫成果導(dǎo)入ArcGIS時應(yīng)方便快捷，符號說明表描述清晰，指導(dǎo)意義強。

3)可擴充性。整個符號庫的制作要有利于后期的管理和維護，應(yīng)提供開放式的管理與操作，隨著新案件、新政策等的不斷變化，可及時擴充符號庫，以保應(yīng)急公安專題圖的設(shè)計需要。

3.2 符號庫制作流程

ArcGIS環(huán)境中，除了簡單符號外，還內(nèi)置了多個專題符號庫，涵蓋了交通、通信、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、環(huán)境、地質(zhì)、氣象、犯罪等眾多領(lǐng)域，方便相關(guān)行業(yè)地理信息的可視化應(yīng)用[14-15]。但應(yīng)急公安信息有著自身的特點，種類繁多且專業(yè)性較強，尚需科學(xué)劃分、制作符合用戶使用習(xí)慣的應(yīng)急公安專題符號庫。遵照以上原則，基于ArcGIS制作應(yīng)急公安專題符號庫，其具體流程如圖6所示。

圖6 基于ArcGIS制作應(yīng)急公安專題符號庫流程

首先，打開ArcGIS的樣式管理器，并在管理器中新建樣式庫“應(yīng)急”，如圖7所示。

圖7 ArcGIS樣式管理器中新建樣式“應(yīng)急”

其次，在Marker Symbols中新建點符號，利用在Illustrator中設(shè)計的符號文件創(chuàng)建相應(yīng)的點符號，如圖8所示。

依照此方式，完全創(chuàng)建出所需的全部應(yīng)急公安專題符號，實現(xiàn)符號的入庫，結(jié)果如圖9所示。

圖8 用符號文件創(chuàng)建點符號

圖9 應(yīng)急公安專題符號入庫

應(yīng)急公安專題符號庫建好后，在ArcGIS中將樣式基本確定的相應(yīng)基礎(chǔ)地理底圖打開，加載專題圖層，將應(yīng)急公安專題符號配置到圖面上，調(diào)整符號尺寸、圖層可視化范圍等參數(shù)，判斷應(yīng)急公安專題樣圖的可視化效果。對于不合適或效果欠佳的符號，再重新制作后進行替換，直到效果滿意為止。

在樣圖屏幕配置檢查完成后，如有打印輸出任務(wù)，還需要將樣圖打樣輸出。同樣需判斷輸出樣圖中的符號是否存在問題，或是否達到用戶要求，根據(jù)需要修訂符號并作輸出檢查。最終確認無誤后，保存制作的符號庫文件和相應(yīng)的EMF圖片文件集。

這里值得指出的是，ArcGIS符號庫中的符號類型多樣，以點狀符號(或稱標(biāo)記符號)為例，又可分為簡單符號、字符符號、箭頭符號以及圖片符號4類。為保證符號在地圖顯示過程中的繪制速度，一般會建議采用簡單符號或字符符號。然而，完全采用這二類符號并不能滿足應(yīng)急公安專題符號的設(shè)計要求，難以體現(xiàn)其分類分級特點。同時，這二類符號構(gòu)圖簡單，色彩單一，大多數(shù)情況下圖面效果較差，雖借助蒙版和符號組合功能會有所改善，但嚴重影響符號的繪制效率。為此，就需要一種既能支持符號清晰易繪又能展示符號分類分級體系的制作方案。所以，選擇圖片符號加以解決。在兩類圖片符號中，BMP為柵格格式，EMF為矢量格式。為保持Illustrator和ArcGIS中地圖的矢量要素特性，本文采用矢量格式的EMF圖片符號作為創(chuàng)建符號時的主要方式。

3.3 應(yīng)急公安專題樣圖實例

建立應(yīng)急公安專題符號庫之后，筆者采用實例考察與訪談結(jié)合的方式，對設(shè)計的應(yīng)急公安專題符號應(yīng)用情況進行了探討。結(jié)果顯示，應(yīng)急公安專題符號的設(shè)計符合用戶的認知習(xí)慣，且用戶對設(shè)計符號所表達的應(yīng)急公安信息理解較好，對設(shè)計符號的評價較高。根據(jù)制作的應(yīng)急公安專題符號庫，本文進行了應(yīng)急公安專題樣圖實例設(shè)計，如圖10和圖11所示。

從輸出的樣圖可以看出，以應(yīng)急公安專題符號庫為基礎(chǔ)進行專題圖制作，不僅樣式美觀，信息齊全，而且可以減少重復(fù)工作，有利于促進符號的共享與應(yīng)用，提高制圖效率，極大地方便用戶。

圖10 單位及基礎(chǔ)設(shè)施樣圖

4 結(jié)束語

應(yīng)用應(yīng)急公安專題符號庫制作技術(shù)，形成可導(dǎo)入ArcGIS進行地圖制圖的符號庫文件.style以及符號設(shè)計工程文件.ai，目前制作了大量應(yīng)急公安專題地圖，并在“海峽西岸公共安全應(yīng)急指揮與位置服務(wù)系統(tǒng)”中得到了良好的應(yīng)用，為提高應(yīng)急公安專題地圖的制作速度和顯示效果發(fā)揮了較大作用。同時，尚存在一些不足之處有待進一步完善，如符號庫中缺少三維符號、動態(tài)符號等。

[1] 鄭束蕾, 李瑛, 方瀟,等. 基于眼動實驗和模板技術(shù)的應(yīng)急地圖設(shè)計研究[J].信息工程大學(xué)學(xué)報,2016,17(1):106-111.

[2] 高文娟, 陳思思, 李佳. 應(yīng)急現(xiàn)場一體化快速制圖方法[J].地理空間信息,2015,13(4):46-48.

[3] KONECNY M, ZLATANOVA S, BANDROVA T. Geographic Information and Cartography for Risk and Crisis Management: Towards Better Solutions[M]. New York:Springer-Verlag,2010:221.

[4] 杜明星. 我國公安應(yīng)急處置機制現(xiàn)狀及其對策研究[D].南京:河海大學(xué),2007.

[5] BORST D, JUNG D, MURSHED S,et al. Development of a methodology to assess man-made risks in Germany[J].Natural Hazards & Earth System Science & Discussion,2006,6(5):779-802.

[6] 肖峰. 從哲學(xué)看符號[M].北京:中國人民大學(xué)出版社,1989:114.

[7] 薄偉偉. 基于ArcMap的地圖符號設(shè)計與研究[J].地理空間信息,2006,4(2):70-72.

[8] 曹利民. 地震應(yīng)急救援專題圖符號庫系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].成都:西南交通大學(xué),2010.

[9] 張志軍, 邱俊武, 于忠海. 通用地圖符號表達機制的研究[J].測繪工程,2013,22(5):5-8.

[10] 賈燕. 公共安全事件應(yīng)急符號的設(shè)計研究[D].鄭州:信息工程大學(xué),2010.

[11] 王文敏. 基于ArcGIS的地圖符號庫建立方法與動態(tài)符號化實現(xiàn)研究[D].西安:長安大學(xué),2011.

[12] 黃凱, 魏海平, 張昊,等. 通用輕量型標(biāo)圖符號設(shè)計方法研究[J].測繪工程, 2015,24(9):14-18.

[13] 李嘉星, 蘇志軍, 何志新. 基于Illustrator的電子地圖符號庫的建立[J].地礦測繪,2012,28(4):24-26.

[14] 祁華斌, 艾廷華, 胡珂. 基于ArcGIS的地圖符號庫建立及符號化實施[J].測繪通報,2003(1):14-17.

[15] 王麗. 基于ArcGIS的地圖符號庫的建立方法研究[J].測繪與空間地理信息,2015,38(8):154-155.

[責(zé)任編輯：劉文霞]

Research on symbol library production technology for emergency public security

ZHANG Xiaonan1， LIU Hansheng2， WANG Huifang2

(1. Air Force Aviation University, Changchun 130022，China;2. Information Engineering University, Zhengzhou 450001,China)

Starting from the public security emergency command safeguard and business needs, as to the current problems such as the incomplete style, the lack of unity, and the complex production process, a public security special symbol, concept and classification of emergency public security special symbol is put forward. The emergency public security special symbols are made based on Illustrator, and then the thematic symbol library is produced based on ArcGIS, which has achieved the users evaluation and played a larger role for improving the production efficiency and display effect for the emergency public security thematic map.

emergency public security; classification; symbol design; symbol library; Illustrator; ArcGIS

引用著錄：張曉楠，劉漢生，王慧芳.應(yīng)急公安專題符號庫制作技術(shù)研究[J].測繪工程，2017，26(6)：11-17.

10.19349/j.cnki.issn1006-7949.2017.06.003

2016-06-19

國家自然科學(xué)基金資助項目(41471336)

張曉楠(1986-)，男，講師，博士.

P208

A

1006-7949(2017)06-0011-07