魏澤權(quán)，鐘啟穩(wěn)，范耀宏

(貴州地礦局102地質(zhì)大隊，貴州 遵義 563003)

傳統(tǒng)地形圖是采用特定的符號、顏色、注記等詳細表示地表上居民地、道路、水系、境界、土質(zhì)、植被等基本地理要素且用等高線表示地面起伏的一種按統(tǒng)一規(guī)范生產(chǎn)的可供使用者直接判讀的地形圖(圖1)。DLG數(shù)據(jù)庫是以點、線、面三類幾何圖形并賦予不同屬性來表示各地圖要素的矢量數(shù)據(jù)集，每一個幾何要素既體現(xiàn)了特定的空間關系，還具備固有的屬性信息。其技術特征及地理內(nèi)容、分幅、投影、精度、坐標系統(tǒng)與同比例尺地形圖一致，圖形輸出為矢量格式，任意縮放均不變形。1∶5萬DLG數(shù)據(jù)庫主要包含了測量控制點、水系、居民地與設施、交通、管線、境界、地貌、植被與土質(zhì)、地名及注記九類地形要素及其屬性信息(國家測繪地理信息局，2014)，這九類要素信息如不經(jīng)圖形化處理，其直觀可看到的的只有點、線、面三種圖形元素，不利于使用者的直接判讀(圖2)。

圖2 1∶5萬DLG數(shù)據(jù)圖

筆者在參與貴州省耕地質(zhì)量地球化學調(diào)查和貴州省高位隱蔽性地質(zhì)災害排查工作的質(zhì)量檢查中，發(fā)現(xiàn)各單位現(xiàn)收集的所謂1∶5萬地形圖均為DLG數(shù)據(jù)庫格式文件，且每個縣均涉及數(shù)幅至十多幅1∶5萬地形圖，如何將DLG數(shù)據(jù)以相應比例尺的地形圖形式進行顯示，便于使用者直接判讀和輸出傳統(tǒng)紙質(zhì)地形圖呢？

當前常用的地形圖制圖軟件有AutoCAD、南方CASS、MapGIS以及ArcMap等，其中AutoCAD著重于規(guī)則圖形制作，而南方CASS則著重于大比例尺地形圖的測繪成圖(周曉芹 等，2017)，這兩個軟件可以對數(shù)據(jù)庫中圖元經(jīng)轉(zhuǎn)換后將其空間信息加以利用，但屬性信息卻不能較好地得到利用，特別是一些點類型的信息，不能利用屬性信息進行分類表現(xiàn)；MapGIS和ArcGIS均屬于地理信息系統(tǒng)軟件，可以較好地利用要素文件的空間信息和屬性庫信息。1∶5萬DLG數(shù)據(jù)庫是以ArcGis的GEODADABASE格式存儲，如采用MapGIS軟件來對數(shù)據(jù)庫圖元進行符號化，則需通過文件轉(zhuǎn)換過程將數(shù)據(jù)庫中的各要素文件先轉(zhuǎn)換為shp格式文件后現(xiàn)再轉(zhuǎn)換為相應的.wt(點)、.wl(線)、.wp(面)圖層文件方能完成，且轉(zhuǎn)換后各圖層在符號化過程中還要根據(jù)其不同的屬性值分別進行符號化，過程相當繁瑣(王立新 等，2008)。采用ArcGis軟件的ArcMap平臺，則可相對簡便實現(xiàn)將DLG數(shù)據(jù)以傳統(tǒng)地形圖形式進行顯示，同時還可利用模板快速實現(xiàn)批量DLG數(shù)據(jù)到傳統(tǒng)地形圖。

1 總體思路

我國2013版1∶5萬地形要素數(shù)據(jù)已覆蓋全國陸地和部分島嶼范圍，涉及1∶5萬圖幅24182幅，數(shù)據(jù)采用CGCS2000坐標系，以地理坐標表示，坐標單位為度，高程采用1985國家高程基準。數(shù)據(jù)格式以ArcGis的GEODADABASE格式存儲，重點要素的現(xiàn)勢性達到2013年，其他要素的現(xiàn)勢性為2005-2011年(國家基礎地理信息數(shù)據(jù)庫2013版，2014)。

各要素數(shù)據(jù)均有規(guī)范的屬性表，表中相應屬性字段已賦值，利用其不同的屬性值制作相應的style圖元式樣，進行符號化處理及制圖綜合后，最終得到傳統(tǒng)標準格式地形圖。同時利用ArcMap形成的mxd文件作為模板，進行DLG數(shù)據(jù)快速圖形化的目的。具體流程見圖3。

圖3 工藝流程圖

2 數(shù)據(jù)要素圖形化及整飾

2.1 數(shù)據(jù)庫投影

目前我國1∶5萬DLG數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)采用的是CGCS2000國家地理坐標坐標系，以度為單位，無投影，不分帶。而1∶5萬地形圖需要采用高斯-克呂格6度帶平面直角投影坐標系統(tǒng)。因此，在進行數(shù)據(jù)圖形化之前，必須將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)從地理坐標系變換為平面直角坐標系。同一橢球下的不同坐標格式轉(zhuǎn)換，只需要投影參數(shù)即可轉(zhuǎn)換，不存在轉(zhuǎn)換參數(shù)問題(魏澤權(quán) 等，2018；王小華，2012)。在ArcGis軟件的ArcMap模塊下，其提供的Arctoolbox(工具箱)里投影和變換工具即可實現(xiàn)(圖4)。

圖4 數(shù)據(jù)庫文件批量投影轉(zhuǎn)換界面

2.2 按要素分類編制分別制作style文件

1∶5萬DLG數(shù)據(jù)以ArcGis的GEODADABASE格式存儲，在將該數(shù)據(jù)制作為1∶5萬標準地形圖時，利用ArcMap可以直接調(diào)用而不經(jīng)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，避免了不同軟件數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換過程中的數(shù)據(jù)丟失或?qū)傩詠y碼現(xiàn)象。

DLG地形要素數(shù)據(jù)共分為九個數(shù)據(jù)類三十四個數(shù)據(jù)層，并按標準分幅建立數(shù)據(jù)庫。其要素分類和數(shù)據(jù)分層見表1。

表1 1∶5萬DLG數(shù)據(jù)要素分類與數(shù)據(jù)分層一覽表

為了保證上述34個圖層中數(shù)百類圖元要素在每個圖幅可視化后均能保持標準、一致，需制作一個style圖元式樣文件(劉鑫 等，2017)，該式樣文件照GB/T20257.3-2017國家基本比例尺地圖圖式，第三部分：1∶25000 1∶50000 1∶100000地形圖圖式標準進行，確定點狀要素的符號、大小、顏色，線狀要素的線形、線寬、顏色以及面狀要素的顏色、紋理等達到標準化，制作的各圖元式樣名稱與對應的圖元要素GB值相同。

2.3 圖元要素符號化的實現(xiàn)

當style圖元式樣文件制作完成后，即可開始1∶5萬圖元要素符號化工作。

在ARCMAP平臺下，添加經(jīng)投影變換后的34個數(shù)據(jù)層文件，逐圖層利用屬性→符號系統(tǒng)→類別→與樣式中的符號匹配功能，通過圖元要素GB值字段與制作的樣式文件進行匹配，即可自動完成圖元文件的符號化。

2.4 要素標注

在可視化圖面中，除了用符號、線形、面域直接表示的信息外，還有部分需要用文字的方式進行說明，比如高程點的高程數(shù)值、等高線高程值、地名等。該類注記采用圖層屬性→標注→選擇需要標注字段→定義標注字體樣式、顏色、大小→再回到圖層屬性→選擇標注要素即可完成，同時也可采用標注轉(zhuǎn)換為注記功能將標注單獨形成一個獨立的圖元要素文件進行后期編輯(王興琴 等，2015)。

2.5 制圖綜合

制圖綜合的作用主要是在既定比例尺下為了圖面的整體協(xié)調(diào)而進行綜合調(diào)整，如對等高線進行平滑處理，對復雜的居民區(qū)、道路等進行簡化，對地圖符號相互壓占進行避讓、調(diào)整，各圖層進行制圖綜合后會形成另外的制圖綜合圖層(施建輝，2010)，圖層中圖元的刪減、移位等不會造成原數(shù)據(jù)的改變。對于注記類圖元文件，還可利用在屬性表中的顯示與不顯示功能實現(xiàn)合理避讓，最終達到圖面美化的目的。

2.6 圖面整飾

一張完整的地形圖，除了主體內(nèi)容外，還需要圖名、比例尺、圖框、坐標網(wǎng)及其他附注等內(nèi)容。而國家標準比例尺圖幅圖框及坐標網(wǎng)自動生成功能在ArcMap平臺未設置，因此，需要借助其他軟件來完成標準圖框制作(魏澤權(quán)，2013)，如采用Mapgis的投影轉(zhuǎn)換模塊可以完成標準圖框的制作，也可以基于本平臺自助開發(fā)標準圖框生成模塊來實現(xiàn)。如果用Mapgis生成標準圖框方式來完成圖幅整飾，則需將MapGis生成的點、線、面賦上相應屬性，以利于在轉(zhuǎn)換成ArcGis的shp格式文件后用其屬性生成相應注記和圖形。圖面整飾完成經(jīng)檢查無誤后即可導出為jpg、tiff、EPS、BMP、pdf等常用圖片格式或用繪圖儀直接打印出圖。

3 應用實例

筆者基于ArcGis10.5軟件，選擇一個1∶5萬DLG數(shù)據(jù)庫制作成國家2000坐標系標準1∶5萬地形圖?，F(xiàn)將主要過程分享如下：

3.1 數(shù)據(jù)準備

利用工具箱中數(shù)據(jù)管理工具下的批量投影工具，一次完成數(shù)據(jù)庫中所有圖層要素從CGCS2000地理坐標系到投影平面直角坐標系(CGCS2000_GK_CM_105E)的轉(zhuǎn)換(圖4)。

3.2 創(chuàng)建style文件

在ArcMap平臺界面下，選擇自定義菜單下的樣式管理器，創(chuàng)建新樣式建立一個新的樣式文件后，進入新樣式文件開始對要素符號進行逐一制作(圖5)。為了使制作出的地形圖達到標準化，

圖5 style文件創(chuàng)建流程界面

制作的各類要素符號必需滿足《GB/T20257.3-2017國家基本比例尺地圖圖式第三部分：1∶25000 1∶50000 1∶100000地形圖圖式標準》和《GB/T 13923-2016 基礎地理信息要素分類與代碼》要求。

3.3 圖層要素符號化

將數(shù)據(jù)庫中的圖層要素文件添加到ArcMap平臺，設置參考比例尺為1∶50000后，逐層進行樣式匹配。具體操作為：圖層→屬性→符號系統(tǒng)→要素類別→與樣式中的符號匹配，選擇自建的style文件，選擇值字段進行符號匹配即可將該圖層中的不同GB值要素與對應style文件中相同名稱的符號匹配。由于數(shù)據(jù)庫中圖層數(shù)據(jù)屬性表中的GB字段類型為“長整型”，而匹配字段類型要求為“文本型”，為了不破壞原數(shù)據(jù)，筆者在各圖層屬性表中添加一個文本型屬性字段，并讓新增加屬性字段的內(nèi)容與GB字段內(nèi)容相同，在進行樣式匹配時選擇該新增字段與style樣式名稱進行自動匹配，即可將點、線、面圖層顯示為樣式文件設定的符號。圖6為地貌圖層與植被圖層符號化后的顯示結(jié)果。符號化完成后，即可根據(jù)規(guī)范要求對相關符號進行文字標注。

圖6 部分圖層數(shù)據(jù)符號化后顯示效果圖

3.4 制圖綜合處理

各圖層在符號化后可能會出現(xiàn)線狀河流上下游線條等粗細、線條不圓滑、道路不連通、符號相互壓占等諸多影響圖面美觀的問題(曾秀芬，2019)，選擇系統(tǒng)提供的工具箱中相應工具模塊針對性進行處理即可解決這一類問題，使轉(zhuǎn)換后的地形圖更加美觀。如圖7、圖8。

圖8 道路連通處理前后效果對比圖

3.5 圖框制作及圖面整飾

在圖框及圖面整鉓時，ArcGis軟件本身不具備標準圖框生成功能，而中地軟件MapGis卻提供有該功能。筆者采用MapGis軟件中自動生成圖框文件并進行投影轉(zhuǎn)換后，通過文件轉(zhuǎn)換將MapGis的wt、wl、wp文件分別轉(zhuǎn)換為ArcGis的shp格式文件，加載到ArcGis平臺，再將該數(shù)據(jù)符號化即完成成果圖框制作及圖面整飾(圖9)。

圖9 正規(guī)出版印刷圖與數(shù)據(jù)輸出圖效果對比(左為印刷圖，右為數(shù)據(jù)輸出圖)

4 成果精度分析

從數(shù)據(jù)庫要素文件到傳統(tǒng)地形圖，是以規(guī)定的符號將數(shù)據(jù)庫要素顯示出來，達到直觀判讀的目的。利用本方法將1∶5萬DLG數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換為傳統(tǒng)地形圖后，數(shù)學精度與屬性結(jié)構(gòu)均與原數(shù)據(jù)庫保持一致，即使部分要素在制圖綜合中進行了適當?shù)膲赫肌⒈茏尰蛞莆坏忍幚恚矁H改變的是直觀顯示部分，但并不影響其內(nèi)在數(shù)據(jù)精度。

5 結(jié)語

(1)DLG數(shù)據(jù)是當前基礎地理信息化的體現(xiàn)，是基礎地理要素分層存儲的矢量數(shù)據(jù)集，包括空間信息也包括屬性信息，可用于建設規(guī)劃、資源管理、投資環(huán)境分析等各個方面，更有利于各類信息的集成管理。但對于部分用戶來說，DLG數(shù)據(jù)不如傳統(tǒng)地形圖直觀，因此，在特定需求時，就需要將DLG數(shù)據(jù)以傳統(tǒng)地形圖的形式表現(xiàn)出來。

(2)基于ArcMap平臺將1∶5萬DLG數(shù)據(jù)庫以傳統(tǒng)地形圖形式顯示主要工作量在于style文件制作，一旦style文件制作完成并成功轉(zhuǎn)換一個圖幅后，利用生產(chǎn)首個圖幅形成的mxd文件作為模板，采用修改圖層要素數(shù)據(jù)路徑的方法輕松實現(xiàn)相同比例尺其他圖幅的轉(zhuǎn)換，大大縮減DLG數(shù)據(jù)庫圖形化時間。

(3)采用本方法的難點在制圖綜合環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)工作得當與否將直接影響轉(zhuǎn)換成果的美觀性。

(4)利用DLG數(shù)據(jù)庫可實現(xiàn)地形圖實時更新，可彌補傳統(tǒng)地形圖更新周期長及現(xiàn)勢性不足缺點，從而可以在短時間內(nèi)實現(xiàn)從地物地貌變化到地形圖更新這一漫長過程，提高1∶5萬地形圖的現(xiàn)勢性。