CN108182272B

CN108182272B - 基于平均面积理念制作中国环境风险图的方法

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Publication number: CN108182272B
Application number: CN201810055441.XA
Authority: CN
Inventors: 张学霞; 葛全胜; 张雪; 吴文祥; 方宇; 赵静瑶; 高跃鹏
Original assignee: Beijing Forestry University; Institute of Geographic Sciences and Natural Resources of CAS
Current assignee: Beijing Forestry University; Institute of Geographic Sciences and Natural Resources of CAS
Priority date: 2018-01-19
Filing date: 2018-01-19
Publication date: 2021-10-26
Anticipated expiration: 2038-01-19
Also published as: CN108182272A

Abstract

本发明公开了一种基于平均面积理念制作中国环境风险图的方法，中国环境风险图的制作采用计算机数字制图方式完成，数据制作生产采用ArcGIS平台，CorelDraw和PhotoShop软件配合，基于平均面积制图的理念实现多软件驱动更新快速制图，提出了中文字体符号规范化、矢量/栅格数据制图输出、河流宽度渐变的制图表达等方法。即在计算机硬件、软件环境的支持下，应用矢量数据合并与分割技术、栅格数据裁剪与镶嵌技术、DLL符号库制备技术，实现了对数据的编辑处理、管理维护和多源数据的图面显示、制图输出。其特点是实现平衡与协调、集成与综合的中国环境风险图制作，为中国区域整体协调制图提供了参考。

Description

基于平均面积理念制作中国环境风险图的方法

技术领域

本发明涉及一种专题地图的制作技术，尤其涉及一种基于平均面积理念制作中国环境风险图的方法。

背景技术

自然和人为因素共同引发的全球环境变化给社会—生态系统带来了环境风险，是全球学术界非常关注并期待有重大突破的关键科学问题。目前关于中国区域的图件或者以行政区划为单元绘制、或者以公里网格为单元绘制，但两种绘制方法均存在一定的弊端。

(1)目前中国行政区划为34个省、直辖市，新疆、西藏、内蒙古、青海四个面积大省加起来为480万km²，占全国陆地面积的50％。面积排名靠后的5位，澳门、香港、上海、天津、北京，加起来的面积为4.18万km²，仅占全国陆地面积的0.43％。如果按照省、自治区、直辖市作为一级制图单元绘制中国区域的图件，那么各个省、自治区、直辖市形状各异、面积悬殊，造成整体比例失衡；标注、注记、地图符号等制图要素配置出现纷繁散乱、相互遮掩等自动制图障碍，需要人工辅助判别；只有多样变化和严格统一协调一致，才能体现制图的科学性与严密性，给读者带来对称与平衡的视觉美感。

(2)地图制作是一个复杂的工艺过程，目前尚未完全实现自动化，在地图概括、地图符号配置等方面还需要人工辅助。尤其是如何自动实现从数据库中直接抽取重要的和相关的空间信息，以预定的比例尺将其表示在缩小了的地图空间，完成自动化制图，是目前制图领域面临的难题。公里网格为单元制图存在社会经济统计数据无法快速同步更新制图数据库的问题，成为数据库驱动更新自动化制图的屏障。

中国剧烈的土地利用/覆盖变化和快速城市化、巨大的人口数量和区域差异、不稳定的季风气候造成中国环境风险增加，编制中国环境风险地图，明确中国环境风险与气候灾害风险水平在世界环境风险宏观格局的位置及特点，弄清中国环境风险与气候灾害风险各要素的时空变化规律，提出中国环境风险与气候灾害风险区划的原则、方法与方案，为有效防范中国综合环境风险提供科学依据。如何针对上述问题，将行政单元和公里网格两种绘图单元综合，加强地图模型化、制图自动化技术研究，快速绘制一套中国环境风险图件是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于平均面积理念制作中国环境风险图的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提出的基于平均面积理念制作中国环境风险图的方法，中文标注规范化和多源数据图面显示一致性和数据库驱动更新快速制图，包括以下步骤：

步骤一、平均面积制图数据的制备：

在保留现有行政区完整性的前提下，利用全国分省、分市、分县矢量数据根据平均面积的理念将中国行政区34个省、直辖市划分成60个一级区，探索出中国区域整体协调制图的新方法；

步骤二、DLL符号库的制备更新：

根据地理信息国家标准GB/T 17278-2009，采用编写自定义组件扩展ArcGISDesktop应用程序的方法完备ARCGIS里缺少的中文标记符号，以实现制图符号库的更新与规范化；

步骤三、ARCGIS的图面显示：

对矢量/栅格数据进行图层显示，进行图层符号化和图层渲染：符号化方法有数量、类别、样式，渲染根据点、线、面要素类型不同，选择相应的样式完成渲染，如符号和颜色设计；

步骤四、CorelDraw的图面显示：

利用图层管理器在CorelDraw中创建新图层，将ARCGIS中的制图要素分层框选复制到新图层中，保证文字符号在最上层，线状数据在中间层，面状和栅格数据在最底层，在CorelDraw中利用工具栏对图层进行标注编辑和创建，对特殊要素图片转曲，实现河流宽度渐变等效果；

步骤五、PhotoShop的图面显示：

在PhotoShop中打开CorelDraw软件保存的文件，利用工具栏进行修改编辑以保证多源数据图面显示的一致性，运用橡皮擦工具对超出边界线范围的内容进行擦除，用取色器和填充工具对地图内容与边界线之间的空隙进行填充上色；

步骤六、地图输出：

通过ARCGIS、CorelDraw和PhotoShop对中国环境风险图进行多源数据图面整饰要素和显示效果检查，将检查合格后中国环境风险图输出为*.tiff文件，完成打印制图流程，如果检查出现图面显示不一致等问题，返回步骤三编辑修改，直至满足制图标准为止。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的基于平均面积理念制作中国环境风险图的方法，提出平均面积制图的理念，结合中国实际，在保留行政区的完整性、划分区域的气候环境条件科学性的基础上，根据面积均一的原则将中国区域划分为60个一级区，考虑到地图设计中平衡与协调的构图美，为中国区域整体协调制图提供了参考。本发明提出中文字体符号规范化、矢量/栅格数据制图输出的方法，加强地图模型化方法的研究，可以为推进制图自动化的实现提供新思路。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于平均面积理念制作中国环境风险图的方法的多软件综合集成快速制图流程。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明的基于平均面积理念制作中国环境风险图的方法，其较佳的具体实施方式如图1所示：

中文标注规范化和多源数据图面显示一致性和数据库驱动更新快速制图，包括以下步骤：

包括以下步骤：

步骤一、平均面积制图数据的制备：

步骤二、DLL符号库的制备更新：

步骤三、ARCGIS的图面显示：

步骤四、CorelDraw的图面显示：

步骤五、PhotoShop的图面显示：

在PhotoShop中打开CorelDraw软件保存的文件，利用工具栏进行修改编辑以保证多源数据图面显示的一致性，运用橡皮擦工具对超出边界线范围的内容进行擦除，用取色器和填充对地图内容与边界线之间的空隙进行填充上色；

步骤六、地图输出：

通过ARCGIS、CorelDraw和PhotoShop对多源数据图面整饰要素和显示效果检查，将检查合格后中国环境风险图输出为*.tiff文件，完成打印制图流程，如果检查出现不一致问题，返回步骤三编辑修改，多次重复，直至满足制图标准为止。

制图数据库更新方法包括平均制图理念和60个一级区图形编辑与主键编码。

制图符号库更新方法包括DLL符号库的制备更新，中文标注的扩展应用。

多源数据的图面显示方法包括ARCGIS、CorelDraw和PhotoShop综合集成一致化显示多源数据。

中国环境风险图的制作方法包括河流数据的制图表达。

本发明的基于平均面积理念制作中国环境风险图的方法，提出平均面积制图的理念，结合中国实际，在保留行政区的完整性、划分区域的气候环境条件科学性的基础上，根据面积均一的原则将中国区域划分为60个一级区，考虑到地图设计中平衡与协调的构图美，为中国区域整体协调制图提供了参考。本发明提出中文字体符号规范化、矢量/栅格数据制图输出的方法，加强地图模型化方法的研究，可以为推进制图自动化的实现提供新思路。

本发明的中国环境风险图的制作是在计算机硬件、软件环境的支持下，应用矢量数据合并与分割技术、栅格数据裁剪与镶嵌技术、DLL符号库制备技术，实现了对数据的编辑处理、管理维护和制图输出。该专题图制作流程在基础地理信息数据更新的基础上，实现制图符号改善与自动配置、矢量/栅格多源数据的图面显示等功能。

(一)平均面积制图数据的制备

平均面积制图数据的制备主要采用矢量数据合并与分割技术，采用面积均一的原则，尽量尊重当地气候环境条件，并保留现有行政区的完整性。为了标识不同单元类型，采用12位字段code作为唯一标识的方法，主键编码遵照2007年中华人民共和国行政区划代码进行编制，合并和重划的地区按照尾部四位相同的格式进行编码，如陕西省在一级区中共划分两个单元：陕西北部、陕西南部及关中，陕西北部编码为611000。

一级区共划分为60个(表1)，其中东部21个省以省界为单元进行划分，考虑到面积均一问题，将上海市与江苏省合并，澳门、香港行政区与广东省合并，河北省北部与北京、天津合并为一个一级区。内蒙古、新疆、西藏等面积较大地区根据自然条件及面积进行分割，其中以地区为单元划分出38个一级区，以县为单元划分出3个一级区。

平均面积制图数据中每个一级区的平均面积约为16.1万km²，面积最大的一级区为西藏阿里，面积为31.0万km²，面积最小的一级区是海南省，面积为3.4万km²。

矢量数据合并技术主要采用ARCGIS中UNION方法实现，通过调用Arcmap—>ArcToolbox—>analysis tools—>overlay—>union模块完成。矢量数据分割技术采用ARCGIS中customize—>EDITOR—>split模块实现。

表1中国环境风险图一级区面积列表

单位：万Km²

(二)DLL符号库的制备更新

中文标注的标准化和规范化是中国环境风险图整饰要素通用符号和标准样式共享的重要环节。本发明参考《数字地形图产品基本要求》(GB/T 17278-2009)、《国家基本比例尺地图编绘规范》(GB/T 12343.3-2009)和《公共地理信息通用地图符号》(GB/T 24354-2009)等国家标准，规范中文标注。由于部分中文注记符号在ARCGIS已有的符号库中缺失，需要完备中文符号库并添加中文补丁插件，实现字头向上、左斜、左耸、右斜、右耸等多种注记符号样式切换效果。

中文标注补丁插件通过AO Symbol style的扩展，实现与原有ARCGIS标注引擎的无缝接合，保证用户在使用中文标注补丁的同时，仍然可以使用ARCGIS中调整标注方向、调整标注位置、设置字符间隔等其它标注功能解决标注符号压盖冲突。中文标注补丁插件后缀为*.dll的格式保存，通过regsvr32命令注册完成，在Arcmap—>properties—>layerproperties—>symbol中加载调用。

(三)多源数据的图面显示

不同来源、不同数据类型、不同文件格式的数据如何在图面显示中表现出一致性：边界完全重叠、无空隙？河流等特殊要素如何突破原有要素的几何属性，实现渐变效果的制图表达？这是中国环境风险图制作过程中亟需解决的问题。本发明参考《数字地形图产品基本要求》(GB/T 17278-2009)、《国家基本比例尺地形图更新规范》(GB/T14268-2008)、《地理格网》(GB/T 12409-2009)、《国家基本比例尺地图编绘规范》(GB/T 12343.3-2009)和《地图印刷规范》(GB/T 14511-2008)等国家标准，经过多次试验，探索出在ArcGIS、CorelDraw、PhotoShop三个软件中综合制图的方案，快速实时驱动更新图件(图1)。其中，边界突出部分采用擦除工具，空隙采用填充工具，河流宽度渐变效果通过制图表达或艺术笔工具实现。

河流宽度渐变效果的实现根据线状河流要素类的属性记录有两种途径。如果线状河流要素类包含起始宽度和结束宽度字段，可以在ARCGIS中采用制图表达实现，通过添加“锥形面”的几何效果，形成宽度渐变。如果线状河流要素类缺失宽度字段，可以调用CorelDraw中的艺术笔功能实现，通过河流图层复制、图片转曲线、选择艺术笔、艺术笔工具宽度、填充河流的边界和内部多边形等步骤形成河流粗头细尾的效果，使地图更具真实感。

具体实施例：

(一)DLL中文字体库的应用

中文字体标注工具采用编写自定义组件来扩展ArcGIS Desktop应用程序的方法来实现。以ActiveX DLLs形式分发，最后在Layer Properties中使用。具体使用步骤如下。

1、下载ECCartoExtension.dll组件到ArcGIS安装路径ArcGIS\bin安装目录下；

2、注册组件，通过命令：regsvr32<组件保存路径>\ECCartoExtension.dll；

3、启动ArcMap，点击Add Data按钮加载图层。然后右击内容列表中要标注的图层，选择Properties,打开Layer Properties窗口。

4、在Layer Properties窗口中，选择Label栏标，在Layer features in thisLayer前打勾，保证Layer features in this Layer处于选中状态。单击Symbol按钮，进入Symbol Selector窗口；在该窗口中单击Properties按钮，进入Editor窗口。在Type类型下拉列表中选择Chinese Text Symbol，切换到中文字体标签页，根据制图需求选择基线位置和字体倾斜方向，左侧Preview框提供预览功能，设置完成后单击OK按钮，回到SymbolSelector窗口。

5、在Symbol Selector窗口中可以选择字体颜色、字体大小和字体类型，设置完成后单击OK按钮，回到Layer Properties窗口。

6、在Layer Properties窗口的Label栏标下，点击Placement Properties和Scalerange按钮可以设置标注位置属性和标注显示比例，单击OK完成设置。

(二)多源数据的图面显示

为实现多源数据图面显示美观标准，本发明经过多次试验，探索出在ArcGIS、CorelDraw、PhotoShop三个软件中综合出图的方法，采用面符号或线符号表示点要素，或者用面符号表示线要素，突破了制图要素的几何属性，实现美观真实地制图表达。具体步骤如下。

1、空间数据层加载

空间数据层的类型主要有点、线、面等矢量数据和栅格数据，启动ArcCatalog，连接工作目录，将鼠标移至ArcCatalog窗口中需加载的数据层，拖曳到ArcMap窗口中，完成数据层的加载。按照点、线、面要素类型及要素重要程度调整数据层顺序。

2、图层要素渲染

在目录列表中右键点击数据层打开图层属性框Layer Properties,在Symbology选项卡下，根据数据图层的属性选择相应的符号化方法，符号化方法有数量、类别、样式等。点击数据层properties属性项下的symbol选项卡，或者直接双击数据层的符号，即可进入Symbol Selector编辑器，根据点、线、面要素类型不同，选择相应的样式完成渲染。点击Symbol Selector编辑器面板中Edit Symbol按钮，进入符号属性编辑面板，可以对图层要素符号进一步设置。

3、排版整饰与ARCGIS输出

设置纸张、数据框、出图范围，添加图例、比例尺，右击图例或比例尺等制图符号，选择Convert To Graphics，然后再右击选择Ungroup，可以将图例和比例尺打散，调整位置和尺寸。在窗口上方的标尺栏中，右击可添加辅助线，帮助调整对齐。并保存.mxd工程文件。

4、数据导入CorelDraw软件

在ArcGIS中,运用框选法选中转换图层,然后在编辑菜单下选择Copy Map ToClipboard复制地图窗口到剪贴板。在CorelDraw下选择窗口—泊坞窗—对象管理器,打开CorelDraw的图层管理器创建新图层。在CorelDraw中选择选择性粘贴，弹出选择性粘贴对话框，选择/图片(元文件)。在工具栏中设置图幅大小宽234nm，高174nm。重复以上步骤，直到将所有的图层转换到CorelDraw中。图层转换过程中确保文字符号在最上层、线状数据在中间层、面状和栅格数据在最底层的图层顺序，尽量避免信息遮挡。

5、CorelDraw编辑保存

在左侧工具栏中，用文本工具添加图廓、图名等。对特殊要素图片转曲，实现河流宽度渐变效果。右击标尺栏，可以添加地理格网辅助线。添置整饰要素，对中国环境风险图进行初步图面整饰，保存*.cdr文件。

6、PhotoShop编辑保存

在PhotoShop中打开CorelDraw软件保存的文件，运用橡皮擦工具对超出边界线范围的内容进行擦除；用取色器和填充对地图内容与边界线之间的空隙进行填充上色。通过一致性等检查，完成图面整饰，保存*.psd，同时导出*.tiff文件格式。

(三)河流数据的制图表达

如果线状河流要素类包含两个字段，起始宽度和结束宽度，河流的宽度渐变效果就可以通过制图表达来实现。

1、启动ArcMap，加载线要素类HydroL_1，该要素类包含多条线状河流。检查河流方向，如果需要改变线状要素方向时，在编辑状态下用编辑工具双击线，线显示出节点，光标放在线上，当光标为十字箭头时右键选flip，即可改变方向。

2、在内容列表中，右键单击HydroL_1图层，选择Convert Symbology toRepresentation。

3、打开转换为制图表达窗口，输入制图表达名称为HydroL_1_Rep，并设置其他属性。

4、单击Convert，即生成一个名为HydroL_1_Rep的制图表达图层。该图层可以代替HydroL_1图层，取消显示HydroL_1图层。

5、在内容列表中，右键点击HydroL_1_Rep图层，选择Properties。

6、打开图层属性窗口，切换到Symbology页，选择Representations->HydroL_1_Rep，可以查看制图表达规则及其属性。

7、单击Add new fill layer，添加一个面图层。

8、为该面图层添加几何效果，选中该面图层，单击“+”。

9、弹出几何效果窗口，选择Line input->Tapered polygon(锥状面效果)。

10、单击OK，回到图层属性的Symbology页。

11、单击Display field overrides，启动数据字段驱动制图，开始字段选择fromwidth，结束字段选择towidth。

12、单击YES，将弹出警告窗口，单击OK后设置完成。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种基于平均面积理念制作中国环境风险图的方法，其特征在于，中文标注规范化和多源数据图面显示一致性和数据库驱动更新快速制图，包括以下步骤：

包括以下步骤：

步骤一、平均面积制图数据的制备：

步骤二、DLL符号库的制备更新：

根据地理信息国家标准GB/T 17278-2009、GB/T 12343.3-2009和GB/T 24354-2009，采用编写自定义组件扩展ArcGISDesktop应用程序的方法完备ARCGIS里缺少的中文标记符号和样式，以实现制图符号库的更新与规范化；

步骤三、ARCGIS的图面显示：

对矢量/栅格数据进行图层显示，进行图层符号化和图层渲染：符号化方法有数量、类别、样式，渲染根据点、线、面要素类型不同，选择相应的样式完成渲染；

步骤四、CorelDraw的图面显示：

利用图层管理器在CorelDraw中创建新图层，将ARCGIS中的制图要素分层框选复制到新图层中，保证文字符号在最上层，线状数据在中间层，面状和栅格数据在最底层，在CorelDraw中利用工具栏对图层进行标注编辑和创建，对特殊要素图片转曲，实现河流宽度渐变效果；

步骤五、PhotoShop的图面显示：

步骤六、地图输出：

经过ARCGIS、CorelDraw和PhotoShop多软件对多源数据图面显示一致化检查，将检查合格后中国环境风险图输出为*.tiff文件，完成打印制图流程，如果检查出现不一致问题，返回步骤三编辑修改，直至满足制图标准为止；

制图数据库更新方法包括平均制图理念和60个一级区的图形编辑与主键编码；

制图符号库更新方法包括DLL符号库的制备更新，中文标注的扩展应用；

2.根据权利要求1所述的基于平均面积理念制作中国环境风险图的方法，其特征在于，中国环境风险图的制作方法包括河流数据的制图表达。

3.根据权利要求2所述的基于平均面积理念制作中国环境风险图的方法，其特征在于，所述步骤三中，完成渲染包括符号和颜色设计。