CN106228587B - 基于gis图元的海洋风玫瑰图绘制方法 - Google Patents

基于gis图元的海洋风玫瑰图绘制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于GIS图元的海洋风玫瑰图绘制方法，方法包括：(1)加载包含海洋风玫瑰图各项绘制参数的Excel表格数据；(2)根据Excel的表格数据，以风向、风浪出现的频率大小为辐射比例长度，在GIS平台上借助图元绘制机制，将玫瑰图绘制在8个方位的同心圆上；(3)根据比例尺、纸张大小加载相应标准模板，完成图面整饰；(4)确认最终的出图内容，将成图文件保存成MXD格式，制图成果以PDF或者图片的方式输出。本发明首次在GIS平台上实现了复杂海洋要素的自动化绘制，改变了现有海洋风玫瑰图图件平台各异、排版编辑困难、标准不一及不与地理位置相关联的海洋风玫瑰图绘制现状。

Description

基于GIS图元的海洋风玫瑰图绘制方法
技术领域
本发明属于海洋信息技术领域，特别是一种基于GIS图元的海洋风玫瑰图绘制方法。
背景技术
海洋风玫瑰图是根据某一区域多年来的气象台观测的风浪、风向统计值，绘制出类似玫瑰花朵的图形。玫瑰图表示体现要素的频率。玫瑰图绘制模块根据风浪、涌浪、风向出现的频率，表示相应的比例长度，以中心为圆心，描在8个或16个方位上。
传统的海洋风玫瑰图不以面向GIS制图为目的，多基于Matlab、Origin软件进行单个玫瑰图的绘制，用于报告插图示意说明，无法与地理位置关联，在多个玫瑰图编辑、排版方面无法达到图件出版的效果。且由于这些软件间不能相互兼容，制图绘制过程中的属性信息也无法完整进行保存，造成了现有海洋风玫瑰图成果格式不统一、制图数据不完整问题；加之，传统GIS系统缺乏复杂符号的绘制，无法实现对多参数复杂图形的绘制功能。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种基于GIS图元的海洋风玫瑰图绘制方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于GIS图元的海洋风玫瑰图绘制方法，包括步骤如下：
(1)加载数据：加载的数据为结构化Excel表格数据，Excel表格数据存储有海洋风玫瑰图的各项绘制参数，其中包括经度、纬度、风速级别、N向频率、NE向频率、E向频率、SE向频率、S向频率、SW向频率、W向频率、NW向频率、静稳频率、平均风速、风速标准偏差、平均风向及总观测次数共16列；
(2)玫瑰图绘制：根据Excel的16个参数数据，在GIS平台上借助图元绘制机制，以风向、风浪出现的频率大小为辐射比例长度，绘制在8个方位的同心圆上，整个玫瑰图绘制过程步骤如下：
①玫瑰图颜色、分级及宽度信息设置：读取数据库中玫瑰图的颜色配置信息，包括圈的颜色以及线和字的颜色，在Hashtable中获取玫瑰图的绘制代码，根据对应的玫瑰图样式，存储玫瑰图内外圆圈的颜色、宽度，线的颜色、宽度以及字体的大小；
②Excel参数信息设置：读取Excel表中16项玫瑰图的参数信息，存放在NMDIS.YG.Legend.ChartMaker.RoseClass类中；
③创建玫瑰图位置空间点：读取Excel表中的经纬度信息，调用ArcEngine中的IFeatureClass接口，利用ESRI.ArcGIS.Geometry.PointClass创建玫瑰图的空间坐标点；
④构建基于GIS基本图元的玫瑰图类：基于TriangleElement类构建RoseClass派生类，其变量包括玫瑰图的宽度、高度、文字高度、不定频率、静稳频率、标准差、平均值、最大值、各向各级频率、图形线条的颜色、频率刻度线颜色、方向线颜色、普通字体颜色、方向线的宽度、玫瑰图的环数、玫瑰图圆心；
⑤绘制圆环：调用ITriangleElement接口，利用CreateCircle命令以步骤③创建的玫瑰图位置空间点为圆心，进行圆环的循环绘制，保存在SetGraphicsContainer，通过ITriangleElement.AddElement将绘制的圆环加入图元容器中；
⑥绘制文字及频率刻度线：调用IElement.pointsToMap获取文字绘制位置，调用ITextElement接口，根据文字的大小、颜色、字体绘制圈外的百分比文字，调用IPoint接口，构建频率刻度线的起始位置点，从北方向开始绘制，调用ICmykcolor及IRgbColor根据风级的大小存储不同的绘制颜色，调用ICartographicLineSymbol绘制线段，刻度线的长度和位置由像素坐标转换为地图坐标，包括线段的长短、线型、宽度，线段的绘制根据频率的大小，最高风级的起点从最低风级的终点开始；
⑦绘制内圆：由于内圆处于整个玫瑰图的最上层，因此最后完成绘制，通过调用ITriangleElement构建基本图形类型，通过其Geometry方法获取步骤③生成的空间点为圆心绘制内圆，保存在SetGraphicsContainer，通过ITriangleElement.AddElement将绘制的内圆加入图元容器中；
⑧绘制观测总次数文字：调用IElement接口，利用CreateRoseTextScaleElement方法，以内圆圆心为中心，内圆直径为文字大小，绘制总观测次数将文字置于内圆中心，保存在SetGraphicsContainer，通过ITriangleElement.AddElement将绘制的内圆加入图元容器中；
(3)整饰成图：根据比例尺、纸张大小加载相应标准模板，完成图面整饰；
(4)制图输出：确认最终的出图内容，将成图文件保存成MXD格式，制图成果以PDF或者图片的方式输出。
而且，所述步骤(2)中①步的玫瑰图分级具体为：风速分级共分为五级，0-1.5,1.6-5.4,5.5-10.7,10.8-17.1,≥17.2，所述读取数据库中玫瑰图的颜色配置信息具体为：根据国家海洋局《我国近海海洋综合调查要素分类代码和图式图例规程》中规定的海面风玫瑰图代码为1002030700，在数据库的CODE字段中找到其相匹配的代码，其对应的RoseColors分别为玫瑰图分级对应的颜色值。
本发明的优点和积极效果是：
本发明以GIS图元绘制机理和数据驱动制图为目的，结合海洋学科特点，首次在GIS平台上实现了复杂海洋要素的自动化绘制，集成了海洋风玫瑰图绘制的全部步骤和流程，改变了现有海洋风玫瑰图图件平台各异、排版编辑困难、标准不一，且不与地理位置相关联的海洋风玫瑰图绘制现状。
附图说明
图1是本发明方法的绘制流程图。
图2是本发明中海面风玫瑰图制作实例成果样图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实例做进一步详述：需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其它实施方式，同样属于本发明保护的范围。
一种基于GIS图元的海洋风玫瑰图绘制方法，包括步骤如下：
(1)加载数据：加载的数据为结构化表格，存储海洋风玫瑰图的各项绘制参数，支持数据为Excel格式Excel 97-2010，其中包括经度、纬度、风速级别、N向频率、NE向频率、E向频率、SE向频率、S向频率、SW向频率、W向频率、NW向频率、静稳频率、平均风速、风速标准偏差、平均风向、总观测次数共16列；
(2)玫瑰图绘制：根据Excel的16个参数数据，在GIS平台上借助图元绘制机制，以风向、风浪出现的频率大小为辐射比例长度，绘制在8个方位的同心圆上。整个玫瑰图绘制过程步骤如下：
①玫瑰图颜色、分级及宽度信息设置：读取数据库中玫瑰图的颜色配置信息，包括圈的颜色以及线和字的颜色，在Hashtable中获取玫瑰图的绘制代码，根据对应的玫瑰图样式，存储玫瑰图内外圆圈的颜色、宽度，线的颜色、宽度以及字体的大小。
②Excel参数信息设置：读取Excel表中16项玫瑰图的参数信息，存放在NMDIS.YG.Legend.ChartMaker.RoseClass类中。
③创建玫瑰图位置空间点：读取Excel表中的经纬度信息，调用ArcEngine中的IFeatureClass接口，利用ESRI.ArcGIS.Geometry.PointClass创建玫瑰图的空间坐标点。
④构建基于GIS基本图元的玫瑰图类：玫瑰图绘制思想是派生于GIS的基本图元，利用圆形、线段及字体进行组合控制，从而完成复杂图元从空间坐标和像素坐标之间的转换绘制。基于TriangleElement类构建RoseClass派生类，其变量包括玫瑰图的宽度、高度、文字高度、不定频率、静稳频率、标准差、平均值、最大值、各向各级频率、图形线条的颜色、频率刻度线颜色、方向线颜色、普通字体颜色、方向线的宽度、玫瑰图的环数、玫瑰图圆心。
⑤绘制圆环：调用ITriangleElement接口，利用CreateCircle命令以步骤③创建的玫瑰图位置空间点为圆心，进行圆环的循环绘制，保存在SetGraphicsContainer，通过ITriangleElement.AddElement将绘制的圆环加入图元容器中。
⑥绘制文字及频率刻度线：调用IElement.pointsToMap获取文字绘制位置，调用ITextElement接口，根据文字的大小、颜色、字体绘制圈外的百分比文字，调用IPoint接口，构建频率刻度线的起始位置点，从北方向开始绘制，调用ICmykcolor及IRgbColor根据风级的大小存储不同的绘制颜色，调用ICartographicLineSymbol绘制线段，刻度线的长度和位置由像素坐标转换为地图坐标，包括线段的长短、线型、宽度，线段的绘制根据频率的大小，最高风级的起点从最低风级的终点开始。
⑦绘制内圆：由于内圆处于整个玫瑰图的最上层，因此最后完成绘制，通过调用ITriangleElement构建基本图形类型，通过其Geometry方法获取步骤③生成的空间点为圆心绘制内圆，保存在SetGraphicsContainer，通过ITriangleElement.AddElement将绘制的内圆加入图元容器中。
⑧绘制观测总次数文字：调用IElement接口，利用CreateRoseTextScaleElement方法，以内圆圆心为中心，内圆直径为文字大小，绘制总观测次数将文字置于内圆中心，保存在SetGraphicsContainer，通过ITriangleElement.AddElement将绘制的内圆加入图元容器中。
(3)整饰成图：根据比例尺、纸张大小加载相应标准模板，完成图面整饰。
(4)制图输出：确认最终的出图内容，将成图文件保存成MXD格式，制图成果以PDF或者图片的方式输出。
实例
为了清晰描述本发明的内容，选取一个海面风玫瑰图的制作来详细说明执行步骤，如附图1所示。
(1)加载数据
加载已编辑好的海洋风玫瑰图excel数据，数据列包括经度、纬度、风速级别、N向频率、NE向频率、E向频率、SE向频率、S向频率、SW向频率、W向频率、NW向频率、静稳频率、平均风速、风速标准偏差、平均风向、总观测次数共16列。
(2)玫瑰图绘制
①玫瑰图颜色、风级及宽度设置：风速分级共分为五级，0-1.5,1.6-5.4,5.5-10.7,10.8-17.1,≥17.2，根据国家海洋局《我国近海海洋综合调查要素分类代码和图式图例规程》中规定的海面风玫瑰图代码为“1002030700”，在数据库中CODE字段中找到其相匹配的代码，其对应的RoseColors分别为该五级对应的颜色值，0-1.5级颜色为C100/M80，线条宽度0.2,1.6-5.4级颜色为C100/Y100，线条宽度0.4,5.5-10.7级颜色为M60/Y100，线条宽度0.8,10.8-17.1级颜色为Y100，线条宽度1.0,≥17.2级颜色为M100/Y100，线条宽度1.2，内圆圈的颜色存储在RoseInnerColor中，为M60/Y80，线条宽度RoseInnerLine为0.1，圆圈大小存储在RoseInnerSize中，半径大小为5。频率字体设置为LabelFont，宋体，LabelSize为6。
②Excel参数信息设置：读取经度、纬度为117°，23°对应的excel表中的各项参数，存储在RoseClass对应的变量中，Rose.RosePoint中存储玫瑰图的中心地理点位置117°，23°，Rose.AverageSpeed存储平均风速5，Rose.FrequencySteady存储静稳频率3，Rose.StandardDifference存储风速标准偏差3，Rose.AverageDirection存储平均风向359，Rose.TotalTimes存储总观测次数4464，Rose.StrLevel存放风速的级别，Rose.OrientationFrequency存储各个方向的风向频率。
③创建玫瑰图位置空间点：利用Rose.RosePoint中的117°、23°创建玫瑰图的空间坐标点。
④构建基于GIS基本图元的玫瑰图类：基于TriangleElement类构建RoseClass派生类，根据①所读取的玫瑰图基本绘制信息，将其存储在RoseClass中的变量中。
⑤绘制圆环：利用CreateCircle命令以117°、23°为圆心，根据圆环的个数5，以经纬度的间隔长宽为尺寸控制，由外到内进行圆环的循环绘制。
⑥绘制文字及频率刻度线：从圆环最里面开始绘制文字，首先找到文字的绘制位置，调用①所读取的文字颜色及大小、字体绘制参数，从北方向开始绘制圈外的百分比文字为％5。根据②所读取的频率数值，统计所有频率总和为104.2，获取每个方向每个级别的数值和总值进行对比，N向频率当风速级别为0-1.5时至为12.1，对比数值为12.1/104.2,其结果11.6％作为绘制刻度线的长度，调用①所读取的0-1.5级，C100/M80，线宽0.2，按比例绘制频率刻度线；同样的方法绘制1.6-5.4级的刻度，此时绘制起点在0-1.5级短线的终点，依次循环，直至绘制完8方向上所有频率刻度。
⑦绘制内圆：获取步骤③生成的空间点为圆心绘制内圆，调用①中绘制内圆的参数，颜色为M60/Y80，线条宽度为0.1，半径大小为5，绘制内圆。
⑧绘制观测总次数文字：以内圆圆心为中心，内圆直径为文字大小，绘制总观测次数4464将置于内圆中心。
(3)整饰成图：根据比例尺、纸张大小加载相应标准模板，完成图面整饰。
(4)制图输出：确认最终的出图内容，将成图文件保存成MXD格式，制图成果以PDF或者图片的方式输出。

Claims (2)

1.一种基于GIS图元的海洋风玫瑰图绘制方法，其特征在于包括步骤如下：
(1)加载数据：加载的数据为结构化Excel表格数据，Excel表格数据存储有海洋风玫瑰图的各项绘制参数，其中包括经度、纬度、风速级别、N向频率、NE向频率、E向频率、SE向频率、S向频率、SW向频率、W向频率、NW向频率、静稳频率、平均风速、风速标准偏差、平均风向及总观测次数共16列；
(2)玫瑰图绘制：根据Excel的16个参数数据，在GIS平台上借助图元绘制机制，以风向、风浪出现的频率大小为辐射比例长度，绘制在8个方位的同心圆上，整个玫瑰图绘制过程步骤如下：
①玫瑰图颜色、分级及宽度信息设置：读取数据库中玫瑰图的颜色配置信息，包括圈的颜色以及线和字的颜色，在Hashtable中获取玫瑰图的绘制代码，根据对应的玫瑰图样式，存储玫瑰图内外圆圈的颜色、宽度，线的颜色、宽度以及字体的大小；
②Excel参数信息设置：读取Excel表中16项玫瑰图的参数信息，存放在NMDIS.YG.Legend.ChartMaker.RoseClass类中；
③创建玫瑰图位置空间点：读取Excel表中的经纬度信息，调用ArcEngine中的IFeatureClass接口，利用ESRI.ArcGIS.Geometry.PointClass创建玫瑰图的空间坐标点；
④构建基于GIS基本图元的玫瑰图类：基于TriangleElement类构建RoseClass派生类，其变量包括玫瑰图的宽度、高度、文字高度、不定频率、静稳频率、标准差、平均值、最大值、各向各级频率、图形线条的颜色、频率刻度线颜色、方向线颜色、普通字体颜色、方向线的宽度、玫瑰图的环数、玫瑰图圆心；
⑤绘制圆环：调用ITriangleElement接口，利用CreateCircle命令以步骤③创建的玫瑰图位置空间点为圆心，进行圆环的循环绘制，保存在SetGraphicsContainer，通过ITriangleElement.AddElement将绘制的圆环加入图元容器中；
⑥绘制文字及频率刻度线：调用IElement.pointsToMap获取文字绘制位置，调用ITextElement接口，根据文字的大小、颜色、字体绘制圈外的百分比文字，调用IPoint接口，构建频率刻度线的起始位置点，从北方向开始绘制，调用ICmykcolor及IRgbColor根据风级的大小存储不同的绘制颜色，调用ICartographicLineSymbol绘制线段，刻度线的长度和位置由像素坐标转换为地图坐标，包括线段的长短、线型、宽度，线段的绘制根据频率的大小，最高风级的起点从最低风级的终点开始；
⑦绘制内圆：由于内圆处于整个玫瑰图的最上层，因此最后完成绘制，通过调用ITriangleElement构建基本图形类型，通过其Geometry方法获取步骤③生成的空间点为圆心绘制内圆，保存在SetGraphicsContainer，通过ITriangleElement.AddElement将绘制的内圆加入图元容器中；
⑧绘制观测总次数文字：调用IElement接口，利用CreateRoseTextScaleElement方法，以内圆圆心为中心，内圆直径为文字大小，绘制总观测次数将文字置于内圆中心，保存在SetGraphicsContainer，通过ITriangleElement.AddElement将绘制的内圆加入图元容器中；
(3)整饰成图：根据比例尺、纸张大小加载相应标准模板，完成图面整饰；
(4)制图输出：确认最终的出图内容，将成图文件保存成MXD格式，制图成果以PDF或者图片的方式输出。
2.根据权利要求1所述的基于GIS图元的海洋风玫瑰图绘制方法，其特征在于：所述步骤(2)中①步的玫瑰图分级具体为：风速分级共分为五级，0-1.5,1.6-5.4,5.5-10.7,10.8-17.1,≥17.2，所述读取数据库中玫瑰图的颜色配置信息具体为：根据国家海洋局《我国近海海洋综合调查要素分类代码和图式图例规程》中规定的海面风玫瑰图代码为1002030700，在数据库的CODE字段中找到其相匹配的代码，其对应的RoseColors分别为玫瑰图分级对应的颜色值。
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