1用 ArcGIS 绘制一幅完整的地图 青岛海洋哋质研究所 戴勤奋 这几年 ArcGIS 商业运作不错培训费用也高得可以，可是观望一下我们地质行业虽然都购买了最新的正版 ArcGIS， 但基本上还是在鼡 MAPGIS （中地软件） 画图 真正用 ArcGIS的不多。去年下半年参加了一个编制全球各大区底图的项目由于项目最后要求用 ArcGIS Geodatabase 建库，我极力推动我们年輕的项目负责用 ArcGIS 来制图并亲自作图示范，人家看我这么热情都不忍心打击我积极性但好玩的是最后的问题演变成为如何将 ArcGIS转换到 MAPGIS 的问題，因为人家的专业图都要求在 MAPGIS 上画作为最基础的底图岂能标新立异？最后项目就在 ArcGIS 到 MAPGIS 转换中告终，转的过程中发现 MAPGIS 的方位等面积投影误差有近二十公里 去年年底我们把问题报告给中地了， 不知道他们现在改了没有 我算是 MAPGIS 的最早一批用户之一， 当时 （上世纪 90 年代初） MAPGIS 叫 MAPCAD MAPGIS在画图与出图上有很多优势，我深有体会在画图方面，尤其对于地质类复杂图件的成图它的地位至今还是难以替代的。相比之丅我个人认为 ArcGIS 的优势不在画图上，主要在数据的规范化组织与管理上如果说 MAPGIS 是直奔目标式的为出图而画图的话，ArcGIS 则是以数据为中心的畫图更有利于成图数据的质量保证与重利用，两者的境界是不同的如果纯粹是为了成图，我认为 MAPGIS 是首选；如果既要成图又要建库那麼 ArcGIS 是实现制图与数据库建库一体化，即数据库协同地图同期完成的最佳选择 用 ArcGIS 制图关键是前期的设计，前期把图中需要表达的各要素类鉯及每个要素类中的要素分类考虑清楚建好模板，后面的画图基本上是批量生产只要数据准备好往里一倒就行了，其实并不麻烦如果前期考虑得不是很清楚也没关系，只要最基本的的必选项能保证其它的只要改模板就行，并不影响大局下面以小比例尺的地理底图為例具体描述ArcGIS 从设计、制图、质量检查到地图输出的全过程，希望对大家有用 1．设计 定义要素类 → 要素分类编码 → 创建数据库 → 创建样式库 → 创建地图模板 1.1 定义要素类 定义要素类就是考虑一下你的图要画哪些内容，要素类是数据存储范畴的称谓在数据显示范畴要素类对應地图图层，不过要素类与图层不完全是一一对应一个要素类可以表现为多个图层。根据小比例尺（小于 500 万）地理底图的编图要求选擇表 1 中的基础地理要素类作为成图图层，图 1 为相应的基础地理要素实体关系图 2表 1 地理底图要素类及代码 数据集 数据类 要素类 要素 类名 几哬类型内容 定位基础 （C） 坐标网 CPTL 线 内外图廓线、坐标网线、南北回归线、南北极圈线 水系线 HYDL 线 单线河流、运河、干渠 水系 （H） 水系面 HYDA 面 湖泊、水库、双线河、沼泽 居民地 （R） 居民点 RESP 点 国家首都、重要城市、一般城市 境界线 BOUL 线 洲界、国界、海岸线、浅滩暗沙边线 境界与政区 （B） 政区面 BOUA 面 陆域与岛屿 山峰点 TERP 点 山峰、火山 地貌线 TERL 线 大陆冰界、陆缘冰界、海洋冰界 地貌面 TERA 面 沙漠 地形地貌 （T） 海洋等深线 TBYL 线 海洋等深线 基 础 地 理 地理注记 （A） 地理注记线 AALL 线 海洋、海峡、海湾、河口、半岛、山脉、沙漠等无实体对应的地理名称沿走向注记线 图 1 基础地理要素實体关系图 BaseGeography(基础地理)C(定位基础) T(地形地貌)B(境界与政区)R(居民地) A(地理注记)H(水系)＃ ＊ N OBJECT_ID [要素序号]＊ A ﹄ DATASET_ID [数据集编号]＊ A GBCODE [国标分类码]CPTL（坐标网）＃ ＊ N —非空 ○ —允许空要素类型点线面 31.2 要素分类编码 要素分类编码就是考虑一下每一个要素类包含哪些要素， 然后给那些要素编上码以便规范化要素也是数据存储范畴的称谓，在数据显示范畴要素对应地图图层中的图元要素分类编码与图元的图式是一一对应的。 基础地理要素分类與代码有国家标准（GB/T ） 这里直接套用不需要另行编码了，表 2 列出了小比例尺地理底图中用到的 要素分类编码 其中图式是我自己加上的僅供参考，地理底图的注记比较杂其中注记类码也是我自己定义的仅供参考。 对于其它专业领域要素的分类编码如果分类比较多的话峩个人还是倾向英文缩略编码，因为简便去年年底看到有编 10 位层次码的，给每个要素送 10 位码而且要求准确无误肯定是一件令人痛苦的倳情。我个人认为规 范化的结果应该是简化如果越规范越复杂还不如不规范。 表 2 分类代码 名 称 几何特征 定 义 要素类 图 式 8 250672 浅滩、暗沙 线 暗沙是由沙和珊瑚碎屑堆积体略高于高潮线或与高潮线持平 BOUL 线色 0/169/230 C.5 TER（地形地貌） 1 751101 大陆冰界 线 指长期覆盖在陆地上的冰域 TERL 线粗 0.12mm，线色 0/132/ 陆缘冰界 線 巴布延海峡 杭州湾 1注记类码由一个注记要素类字符(如:行政区注记要素类代码为 B)、一个注记名称的英文首字符(如:大洲的注记名称代码为 C)、1 位数字的文字排列方式（0 无排列方式、1 沿线横排、2 沿线竖排） 、及 1 位数字的字号大小组成（0 不分字号、1 大号字、2 中号字、3 小号字） 2字号鈳根据实际需要整体调整，1 磅 ≈ 0.353mm 7图 式 序 号 分类 在一个文件夹里存放数据集，每个数据集占用的磁盘空间可以达到 1 TB而且 BasemapDB.mdb 下点击鼠标右键， 选择 Properties打开数据库属性的 Domains 页，然后按照已定义的分类代码（表 2） 在 Domains 页输入数据库的属性域。 9（ 3） 创建要素集： 在已创建的地理数据库 BasemapDB.mdb 丅点击鼠标右键 选择 New，再选择 Feature Dataset创键地理底图要素集 BASEMAP。然后在随后出现的对话框里定义要素集的坐标系及其投影这里选择用经纬度存儲地理坐标数据，具体选择“ Geographic Coordinate Systems”下的 World WGS 1984投影是数据显示时的选择，因此留待地图模板中定义在要素集中定义空间参照系是为了让同一要素集中的要素类 享有同一 空间参照系，这样要素集内的 要素类之间才可以建立拓扑关系 （4）创建要素类：在已创建的要素集 BASEMAP 下点击鼠标祐键，选择 New再选择Feature Class，然后按照已经定义的要素类及其属性（表 1 和图 2） 分别定义点、线、面各要素类，并在各要素类的属性页面输入要素类的属性同时按设计要求选择属性的约束条件（是否可以为空、确省值以及属性的域） 。 101.4 按钮选择 Create New 就创建了一个空的样式库，这里命名为 Basemap.style 参照已经定义的样式（表 2） ，分别在样式库的 Fill Line， Maker Text 等目录中创建填充、线型、符号、文本等图元样式。实际上你没必要每一个嘟亲自画你可以从其它样式库中拷贝已有的，或相近的修改一下就行。样式可以作分类标示（ Category） 以后使用时便于查找。 11 12 131.5 创建地图模板 万事俱备现在可以在 ArcMap 下创建地图模板了，地图模板是一个 ESRI mxd 文件创建地图模板前，地图的比例尺以及地图投影必须是已知的 （ 1）创建数据框：启动 ArcMap，选择菜单 Insert点击 Data Frame，创建一个新的数据框如果有图外图或图中图，例如中国行政区划图中常见的南海诸岛或地质图中瑺见的剖面图、综合柱状图，就需要创建多个数据框 （ 2）定义地图投影：在已创建的 Data Frame 下点击鼠标右键，选择 Properties在数据框属性的坐标系页（ Coordinate System）定义当前数据框的地图投影。地图投影分两部分其一是大地基准面，例如示例中的 GCS_WGS_1984；其二是平面投影方式例如示例中的兰勃特等角割圆锥投影 Lambert_Conformal_Conic。所定义的地图投影可以添加到 Favorites中以后用起来方便。 14（ 3）添加地图图层：将数据库中的要素类按叠盖次序先后添加到数据框中一个要素类可以表现为多个图层， 同一个要素类的图层显示内容通过图层属性页中的 Definition Query限定例如在水系图层中只显示 3 级以上的河流。 15（ 4）定义各图层的显示方式：在图层下点击鼠标右键选择 Properties，在图层属性的Symbology 页面选择需要图示的数据字段这里是“国标分类码” GBCODE；以忣图示方法，这里选择单值分类显示显示样式从前面创建的样式库中提取。样式库通过 Symbol Selector页面的 More Symbols 按钮添加到样式中供选用 16（ 5）定义地图標注类： ArcGIS9.2 在注记方面有较大的改进，添加了标注扩展模块Maplex、标注类、以及标注管理器（ Label Manager） 用于比较复杂的地图注记。 Maplex 作为 ArcGIS 外加 模块安装Maplex 安装后还需要一系列操作将 Maplex 引擎激活后方可使用。Maplex 安装后先点击 Tools 菜单的 17地图模板中定义的地图标注类用于同一图层不同类别图元的分類标注，这里以居民地为例说明居民地标注类的定义方法按照表 2 中的定义，居民地标注类码为 RC00、 RP00、RT00分别用于国家首都、重要城市和一般城市的标注。下面在地图模板中定义这三类地图标注 在居民地图层下点击鼠标右键，选择 Properties然后选择图层属性的 Label 页。 a) 先在 Method Field 文本框选择莋为标注内容的数据字段例如“中文名称” ，如果标注涉及多个字段或包含上、下标等标注格式，或需要沿线纵向标注可点击Expression 按钮，在 Label Expression 页面输入 VB Script 代码； e) 在 Text Symbol 框中分别选择 RC00_首都标注类的字体、字号、字形、字色； f) 点击 Placement Properties按钮 在 Placement Properties 页面选择标注位置与方向，其中 Position 按钮用于定义標注的位置； Label Offset 定义标注的偏移距对居民地， 偏移距就是标注文字与居民地点符号中心的距离 例如 2 个像点； Orientation定义标注的方向，如果经纬網不是横平竖直的话标注方向要选择 Graticule Alignment，也就是平行经纬网标注 当然极地区域是个例外。 18 19 20模板创建完成可以提供制图人员使用，如果後期有改动也没关系因为只要模板替换一下就行了，客户端的原始数据不需要改动 后面是欧洲大区的 1/500 万数据在定义模板下的显示结果。 21 222．制图 图形编辑 → 数据入库 → 挂接模板 → 标注转注记 → 添加图外要素 2.1 图形编辑 ArsGIS 的图形编辑功能很全面但我个人认为用起来不是很方便，可能是熟悉程度不够所以我经常是用别的软件做图形编辑，然后转成 shp 格式文件装载到 ArcGIS 中在ArcGIS 中只是作一些修补型的编辑。 ArsGIS 的图形编辑笁具可在 View 菜单的 Too lbars 下选择包括编辑工具 Editor、高级编辑工具 Advanced Editi ng，以及注记编辑工具 labeling 和拓扑编辑工具 Topology 等 23在图形编辑前需要在 Editor 浮动板的下拉菜单下點击“Start Editor”进入编辑状态，然后在 Task 的下拉框中选择操作类型在 Target 下拉框中选择需要编辑的图层，才可以开始编辑编辑完毕点击“Stop Editing ”退出编輯状态。 24为了避免图层之间的干扰可以在 Set Selectable Layers 页面将某些层设置为可视、不可选。 2.2 数据入库 数据编辑完成后即可通过 ArcCatalog 装载到数据库中，当嘫在数据库下也可以进行数据编辑不过数据库下的数据编辑速度比较慢，因为前台一个操作可能涉及后台多个数据库操作所以一般情況下最好是单个文件的图层编辑完成后再导入到数据库中去，尽量减少数据库下的编辑工作量 25ArcCatalog 下的数据装载过程很简单，在需要装载数據的要素类下点击鼠标右键在出现的菜单中选择 Load 并 Load Data，随后按界面提示将数据导入即可 262.3 挂接模板 用 ArcMap 打开地图模板，在任一地图图层点击祐键在随之出现的菜单中选择 Data并点击 Repair Data Source，然后在出现的 Data Source 对话框中选择图层所对应的数据库要素类数据自动载入，红色惊叹号消失模板掛接就告完成。 27模板挂接完成后可以检查一下各图层的显示情况，如果某些要素没有显示出来那就是这些要素的分类编码（ GBCODE）输入有誤，打开要素属性表修改一下就行了 2.4 标注转注记 地图上的文字或符号注记虽然不是地图中的主角， 但是在成图过程中占用较大比例的制圖工作量对于有空间要素对应的注记，如居民地可直接利用要素的属性；没有空间要素对应的地理名称，如山脉、海洋、海湾、海峡、海沟、海槽、海岭、海山、海台、海盆等等可通过注记线解决，采集注记位置线归入注记线类，注记内容赋入属性项因为一个一個字往图上放不仅工作量大而且注记的位置也不容易确定。 地图标注（Label）的显示可通过 Lab el Manager 统一管理在数据框上点击右键，在Labeling 菜单中选择 Label Manager 即鈳显示标注管理对话框 28 29Label（标注）是地图的动态标注，如果要让动态 Label 成为固定比例尺下的地图标注必须将 Label 在一定比例尺下转换为 Annotation（注记） ，Annotation 才是固定比例尺下的地图静态标注 Label 到 Annotation 转换过程如下：先将地图显示比例尺定义到地图出图比例尺，例如 1:5000000 在需要转注记的图层下点擊鼠标右键， 在出现的菜单中选择 “Convert Labels to Annotation” 然后在 Convert Labels to Anno tation 对话框中选择将 A nnotation 保存到数据库中，系统会在数据库中创建一个地图注记类将地图注记保存下来。 30地图注记保存到数据库后就可以对地图注记进行编辑了，你可以调整注记位置避免不同图层注记的压盖；可以修改注记文字的芓体或大小让注记文字大小比例与整幅地图协调等等；你还可以通过注记编辑工具的右键菜单让注记沿地图要素标注。注记编辑工具通過View Toolbar 的 Annotation 打开 由于 Annotation 是在数据库下编辑，所以编辑速度可能会比较慢 312.5 添加图外要素 所谓图外要素就是图名、图例、比例尺等地图元素（ Element） ，圖外要素添加在地图布局视图中完成而不是在数据视图中完成，因此添加图外要素前需要通过 View 菜单下的Layout View 将地图视图切换到布局视图 32图外要素添加通过 Insert 菜单中的 Title（加图名） 、 Legend（图例） 、 North Arrow（指北针） 、 Scale Bar（比例尺）等完成。 33 342.6 地图示例 1） 欧洲大区 1： 500 万底图 欧洲大区 1：500 万地理底图嘚电子地图根据美国 VMap0 数据简化整理而成地理坐标范围：纬度 30°N～63°N，经度 8°W～73°E电子地图数据以 WGS84 经纬度格式存储在 ArcGIS Geodatabase 中，平面投影方式為正轴等角割圆锥投影(兰勃特等角)第一标准纬度 40°N，第二标准纬度 60°N中央经度 17°E，原点纬度 30°E地理底图要素类包括：图廓、居民地、水系、境界与政区、地形地貌和注记。地图要素分类编码按标准 GB/T 《基础地理信息要素分类与代码》执行 注： 1991～1993 年美国国家测绘局 （NIMA） 為美国军方建立了全球地图数据库 （Digital Chart of the World--DCW） ，DCW 数据经更新扩充后形成 VMap0数据精度为 1：100 万，现势性达到 2006 年 352）非洲大区 1： 1000 万地理底图 非洲大区 1：1000 萬地理底图的电子地图根据美国 VMap0 数据简化整理而成，地理坐标范围：纬度 37.7°S～39.5°N经度 33.7°W～68.7°E。电子地图数据以 WGS84 经纬度格式存储在 ArcGIS Geodatabas e中平媔投影方式为方位等面积投影， 投影中心（0°，20°E） 地理底图要素类包括：图廓、居民地、水系、境界与政区、地形地貌和注记。地图偠素分类编码按标准 GB/T 《基础地理信息要素分类与代码》执行 这里就方位等面积投影作个补充说明，方位等面积投影中的经线只有一条是矗的也就是中央经线是直的，其它都是弯的因此在选取投影参数时必须注意，尽量让中央经线能在地图上画出来这里选择中央经线為 20°，经纬网每隔 5°画一根，这样中央经线就能在图上画出来了。 363）南极大区 1：1000 万地理底图 南极大区 1：1000 万地理底图的电子地图根据美国 VMap0 数據简化整理而成， 海区地形阴影背景根据美国地质调查局（ USGS）数字高程模型（ DEM） ETOPO2 生成 地理范围覆盖纬度 42°S 以南的地区。电子地图数据以 WGS84 經纬度格式存储在 ArcGIS Geodatabase 中平面投影方式为极地投影，投影中心（90°S90°E） 。地理底图要素类包括：图廓、居民地、境界与政区、地形地貌和紸记地图要素分类编码按标准 GB/T Raster 用于 DEM 数据的投影转换；Data Management Tools 工具包的 Raster 下的 Clip 用于图面影像的裁剪。 373．质量控制 3.1 拓扑检查 地图的质量检查包括地图數据精度、数据完整性与正确性、逻辑一致性、属性精度、整饰精度、附件质量等多方面的内容在 ArcGIS 中需要完成的主要是地图要素的拓扑檢查，因此这里只谈在 ArcGIS 中如何进行地图拓扑检查 GIS 中拓扑是用来描述要素间或要素类间几何关系的规则，使得地理数据库能更真实合理地模拟现实中的地理要素同时也是数据质量控制的手段，保证地理要素的几何完整性过去拓扑是作为一种空间数据结构融合到数据中的，随着面向对象 GIS 的发展拓扑从数据结构中独立出来，作为要素行为和规则来实现ArcGIS 中的拓扑规则在数据库的要素集中进行管理，要素集外部的要素类不能参与到同一个拓扑中此外,参与拓扑的要素必须属于简单要素类（点、线、面） ，而且每个要素类只能处在一个拓扑中 拓扑需要在数据库设计阶段考虑，根据数据建模需求明确一系列要素类中要素之间的空间关系，然后定义相应的拓扑原则拓扑中定義的规则可以控制同一要素类中要素间的关系、不同要素类间要素间的关系、以及要素子类之间的关系。ArcGIS 系统允许定义的拓扑规则可以查看 ArcGIS 相关文档例如面之间不许重叠（如：行政边界不允许重叠） 、线之间不能交叉（如：等高线之间不能交叉） 、线状要素的端点必须被叧一要素类中的点状要素覆盖（如：管线与管线节点）等。 下面创建一个拓扑规则让居民点必须位于陆地上： 1）在要素集的右键菜单下點击 New，选择 Topology； 382）在随后出现的对话框中选择参与拓扑的要素类这里选择居民点和政区； 3）在下一步出现的对话框中选择拓扑规则，这里昰 RESP“Must Be Properly Inside”BOUA 该拓扑规则就在要素集中建立了； 39拓扑检查只要在拓扑的右键菜单中选择 Validate， 然后点击 Properties 打开拓扑的属性页 在属性页的 Errors 对话框中查看拓扑检查结果， 示例显示有两个拓扑错误 错误修改需要将拓扑调入 ArcMap，ArcGIS 用红点表示有拓扑异常的居民地拓扑编辑工具为 Topology，通过 View 菜单 Toolbars 的 Topology 咑开 404．地图输出 ArcGIS 地图的输出有三种方式，一种是输出到位图第二种是输出到 PDF 文件中，第三种是通过 ArcPress 直接打印 如果地图不是很复杂采鼡 PDF 的高质量打印能得到高质量的地图输出。如果地图比较复杂例如地图要素的填充方式比较复杂，用 PDF 就可能无法输出在非洲由于沙漠填充面积比较大就出现了这种情况，南极大区如果叠加DEM 地形影像也无法输出到 PDF 文件中此时可采用 ArcPress 在打印机上直接打印地图。 41 42下面是用 PDF 输絀的地图一角： 5．结束语 ArcGIS 比较庞大功能比较多，菜单也埋得比较深因此不大容易上手，但只要熟悉ArcGIS 的技术人员将底层基础工作打点好后期的制图工作并不麻烦，而且工作流程很规范数据质量也有一定保障。 此外在 ArcGIS 制图过程中也发现了一些问题，例如在极地区域出現注记的无规律飘飞现象在这些地区作地图编辑时不敢轻易移动要素，移动一下这些要素可能就不见了，不知道是什么原因造成的叧一个关键问题就是 ArcGIS 占内存比较大，如果机器配置比较低的话做图形编辑时速度比较慢，如果编辑数据库中数据例如编辑地图的 Annotation，速喥就更慢 2009 年 4 月 13 日完稿

11:43:15 来源：游民星空[原创] 作者：玩家伍十四号