基于ArcGIS的石化图形图式符号库的建立及应用

[摘 要]地图符号是一种专用的图解符号，他采用便于空间定位的形式，表示各种物体与现象的性质和相互关系。统一规范符合专业要求的符号可有效地组织基础及专业地理要素，清晰地表征各要素间相互联系及各种空间关系。ArcGIS是一个功能强大的专业地理信息系统软件，它预设了大量的地图符号，但自带的符号库显石化专业的需求，因此必须为它建立符合石化图形图示要求的符号库。本文重点论述了在ArcGIS环境下石化符号库的设计方法、实现方式以及在项目上的实际应用。

[关键词]地图符号；定位；应用

中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）16-0343-03

1 引言

地图是空间信息的载体，是空间信息的传递通道，更是实现中国石化智能化管线管理系统管线管理可视化目标的重要工具。地图采用图式符号语言来表达空间对象的数量、质量等特征，使其更形象化，准确化，具有可读性和可量测性。地图符号是地图的语言，它是表达地图内容的主要手段。地图符号是由形状不同、大小不一、色彩有别的图形或文字组成，它能够传递地理事物在空间位置、形状、质量、数量和各事物之间的相互联系及区域总体特征等方面的信息，因此地图符号库的设计在地理制图及GIS中具有重要地位。

石化符号是石化地图的图解语言，是制图者和使用者传输石化信息的媒介。石化符号库和石化符号库的建立是非常必要的。同时石化符号及符号库的组织、设计和建立的优劣，直接关系到管线管理系统运行的效率、使用、管理的方便和各种地理属性的更新机制等。

ArcGIS是由美国ESRI公司研制开发的一个功能强大的专业地理信息系统软件，它预设了大量的地图符号，但由于GIS应用领域不同所需地图符号体系也不近相同。石化行业有它独特的标准及特性，在项目应用中，ArcGIS自带的符号库显然不能满足我们的专业需求，因此在ArcGIS软件中，建立符合需求的符号库是必要的工作步骤。本文分别讨论了在ArcGIS环境中和借助第三方字体编辑软件（FontCreator）制作专题符号的方法，并建立了石化类型符号库。

2 ArcGIS中图形符号管理机制

ArcGIS软件具有强大的符号制作功能，由ArcMap来实现符号的制作和管理。ArcMap的符号库为style文件，一个style文件包括了MarkerSymbols（点）、LineSymbols（线）、FillSymbols（面）等22个符号子库。

用户可以在ArcMap的样式管理器中新建style文件，通过样式管理器对话框，可以查看、创建和修改符号样式及其内容并利用编辑工具制作style文件中的各类符号。

3 石化符号库的设计和制作

3.1 符号分类

地图符号是在地图上用以表示各种空间对象的图形记号，对空间事物的抽象表示。按照地图符号的几何性质可将符号分为点状符号、线状符号和面状符号。

点状符号，是指符号具有点的性质，不论符号大小，实际上以点的概念定位，而符号的面积不具有实地的面积意义。也可以理解为当地图符号所指代的概念在抽象意义下可认为是定位于几何上的点时，称为点状符号。

线状符号，是指它们在一个延伸方向上有定位意义，而不管其宽度。也可理解为当地图符号所指代的概念在抽象意义下可认为是定位于几何上的线时，称为线状符号。同点状符号相同，它们的定位可以是精确的也可以是概括的。

面状符号，具有实际的二维特征，以面定位，其面积形状与其所代表对象的实际面积形状一致。也可理解为当地图符号所指代的概念在抽象意义下可认为是定位于几何上的面时，称为面状符号。

3.2 设计思想及制作方案

石化要素的符号体系具有代表性、独立性和系统性，继承了石化行业内现有标准中包含的专用符号，同时对于未有参考的符号，采用简洁、形象、和谐的符号设计。符号体系中包括点、线、面状符号及注记。其中，点状符号设计包括定位点、图形结构、颜色、尺寸、方向；线状符号设计包括定位线、线型、线宽、颜色；面状符号设计包括轮廓线的线型、线宽、颜色、填充图案、填充色；注记设计包括字体、字号、颜色、特殊字型（如粗体、斜体、下划线）等。同时符号库设计时还需要满足以下基本要求：

1）图案化：对制图形象素材进行整理、夸张、变形，使之成为比较简单的规则化图形。

2）象征性：尽可能地保留甚至夸张事物的形象特征，包括外形的相似、结构特点的相似、颜色的相似等。

3）清晰性：符号清晰是地图易读的基本条件之一，每个符号都应具有良好的视觉个性，同时需注意在简单性、对比度及紧凑性三要素对符号的影响。

4）系统性：指符号群体内部的相互关系，主要是逻辑关系，这是符号能够相互配合使用的必要条件。在设计符号时要与其所指代对象的性质和地位相适应，从而在符号形式上表现出地图内容的分类、分级、主次、虚实等关系。

5）适应性：要适应石化地图类型以及读者对象对符号形式的要求。

生产可行性：要顾及在一定的制图生产条件下能够绘制和复制。

遵循以上要求，按石化符号所表示石化专业类对象的空间分布状态，石化符号也可分为点状符号、线状符号和面状符号。例如健康安全环保要素类中的危险源、环境检测单位等要素使用点状符号表示；油田管线业务要素类中的油管道、电力线，长输管线业务要素类中的穿跨越等可用线状符号表示；如长输管线业务要素类中的水工保护等要素可使用面状符号表示。而石化符号库的制作也就是以点符号为基础体系的点、线、面三类符号的绘制过程。

目前，ArcGIS软件中符号库是在符号管理器（Style Manager）中进行管理，进行符号库的添加、删除、新建等工作，符号库之间相互独立，而且具有可视性能好，简便易用等优点。ArcGIS虽然提供了大量各式各样的符号，但是在项目实践中发现其远不能满足石化行业对要素符号的需求，因此需要自行制作。

3.3 符号绘制方法

在ArcGIS中制作符号库的方法可归结为以下四种：

1）基于ArcMap中已有符号制作符号库

2）基于图片制作符号库

3）基于TrueType字体制作符号库

4）多种方式组合制作符号

根据项目需求并结合软件情况，石化符号主要通过两种方法制作。一是对于简单的符号，在ArcGIS软件的符号管理器（Style Manager）中，使用软件提供的基本符号进行组合、位移、缩放等操作得到专题符号；二是对于复杂的符号采用字体编辑器生成字体符号的方式制作专题符号。

3.3.1在ArcGIS中制作符号

在ArcGIS中，符号库是在符号管理器中进行添加、删除、新建等工作。符号库之间相互独立，因此就可以充分利用ArcGIS的优势，把适合我们工作需要的符号添加进去，并进行组合编辑，自定义符号的颜色、大小、角度等符号参数。

最常用的符号有点符号（Marker Symbol）、线符号（Line Symbol）、面符号（Fill Symbol）、文本符号（Text Symbol）。在Style manager中创建新的符号库文件，或打开已经存在的符号库，然后分别选择点、线、面的Simple等类型进行符号制作和组合，即可完成基于ArcGIS中已有符号的符号制作。以下以线状符号制作为例。

符号样式管理（style manage）中提供了五种类型线状符号的制作方法，它们分别是3D texture line symbol、3D simple line symbol、cartographic line symbol、hash line symbol、marker line symbol、picture line symbol和simple line symbol，如下图。石化线状符号的制作也针对常用的cartographic line symbol及simple marker symbol展开。

a.启动ArcGIS软件的ArcMap组件，如果未创建符号库，需要创建符号库；如果已经创建符号库，需要添加符号库。

b.点击符号库名，接着再点击line symbols文件夹，然后在右边空白处单击鼠标右键，在弹出菜单中点击new＼line symbol，弹出symbol property editor对话框。

c.在对话框的properties栏的type项选择cartographic line symbol。接下来对各属性项进行设置。

模板标签：使你能为那些需要周期出现的符号层创建一个共用符号层，即产生下图所示的效果。其中的间隔表示对话框中每个小方块所代表的标准尺寸，标尺中的黑色小格代表有图形，白色小格代表间隔，灰色小格代表所到长度为一个周期图案（间隔的单位是磅）。

线属性标签：其中偏移是给定线段相对于原始位置的偏移量，线整饰是线段两端的样式选择，如箭头等。

各属性项设置完毕按ok键，输入符号名称（name）以及分类（category）。

虽然ArcGIS自带了大量的符号库和符号，但是在实际应用中，不一定能满足所有的需求，符号库的制作是以应用已有字体库为基础，当现有符号库不能满足需求的时候，首先要根据实际需求制作字体库. 这里用到的字体库文件制作工具为：Font Creator Professional Edition （*.ttf ）。其主要功能包括：查看和编辑True type 和Open Type字体、创建新的符号或字体、修改单个字形的轮廓、调整字符距离、编辑修改字体名称和转换单个字符或整个字体等。以下以点状符号制作为例。

a.打开Font Creator工具，新建字体库或选择已经存在的字体库文件。

b.在字体库中选择一空白字置，双击添加新的字体符号。

c.右键导入图像，选择已设计并编辑好的图像（.ai文件）。使用漫游工具将编辑区域的（0，0）点坐标移动到屏幕左下角，根据效果调整图像位置，并对属性进行设置后保存字体。

d.安装字体到Windows的Fonts文件夹，打开ArcGIS的style manager中加载新符号库即可。

4 石化符号库的应用

地图符号是一种专用的图解符号，它采用便于空间定位的形式，表示各种物体与现象的性质和相互关系。随着GIS技术和理论的发展，地图的功能由认知地图空间为主扩展至动态导航、辅助决策等更多领域。如今，数字地图已经成为空间信息可视化的主要方式，是联系空间数据与用户的桥梁。而地图符号直接承担着空间信息的渲染和可视化表达，是联结空间信息和用户的纽带。

如图1所示，在智能化管线管理系统中，统一规范的石化图形图示符号可有效地组织基础地理要素以及石化专业地理要素，并清晰地表征了数字化后的石化专业数据及基础地理数据各要素间相互联系及各种空间关系，实现了管线管理的可视化。

5 数字化管理

如图2、图3所示，在应急响应和完整性管理模块中，对关注的地图要素进行空间定位并显示要素属性信息。统一规范的石化图形图示符号清晰表征各要素空间关系的同时，为用户及决策者提供相关属性信息，起到了辅助决策的作用。

应急响应

完整性管理-风险评价

6 结束语

地图符号及其设计是数字地图中的一项关键技术，利用地理信息系统软件提供的符号库和自定义地图符号的功能，可提高制图的质量和效率。

通过结合行业标准及使用习惯，设计出符合石化业务要求的地图符号样式，并使用软件提供的相应功能进行制作，大大提高了制图效率，也为用户管理自己的数字地图提供方便，同时可以让读者更加轻松的了解地图所要传达的信息。

本文基于ArcGIS并结合中国石化管线管理系统项目的实际情况探索了一条创建石化符号的新途径。在Font Creator下绘制设计图形符号，导入到ArcGIS后，符号库通过ArcGIS的StyleManager创建及管理，新创建的符号也能够在ArcGIS中方便调用，同时也可移植到其他用户系统，既满足工作需要，又极大地提高了工作效率。

参考文献

[1] 祝国瑞 地图学武汉：武汉大学出版社，2004

[2] 郭达志. 地理信息系统原理与应用[M]. 徐州： 中国矿业大学出版社， 2002. 3-260.

[3] 游涟，周宏伟. 地图代数符号库的数据结构设计[J]. 测绘工程， 2002，11（4）： 14-17.

[4] 李亚楠.基于ArcGIS的林业地图符号库的建立.林业调查规划，2012，4：37-2

[5] 杨品 基于ArcGIS的地质符号库的设计与实现.测绘与空间地理信息，2015，3：38-3

[6] GB/T 7929―1995， 1：500 1：1000 1：2000地形图图式[S].

[7] GB/T 5791―1993， 1：5000 1：10000地形图图式[S].

[8] GB 1404-93， 1：500 1：1000 1：2000地形图要素分类与编码[S].