基于数据库驱动快速批量制作中国水资源保障风险图的方法与流程

本发明涉及一种计算机数字制图的方法，尤其涉及一种基于数据库驱动快速批量制作中国水资源保障风险图的方法。

背景技术：

目前，在地图信息的获取、变换、存储、处理、分析和图形输出的领域，由于部分gis用户缺乏基本的地图设计理论，以及gis软件本身缺乏足够的地图表达工具，导致gis所生产的许多地图的图形难以完全满足需要。地图的符号化在gis软件中完成，地图产品的最后阶段却不得不脱离gis数据库而在出版软件中完成，工作流程被中断；或者采用两套数据：一套作为地图绘制使用，一套作地理分析用，数据生产单位需要生产两种版本的数据。这些策略的缺点有：gis缺乏地图制图机制；割裂了地理要素与地图要素的关系，在地图制图阶段缺乏地理数据的获取功能，当需要更新地理数据时不得不进行高昂的补救措施重复应用gis数据；数据的重复导出导入，耗费时间的同时增加了冗余，而且在多重表达中需要对两个系统重复地更新数据，难以进行一致性维护。

目前中国尚没有完整的水资源风险保障图及其制作方法，一般的制图方法不能针对这项应用提供充分、具有针对性的素材，且制图方法存在简单化一，制图数据更新过程繁琐等问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于数据库驱动快速批量制作中国水资源保障风险图的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的基于数据库驱动快速批量制作中国水资源保障风险图的方法，通过地理基础数据库、专题数据库和制图符合库驱动批量更新专题图，包括以下步骤：

步骤一、图例符号的制作：

根据地理信息国家标准(gb/t18315-2001)，制作arcgis自带的符号库中没有的图例符号，所述图例符号包括已定国界和未定国界；

步骤二、数据准备过程：

数据准备过程主要包括三方面内容：一是地图数据的数字化，以及栅格数据向矢量数据的转换；二是数据的纠错检查和规范化处理，包括数据拓扑关系的检查纠正、坐标原点的统一、比例尺的转换；三是地图数据的投影和数据的转换过程，包括地图数学基础的建立、地图投影的设置和变化、中央经线以及标准纬线的设定；

步骤三、专题数据的制备：

利用全国水资源二级区矢量图层和全国分省矢量图层的原始数据，生成全国二级区套省评价单元197个，在arcgis中采用union方法生成专题图层数据，根据制图要求，绘制全国分省水资源专题图和全国二级区套省水资源专题图；

步骤四、设置出图大小和图纸范围：

新建制图输出版面，并根据比例尺、打印机型号设置版面尺寸，根据中国区域形状和传统出图习惯设置图面位置和大小；

步骤五、专题数据的表达和显示：

定义要素类，绘制专题图层，并依据各数据属性表中的属性字段采用自动式标注方法标识地图标注；

步骤六、地图整饰和版面设计：

添加坐标格网，调整图像要素，所述图像要素包括经纬线、图名、注记、颜色；

步骤七、地图输出：

中国水资源保障风险图的制作实现了专题数据库和制图数据库的一体化管理，通过数据库管理系统，建立空间数据和属性数据之间的连接，实现其共同管理和相互查询。

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数据库驱动快速批量制作中国水资源保障风险图的方法，使用了基于gis并将地理数据与地图表达信息进行有机融合的地图表达方法，这一方法便于地图目标对象级的修改与保存；减少了数据冗余；有利于地图的增量更新与多重表达；同时也便于扩展传统gis地图表达能力。此外，基于数据库驱动更新技术，实现了属性数据库和图形数据库的一体化管理，以及专题图制图数据模型及制图符号的自动配置，改良了以往制图中出现的专题符号缺乏、数据更新繁琐等瓶颈，提供了一种快速有效的水资源风险保障图批量绘制方法，可以为中国国民经济建设和国防建设专题制图提供参考。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于数据库驱动快速批量制作中国水资源保障风险图的方法示意图。

图2为本发明实施例中图形数据和属性数据同步更新流程。

图3为本发明实施例中制图数据库和制图符号库驱动更新批量绘制专题图。

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。

本发明的基于数据库驱动快速批量制作中国水资源保障风险图的方法，其较佳的具体实施方式是：

通过地理基础数据库、专题数据库和制图符合库驱动批量更新专题图，包括以下步骤：

步骤一、图例符号的制作：

根据地理信息国家标准(gb/t18315-2001)，制作arcgis自带的符号库中没有的图例符号，所述图例符号包括已定国界和未定国界；

步骤二、数据准备过程：

数据准备过程主要包括三方面内容：一是地图数据的数字化，以及栅格数据向矢量数据的转换；二是数据的纠错检查和规范化处理，包括数据拓扑关系的检查纠正、坐标原点的统一、比例尺的转换；三是地图数据的投影和数据的转换过程，包括地图数学基础的建立、地图投影的设置和变化、中央经线以及标准纬线的设定；

步骤三、专题数据的制备：

利用全国水资源二级区矢量图层和全国分省矢量图层的原始数据，生成全国二级区套省评价单元197个，在arcgis中采用union方法生成专题图层数据，根据制图要求，绘制全国分省水资源专题图和全国二级区套省水资源专题图；

步骤四、设置出图大小和图纸范围：

新建制图输出版面，并根据比例尺、打印机型号设置版面尺寸，根据中国区域形状和传统出图习惯设置图面位置和大小；

步骤五、专题数据的表达和显示：

定义要素类，绘制专题图层，并依据各数据属性表中的属性字段采用自动式标注方法标识地图标注；

步骤六、地图整饰和版面设计：

添加坐标格网，调整图像要素，所述图像要素包括经纬线、图名、注记、颜色；

步骤七、地图输出：

中国水资源保障风险图的制作实现了专题数据库和制图数据库的一体化管理，通过数据库管理系统，建立空间数据和属性数据之间的连接，实现其共同管理和相互查询。

包括union方法自动生成二级区套省新专题数据的技术流程。

包括图例符号的制作与管理、*.style格式文件的建立与修改完善。

包括制图版面的配置与图面整饰。

本发明的基于数据库驱动快速批量制作中国水资源保障风险图的方法，使用了基于gis并将地理数据与地图表达信息进行有机融合的地图表达方法，这一方法便于地图目标对象级的修改与保存；减少了数据冗余；有利于地图的增量更新与多重表达；同时也便于扩展传统gis地图表达能力。此外，基于数据库驱动更新技术，实现了属性数据库和图形数据库的一体化管理，以及专题图制图数据模型及制图符号的自动配置，改良了以往制图中出现的专题符号缺乏、数据更新繁琐等瓶颈，提供了一种快速有效的水资源风险保障图批量绘制方法，可以为中国国民经济建设和国防建设专题制图提供参考。

中国水资源保障风险图的制作采用计算机数字制图的方式完成，即是在计算机硬、软件环境的支持下，应用属性库更新技术、图例库制备技术，实现了对数据的编辑处理、管理维护和可视化再现。本发明制作流程在基础地理信息数据库基础上，实现制图数据模型及制图符号的自动配置，实现了专题图注记优化配置、人机交互编辑、图面配置与整饰、符合印刷要求的制图数据输出等功能，建成的数据库包含了基础地理信息数据库、专题数据库及其符号化表示，实现了制图数据库与制图符号库的一体化管理。

数字制图中专题数据库、制图符号库联结着各个制图环节，涉及到的主要的技术和方法有地图数据的处理和编辑、制图数据库管理技术、制图符号的制备技术、生成/处理和显示图形技术等。本专利选取缺水率、人均缺水量、缺水损失、供水稳定性、需求压力指数、枯水指数、综合保障风险等指标描述中国水资源现状和保障风险程度，比例尺均为1:400万，最小分类单元为二级水资源区套省。二级水资源区套省的单项指标图采用底色标识各指标数值等级，综合水资源保障风险图采用底色与注记两种方式结合标识综合水资源保障风险等级。各省综合水资源保障风险图采用底色与注记标识各省综合水资源保障风险等级，采用柱状图标识各个综合性指标的具体数值。

水资源保障风险图批量更新与地理基础数据库、专题数据库、制图符号库密切相关，详细制作流程参见图1。

1.专题数据的制备

利用全国水资源二级区矢量图层和全国分省矢量图层的原始数据，根据制图要求，需要绘制全国分省水资源专题图和全国二级区套省水资源专题图。其中，全国二级区套省评价单元总计197个，专题图层数据是在arcgis中采用union方法生成。在gis中采用union自动生成二级区套省新图层的方法存在三个难点问题：其一是由于原始数据边缘不匹配导致新的图形数据中出现很多细碎多边形；其二是属性表中缺乏评价单元的唯一标识；其三是同一属性数据在空间上不连续，按照唯一标识方法将同一评价单元归并为多个评价单元。对于第一个问题，本专利采用dissolve方法合并细小多边形、设定高容限值归并碎多边形的策略解决。对于第二个问题，采用人工手动校核、修改属性表标注字段的方法解决。对于第三个问题，采用merge方法将空间不连续的评价单元归并，实现图形数据和属性字段的一体化管理。

union方法可以在arcgis中实现，通过arcmap—>arctoolbox—>analysistools—>overlay—>union模块完成。全国水资源二级区套省专题数据以字段cd为唯一标识(表1)，同时以字段cd为共同字段，进行全国水资源二级区套省的矢量数据与分指标属性数据的连接，顺利实现新的水资源专题数据与地理基础数据无缝匹配。图形与属性链接制备专题数据的流程参见图2。

表1水资源二级区套省编码表

2.图例符号的制作

地图图例的标准化是图型整饰当中一个很重要的部分。arcgis软件配备了大量图例符号库，但是在制作专题图件过程中发现，根据地理信息国家标准(gb/t18315-2001)，有些图例符号arcgis已有的符号库中没有，需要自己制作并添加，如已定国界和未定国界国界。

图例符号可以通过arcmap实现管理和添加，通过arcmap—>tools—>styles的路径下的style的管理工具集(有stylereferences，stylemanager，exportmapstyles三个功能)进行制作和管理，并采用symbolpropertyeditor的界面进行图例符号的绘制、编辑、修改。修改完善后的图例符号以*.style的格式保存。

3.图面显示和更新

中国水资源保障风险图动态更新显示是图幅快速制作的关键环节。本专利参考《地理格网》(gb12409-1990)、《地理点位置的维度、经度和高程的标准表示法》(gb/t16831-1997)、《数字地形图系列和基本要求》(gb/t18315-2001)和《地图印刷规范》(gb/t14511-2008)等国家标准，设计图幅版面。本专利实行符号库和专题数据库一体化管理，实时驱动更新图件(图3)。

①版面设计。基于arcmap平台，新建制图输出版面，固定比例尺设置为1:400万，并根据相关国标设置版面的尺寸。考虑到中国区域的形状，根据传统出图习惯，将南海诸岛输出为1：800万小比例尺图面安置在图幅的右下角。因此制图输出涉及两个图面，需要分别设置两个图面的图框尺寸和位置。此外，输出地图由多个数据图层构成，各图层具有不同的符号、颜色、大小、粗细标识。另外，制图过程中将图框设置为黑色，底色设置为白色，以突出制图要素，增加色彩对比，解决地理元素压盖、要素共边等问题。

②专题数据表达。建立空间数据库，设置投影等信息，放置绘图基础数据。定义要素类，将点图层、线图层和面图层分别放在不同的要素类中，一个要素类可以对应多个图层，并将同一要素类放在一个要素集中。将全国水资源二级区套省的矢量数据与行政区界、水系、居民点等叠加显示，根据各个专题要素之间的空间关系，将居民点图层置于最顶层，全国水资源二级区套省图层置于最底层，河流等线图层置于中间层。全国水资源二级区套省图层根据唯一标识码cd绘制，河流、湖泊等地理基础要素采用sql数据库进行分层管理、逐级绘制。

③地图标注。采用自动式标注方法，依据各数据属性表中的属性字段来标识地图标注。利用唯一标识码cd对全国水资源二级区套省矢量数据进行分类，字段cd采用黑体加mask显示，以缺水率、人均缺水量、缺水损失、供水稳定性、需求压力指数、枯水指数等水资源指标为分级标准辅以不同颜色绘制。居民点显示级别设置为地级市，并标示为褐色；河流显示为三级，湖泊为二级，分别以各自名称标注，采用地图编制规范设定字体、颜色。

④地图整饰。地图整饰包括主图及辅图上所有辅助元素，包括格网、图名、图例、比例尺、插图、附图、附表、文字说明及其他内容在图面上的表现方法和表现形式。由于二级区套省注记较多，在调整时，先转为annotation，再进行平移或是旋转，并选择重复标注自动取舍功能，使其不与其他要素重合。然后，添加坐标格网，设置间隔为5°，分别调整经纬线、图名、图例、注记的坐标、大小和颜色，突出水资源短缺及保障风险的等级，保证地图清晰易读，层次分明，富有美感，实现地图科学性与艺术性的结合，并符合地图制版印刷的要求和技术条件。

具体实施例：

(一)国界符号制作

图例文件在arcgis中通常用*.style格式进行保存，通过arcmap—>tools—>styles路径下的style管理工具集(有stylereferences，stylemanager，exportmapstyles三个功能)进行制作和管理。调出stylemanager之后，可以调出symbolpropertyeditor的界面进行图例制作。

国界符号的具体制作步骤如下：

1、在stylemanager左侧列表中，展开esri.style文件夹，选择要创建的symbol类型，国界属线要素，选择linesymbol文件。然后在右侧列表中右键—>new，新建线要素。本专利国界符号由4个线型组成，从上到下，分别是短竖线、加点短横线、紫色晕线和淡粉色晕线。

3、短竖线的制作。短竖线的类型为hashlinesymbol，颜色选择天蓝色(最好列出rgb值)，线宽0.12厘米，linecaps属性选择square方式，linejoins属性选择round方式。另外需要在template标签下对线型做进一步处理，首先拖动末端黑色的方点到位置17来定义重复线型长度为17个单位，然后在位置1和11上单击鼠标左键加点来完成线型设计。

4、加点短横线的制作。短横线的线型选择cartographiclinesymbol，颜色选择天蓝色，线宽0.06厘米，linecaps和linejoins属性均选择round方式。同样需要在template标签下进一步处理线型，定义线长为17个单位，在位置2-10、14上加点。

5、紫色晕线和淡粉色晕线的制作。线型均为cartographiclinesymbol，颜色分别是紫色和淡粉色，宽度分别为0.1和0.16厘米，linecaps和linejoins属性分别是square和round，lineproperties标记下设置偏移量分别为0.06和0.16厘米。

6、确认保存，命名为中国国界图例。

未定国界图例的制作步骤同国界符号类似，只是短竖线和加点短横线的线型设计有所不同，短竖线的制作中，在template标签下，定义线长为14个单位，在位置11上加点。横线层制作中，在template标签下，定义线长为14个单位，在位置2～10上加点。其余属性的设置与中国国界图例的设置相同。

(二)图纸大小与出图范围设置

为实现快速出图，本专利经过多次试验，得出统一制图的纸张大小和出图的范围，各项指标设置路径和数值如下。

1、纸张大小设置

(1)首先，view下拉菜单中选择layoutview，将视图切换到版面。单击file—>pageandprintsetup，打开纸张打印设置对话框，选择adobepdf打印机，打印机属性—>纸张/质量—>高级中来定义纸张的大小(宽度1410mm，高度1080mm)；勾选pageandprintsetup对话框中的useprinterpapersettings复选框，使得地图纸张宽度为141cm，高度为108cm。

(2)双击数据框打开dataframeproperties对话框，sizeandposition标签下，设置左下角坐标为：x2cm，y2cm；图框的宽度为137cm，高度为104cm。

2、出图范围设置

dataframeproperties对话框dataframe标签下，设置出图比例尺和出图范围：比例尺为1:4000000，固定比例尺固定纸张大小的情况下，调整要素的显示范围，最后确定一个固定的出图范围，以更为精确的统一所有专题图的出图范围，本专利制图的出图范围为：top：5,975,928.28316789m；bottom：1,815,928.28316788m；left：-2,692,737.17114033m；right：2,787,262.82885967m。

新添加一个数据框来单独以1：800万比例尺显示南海诸岛。同样方法设置出图大小和范围，图框右下角位置为：x为138.945cm，y为2.055cm，图框宽度为19cm，高度为27cm；显示范围为：top：2,484,330.08675333m；bottom：324,330.086753326m；left：178,141.953814362m；right：1,698,141.95381436m。

(三)地理要素层的显示

本专利包含多层多类地理要素层，以点线面从上而下的顺序显示的同时，通过颜色、粗细等属性的设置来实现主要地理要素特别是专题要素的着重显示，

1、点图层显示

点图层主要包括居民点，分为首都、省会和地级市三种类别。考虑通常制图习惯，将它们的符号分别设为：star1、circle3、circle2(指出它们所在的符号库)；大小分别为：20、18、14；首都符号的颜色为红色rgb255,0,0，省会和地级市的颜色为黑色rgb0,0,0。

2、线图层显示

(1)河流图层

本专利中所包括的河流数据较多，且位于多个图层(一级、二级和三级河流，及一些重要河流，包括有：浊水溪、瓯江、徒骇河、图们江、沱江、九龙溪、新沂河等)，集中添加这些图层，将其置于点图层下面，选择线型为river，颜色为rgb10,147,252，宽度为0.3point。

(2)国界和海岸线图层

①国界图层：分别添加国界和未定国界两个图层，用之前制作的已定国界图例和未定国界图例显示，宽度均设为4.5point。

②海岸线图层，显示属性与河流图层相同。

(3)省界图层

添加省界数据，设置线型为“boundary,city”，颜色rgb137，90，68，宽2point，考虑到扩大与其他线要素的差异，在template标签下对线型做稍微修改，连续的两点取消前一点，仅保留一点。

3、面图层显示

(1)二级水资源区图层。边界线型设为虚线“dash”，颜色为rgb51,51,51，宽度为1.5point。填充颜色依据属性值的高低确定，一般采用五级分区，一级采用颜色为rgb255,50,50；二级为rgb255,175,175；三级为rgb218,242,170；四级为rgb120,232,255；五级为rgb70,205,255。

(2)湖泊图层。选择一级湖泊和二级湖泊，添加到layer中，设置边界宽度为0.4，颜色为rgb64，101，235，填充颜色为rgb151，219，242。

(四)注记添加

1、点图层注记添加

居民点首都、省会和地级市均用名字字段进行自动标注，然后设置首都字体为黑体，大小为20；省会为宋体加粗，大小为18；地级市为黑体，大小为14。居民点标注字体的颜色为rgb216,129,34。

2、线图层注记添加

河流注记用名称字段来自动标注，一、二、三级河流注记字体为宋体，大小为14，颜色为黑色，左倾。其他河流注记字体为宋体，大小为12，颜色为黑色，左倾。

3、面图层注记添加与修改

(1)湖泊注记用名称字段进行标注，字体为宋体，大小为13，颜色为黑色，左倾。

(2)水资源二级区用标记字段cd进行标注。设置字体为arial，大小为12，加mask为2。自动标注会产生注记重叠现象，需要进行位置调整。对于同一cd代码的不连续区域，需要将重复标注删除，保留唯一代码标识，用指引线指示标注。

(五)图面配置与整饰

添加地理坐标格网、图名、比例尺、图表等辅助要素，进行图面配置与整饰。

坐标格网的添加

大图坐标格网设置：

大图坐标格网设置为经纬线格网，格网间隔为5°，显示级别为度，并根据显示效果设置格网颜色为rgb200,200,200，格网线条粗细为0.1。经纬线注记字体：宋体16，仅用上标，样式如120°e。

南海诸岛小图坐标格网设置：

将南海诸岛的背景色设为白色，以覆盖下层图层。南海诸岛小图取消经纬线小短线标示，经纬线颜色与大图相同，由于两个图层右侧经纬度标注重叠，将南海诸岛图经纬线设置为：间隔为5°，线条颜色rgb：200,200,200，粗细为0.1；经纬线注记字体：宋体16，仅用上标，样式如120°e。南海诸岛小图取消经纬线小短线标识，格网字体等与大图同样。

2、图例的添加与调整

图名和比例尺安放在主图正上方中间位置，图例靠图框右侧，位于南海诸岛小图上方，另外还有地图说明，安放在地图大图框的左下角。

3、图面整体配置

地图的整体布局的调整是提高地图美感的关键。协调主图、辅图、地图各辅助要素的空间配置，保证地图清晰易读，主题要素突出，整体和谐，层次分明，富有美感，实现地图科学性与艺术性的结合。

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。