ArcGIS在影像挂图编制中的应用及发展
孙瑞+吴泽元+潘雪婷
摘要： 影像挂图具有内容丰富、图面清晰等特点，ArcGIS软件功能强大，便于操作。本文以编制无锡市锡山区影像挂图为例，介绍了ArcGIS软件编制影像挂图的基本流程和技术方法，为以后影像挂图的设计提供参考。
关键词：ArcGIS；影像挂图；DOM
中图分类号：P238.49 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2017）03-0126-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.065
Abstract： Image map has the advantages of comprehensiveness， exactness and vividness， while ArcGIS is a powerful software and is prone to be manipulated. Taking Xishan District of Wuxi as an example， this paper introduces the process， technology and method of image map compilation with ArcGIS， and provides reference for future designing of image map.
Key words： ArcGIS； Image map； DOM
影像挂图是以航空和航天遥感影像为基础，经过几何纠正，配合以线划和注记符号，将制图对象综合表示在图面上的地图，是直接反映制图对象地理特征及空间分布的地图[1]。数字正射影像图（Digital Orthophoto Map， DOM）是对航空航天像片进行数字微分纠正和镶嵌，按一定图幅范围裁剪生成的数字正射影像集，同时具有地图几何精度和影像特征。基于DOM编制的影像挂图，具有精度高、信息量大、图面清晰、直观逼真等优点，能表现出影像与地图的双重优势[2]，可以为国土、环境、交通、地矿等政府部门提供可靠的参考依据，方便各级领导工作部署。本文介绍了使用易拼图软件制作DOM的步骤，研究了运用ArcGIS软件的图形裁剪、输入编辑、注记标注、出图等功能，编制出无锡市锡山区影像挂图的具体流程和方法。
1 ArcGIS软件介绍
ArcGIS是Esri公司研发的一套完整的GIS平台产品，具有强大的地图制作、空间数据管理、空间分析、空间信息整合、发布与共享的能力[3]。ArcGIS 桌面产品是一系列整合的应用程序的总称，包括ArcMap、ArcCatalog、ArcGlobe、ArcScene、ArcToolbox、ModelBuilder，可以用来管理用户复杂的基础地理信息数据，创建数据、地图、模型和应用等，在国土调查、地图制图、资源管理、灾害预测、城市规划等领域都得到了广泛应用。
2 数据准备
2.1 确定影像挂图范围和比例尺
无锡市锡山区影像挂图分为锡山经济技术开发区影像挂图和各镇村影像挂图两种，范围的确定以行政界线为主要依据，用矩形框圈定。锡山经济技术开发区影像挂图的比例尺为1：10000，纸张尺寸：长边为2.3米，短边为1.5米；各镇村影像挂图比例尺为1：5000，纸张尺寸：长边为1.5米，短边为1.2米。
2.2 遥感影像制作
2.2.1 正射影像纠正
在易拼图平台上导入空三加密成果和DEM成果，对影像进行单片数字微分纠正，采样方式为双线性插值。易拼图（简称EPT），是武汉航天远景科技有限公司研发的，专注于影像的匀光、镶嵌、裁切成图的专业软件[4]。
2.2.2 影像重采样
无锡市锡山区DOM影像是按 1：1000 标准分幅的，地面分辨率为0.1米，但由于数据量特别大，不方便制图打印，因此在不妨碍影像信息获取和内容显示的情况下，在EPT平台上对锡山经济技术开发区DOM影像重采样为1米，对各镇村的DOM影像重采样为0.5米。影像重采样时，要尽量保证影像的精度，影像中地物边缘的连续性和平滑度。
在ArcGIS中也可以重采样，选择工具箱中ArcToolbox-Data Management Tools -Raster –Raster Processing-Resample，选择需要重采样的影像，设置好分辨率，选择重采样的算法为最近邻法。
2.2.3 影像匀色
为保证图幅正射影像色调的一致性和图幅内接边线处色调的平缓过渡，在进行DOM拼接前要对全区所有的单片DOM进行匀色。匀色时要根据不同区域的特点分别选取具有代表性的样本影像，以保证整个区域不同图幅间的影像色调的一致性。对于影像的色调，要求色彩一致、能够突出地物特征，色调自然真实。
2.2.4 正射影像接边检查及镶嵌
正射影像镶嵌前还要进行接边检查，符合精度要求。将分幅重采样的影像进行合并后，要仔细检查影像之间的压盖，如有影像缺失或者黑色图块，需要重新添加相应影像或者重新计算金字塔，最后再利用EPT平台里的“镶嵌成图”功能进行正射影像镶嵌。
2.2.5 局部影像处理
对有明显地标特征的地区可以采用原始0.1米地面分辨率影像。
3 影像挂图编制
3.1 矢量数据处理
3.1.1 坐标系转换
原始的矢量数据都是西安80坐标系的。根据ArcGIS的Spatial Adjustment空间校正功能，参照无锡地区西安80坐标系和2000国家大地坐标系对应的控制点信息，转成和DOM影像吻合的2000国家大地坐标系。
3.1.2 图像矢量化
虽然提供了部分矢量数据，但是由于和影像存在不一致，需要修改；另外有的影像区域，矢量数據有所遗漏，所以要在ArcMAP中对矢量数据进行修改和补充。
3.2 数据裁切
3.2.1 矢量裁切
运用ArcMAP中工具箱ArcToolbox-Analysis Tools-Extract-Clip，将矢量文件按照需要的制图范围，裁切出范围内的数据。
3.2.2 影像裁切
运用ArcMAP中工具箱ArcToolbox-Data Management Tools-Raster-Raster Processing-clip，通常输入矢量多边形时，系统会自动获取该矢量多边形的最小外包矩形的范围作为实际裁剪的区域，但如果勾选Use Input Features for Clipping Geometry（optional）选项时，可以实现裁剪出来的影像是按照矢量多边形裁剪的，而不是矩形。
3.3 地名标注
影像挂图中的地名地址数据需要清楚的注记，包括行政机关、团体、企事业单位、有纪念或指示意义的名称、道路名、河流名、铁路名、自然地名等。运用ArcGIS的字体属性进行设置，Edit Symbol-Mask-Halo-Size，可以使字体具有掩膜的效果，显示效果更明显。
3.4 线型设计
影像挂图中的线型一般用比较鲜艳的颜色表示，可以突出显示。除了用实线等基本线型表示外，特殊的线型还要进行设计。例如村界线是“三横一点” 的特殊线型，就需要进行处理和设计。由于提供的村界线是面层，首先需要面转线：Data Management Tools-Features-Polygon to line，这种方法相交处不会产生重复的线，方便操作。
按照ArcGIS的线型设计功能，通过Edit Symbol-Cartographic Line，设置好线段颜色、宽度、线段类型、线段连接方式；再利用Edit Symbol-Template，设计好村界线的“三横一点” 的样式显示（图1）。重新拷贝一个村界线层，改成略宽的白色实线，放置于“三横一点”线型下面，增强村界线的显示效果。
3.5 图案填充
图形中的剩余预留区、国有建设用地、集体建设用地等需要用填充图案重点表示，在Edit Symbol-Line Fill里面设置填充图案的角度、间隔等，就可以表示出不同的面状填充图案。
3.6 地图整饰
3.6.1 图例
ArcGIS自动生成的图例显示效果不是很好，所以图例没有用软件自动生成的，而是重新编辑，运用Symbology符号里面的分级显示功能，设置好唯一值和标签，直接显示图例在图形里面。
3.6.2 指北针
在ArcGIS打印界面中，Insert-North Arrow，插入指北针，这种方式插入的指北针、比例尺只存在于打印界面中，出图时要注意位置调整。
3.6.3 比例尺
在ArcGIS打印界面中，Insert-Scale Bar，插入比例尺，可修改比例尺的属性：單位、间隔等。
3.6.4 参考线
点击标尺栏，可出现浅蓝色的参考线，参考线在出图时很方便，可根据固定的参考线确定打印图形位置，调整图例、指北针等位置，另外右击参考线，选择Clear Guide，即可清除所选参考线。
3.7 输出打印
安装虚拟打印机，按照要求设置好纸张尺寸和图形比例尺， 点击Export Map导出图形。
导出时，设置DPI为300，背景为白色，颜色为24-bit True Color，输出质量为最高。
4 结语
随着社会经济的发展，影像挂图的实际需求也越来越多。本文研究了运用ArcGIS软件编制影像挂图的基本流程和方法，但如何在不同的遥感影像数据源基础上，运用ArcGIS等软件快速方便地编制出不同类型的影像挂图，还有待在后期的工作中进一步探索和完善。
参考文献
[1] 唐国礼. 数字城市影像挂图编制技术和方法——以韶山市正射影像挂图为例[J]. 国土资源导刊， 2014， 11（10）：133-137.
[2] 邱春霞， 董乾坤. 基于资源三号遥感影像的西安市1：50000影像地图制作[J]. 矿山测量， 2014（5）：1-3.
[3] 陈坚刚. 交通地图道路图层提取与矢量化[D]. 合肥：中国科学技术大学， 2007.
[4] 陈小航， 黄金浪， 施一军. 易拼图（EPT）软件在正射影像图制作中的应用[J]. 现代测绘， 2013，36（3）：44-45.
收稿日期：2017-05-03
作者简介：孙瑞（1986-），女，硕士，工程师，研究方向为遥感与地图制图。
摘要： 影像挂图具有内容丰富、图面清晰等特点，ArcGIS软件功能强大，便于操作。本文以编制无锡市锡山区影像挂图为例，介绍了ArcGIS软件编制影像挂图的基本流程和技术方法，为以后影像挂图的设计提供参考。
关键词：ArcGIS；影像挂图；DOM
中图分类号：P238.49 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2017）03-0126-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.065
Abstract： Image map has the advantages of comprehensiveness， exactness and vividness， while ArcGIS is a powerful software and is prone to be manipulated. Taking Xishan District of Wuxi as an example， this paper introduces the process， technology and method of image map compilation with ArcGIS， and provides reference for future designing of image map.
Key words： ArcGIS； Image map； DOM
影像挂图是以航空和航天遥感影像为基础，经过几何纠正，配合以线划和注记符号，将制图对象综合表示在图面上的地图，是直接反映制图对象地理特征及空间分布的地图[1]。数字正射影像图（Digital Orthophoto Map， DOM）是对航空航天像片进行数字微分纠正和镶嵌，按一定图幅范围裁剪生成的数字正射影像集，同时具有地图几何精度和影像特征。基于DOM编制的影像挂图，具有精度高、信息量大、图面清晰、直观逼真等优点，能表现出影像与地图的双重优势[2]，可以为国土、环境、交通、地矿等政府部门提供可靠的参考依据，方便各级领导工作部署。本文介绍了使用易拼图软件制作DOM的步骤，研究了运用ArcGIS软件的图形裁剪、输入编辑、注记标注、出图等功能，编制出无锡市锡山区影像挂图的具体流程和方法。
1 ArcGIS软件介绍
ArcGIS是Esri公司研发的一套完整的GIS平台产品，具有强大的地图制作、空间数据管理、空间分析、空间信息整合、发布与共享的能力[3]。ArcGIS 桌面产品是一系列整合的应用程序的总称，包括ArcMap、ArcCatalog、ArcGlobe、ArcScene、ArcToolbox、ModelBuilder，可以用来管理用户复杂的基础地理信息数据，创建数据、地图、模型和应用等，在国土调查、地图制图、资源管理、灾害预测、城市规划等领域都得到了广泛应用。
2 数据准备
2.1 确定影像挂图范围和比例尺
无锡市锡山区影像挂图分为锡山经济技术开发区影像挂图和各镇村影像挂图两种，范围的确定以行政界线为主要依据，用矩形框圈定。锡山经济技术开发区影像挂图的比例尺为1：10000，纸张尺寸：长边为2.3米，短边为1.5米；各镇村影像挂图比例尺为1：5000，纸张尺寸：长边为1.5米，短边为1.2米。
2.2 遥感影像制作
2.2.1 正射影像纠正
在易拼图平台上导入空三加密成果和DEM成果，对影像进行单片数字微分纠正，采样方式为双线性插值。易拼图（简称EPT），是武汉航天远景科技有限公司研发的，专注于影像的匀光、镶嵌、裁切成图的专业软件[4]。
2.2.2 影像重采样
无锡市锡山区DOM影像是按 1：1000 标准分幅的，地面分辨率为0.1米，但由于数据量特别大，不方便制图打印，因此在不妨碍影像信息获取和内容显示的情况下，在EPT平台上对锡山经济技术开发区DOM影像重采样为1米，对各镇村的DOM影像重采样为0.5米。影像重采样时，要尽量保证影像的精度，影像中地物边缘的连续性和平滑度。
在ArcGIS中也可以重采样，选择工具箱中ArcToolbox-Data Management Tools -Raster –Raster Processing-Resample，选择需要重采样的影像，设置好分辨率，选择重采样的算法为最近邻法。
2.2.3 影像匀色
为保证图幅正射影像色调的一致性和图幅内接边线处色调的平缓过渡，在进行DOM拼接前要对全区所有的单片DOM进行匀色。匀色时要根据不同区域的特点分别选取具有代表性的样本影像，以保证整个区域不同图幅间的影像色调的一致性。对于影像的色调，要求色彩一致、能够突出地物特征，色调自然真实。
2.2.4 正射影像接边检查及镶嵌
正射影像镶嵌前还要进行接边检查，符合精度要求。将分幅重采样的影像进行合并后，要仔细检查影像之间的压盖，如有影像缺失或者黑色图块，需要重新添加相应影像或者重新计算金字塔，最后再利用EPT平台里的“镶嵌成图”功能进行正射影像镶嵌。
2.2.5 局部影像处理
对有明显地标特征的地区可以采用原始0.1米地面分辨率影像。
3 影像挂图编制
3.1 矢量数据处理
3.1.1 坐标系转换
原始的矢量数据都是西安80坐标系的。根据ArcGIS的Spatial Adjustment空间校正功能，参照无锡地区西安80坐标系和2000国家大地坐标系对应的控制点信息，转成和DOM影像吻合的2000国家大地坐标系。
3.1.2 图像矢量化
虽然提供了部分矢量数据，但是由于和影像存在不一致，需要修改；另外有的影像区域，矢量数據有所遗漏，所以要在ArcMAP中对矢量数据进行修改和补充。
3.2 数据裁切
3.2.1 矢量裁切
运用ArcMAP中工具箱ArcToolbox-Analysis Tools-Extract-Clip，将矢量文件按照需要的制图范围，裁切出范围内的数据。
3.2.2 影像裁切
运用ArcMAP中工具箱ArcToolbox-Data Management Tools-Raster-Raster Processing-clip，通常输入矢量多边形时，系统会自动获取该矢量多边形的最小外包矩形的范围作为实际裁剪的区域，但如果勾选Use Input Features for Clipping Geometry（optional）选项时，可以实现裁剪出来的影像是按照矢量多边形裁剪的，而不是矩形。
3.3 地名标注
影像挂图中的地名地址数据需要清楚的注记，包括行政机关、团体、企事业单位、有纪念或指示意义的名称、道路名、河流名、铁路名、自然地名等。运用ArcGIS的字体属性进行设置，Edit Symbol-Mask-Halo-Size，可以使字体具有掩膜的效果，显示效果更明显。
3.4 线型设计
影像挂图中的线型一般用比较鲜艳的颜色表示，可以突出显示。除了用实线等基本线型表示外，特殊的线型还要进行设计。例如村界线是“三横一点” 的特殊线型，就需要进行处理和设计。由于提供的村界线是面层，首先需要面转线：Data Management Tools-Features-Polygon to line，这种方法相交处不会产生重复的线，方便操作。
按照ArcGIS的线型设计功能，通过Edit Symbol-Cartographic Line，设置好线段颜色、宽度、线段类型、线段连接方式；再利用Edit Symbol-Template，设计好村界线的“三横一点” 的样式显示（图1）。重新拷贝一个村界线层，改成略宽的白色实线，放置于“三横一点”线型下面，增强村界线的显示效果。
3.5 图案填充
图形中的剩余预留区、国有建设用地、集体建设用地等需要用填充图案重点表示，在Edit Symbol-Line Fill里面设置填充图案的角度、间隔等，就可以表示出不同的面状填充图案。
3.6 地图整饰
3.6.1 图例
ArcGIS自动生成的图例显示效果不是很好，所以图例没有用软件自动生成的，而是重新编辑，运用Symbology符号里面的分级显示功能，设置好唯一值和标签，直接显示图例在图形里面。
3.6.2 指北针
在ArcGIS打印界面中，Insert-North Arrow，插入指北针，这种方式插入的指北针、比例尺只存在于打印界面中，出图时要注意位置调整。
3.6.3 比例尺
在ArcGIS打印界面中，Insert-Scale Bar，插入比例尺，可修改比例尺的属性：單位、间隔等。
3.6.4 参考线
点击标尺栏，可出现浅蓝色的参考线，参考线在出图时很方便，可根据固定的参考线确定打印图形位置，调整图例、指北针等位置，另外右击参考线，选择Clear Guide，即可清除所选参考线。
3.7 输出打印
安装虚拟打印机，按照要求设置好纸张尺寸和图形比例尺， 点击Export Map导出图形。
导出时，设置DPI为300，背景为白色，颜色为24-bit True Color，输出质量为最高。
4 结语
随着社会经济的发展，影像挂图的实际需求也越来越多。本文研究了运用ArcGIS软件编制影像挂图的基本流程和方法，但如何在不同的遥感影像数据源基础上，运用ArcGIS等软件快速方便地编制出不同类型的影像挂图，还有待在后期的工作中进一步探索和完善。
参考文献
[1] 唐国礼. 数字城市影像挂图编制技术和方法——以韶山市正射影像挂图为例[J]. 国土资源导刊， 2014， 11（10）：133-137.
[2] 邱春霞， 董乾坤. 基于资源三号遥感影像的西安市1：50000影像地图制作[J]. 矿山测量， 2014（5）：1-3.
[3] 陈坚刚. 交通地图道路图层提取与矢量化[D]. 合肥：中国科学技术大学， 2007.
[4] 陈小航， 黄金浪， 施一军. 易拼图（EPT）软件在正射影像图制作中的应用[J]. 现代测绘， 2013，36（3）：44-45.
收稿日期：2017-05-03
作者简介：孙瑞（1986-），女，硕士，工程师，研究方向为遥感与地图制图。
