ArcGIS制圖實用技巧小集

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System或 Geo－Information system，GIS）有時又稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。
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1.1制圖的目的
隨著GIS在各行各業(yè)的深入應(yīng)用，各信息化部門和生產(chǎn)單位都逐漸建立起自己的GIS的應(yīng)用，同時積累了大量的地理數(shù)據(jù)。隨著應(yīng)用深度和廣度的推進，針對數(shù)據(jù)建立專題應(yīng)用越來越迫切，對行業(yè)專題制圖的需求也進一步擴大。因此，如何圍繞數(shù)據(jù)制作精美的地圖以符合應(yīng)用需求將是一個重要的課題。
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1.2制圖的特點
制圖最大的特點是基于已有地理數(shù)據(jù)進行制圖，跟傳統(tǒng)的制圖方式有著極大的區(qū)別。傳統(tǒng)的制圖方式?jīng)]有任何的數(shù)據(jù)支撐，使用制圖工具可以對地圖圖元進行隨意的繪制和修改，能夠靈活的修改地圖的每個細節(jié)，但地圖生產(chǎn)過程非常緩慢，也不適宜做多個專題的地圖生產(chǎn)。使用GIS平臺進行制圖，地圖制圖是建立在已有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，制圖者只需要關(guān)注數(shù)據(jù)規(guī)范和符號化規(guī)則就能夠快速的完成地圖的制作,但由于是使用規(guī)則進行符號化，故此，對于無規(guī)則的地圖符號的表達需要耗費一定的時間。
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1.3制圖的難點
盡管已經(jīng)擁有地理數(shù)據(jù)，然而對于地圖制圖來說，這只是最基本的一個環(huán)節(jié)。地理數(shù)據(jù)只是經(jīng)過數(shù)字化后的一系列的帶坐標的幾何圖形，本身不存在任何的符合，要把這些數(shù)字化圖形轉(zhuǎn)化為我們所能識別的地圖，還需要進行所謂的“符號化”過程，也就是我們常說的配圖。如果要進一步制圖專題地圖，也許還需要對數(shù)據(jù)進行一系列的處理（如坐標轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)分割、要素聚合和簡化、幾何邏輯驗證、字段處理等）以及制作基于行業(yè)標準的地圖符號庫。這就對地圖的生產(chǎn)者來說，在對數(shù)據(jù)、行業(yè)符號標準以及所使用工具的熟悉程度都提出更高的要求。
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2 ArcGIS的制圖技術(shù)與技巧
ESRI公司專注GIS行業(yè)幾十年，ArcGIS產(chǎn)品在行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，在地圖制圖方面也有著出色的表現(xiàn)（制圖可視化、空間數(shù)據(jù)管理、空間分析是ArcGIS的三大基石）。ArcGIS的制圖技術(shù)主要包括符號庫技術(shù)、符號系統(tǒng)、標注、制圖表達等。巧妙的搭配使用這些制圖技術(shù)，可以滿足專業(yè)的制圖生產(chǎn)。
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2.1符號庫技術(shù)
地圖最直接的表達就是使用符號表達。使用符號可以把簡單的點線面要素渲染成最直觀的地理符號，提高地圖的可讀性。利用ArcGIS的樣式管理器可以創(chuàng)建各種符號樣式，對符號樣式進行管理。

每個行業(yè)都會有一套基于行業(yè)的符號樣式，也許這些符號最初的創(chuàng)建不是基于ArcGIS軟件制作的，但通過樣式管理器都能方便的使用。如精美的圖標圖片，可以轉(zhuǎn)換為BMP或EMF格式導(dǎo)入到符號庫中；已經(jīng)在其他制圖軟件中大量使用的字體圖庫，可以直接在樣式管理器中作為字符標記符號使用。

符號的設(shè)計同樣也遵循“層”的理念，建立復(fù)雜的地圖符號時，可以通過設(shè)置多個符號層的規(guī)則來實現(xiàn)。如下圖就是使用雙線道路符號和邊界線的符號設(shè)計。

由上兩張圖可見，使用兩層線符號以及設(shè)置線寬度可以實現(xiàn)這種雙線道路符號的顯示；使用兩層標記線符號，通過設(shè)置規(guī)則，可以實現(xiàn)復(fù)雜的邊界符號顯示。因此，只要掌握了ArcGIS符號制作的技巧，分析符號并總結(jié)出規(guī)則，就可以制作符合要求的地圖符號。
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2.2符號系統(tǒng)
符號系統(tǒng)是ArcGIS展示數(shù)據(jù)的最基本的方式。符號系統(tǒng)提供了最傳統(tǒng)的點線面符號渲染方式，用戶可以在這里設(shè)置圖層要素的符號、顏色等。通過簡單的設(shè)置就可以實現(xiàn)諸如唯一值、等級、圖表等渲染等高級渲染。符號系統(tǒng)一般是通過綁定字段值得方式進行渲染的，因此，屬性對于地圖制圖起到至關(guān)重要的作用。如下圖分別通過設(shè)置字段實現(xiàn)唯一值渲染和圖表渲染。

在ArcGIS的圖層設(shè)置中，同樣也可以遵循層的理念。上層會對下層進行遮蓋，這是層的最基本表現(xiàn)。正是有層的存在，因此在制圖的過程中必須避免上下層之間的遮蓋，這樣才能更好的展示地圖要素。但有時候我們更需要這個遮蓋的作用來實現(xiàn)一些高級的顯示效果。如下圖是一個面狀的數(shù)據(jù)，我們需要給道路面添加外邊線，使其看起來更加美觀。但由于數(shù)據(jù)面狀數(shù)據(jù)是獨立的，在相交的位置沒有融合，因此添加外邊線的效果相當(dāng)難看。

這時候，我們可以充分考慮層的遮蓋特性，在面狀圖層上再添加一層，數(shù)據(jù)源指向原來的面要素集，通過取消上層的輪廓線和增粗下層輪廓線，可以輕松實現(xiàn)帶邊線的道路面顯示。如下圖所示：

對點狀要素來說，經(jīng)常會遇到需要旋轉(zhuǎn)一定角度來滿足制圖的需要，如一些道路設(shè)施需要沿道路排布，水文監(jiān)測設(shè)備需要垂直河流中心線顯示等。在點狀符號系統(tǒng)里面，有一個高級的功能，專用來設(shè)置符號旋轉(zhuǎn)的。通過綁定的double型角度字段，就可以實現(xiàn)符號的旋轉(zhuǎn)（一般來說，點狀符號默認是頭朝北向）。

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2.3標注
標注放置得恰當(dāng)可以使地圖更易理解且更為有用。ArcGIS提供標準標注引擎和Maplex標注引擎。標準標注引擎提供了常規(guī)的標注設(shè)置，包括標注的樣式、可見比例、分組設(shè)置、腳本設(shè)置等。Maplex是ArcGIS的高級標注引擎，它提供了一系列的工具用于提高地圖的標注質(zhì)量，如控制標注的大小和位置、優(yōu)化標注放置的位置、制定不同要素層標注的重要級別實行壓蓋避讓、控制文字間距、刪除重復(fù)標注或重復(fù)標注等。
標注的使用有一些小技巧。地圖背景復(fù)雜的時候，不利于顯示某種特定顏色標注的文字，如果對標注添加純色的背景，就能避免這種不良影響。在標注符號的編輯器中對標注使用掩膜，設(shè)置適當(dāng)?shù)臅炄χ担涂梢詫崿F(xiàn)文字邊框的效果，如下圖

標注分組顯示可以在不同的比例尺下顯示符合設(shè)置條件的標注，它一般用作處理高密度要素的標注顯示，通過設(shè)定要素屬性的級別逐級比例尺下顯示同一層越來越多的標注，避免標注的大量扎堆。如下圖通過設(shè)置分類在不同比例尺下顯示了不同豐度的標注信息。

在某些時候，ArcGIS的標準標注引擎無法滿足特定的要求，那就需要使用Maplex高級地圖標注引擎了。在標準標注引擎下，一般來說，每個要素只能顯示一個標注，倘若一個面要素特別大或者線要素特別長，在圖上只添加一個標注，不利于地圖使用者閱讀。當(dāng)然，對數(shù)據(jù)進行分割也可以實現(xiàn)多個標注的效果，但這樣做無疑是對數(shù)據(jù)進行破壞，是極其危險的操作。這種情況下使用Maplex引擎可以很容易的解決問題。如下圖，南昆線在數(shù)字化的時候只是一根線，沒有進行分割，使用普通標注引擎在圖面上只有一個標注。使用Maplex的設(shè)置后，對其進行一定間距的重復(fù)標注，設(shè)置如下

如果需要把字體的間距拉大，還可以勾選上下面“展開字符”的選項，在“限制”窗口設(shè)置字體間距。跟重復(fù)標注相反的是，某些數(shù)據(jù)由于同名的要素過多而導(dǎo)致同一區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)多個標注。這種現(xiàn)象一般出現(xiàn)在道路、河流或管線數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)往往需要建立網(wǎng)絡(luò)而在相交處進行打斷。如下圖所示，在中心部分出現(xiàn)了多個重復(fù)的標注，嚴重影響了地圖的美觀程度。

在不改變數(shù)據(jù)的情況下，使用Maplex可以實現(xiàn)刪除重復(fù)標注的目的。通過在沖突解決方案里面設(shè)置“移除同名標注”即可。

標注壓蓋重要地物，在制圖方面也是不能容忍的。如下圖，一些客戶信息的標注把道路壓蓋了，類似這樣的壓蓋是不允許的。

對于這種壓蓋沖突，Maplex提供了很好的解決方案。在Maplex系統(tǒng)中，每一層的要素都具有權(quán)重，這個權(quán)重范圍是從0~999，數(shù)值越大，權(quán)重越高。權(quán)重低的要素要素，其標注回“避讓”權(quán)重高的要素。因此，通過設(shè)置各圖層的權(quán)重值，可以實現(xiàn)“避讓”效果。下圖為把“客戶”層的權(quán)重設(shè)置為1，“道路”層的權(quán)重設(shè)置為99（只要大于標注圖層的權(quán)重即可）所示：

對中國的客戶來說，在地圖標注方面會有更高的要求，中文方塊字的沿線排布的時候會出現(xiàn)模糊，而針對標注針對cjk的方案也沒能更好的解決該問題。事實上，中文字體在計算機中的表達，只要是傾斜放置了，都會出現(xiàn)模糊狀態(tài)。如下圖所示：

為了處理這種情況，ESRI中國開發(fā)了專門的文字插件，使標注實現(xiàn)字頭向上的顯示效果。字頭朝上實際上就是不允許字體傾斜，這樣保持字體的正向，達到字體清晰顯示的目的。如下圖所示：

ArcGIS的標注功能是非常強大的，只要理解其中的原理，設(shè)置適當(dāng)?shù)膮?shù)，就能配置出精美的地圖來。
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2.4制圖表達
制圖表達用于以一種靈活的、基于規(guī)則的結(jié)構(gòu)對數(shù)據(jù)進行符號化，該結(jié)構(gòu)將與數(shù)據(jù)一同存儲在地理數(shù)據(jù)庫中。要素類可同時支持多個要素類制圖表達，因此，可在不存儲數(shù)據(jù)副本的情況下從單個數(shù)據(jù)庫中獲取多個地圖產(chǎn)品。單個要素的制圖表達（稱為要素制圖表達）可以在必要時進行修改，以永久性地覆蓋制圖表達規(guī)則，該制圖表達規(guī)則同樣在地理數(shù)據(jù)庫中進行存儲和維護。制圖表達在提供基于規(guī)則的符號系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)的同時，還保留了很大的靈活性，可自定義各要素的繪制方法。
因此，制圖表達既繼承了ArcGIS基于規(guī)則的配圖模式，也具有類似于普通制圖軟件對要素自由編輯的功能。由于制圖表達是屬性的系列字段，規(guī)則和繪制方式都存貯在屬性表當(dāng)中，所以，制圖表達的圖形可以與幾何圖形分離，修改表達方式而不會影響到數(shù)據(jù)本身，這樣在制圖的過程中對制圖表達的修改不會引發(fā)任何數(shù)據(jù)上的風(fēng)險。
使用ArcGIS制圖不可不搞懂的幾個名詞，要素、圖層、制圖表達。通過下圖能夠更方便對這三者的理解。

要素就是最原始的數(shù)據(jù)，它是一系列的普通的點線面圖形，沒有顏色沒有符號，保存在文件或者數(shù)據(jù)庫中。當(dāng)數(shù)據(jù)加載到ArcGIS軟件時，會默認創(chuàng)建一個圖層，在圖層的基礎(chǔ)上我們可以設(shè)置這些要素的符號和顏色。圖層實際上時把我們的配色方案和符號化方案跟數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來，達到可視化的效果。一般來說，地圖的制圖到圖層這一級別的就可以完成了。但某些高級制圖或者專題制圖，有著更高的要求的時候，那就需要使用到制圖表達。例如在國家1：5萬地形圖制圖中（可出版的地圖），對河流繪制有明確的規(guī)定，河流的源頭必須是細，中下游按照標準變粗。在這種需要實際和表象想?yún)f(xié)調(diào)的情況下，制圖表達是最好的選擇。
還有一些更高的要求，例如線要素在邊界部分要實現(xiàn)實部相交，拐角處要求實部相連，要素需要垂直或水平分布，這些都是非GIS傳統(tǒng)制圖可以處理的，這時都可以考慮使用制圖表達去實現(xiàn)。

制圖表達的使用一般是先通過ArcMap對數(shù)據(jù)進行符號化（使用2.2符號系統(tǒng)的操作過程）之后，通過軟件直接轉(zhuǎn)化為制圖表達模式。轉(zhuǎn)為制圖表達之后，就可以利用其系列規(guī)則和特效。如前面所說的線狀河流的粗細漸變，在制圖表達里面使用的其實是線要素的錐狀面效果。可以在圖層的屬性查看制圖表達的規(guī)則，如下圖

在交通和規(guī)劃中，有可能需要一些特別炫的效果來增強地圖的展現(xiàn)能力。如立交處使用陰影，建筑物使用立體效果等，這些在制圖表達中都很容易實現(xiàn)。下面利用制圖表達為二維建筑物創(chuàng)建立體效果。

將其轉(zhuǎn)為制圖表達后，增加以下偏移效果。點擊規(guī)則上方的“+”號，添加一個“移動”效果，分別設(shè)置偏移規(guī)則，這樣這個圖層的就會實現(xiàn)偏移。對偏移后的制圖表達使用顏色減淡，讓其看起來像陰影一樣。

完成后可以把原來的“建筑物”再一次添加到地圖中（類似2.2中創(chuàng)建道路邊線的方式，對同一個數(shù)據(jù)連續(xù)加載兩次），設(shè)置為深顏色。這樣，整個立體效果就出來了。如下圖所示
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3結(jié)語
制圖是一門藝術(shù)，但在熟悉工具，掌握技巧之后，制圖又變得更技術(shù)化更標準化了。ArcGIS作為一個成熟的GIS平臺，在制圖方面有著出色的表現(xiàn)。合理的利用工具，適當(dāng)?shù)臅r候技巧，深入了解制圖規(guī)則，這都為制作精美的地圖帶來便利。隨著技術(shù)的不斷進步和人們對地圖的理解，制圖將會變得越來越容易。
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