地圖符號庫

地圖符號庫是多種地圖符號的集合。符號庫具有相關的管理功能，對不同類型的地圖符號、註記類型、色彩方案和坐標系統等進行統一管理。商用GIS軟體系統都帶有地圖符號庫，除了庫中包含很多基本的地圖符號和相關要素外，還提供符號或符號庫定製功能。

基本介紹

• 中文名：地圖符號庫
• 外文名：Map symbol library
• 實質：多種地圖符號的集合
• 來源：系統供應商和用戶自定義
• 學科：測繪學

內容

地圖符號庫是多種地圖符號的集合這個概念是一個統稱。在總概念下，不同層次的類別和不同比例尺的點、線、面和註記符號還形成眾多具體的符號庫。例如，下圖是Arc/nfo中符號庫的一個檢索狀態，從圖中左部的目錄可見，此刻正檢索到Arc/Info提供的地質專業的符號庫，地質符號庫下包含很多更具體的地圖符號庫。

Arc/Info符號庫一瞥

符號庫實際上是符號描述信息的集合。按現代GIS多採用的面向對象方法，無論是點符號、線符號還是面符號，都是各自圖元對象類的實例對象聚集而成的複雜對象；組成符號的圖元對象標識和圖元描述參數或信息，作為一個個數據檔案保存在符號庫中。當採用間接信息法時，符號描述的參數或信息可以通過互動式符號設計系統獲得。

符號庫不僅包含描述符號信息的數據檔案，而且還必須建立索引機制。符號庫信息的套用效率很大程度上取決於索引機制的好壞。

設計一般原則

地圖符號庫中存儲的主要是地圖符號的顏色碼和圖形信息，每個符號組成一個信息塊。在國家基本比例尺地圖符號庫中，符號信息塊表示的圖形、顏色、符號含義以及適用的比例尺等，應儘量符合國家規定的地圖圖示。在專題地圖製圖或其他需要新設計地圖符號的情況下，在設計符號時也應遵循圖案化、精確性、邏輯性、對比性、統一性、色彩象徵性、製圖與印刷可能性等一般原則。符號信息塊的構成有以下兩種方法。

直接信息法

信息塊中存儲符號圖形的矢量數據(圖形特徵點坐標)或柵格數據(足夠分解力的點陣數據)，直接表示符號圖形的每個局部。這種信息塊占用存儲空間大，但有可能使繪圖程式統一算法。

間接信息法

信息塊中只存儲符號圖形的幾何參數(如圖形的長、寬、間隔、半徑、夾角等)，其餘數據都由計算機相應繪圖程式的算法解算出來。這種方法程式量大，圖形差異大的符號都各自需編制繪圖程式，但信息塊要求的外存空間都較小。

建立

地圖通過地圖符號傳遞信息。在傳統地圖製圖過程中，對於普通地圖特別是地形圖，各比例尺地形圖均有相應的圖式規範，編圖人員須按照圖式要求進行地圖符號的繪製，而對於專題地圖的符號，則由於難於事先確定，編制較為靈活。

計算機數字製圖技術的發展，使傳統地圖製圖過程發生很大的變化，對地圖的符號化則由純工設計繪製轉變為從符號庫自動添加或人機互動完成。

在計算機數字製圖中，地圖符號庫是數字地圖符號化的基礎。地圖符號庫就是將常用的符號經分類整理後以資料庫的形式存儲到計算機中，實現其資料庫的管理功能，用於符號信息的檢索、存儲、修改、定義和符號的重組。

在地圖符號庫的設計與建立中，為了確保在合適的位置上輸出地圖符號，需要考慮3類信息：第一類是描述空間實體位置和形狀的幾何信息；第二類是描述符號本身的信息，它包括符號由哪些圖元(如點、折線、圓等)組成，各圖元的顏色、大小、形狀和方向以及圖元問的相互關係等信息，即符號結構信息；第三類信息用於確定如何依據幾何信息在合適的位置上輸出大小、方向、形狀和顏色符合要求的符號圖形，即配置描述信息。符號結構信息和配置描述信息共同確定了每個符號的特性，這兩類信息統稱為符號描述信息。除了上述信息以外，還必須有用於理解符號描述信息的解釋模組和用於形成符號圖形的圖形生成模組。如用x和y表示幾何信息和符號描述信息，則符號化過程的函式表示為：

式中，G為符號化結果，即符號圖形： 包括信息解釋和圖形生成功能的信息處理過程。

檢索機制

索引機制建立的方法有兩種：一是索引與數據放在同一檔案中，索引存放在數據檔案之前，即符號庫分索引區和數據區；二是索引與數據分開存放，即索引存放一個檔案，數據存放在另一檔案。前者的特點是一個符號庫僅一個檔案，便於管理，但不便添加符號。因此，這種方式一般用於設計系統的輸出符號庫組織。後者是一個符號庫由兩個檔案組成，為便於管理，可採用檔案名稱相同而後綴不同的方法組織符號庫。

儘管點、線，面各種符號由於符號特徵不同，索引結構會有所區別，但三種符號索引結構中都應包括：符號名、符號代碼、描述數據指針、描述數據大小。

為了管理多比例尺系列、多種形式的符號庫，不同的GIS系統有不同的實現方法。通常都將系統所涉及的符號庫放在系統的一特定目錄下。為方便對符號庫的操作，有的系統指定當前操作對應的符號庫，如MGE和AutoCAD；有的系統則對存放在特定目錄下的符號庫建立索引表。例如，GeoStar通過建立一個索引檔案來實現符號庫管理，該檔案的一條記錄對應一個符號庫，用戶每生成一個新符號庫就在符號庫索引檔案中增加一條記錄。符號庫索引檔案內容包括：符號庫序號、符號庫類型、符號庫名稱和符號庫描述信息等。引入符弓庫序號的目的是為了方便記錄符號所在的符號庫，從而快速獲得某個符號的描述信息。

當採用符號代碼對符號進行索引時，為獲得特定符號代碼的符號描述信息必須順序查找所有的符號庫，顯然要花較長的時間。如果採用符號所在的符號庫和符號在符號庫中的順序號來提取符號描述信息，則要快得多。建立了這樣的符號庫索引檔案之後，用戶可以設計不同比例尺、不同類型的符號庫，為GIS支持多比例尺製圖輸出提供了極大的方便。

符號庫設計時，任何符號都應有一個符號代碼，它是符號的唯一標識碼。若GIS系統中地物編碼和符號代碼的關係要求一一對應，一般符號代碼的設計以地物編碼為準。相反，如果地物編碼和符號代碼的關係僅保持著一種鬆散的關係，即地物對應的符號可以隨時改變，這時符號代碼的設計可以按國家標準規定為依據，可以順序編號，也可以按符號的大類、小類、識別碼按一定的組合形成。

具體設計符號時，應注意考慮符號的精度、符號定位點、組成線符號的最小符號單元、側向(不對稱)線符號的側向以及符號的顏色等。

地圖符號系統

目前國內外的GIS與CAD軟體設計符號庫的思路和實現符號定製的途徑，可歸納為以下四種：

一是文本編輯器設計方法，如AutoCAD的形檔案、線檔案和陰影檔案，設計速度慢，不能實時觀察所設計的符號。

二是採用系統提供的二次開發語言編程實現，如Arc/Info的AML語言等，提供了編程實現符號繪製的接口，開發者可以利用它們實現特殊符號的定製。

三是利用系統本身的圖形編輯功能實現。用戶先在螢幕上繪製、編輯所要設計的符號，然後圈定符號範圍並指定符號定位點，系統即從當前的編輯緩衝區中提取符號描述信息；當用戶指定了諸如符號代碼(或名稱)等參數後，即可存放到符號庫中：如：AutoCAD的塊檔案(block)和MGE的單元(cell)等，都是採用這種設計方式。但是，這種方式由於系統圖形編輯功能的局限，只能設計點符號。

四是提供符號設計界面。例如，上述ArcMap中符號庫編輯界面(上圖)能直接利用系統提供的各種符號，或拼裝組合系統提供的基層簡單圖元，來完成針對各種專業需要的不同類型的符號設計，而且使用起來非常方便 。MGE提供的線型編輯功能也可用於互動式編輯線符號。

雖然不同G1S系統提供的二次丌發環境有所區別，但目前絕大多數GIS系統提供了對資料庫底層進行讀寫操作的APl函式或控制項，使用通用開發軟體，如VB，VC++和Delphi等，開發人員可以很方便地集成這些函式和控制項設計出符合特定要求的套用模組，如空間實體符號化模組。

AutoCAD內含AutoLisp語言、ADS(AutoCAD、development system)和ARX外發系統，便於用戶進行二次開發。LISP語言作為比較完整的程式語言，為用戶提供了強大的二次開發工具，用戶可以利用AutoLisp編制各種程式，從而為AutoCAD增加新的命令，也可以為各專業編製圖形庫；ADS是編寫AutoCAD一起工作的C程式的最初方法。ADS程式在完成計算量較大的任務上，比Autolisp程式要快，且提供了對作業系統的底層訪問，但編寫起來也更複雜一些。ARX是編寫與AutoCAD一起工作的C和C++程式的新方法。ARX程式與AutoCAD的聯繫比ADS程式更加直接，它們對於諸如渲染和實體造型這樣的非常密集的任務能夠以更快的速度計算。

為實現對系統的二次開發，Arc/Info提供了宏語言AML和開放式開發環境ODE。其中，用ODE開發基於Arc/Info的應用程式，可以使用標準的開發工具。例如，在Windows NT或2000環境下，可用VB，VC++，Delphi和PowerBuilder等進行開發，可以建立標準的功能強大的操作界面，支持所有的Arc/Info命令，執行效率更高。

模組化GIS環境MGE提供了MDL語言進行二次開發。MDL採用標準語言格式，提供了CAD軟體開發的集成環境、CAD專用庫、面向CAD的內部函式，使MDL成為強大的、豐富的、實用的開發系統。在MEG環境下，為獲得一幅符合國家(地形圖圖式)標準的地形圖，除設計相應圖式的符號庫外，還必須用MDL開發一些特殊功能的套用模組，包括特殊符號繪製子程式、設計DGN檔案(MEG的基本圖檔案，即工作區)實體整體符號化程式、圖幅整飾程式和註記壓蓋處理程式等。

套用

地圖符號庫常來源於系統供應商和用戶自定義。主要有點符號庫、線符號庫和面符號庫，其作用主要是為用戶提供原始符號素材。

目前大多數的地圖製圖軟體考慮到軟體的套用範圍和使用的方便，大多帶有符號庫，且為了增加使用的靈活性，通過簡單的人機互動操作還可實現符號庫的建立、更新及增添。目前可生成地圖的軟體有地理信息系統軟體，代表性的如國外的Arc/Info、MapInfo及國內的MapGIS、SuperMap、GeoStar；專用地圖製圖軟體，如Microstation、Illustrator、MapCAD、方正智繪和通用圖形處理軟體，如AutoCAD、CorelDraw和Freehand等。前兩類軟體大都具有符號庫系統和符號製作工具，而後一類軟體沒有專門的地圖符號庫，但可以利用相應的功能自行生成地圖符號庫。

在製圖過程中，一方面，可直接在各圖層上添加地圖符號庫中已有的符號，並可根據自己的需要對符號進行修改，如大小、顏色等。另一方面，還可以利用各軟體提供的符號製作工具生成符合要求的符號和符號庫。符號庫一旦生成，就可以隨意調用。

在Arc/Info中的符號集用4個符號編輯器Markeredit、Lineedit、Shadeedit、Textedit建立，相應地生成4個符號集檔案：.mar用於點符號檔案，.lin用於線符號檔案，.shd用於面符號檔案，.txt用於文本符號檔案，各類符號分開製作和存放。而國產軟體MapGIS也提供了強大的符號製作和編輯功能。它的系統庫目錄下包括子圖庫、填充圖案庫、線型庫，對各個庫中符號的編輯製作統一在一個系統庫編輯工具下進行。每個符號由若干圖元組成。圖元可以是線段、圓、曲線、圓弧等。圖元可以組成結構複雜的各種符號。MicroStation製作符號的功能比較完備，不但可以製作各種點狀符號，還提供了功能非常強大的線型編輯器。在CorelDraw製圖軟體中，也帶有符號庫，但它並不專門針對地圖製圖，所以符號不太滿足地圖製圖的要求，但也可以利用其創建符號的功能，生成新的符號和符號庫。

二次開發

商用GIS軟體系統本身帶有基本的地圖符號庫，這些符號庫面向GIS用戶的一般需求，包含比較多的很多圖例符號和相關要素，能滿足用戶的常規製圖需要。但是，GIS的套用領域很廣，用戶千差萬別，特別是多樣化的專題地圖製作對符號會有很多特殊的需求，經常超出軟體原有符號庫的能力，不少符號，如攔江大壩、信號塔台、電力線等，難以實現。這時，用戶就要套用GIS軟體平台提供的定製地圖符號或編輯符號庫的功能，形成面向某種或某些專門套用的地圖符號庫。這就是地圖符號的二次開發。

GIS軟體平台提供的定製符號功能，通常表現為一個符號編輯器，或符號定製系統，用戶能夠通過這樣的系統方便地製作自己所需的地圖符號。符號編輯器的要求界面友好、操作靈活方便，設計時能實時動態觀察所設計的符號，符號設計能滿足一定的精度，以及有良好的封裝性、可維護性和可適應性等。

地圖符號庫通過符號編輯界面提供一些基本的地圖符號或圖形單元，它們是可以用來構成新的地圖符號或圖形符號的基本元素或單元。用戶定製時，可用滑鼠選擇所需的基本符號或圖形單元，基於這些圖元，用戶可以通過下述任一方式來定製新符號：或者在螢幕上基於這些圖元來直接繪圖，或者在圖元參數輸入對話框中輸入有關參數，如線型、寬度和顏色等。在定製過程中，用戶能觀察到實時的變化或進展，隨時進行修改或完善。用戶還可對符號庫中的符號進行刪除、修改、瀏覽、選取等。為用戶使用方便，還可以對符號庫中的符號按符號的索引信息(如符號標識碼)進行排序。

目前絕大多數國產和國外GIS軟體都提供符號定製系統，有較友好的用戶互動界面。新版的Arc/nfo系統的符號設計系統可謂是一個很好的範例，使用非常方便，界面也很友好。下圖是Arc/Info的ArcMap中提供的符號編輯界面(局部)，用戶可以很方便地調用系統內含的圖元設計出自己的符號，甚至符號庫。

ArcMap符號編輯界面（局部）