林業專題圖分幅技術分析范文

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林業專題圖是承載一種或數種林業專題信息的圖幅，是二類調查的主要提交成果，同時是森林經營管理業務工作中應用最多、最普遍的基礎圖面資料。常見的林業專題類型有林相圖、基本圖、森林資源分布圖、林種分布圖及分類區劃圖等。二十世紀九十年代，許多研究人員開始探討利用GIS軟件制做林業專題圖的技術方法[1-5]。但是這些方法還只是一道單獨的工序，通過操作GIS軟件將林業專題制圖所需的林業專題信息從外部導入、格式轉換等步驟進入GIS系統，然后利用GIS軟件完成林業專題圖的制作。在上述研究中，未能對林業專題制圖中的分幅方法進行具體說明，沒有將這一功能集成到森林資源信息管理系統當中。2000年初，隨著GIS軟件技術的發展，研究人員開始將林業專題圖的制作過程集成到森林資源信息管理系統中，林業專題數據能夠以專題圖的方式顯示和查詢，并將顯示在屏幕上的地圖直接以圖片方式輸出并打印[6-9]。已有的在森林資源管理信息系統中制作專題圖的方法需要現場操作軟件完成專題圖的樣式制作，制作的專題圖樣式簡單，不具備預先定制專題圖類型的功能，而且沒有靈活的定制分幅的功能。基于上述存在的問題，重點討論林業專題制圖分幅的技術方法，通過對整個林業專題制圖過程的分析和抽象，提出了一套較為通用的專題圖分幅制作流程，即將專題圖制作的數據和樣式分離，各種專題樣式統一用樣式模板控制，不同的分幅方式統一用分割模板控制。在GIS組件基礎上，開發出一套專題類型和分幅方法都可靈活定制的林業專題制圖模塊，并將其應用在縣級森林資源管理信息系統中，實現了專題圖樣式可靈活定制及分幅方案可靈活選擇，使得森林資源信息管理系統的林業專題制動化制圖功能接近實用化水平。

1林業專題圖與分幅

1.1制圖從科學數據可視化的角度來看，林業專題地圖是林業專題數據以圖形方式的可視化表現。林業專題圖可分為地圖數據本體部分和專題樣式部分，數據本體部分是存儲在信息系統中的數值或文字記錄，是林業地理要素的定性或定量描述；專題樣式部分則是數據本體的可視化表現形式，將地理信息以一種象形、觀感的形式傳遞給地圖使用者。林業專題制圖過程可概括為選取指定數據本體內容，即指定專題類型、指定地理范圍的林業地理數據，并以指定的符號系統、樣式表達的過程。過程如圖1所示。通過控制數據本體的類型、地理范圍，以及專題圖符號系統和樣式即可控制林業專題制圖過程。

1.2分幅傳統的紙質地圖受圖幅大小的限制，一張圖紙往往難以承載整個區域內的地理信息，于是產生了地圖分幅的概念，即按照一定的規則，將一幅完整的地圖分割成若干區域范圍大小相同或相近的圖幅的方法。常用的林業專題圖的分幅方式有經緯線分幅、矩形分幅和按區域分幅。

（1）經緯線分幅又稱梯形分幅，是將經緯線作為每幅圖的內圖廓，遵照相關的國家標準或國際標準，利用固定的經緯線網格對地圖進行分幅。經緯線分幅的比例尺范圍通常在1:100萬和1:5000之間，每種比例尺的經緯線分幅方式是固定不變的，便于圖幅檢索和使用。基本比例尺1:1萬地形圖分幅即是一種經緯線分幅，這種分幅方式在林業工作中大量使用，本研究中涉及到的林業專題圖信息都是在1:1萬地形圖上勾繪的。

（2）矩形分幅是按照矩形區域劃分圖幅范圍的分幅方式。其中矩形區域的指定較為靈活，按照實際情況因地制宜指定合適的矩形網格，比例尺范圍大于或等于1:5000的大比例尺地形圖圖幅通常采用矩形分幅。

（3）按區域分幅的分幅邊界沒有指定的外形限制，較為隨意。例如：按照用戶劃定的區域分幅、將整個區域作為單個圖幅、按照行政區劃范圍分幅等，按照縣、鄉、村或林場、工區、林班等區劃邊界的分幅方式就屬于這種。專題圖分幅是將版圖過大的圖幅分割成大小適宜、圖上位置合適的小圖幅，分割網格遵照共同的國家標準，或按照具體需要因地制宜劃分區域，即按標準分幅和自定義分幅。無論哪種分幅方式都需要預先準備圖幅的分割模板。在林業專題制圖模塊中，圖幅分割模板控制著林業專題圖數據的地理區域，間接決定著分割后內圖框的長寬比樣式。在森林資源信息管理系統中集成專題圖制圖模塊需要解決以下兩項關鍵技術：其一是林業專題圖樣式的定制，即能夠按照林業標準定制專題圖樣式；其二是地圖的分幅技術，即按照林業信息管理工作的要求輸出指定區域的地圖，可以將其概括為對林業專題數據的樣式和內容的控制。

2林業專題制圖模塊

2.1模塊的開發環境

林業專題制圖模塊集成在已有的縣級森林資源信息管理系統中。縣級森林資源管理信息系統采用Ar-cGISEngine9.3地理信息系統開發組件和VisualStu-dio2005開發環境，運用C#語言開發，具有林業信息管理所需的諸多功能模塊[10-11]。在該系統的數據庫中包括基礎地理數據、森林資源數據等。其中，基礎地理數據包括行政區劃境界（縣/鄉/村）、按基本比例尺（1:1萬）地形圖分幅標準制作的圖幅分割網格、水系與道路；1:1萬地形圖等，都以圖層的形式保存在數據庫中。森林資源數據則包括小班基本因子信息、森林經營活動信息在內的森林資源數據庫完整信息。這些記錄是制作林業專題圖的主要數據來源。林業專題制圖模塊屬于眾多模塊之一，設計功能為輸出基本圖、資源分布圖、林種分布圖、分類區劃圖等林業專題地圖，各專題類型可按基本比例尺（1:1萬）分幅輸出和按行政區劃分幅輸出。圖2為林業專題制圖模塊遵循的MVC設計模式。林業專題制圖模塊主要利用了ArcGISEngine的MapControl和PageLayoutControl兩個控件，以及IAc-tiveView、IFillSymbol、IFeatureLayer等接口。利用MapControl控制地圖數據的加載、地圖符號的渲染、圖注記、調整地圖的顯示區域等，是林業專題圖分幅中用到的主要調控部件；利用PageLayoutControl控制地圖的版式、文字說明、圖例、指南針、比例尺等地圖的附屬部分，以及地圖的整飾微調、專題圖幅的輸出等。

2.2工作流程

林業專題制圖模塊的工作流程如圖3所示。專題制圖模塊啟動后，系統根據專題圖類型從專題圖模板庫中獲取對應的專題圖模板，即MXD文檔。然后按照MXD文檔中記錄的圖層組合信息，從森林資源數據庫中加載對應的專題數據，并以專題圖模板中規定的樣式渲染地圖。系統接收到分割區域的指令后，從圖幅分割模板中查找出分割幾何要素，然后將版式地圖中的地圖調整到分割要素所在的區域，并以最大比例尺居中顯示。重新渲染專題地圖以后，就可以將當前范圍的專題圖輸出打印，這樣就完成了指定專題類型、指定分幅方式的專題圖輸出。專題制圖模塊的具體工作流程如下：

（1）準備基礎地理數據和林業專題數據。林業專題制圖所需要的數據已存儲在森林資源管理信息系統的森林資源數據庫中。林業專題圖中的內容包括：基本圖主要用到的林班注記、小班注記、面積、地類、行政區劃界線、道路、居民點、河流、山脈等；林相圖用到的地類、優勢樹種、齡組、面積等；資源分布圖主要用到的地類；林種分布圖主要用到的林種；分類區劃圖主要用到的地類、林種等信息[10-11]。

（2）制作林業專題圖模板。林業專題圖模板是林業數據的表現樣式，如專題地圖的圖層組合、排列順序、地圖投影方式、經緯網、圖幅布局、地圖要素的專題符號樣式、注記樣式、渲染方式、圖例、指北針、比例尺、地圖標題、相關文字說明等。林業專題圖模板可使用ArcMap定制，制作的專題圖模板樣式保存在MXD地圖工程文檔中。在MXD文檔中，保存了地圖數據源位置、地圖樣式、版式地圖樣式等信息。專題圖模板的詳細定制方法可參考ArcGIS使用手冊和文獻[2]。對于同一種專題圖，按行政區劃分幅和按照1:1萬比例尺分幅需要分別制作專題圖模板。比例尺分幅模板的圖幅大小、地理坐標系、地圖投影方式、內圖廓矩形的長寬比、經緯線網格的設置和標注等應遵照行業標準和慣例。

（3）準備專題圖分割模板。專題圖分割模板以面要素圖層類型保存在縣級森林資源信息管理系統的數據庫中，在GeoDataBase中的視圖是一張shapefile格式的矢量圖層，其中每一個面要素為一個切割區域。信息系統數據庫中已有各級行政區劃如縣、鄉、村（或林場、工區、林班）和國家標準1:1萬地形圖分幅網格，可以直接作為分幅用的分割模板。若缺少1:1萬比例尺分幅模板，則需按照文獻中介紹的方法與標準制作[12-14]。

（4）數據加載與專題地圖渲染。這部分的工作是由林業專題制圖模塊完成。運行系統后，用戶選擇林業專題圖類型、分幅的方式，系統從專題圖模板庫中選擇對應的林業專題圖模板（MXD文件）；根據專題圖模板中的圖層組合信息從森林資源數據庫中加載相應的基礎地理地圖和小班因子圖層；根據分幅方式加載對應的分割模板面圖層；最后根據林業專題圖模板（MXD文件）中的專題圖符號信息渲染專題圖，渲染結果在MapControl和PageLayoutControl控件中顯示。

（5）圖幅分割與重渲染。這一步驟是實現圖幅分割的關鍵。系統接收到分幅區域的指令后，首先從分割模板數據中檢索分幅區域，得到該分幅區域面要素，以最大比例尺將該面要素范圍內的專題圖居中顯示在PagelayoutControl中。然后重新渲染地圖，即分幅區域以內的林業專題要素和所有基礎地理要素按照原有樣式渲染，分幅區域以外的專題要素渲染為不可見樣式。

（6）地圖版式微調。在PageLayoutControl中生成的版式地圖，具有與專題圖模板完全一致的地圖符號系統和圖幅版式。為了進一步增強專題圖的可定制性，滿足用戶多樣化需求，還可以利用GIS組件中函數與控件實現在定制模版樣式基礎上進行微調的功能。例如重設專題圖的符號類型、顏色、注記，以及圖幅整飾（設置標題、圖例、比例尺、指南針、圖框線、圖廓樣式、地圖文字說明）等。

（7）地圖輸出。地圖輸出是將PageLayoutControl中渲染好的版式地圖輸出為柵格格式文件。在這里可以通過設置柵格數據像素的大小來調整輸出圖像的清晰度，輸出的數據格式有BMP、JPEG、PNG、TIFF、GIF和PDF文件等類型。

2.3實現與運行實例

林業專題制圖模塊在原有的縣級森林資源管理信息系統的基礎上編碼實現，用到了ArcGISEngineSDK中的部分接口和類，以及ESRI提供的幫助文檔中的類。其中重要的接口和類有①ControlsSynchroniz-er，用于MapControl與PageLayoutControl控件間的聯動；②IMapDocument，用于專題圖模板的讀、寫、修改；③ISymbol、IGeoFeatureLayer，用于專題符號的渲染；④IActiveView，用于分割區域的居中顯示、版式地圖的輸出等。圖4為林業專題制圖模塊的運行界面實例。森林資源管理信息系統中管理的是某縣森林資源數據，制圖模塊提供了按行政區劃分幅和按國家1:1萬基本比例尺分幅兩種對話框，圖4中右下方對話框即為按行政區劃分幅對話框，通過樹狀的層級視圖用戶可以選擇單個縣級、鄉鎮級和村級的行政區域作為專題圖輸出范圍。選定區域名稱之后，系統主界面上的版式視圖界面將該選定區域以最大比例尺方式渲染在制圖主體區域中，同時更新圖例、比例尺、專題圖文字說明等地圖附屬部分。在選擇專題圖的存儲位置、分辨率、數據格式等參數后就可以輸出了。圖5為該縣某村按行政邊界分幅的林業專題圖樣張，圖6為按1:1萬基本比例尺分幅的林業專題圖樣張。

3結束語

專題制圖模塊的開發充分利用了ArcGISEngine的接口和控件，實現了專題圖的分幅與輸出，與原有的森林資源管理信息系統實現了緊密集成。專題制圖的工作步驟分為差異顯著的若干階段，每階段的工作內容、實現方法及功能可適度伸縮。專題制圖模塊具有可擴展性，通過更換專題圖模板即可實現林業中其他專題圖的制作，通過更換分幅模板即可實現其他比例尺分幅方式的輸出。本研究為在森林資源管理信息系統開發中嵌入林業圖面資料輸出功能提供技術參考，林業其他方面的專題圖如土壤分布圖、病蟲害分布圖、野生動植物分布圖、立地類型圖同樣可以利用該方法方便快速地添加到制圖模塊中，提高森林經營管理和林業業務工作效率。研究實現的專題制圖模塊僅需少量控制性代碼，即可實現專題圖的批量分幅輸出，進一步提高專題制圖的自動化水平。