（信息与通信工程专业论文）空间环境建模中地图符号设计与标绘技术研究.pdf

目防科学技术人。学研究生院学位论文 摘要 地图符号库系统刁i 仪足地理信息系统( g i s ) q 4 in j 缺少的基础功能模块之一也是g i s 的一个重要研究课题。奉义绕矢量地图符号的表示结构、标绘方法和格式转换问题进行 深入的分析、设计和实验验证。 文章首先从地图符号理论基础和研究现状出发，通过分析常用g i s 软件的地图符号结 构，设计了种面向对象的矢量地图荷号表示结构使地图符号具有通用性。 文章接着概括了地图符号库的特点取l 设计原则，采用面向对象的地图符号库存储方 法，论述并实现了地图符哆的宅川i 数据和属性数据的一体化存储。 在分析目前地图符号标绘技术的基础上，文章提出了一种基于g i s 组件窗口事件的符 号标绘方法，并分别针列g l s 组件m a p x 年i i m a p o b j e c t s 进行了实验，实现地图符号资源的共 享，验证了方法的f 确性。 文章最后分析和研究了i h os - 5 7 电子海图和m a p l n f o 地图格式，解决了i h os - 5 7 海 图格式转换为m a p i n f o 格时存在的问题，实现了i h os - 5 7 海图到m a p i n t b 格式的基本无 损转换。 【关键词】：地理信息系统、面向对象设计、地图符号、地图符号库、符号标绘、地图数 据格式转换 第1 页 国防科学技术人学研究生院学位论文 a b s t r a c t t h em a ps y m b o lb a s es y s t e mi sn o to n l yo n eo ft h eb a s i cf u n c t i o n so fg e o g r a p h i c i n f o r m a t i o ns y s t e m ，b u ta l s oa ni m p o r t a n tr e s e a r c hi s s u ei ng i s ad e e pa n a l y s i sa n dd e s i g n h a v eb e e nd o n eo i lt h es t r u c t u r eo fm a ps y m b o l ，t h em e t h o do fs y m b o lm a r k i n ga n dg i sd a t a t r a n s l a t i o n i th a sb e e np r o v e db ym e a n so fe x p e r i m e n t s f i r s to fa l l ，t h i sp a p e ra d o p t st h eo b j e c t - o r i e n t e dm e t h o dt od e s i g nt h es t r u c t u r eo fm a p s y m b o lw h i c ha s s u r e i t sc u r r e n c yb a s e do nt h et h e o r yo fm a ps y m b o la n dt h er e s e a r c h i n g a c t u a l i t yb ya n a l y z i n gt h es t r u c t u r a lr e f e r e n c eo fm a ps y m b o li ng i ss o f t w a r e b ys u m m a r i z e dt h ec h a r a c t e r i s t i c sa n dd e s i g n e dp r i n c i p i ao fm a ps y m b o lb a s e ，t h i sp a p e r a d o p t st h eo b j e c t o r i e n t e ds t o r i n gm e t h o dt or e a l i z e t h ei n t e g r a t i o no fb o t hs p a t i a ld a t aa n d a t t r i b u t ed a t ao f m a ps y m b 0 1 o nt h eo t h e rh a n d o nt h eb a s e o fa n a l y z i n gt h et e c ha n dm e t h o do ft h em a ps y m b o l m a r k i n ga tp r e s e n t ，t h i sp a p e rp r o p o s e sag e n e r a ls y m b o lm a r km e t h o dw h i c hb a s e d o i lw i n d o w s o fg i sc o m p o n e n t sa n dt h e np u ti t r e s p e c t i v e l y t o p r a c t i c ew i t hm a p xc o m p o n e n ta n d m a p o b j e c t sc o m p o n e n t f i n a l l yi tc o m e s t r u et h es h a r eo fm a ps y m b o l ，a n di th a sb e e np r o v e dt o b ev a l i da n df e a s i b l eb ym e a n so fe x p e r i m e n t s i nt h em e a n t i m e ，a f t e ra n a l y z i n ga n ds t u d y i n gm a pf o r m a t so fe l e c t r o n i cc h a r ti h os - 5 7 a n dm a p l n f o ，t h i sp a p e rs o l v e st h ep r o b l e mf l m ti h os - 5 7f o r m a ti s c o n v e r t e dt om a p l n f o f b r m a t w h i c ha c h i e v e st h eh a r m l e s st r a n s l a t i o nf r o mi h os - 5 7f o r n a a tt om a p l n f of o r m a t b a s i c a l l y k e yw o r d s ：g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m 、o b j e c to r i e n t e dd e s i g n 、m a ps y m b o l 、 m a ps y m b o lb a s e 、s y m b o lm a r k i n g 、m a p d a t ac o n v e r s i o n 第1 i 员 i 瞻科学技术人学研究生院学位论文 图目录 图3 1 矢量符号类层次结构图 图4 1 地图符号与数捌库表的关系图 图5 1 矢量符号标绘的t ：作方式 图5 2 标绘模块的结构图 图5 3 三种基本图形变换 图5 4 矢量符号标绘演示系统 图6 】m a p i n f o 的文件格式及数据关联机制一 图6 2 符号替换流程 图6 3i h os 5 7 数捌显示效果 图6 4f m e 处理后显小效果 图6 5 后处理后的显刁 g e t i t e m d a t a ( ) ； c m o p o i n ti t i m a p p t ； c p o i n tm _ d c t o p l e f t p o i n t ，m d c b o t t o m r i g h t p o i n t ； m _ m a p p t c r e a t c d i s p a t c h ( ”m a p o b j e c t s 2 p o i n t ”) ； m _ m a p p t s e t x ( p a r m y s y m b o l 一 t o p l e n p o i n t x ) ； m _ m a p p t s e t y ( p a r m y s y m b o l - t o p l e r p o i n t y ) ； ，求出矢量符号最大外接矩形的左上角的屏幕坐标 f r o m m a p p o i n t ( m m a p ，m _ m a p p t ，m - d c t o p l e f l p o i n t x ，md c t o p l e r p o i n t y ) ； m _ m a p p t s e t ) ( ( p a r m y s y m b o l - b o t t o m r i g h t p o i n t x ) ； m _ m a p p t s e t y ( p a r m y s y m b o l 一 b o t t o m r i g h t p o i n t y ) ； ，求出矢量符号最大外接矩形的右下角的屏幕坐标 f r o m m a p p o i n f f m m a p ，m m a p p t ，i i 1 一d c b o t t o m r i g h t p o i n t x ，m d c b o t t o m r i g h t p o i n t y ) ； 构造出矢量符号在屏幕坐标上的最大外接矩形 c r e c ts h a p e p o i n t r e c t ； s h a p e p o i n t r e c t s e t r e c t ( m _ d c t o p l e f t p o i n t ，m _ d c b o t t o m r i g h t p o i a t ) ； 设置矢量符号在屏幕上的位置和大小 p s h a p e 一 p o s i t i o n s l l a p e ( s 1 1 a p e p o i n t r e c t ) ； 绘制矢量符号( 其中p m o d c 为g i s 控件窗口d c ) p s h a p e 一 o n d r a w ( p m o d c ) ； 5 3 实验结果 5 3 1 实验系统平台 矢量符号标绘演示实验系统是在w i n d o w 2 0 0 0 平台上实现的，在系统丌发中选用 m i c r o s o f tv i s u a lc + + 6 0 作为编毡! 丌发工具，分别选用g i s 组件m a p x 5 0 和m a p o b j e c t s 2 2 进行了符号标绘演示的实验。主要实现思路避：将符号标绘的三个模块化结构代码加入g i s 应用系统中，实现符号的枷i 绘和交q ：编辑功能。 5 3 2 实验结论分析 矢量符号标绘演示系统实现了符号抽i 注、念势标绘和交互式符号设计、编辑等编辑功 能，实现了与g i s 组件的无缝连接取得了良好效果( 见图5 4 ) 。实践证明，本文提出的 基于g i s 组件的矢量符号设计和标绘方法的确带来了功能结构的独立性和代码的可重用 性。标绘模块可以方便地添j j u 在攮。 j 不i 亓jg i s 组件的应用系统中，实现符号标绘、交互编 第2 7 页 困防科学技术人学研究生院学位论文 辑等功能的实用标图系统，有效地支持用- g i s 应用功能的扩展。 图5 4 矢量符号标绘演示系统 笫2 8 页 国防利学技术人。研究生院学位论文 第六章i h os 5 7 电子海图及符号的格式转换研究 随蓿i n t e r n e t 网络的飞速发展和普及，信息兆享已经成为一种必然的要求。地理信息 也不例外，随着信息技术以及g i st ；l 身n 勺发展，g 1 s 已经从纯粹地纯技术系统的圈子跳了 出来，f 和i t 行业完全融合，人们对空m 信息的需求也越来越多。然而地理信息要真正实 现共享，必须解决地理信息数捌多格式、多数掘库集成等瓶颈问题。因为g i s 处理的数据 对象是空i h j x 象，有很强的时夺特+ 状取数据的手段也复杂多样，这就形成多种格式的 原始数据，再加上g i s 应刚系统很k 一段时i 、日j 处于以具体项目为中心孤立发展状态中，很 多g i s 软件都有自己的数据格式，这使得g i s 的数据共享问题变得尤为突出。因而，数据 格式转换一直是近年来g i s 应用系统- 丌发中需要解决的重要问题。 目前在海事系统中大肇存在的 乜子地图格式为i h os 一5 7 格式，但是通用的g i s 软件 都不支持这种地图格式。凶此i h os - 5 7 海图到通用g i s 软件数据格式的转换已经成为海 事系统中g i s 广泛应用的关键问题。本章在分析i h os - 5 7 数据格式和m a p l n f o 数据格式 的基础上，采用f m e 数据格，转换软件和辅助丌发的方法，从根本上实现i h os 5 7 格式 到m a p i n f o 格式的基本无拟转换，保证了地剧数据格式转换的完整性。 6 1 地图格式分析 随着g i s 的广泛应用，现在1 丁场上有上千种软件，如a r c i n f o 、m a p l n f o 、i n t e r g r a p h i c 、 i d r i s 、m a p g i s 、c i t y s t a r 等，每个软件都有自己的数据格式。本节主要分析了数掘转换的 源数据格式i h os - 5 7 和目的数掘格式m a p l n f o 。 6 1 1i h os s 7 电子海图格式俐 i h os - 5 7 是数字航道测量数川i h o 交抉标准，是电子海图显示和信息系统( e l e c t r o n i c c h a r td i s p l a ya n di n f o r m a t i o ns y s t e m ) 性能标准之一。s 5 7 标准内容分理论数据模型和数 据结构两个主要部分，后者包括i h o 目标分类分级和属性、生产规范和数据字典生产规范 等。i h os - 5 7 标准以一定的方式拙述海道测量领域的诸要素( 定义为物标) 。为了转换真 实世界的信息，i h os - 5 7 采t _ j 分层逼近的力式，即根据不同的专题将地图分层。将真实世 界定义为描述属性和空| 1 j j 属f 1 ：的混合体，这些属性的集合被称作特征物标和空间物标。特 征物标包括描述属性但不包括任何几何形状( u n 不包括真实世界物体的形状及位置信息) ， 空间物标可以包含描述信息，l 寸必须包含几何形状。 1 、特征物标的位置由一个或多个相关联的空物标确定，特征物标可以不关联任何 空日j 物标而存在，但每一个空1 u j 物标必须至少与个特征物标相关联。s 一5 7 定义了四类特 征物标： 物标( m e t a ) ：包龠j 它物丰，j i 信息的特征物标。 制图物标( c a r t o g r a p h i c ) ：包含真实h 界物体的、由制图符号代表的信息组成的特征 第2 9 页 国防科学技术人学研究生院学位论文 物标。 地理物标( g e o ) ：包含真实世界物体的捕述信息的特征物标。 关系物标( c o l l e c t i o n ) ：包含描述另外腑个物标关系的特征物标。 2 、空倒物标可以足久机栅格、或l l ! 阵数据。s 一5 7 第三版标准只讨论矢量类型，因 而以后提到的空间物标为欠鼙类型或直接用向量物标来代管。 为了简化模型，只考虑平面图形，因而节点( n o d e ) 、边( e d g e ) 、区域( a r e a ) 等向量物标 分别为0 、l 、2 维的平面图形，第三三维( 血i j 水深) 表示为物标的一个属性。 s 一5 7 标准中向量物标以以f 删种拓扑结构编码： 制图轮廓( c a r t o g r a p h i cs p a g h e t t i ) 链接节点( c h a i n n o d e ) 平面图形( p l a n a rg r a p h ) 全拓扑结构( f u l lt o p o l o g y ) 每一种拓扑结构下编码的向量物标都反应了客观世界的空间属性，但是越往下，其反 映的拓扑结构越全面。 ( 1 ) 制图轮廓( c a r t o g r a p h i cs p a g h e t t i ) 孤立的节点( n o d e ) 干边界( e d g e ) 的集合。 边界不参考节点，特钲物标不共享向量物标。点( p o i n t ) 图形编码为孤立节点，线( l i n e ) 图形编码为互相连接的1 系列边界，区域( a r e a ) 图形编码为闭合的边界。若要求保持逻 辑的一致性，一致的边界必须包含有相f r , j f 勺几俐形状。 ( 2 ) 链接节点( c h a i n n o d e ) 节点和边界的集合。 边界必须以连接节点作为其川：始和结束的节点( 可以是一个节点) 。连接节点并不是 相联系的边界的一部分。向遗物标u 共亭。点形编鹏为孤立节点或连接节点，线图形编码 为互相连接的一系列边界和连接节点的集合，区域图形编码为以一个公共节点为丌始和结 束的闭合边界。禁止相刚的线性几何图形的叠加。 ( 3 ) 平面图形( p l a n a r g r a p h ) 节点和边界的集合。 其中： 边界不跨过连接节点。 边界只可接触连接霄点。 向量物标可共享，, h - in 接蒯t f ( j 边界以连接节，_ 为它们的公共部分，相邻的区域以公共 界限为它们的公共部分。禁i 叶的线。p i ：j l t n 图形的叠加。 ( 4 ) 全拓扑结构( f u l lt o p o l o g y ) 节点、边界和面( f a c e ) 的集合。 客观事物分为相互排斥n 0 面和菇同的面。孤立节点存在于包含它的面，边界在面的左 边界或右边界。点图形编码为孤：盯点或连接节点，线图形编码为互相连接的一系列边界 笫3 0 页 国防科学技术人学研究生院学位论文 和连接节点的集合，区域阁形编鹏为而。祭止相同的线性几何图形的叠加。 物标有特征属性和空划属性，物标的特征属性用来区别不同的物标，物标的空间属性 表现为p ( 点) 、l ( 线) 和a ( 面) 。点的显示是由孤立的节点来编码的：线的显示是由一 系列相连的边来编码的，每一条边必须参考一个连接节点作为它的开始和结束( 它们可以 是同一个节点) ，被参考的节点的几何形状不是边的一部分；区域的显示是由边构成的闭 合环来显示的，如果要求逻辑卜的致，则重合边必须包含同样的几何形状。 6 1 2 m a p i n f o 地图格式 m a p i n f o 采用双数掘片存储模式，即其空问数据与属性数据是分开存储的。属性数据 存储在关系数据库的若干属性表中，而空问数据则以m a p i n f o 的自定义格式保存于若干文 件中，二者通过一定的索引机制联系起来。为了提高查询和处理效率，m a p i n f o 采用层次 结构对空问数据进行组织，p 根据不同的专题将地图分层( 图层还可以分成若干图幅) ， 每个图层存储为若干个基水文件。这些文件之间的关系如图6 1 所示。 属性数据 空间数据 文件头文件头 文件头 字段数 字段定义 交叉索引 字段l 说明 点，记录号，坐标 一 记录l 专 索引1 x， 线，记录号，坐标，线 字段m 说明 记录2一专索引2 z 面，记录号，边界，填一 图元数据描述： ! 围幅区域 记录x , 6 - 索引n 雷层说明 图例，颜色，大小 曾 图上实体描述 拐点数及坐标信息 一 t a b 文件d a t 文件 i d 文件 m a p 文件 图6 m a p i n f o 的文件格式及数据关联机制 1 、属性数据的表结构文件( t a b ) 属性数据表结构文件定义了地图属性数据的表结构，包括字段数、字段名称、字段类 型和字段宽度、索引字段及桐应闰层的些关键空m 信息描述。t a b 文件实际上是一个文 本文件，可以在记事本中扪) 1 外观察其内锌。 2 、属性数据文件( d a t ) 属性数据文件中存放完整的地图属性数据。在文件头之后，为表结构描述，其后首尾 相接地紧跟着各条具体的属性数据 己录。 3 、交叉索引文件( i d ) 交叉索引文件记录了地图中每一个空削对象在空间数据文件( ，m a p 中的位置指针。 每4 个字节构成个指引。指针排歹0 的顺序与属性数据文件中属性数据记录存放的顺序一 第3 1 页 吲防科学技术人学研究生院学位论文 致。交叉索引文件实际j j 足一个空| 、日j 对象的定位表。 4 、空间数据文件( m a p ) 具体包含了各地图对象的空削数据。空州数据包括空阳j 对象的几何类型、坐标信息和 颜色信息等。另外还描述了与浚空问对象相应的属性数掘记录在属性数据文件中的记录 号。这样，当用户从地图上查洵某+ 地图划织时，就能够方便地查到与之相关的属性信息。 5 、索引文件( i n d ) 索引文件不是必须的只有! l 川户舰定了数据库的索引字段后，m a p l n f o 爿会自动产 生索引文件。索引文件卟i 每个索引字段都有一个索引表。在每个索引表中，先给出总的数 据库记录数目，然后按照索，川顷序给出每条属性数据记录在对应的索引字段处的具体属性 数据，以及该记录在属性数掘文件和交叉索引文件中的记录号。 6 2i h os 5 7 地图格式转换的基本思路 地图数据格式转换就是将指定 f = l 子地图格式数据( 空间数据、属性数据、索引数据等) 按照一定的转换流程，进 j 一系列的数据拙取、整理、变换后，最终形成需要的电子地图 格式数据。 6 2 1 转换的过程 为了实现地图数据转换的完整性，本文采用f m e 数据格式转换软件实现空间数据和 属性数据的转换，通过辅助编程的方法实现符号的映射替换，从而使f m e 转换后的m a p l n f o 格式数据能正确表示i h os - 5 7 格式的要素特征，从根本上实现i h os - 5 7 格式到m a p l n f o 格式的基本无损转换，保证了地图数掘格式转换的完整性。转换过程中的主要思路是： l 、利用m a p l n f o 软件捌工具软件建立m a p l n f o 符号库： 2 、利用f m e 软件实现空心数据和属性数据的格式转换，得到m a p l n f o 格式电子地图： 3 、利用后处理程序进行地图符号的映射替换，实现i h os - 5 7 海图基本无损转换。 6 2 2 转换的支持工具 目f j 用于地图格式转换的工具软件很多，如：f m es u i t e 、g l o b a lm a p p e r 。本章采用的 地图格式转换的工具软件i j 要有：格式转换软件f m es u i t e 、图像编辑软件p h o t o s h o p 、矢 量符号制作软件f o n tc r e a t o rp r o g r a m 。这罩主要介绍了这些软件与转换地图格式相关的功 能。 1 、f m e 国s u i t e 软件 3 0 l f m es u i t e 是世界领先的空i 刈数据转换平台，丁用于读写存储和转换各利t 空间数据。 f m es u i t e 是一个完整的转换和变抉空间数掘的软件包。f m es u i t e ( 要素操纵引擎) 是空 间数据提取、变换和加载的工具，它包括三个主要组件：转换器，变换编辑器和数据浏览 器。f m es u i t e 有以下特，鼍： 以f m e 为中心实现超过1 2 0 种g i s 及c a d 空i - h j 数掘格式，如d w g 、d x f 、d g n 、 第3 2 页 国防科。：o 技术人。研究生院学位论文 a r c l n f oc、 、 等的相互转换：o r v a g es h a p ef i l e a r c s d eo r a c l es d o 独立地直接浏览各种格式的空削数扼，同时浏览图形、属性和坐标数据； 提供为数据转换进行自定义的图形化界面，能够可视化定义从原始数据到目标数据的 图形与属性的对应关系； 将数据转换与丰富的g i s 数据处理功能结合在起如坐标系统转换、叠加分析、相 交运算、构造闭合多边形、属性合并等； 提供了f m ep l u g i nb u i l d e r a p i 、f m e o b j e c t a p i ，用广，可以为f m e 扩展新的数据 格式，通过这些接口将f m e 嵌入到自己的应用系统中，实现方便的应用集成： 支持海量数据处理，大型的数据转换通过编写脚本及批处理模式高效运行，即使输 入数据多达数千个甚至上万个文件。 2 、p h o t o s h o p 图像处理软件 p h o t o s h o p 是a d o b e 公；没计的最佳的图像编辑软件，它在专业出版设计领域占有绝 对的统治地位。 主要功能除了高级的蒙版、分色、色彩调整、创意外，一些基本的图像功能也很齐全， 完全满足制作栅格荷号的要求。它的几何调整包括水平和垂直翻转、旋转、剪裁与重采样： 色调、层次和对比度的调整。此外，还提供了高通滤波和低通滤波的功能，通过对这两种 功能及参数的灵活运用，口j i 以省上大量费时的人机交互式的编辑过程。对于一些不能由软 件自动完成的图像编辑p h o t o s h o p 提供了画笔和橡皮擦，可以成片或逐点修改图像。 3 、f o n tc r e a t o rp r o g r a m 软件 t h e f o n t c r e a t o r p r o g r a m 是用来制作字体( t t f ) 的程序，除可自行制作外也能够直接编 辑修改视窗操作系统上的任何t r u e r y p e 字体，制作好的字体或修改好的字体能够让你储存 和使用。 主要特性：能够加载及储存t t f 文件，以及无限制的复原、重做选项，能够把b m p 文件转换成t r u e t y p e 类型的功能。可以建立你自己的签名、标志、或者是笔迹。用此程序 制作m a p i n f o 点符号库时，主要要注意的就足每个字模的索引值的设置，字模的索引值的 范围为3 3 2 5 5 ( 另外，1 2 7 不能作为索弓l 值) ，也就是浼每个t t f 文件最多只篚存储2 2 2 个字模。 6 2 3 转换后存在的问题及解决方法 完整的地图数据转换包含了列个层次的意义，其一是数据是否可以从现有格式( 如i h o s 5 7 ) 转换到选定的g i s 、i 台的格式( 如m a p l n f o ) ，其二是数据是否可以从现有的分层结 构标准和成图方式( 如分层、编码、成面、封闭、接边) 无丢失地转换到新的分层结构标 准和成图方式。目前，许多平台厂商其实仅仅满足了第一个层次转换需要，即格式间的转 换，各种平台几乎都提供了【柚其他平台的般向转换工具，如a u t o c a dm a p 既可以读取 m a p i n f o 或a r c l n f o 的数圳，也i i j _ 以将d w g 格式的数掘转换成m a p l n f o 或a r c l n f o 格式的 数据，m a p l n f o 也提供的刈a r c l n i b 和d w g d x f 格式数掘的双向转换工具，使用也非常 第3 3 页 l 驾防 ：i j 学披术人学1 i j | 究生院学位论文 方便。但这并没有完全解决数搬转换真r 需求，格式灼转化仅仅达到格式问的转换。地图 数据格式转换的真正目的赴第j 层次的转换要求，就是无丢失的分层标准和成图方式的转 换，从而达到对地图( 地形图、规划图等) 显示取1 分析的口的。 本文采用f m ew o r k b e n c h ( 工作台) 实脱i h os - 5 7 格式到m a p l n f o 格式的数据转换， 转换后的数据已基本满足了筇一层次的需要，即格式问的转换，空间数掘和属性数据已经 转换成m a p l n f o 格式，但是还存伯：以下f 门题： 1 、数据转换后的所有点符号鄙用“”代替： 2 、数据转换后的线符号都是实线： 3 、数据转换后的, a j i y i j i j l 符号都没有填充模式，边界线都是实线； 4 、数据转换后的所打符0 都没囱- 颜色信息，缺省的郜是黑色。 针对这些问题，本义采用辅助编程的力。法，对转换后的m a p l n f o 格式中的点、线、面 符号根掘该符号的属性进行替换，从而使转换后的m a p l n f o 格式数据能f 确表示t r i os - 5 7 格式中的要素特征，实现i h os - 5 7 海图到m a p l n f o 格式的基本无损转换。 6 3i h os - 5 7 地图数据格式转换的具体实现 实践证明，单纯依靠g 1 s 平台提供的转换工具，常常无法保证转换后的数据f 确显示 和数据丢失问题，从而不能完全达到两个层次的数据转换要求。为了实现i h os - 5 7 数据到 m a p l n f o 格式的无丢失转换( 达到第二层次的要求) 。本小节在分析m a p l n f o 符号结构特点 的基础上，通过建立m a p l n f o 符号库，对f m e ： 具软件转换后的数据进行编程处理，保 证数据能正确显示i h os - 5 7 海图要素，从j 町完全达到两个层次的数据转换要求。下面就详 细讨论i h os - 5 7 海图到m a p l n f o 格数w 转换f r j j 体实现方法。 6 3 1 符号库的建立 m a p l n f o 地图符。g - 库小身提供了点、线、面符号，但是因为i h os - 5 7 格式主要应用在 海事系统中，m a p l n f o 提供的符号不能满足i h os - 5 7 地图要素特征的显示，所以建立一个 适合显示i h os - 5 7 地图要素特征的m a p l n f o 格式符号库有非常重要的意义，是实现i h o s 一5 7 数据完整显示的前提条件。本小节针刈m a p l n f o 符号特点，下面就讨论了点、线、面 符号库的建立【3 1 1 1 3 烈。 1 、点符号的制作 m a p l n f o 中点状符号支持中位图、矢量_ j f t l t r u e t y p e 字体。位图和l t r u e t y p e 字体不能随地 图的放缩而放缩，但是可以通过没罱字体大小来满足地形图符号尺寸大小的要求。在i h o s 一5 7 格式中，点符号主要分眄种类型，一利点符号。p 是有颜色变化的，比如一个简单符号 中的灯浮，至少有绿色秉i j m 也两，l | j 颜色被j i j 至r j ；种点符号避需要根据属性值进行旋转的， 如潮汐流。对于前者，刚为艇t r u e t y p e 文本只史持单色的输出。所以用m a p l n f o 中的位 图符号表示；对于后者，ju , j t r u e t y p e 符弓表示( 在m a p l n f o ，位图符号不支持旋转) 。 ( 1 ) 位图符号 第3 4 贞 刚防科学技术人学研究生院学位论文 利用a d o b ep h o t o s h o p 或择w i n d o w s 中的笔创建一个适当大小的位图( 6 4 6 4 、 3 2 3 2 、1 6 x 1 6 ) 。应当注意的烛：刈_ iw i n 3 2 位图大小不能超过1 2 8 k ；对w i n l 6 其大小不 能超过6 4 k 。将位图以2 5 6 色或1 6 色保存在m a p i n f o 安装目录的c u s t s y m b 目录下。 ( 2 ) t r u e t y p e 字体符号 m a p i n f o 支持许多t r u e t y p e 字体，它们都带有自己的符号集。可以利用t r u e t y p e 字 体编辑程序f o n tc r e a t o rp r o g r a m 对m a p i n f o 的t r u e x y p e 字库中的t r u e t y p e 字体符号进行 编辑：修改m a p i n f o 自带的t r u e t y p e 字体符号，或是向其中增加新的t r u e t y p e 字体符号， 而且用户还可以自定义t r u e t y p e 字体文件，并将它们在m a p i n f o 中引用。创建的t r u e t y p e 字体文件必须保存在w i n d o w s 的安装e i 录的f o n t s 目录下。 2 、线型的制作 m a p i n f o 自带有1 1 8 种线型符号，其样式部保存在m a p i n f o w p e n 或m a p x p e n 文件中。 用户每次启动m a p i n f o 时程序会自动调刚该线符号库文件，加载其自带的线符号样式。 用户可以利用l i n es t y l ee d i t o rf o rm a p l n f o 程序对m a p l n f o 自带的线型进行修改，删除等 操作，还可以新增线型。 在l i n es t y l ee d i t o rf o rm a p l n f o 程序卜- 制作步骤为： ( 1 ) 合理分解每个线符的组合图形蜚索。 ( 2 ) 确定线符的循环周划。 ( 3 ) 各组合图形要素合理分配剑不同的图层。 3 、面符号填充模式的制作 p a t t e r n e d i t o r 是一个非常好用的m a p i n f o 区域填充样式编辑工具。用户可以利用p a t t e r n e d i t o r 对m a p i n f o 自带的区域填充样式进行编辑，并保存。编辑修改后的区域填充样式可 以在m a p i n f o 中直接使用。但目前用户还无法利h jp a t t e r ne d i t o r 来新建区域填充样式。 用户要对m a p i n f o 自带的区域填充样式进行修改时，只需利用鼠标点中相应的填充样 式，并单击“丌始编辑”4 女钮州町。在编氧i ：过程巾，点击鼠标右键可以向当前填充样式中 增加填充“色斑”；点击鼠标 ：键则减少当时填充样式中的填充“色斑”。编辑完成后，只 需单击保存按钮便可将所做修改低仔到m a p i n f o 资源文件中。 6 3 。2 地图空间数据和属性数据的转换 g i s 数据转换分空m 数据转换和属性数据转换两种。空问数据转换的内容主要包括二 个方面的信息，其一是空j 1 j j 定他信息( 实体的坐标) ，其二是空间关系( 如一条弧段的起 结点、终结点、左多边彤、z 侈边j 酷等) 。j 二每个g i s 系统的数据结构和数掘模型不完 全相同，在空间数据转换过程巾往往丢失，甚至得小到有关信息。一般情况下，空间目标 的定位信息能够完整地进行转换。但是有些基于c a d 的系统如a u t o c a d 和m i c r o s t a t i o n ， 它们可能包含数学曲线如三点圆、圆弧、光滑曲线等，而g i s 中又没有这些图形元素， 所以在转换到g i s 时，一+ 般将它们内插成折线，这样难免会损失精度。转换过程中最容易 丢失的信息是拓扑关系的信息和属性信息。如果数掘模型基本一致，拓扑关系的信息在转 第3 5 页 凼i 瞻科。学技术人学埘究生院学何论文 换过程中丢失后，可以在数抛转换后的系统中重构拓扑关系而得以恢复，但是数据结构不 一样时，如m a p l n f o 等软件没有拓扑关系空| 1 | j 数据的转入和转出就不可能带有拓扑关系。 g i s 属性数据说明空州实体数据的几何类型、分类分级、数据特征、质量描述、地理 名称、更新r 期等等，按胍性数据的性质、内容、存贮方式、与空m 数据关系的密切性， 属性数据又可以分为二类，第类为与空n 实体数虢；紧密相关的、用于区分空问数据实体 的基本属性类它们可以是空问数据唯标谚 符、分类代码、几何类型( 点线面) 、数据 的所有者或采集者、数捌来源、数捌建立h 驯、数据精度、与其他空问实体之川的关系代 码( 点线面的组成关系、，h ；| 邻关系等等) 等信息，第二类是描述空扫j 实体专业特性的专题 属性数据，这类属性数捌闪j 、湖1 争业1 i 俐而异，比如蜕在用于土地管理的g i s 系统中，属 性数据可以包含土地等级、二 二地权属性质、土地用途等，这类属性数据大都由专门的数据 库管理系统( d b m s ) 存贮管理，通过一定的方法与g i s 数据库相联。刺于属性数据，大 部分o l s 系统都能够迸行转换，但厂f 户经常用到的a u t oc a d 的外部数据交换文件d x f 早期的版本不含有属性数批，此寸要得到属性数据要通过其他途径。 本文通过f m ew o r k b e n c h ( ：l j 作台) 实现i h os - 5 7 格式到m a p l n f o 格式的空问数据 和属性数据的转换：主要转换步骤如下： 1 、设置要转换数掘的澌! 数抛源、目的数据源、转换后的坐标系统以及保存路径等参 数，创建f m e 映射文件； 2 、编辑f m e 映射文件，也就是设置要转换的属性字段，字段顺序等。在此步骤中， 主要要注意的问题有两个：是利用f m e 的c o o r d i n a t e f e t c h e r 函数提取i h os - 5 7 数据中 的三维信息，如：海图中的水深点的深度值；二是凋整字段的顺序。一般情况下，m a p l n f o 以第一个字段进行自动标 j ：( 出可以在m a p l n f o 小手： 没置标注字段) 。 6 。3 3 数据格式转换的后处理 后处理的目的就是调整m a p l n f o 格式巾，的符号样式，从而使m a p l n f o 格式数据能准确 表达s 5 7 格式中要素特征。通过6 2 节的讨论可知，单纯依靠f m e 转换工具，无法保证 转换后数据正确显示的问题，从而不能完全达到两个层次的数掘转换要求。转换后的 m a p l n f o 格式数据不符合i h os - 5 7 数据显示标准，从而不能正确表达源数据i h os - 5 7 海 图中的要素特征。因此刈转换后的数据进行厉处理是为满足数据转换第二层次需要的必 要过程。后处理的主要方法：撤捌列i h os - 5 7 数据显示标准的分析，采用g i s 组件m a p x 辅助编狸，通过遍历各图层的点、线、两符号，根据各符号的类型和属性来修改符号样式 ( 具体符号替换流程见罔6 2 ) ，从忻使各符号的影示符合1 h os 5 7 数据显示标准。下面就 详细介绍后处理的实现方法和步骡： l 、点符号的替换 点符号的替换分两种类州：谭 是该圈层的点符号只有一种样式，如：b o y i s d 图层 ( 孤立障碍物浮标) 的点符号、b o y s p p 图层( 特殊川途浮标) 中的点符号等；一种是该 图层的点符号有多种样式，如：b o y l a t 图层( 航线侧浮标) 中点符号、s o u n d g 图层 第3 6 页 幽防利学技术人学研究生院学位论文 ( 水深) 。对于前者的处圳过程比较简单，就是在程序中遍历各图层，将所有的符号替换 成符号库指定的符号，如：将b o y s p p 图层的点符号“”替换为“4 ”；后者的处理就 是根据遍历符号的属性值，存符号库中查咖到相应的符号进行替换。如：将s o l r n d g 图 层中的水深属性值为6 3 的点符号“”咎换成“63 ”。下面就以s o u n d g 图层为例，详 细介绍替换步骤： ( 1 ) 取得s o u n d g 图层中的点张：号特征，得到该点符号的水深属性值： ( 2 ) 根据水深值得到该符号在水深符号库中的索引值： ( 3 ) 设置该点符号的索弓f 值，符号大小，颜色等参数，进行符号样式修改。 图6 2 符号替换流程图 2 、线符号的替换 线符号的替换包括线州的选抒和线宽的设置两个方面。对于一个图层来说，该图层所 有线符号的样式都是一样的。处理过程比较简单，根据该图层线笱号显示的原则，从 m a p l n f o 线符号库中( 6 3 1 节 t t j 7 建立的m a p l n f o 符号库) 选取相应的线型，设置线宽和 颜色，遍历、替换该图层所有的线符号。 3 、面符号的替换 面符号的替换主要包括两个万面的内容：一是面符号边界线的设置；二是面符号的填 充模式和填充颜色等参数没镑。嘶符号的类型也分为两种：一利是该图层的所有面符号样 式都是一样，如：l a k a r e ( 湖泊) ，其边界线线型、面符号填充模式和填充颜色就只有 一种类型；一种是浚图层的埘符号的填充颜色跟属f l - k t 关，也就是由面彳寸= 号的属性值决定 其填充颜色，如：d e p a r e ( 海域) 。p 面符号，其填充颜色由该海域的水深决定。对于这 两种情况，符号替换的处理流程j 点符【j 样。 第3 7 页 国防科学技术人学研究生院学位论文 6 3 4 数据格式转换结果分析 从地图数掘转换的各个阶段的显示效果图6 3 、例6 4 、图6 5 来看，利用f m e 转换软 件和辅助编程的方法基本实现了i h os - 5 7 格式中空间数据和数据数据到m a p i n f o 格式的无 损转换，要素特征的正确显示，保证了i h os - 5 7