基于ArcGIS的地图制作方法研究

基于ArcGIS的地图制图实例4.1中国各省高考人数图4.1.1数据收集数据包括地图数据和统计数据，地图数据为shp格式点要素省会城市、线要素中国边界和面要素省级行政区，统计数据为Excel表格，包括各省人口，历年高考人数。该实验数据全部从网上下载，省会城市、线要素中国边界和省级行政区的数据下载网址：/category/gis-resource/，各省高考人数统计数据下载网址为：/gkbm/，各省人口数据下载网址为：/list/renkou_list.html。中国各省人口数据如下表4.1，表4.12016年中国各省人口数据省份面积（万平方公里）人口（万）人/平方公里北京1.642069.001261.59天津1.191413.001187.39河北19.007287.00383.53山西15.683593.00229.15内蒙古118.302470.0020.88辽宁14.694374.00297.75吉林18.742746.00146.53黑龙江45.403831.0084.38上海0.632347.003701.89江苏10.267920.00771.93浙江10.185613.00551.38安徽13.965950.00426.22福建12.403689.00297.50江西16.694503.00269.80山东15.719579.00609.74河南16.709406.00563.23湖北18.595779.00310.87湖南21.187119.00336.12广东17.9810430.00580.09广西23.674602.00194.42海南3.54867.00244.92重庆8.242936.00356.31四川48.508076.00166.52

表4.12016年中国各省人口数据（续表）省份面积（万平方公里）人口（万）人/平方公里云南39.004596.00117.85西藏122.00281.002.30陕西20.583732.00181.34甘肃45.372557.0056.36青海72.23562.007.78宁夏6.64630.0094.88新疆166.002181.0013.14香港0.11713.006481.82台湾3.622319.00640.61澳门0.0158.6018312.50贵州17.603745.00212.78中国各省历年高考人数如下表4.2表4.2中国各省历年高考人数数据省份201820172016201520142013201220112010北京市6.306.066.126.807.057.277.347.608.10重庆25.0024.7524.8925.5025.0523.5023.0021.6419.67上海5.005.005.105.105.204.655.906.126.60天津市5.505.706.006.206.406.306.406.467.10河南98.3886.5882.0077.2072.4075.8480.5085.5495.24广东75.8075.7073.3075.4075.6072.7069.2065.5061.50山东59.2058.3071.0056.0055.8050.8955.0057.6366.00安徽49.9049.8650.9952.7052.7051.1050.6054.0056.20四川62.0058.2857.0057.5757.1754.0053.8051.4351.15江苏33.1533.0136.0439.2942.5745.1047.4050.0052.70河北48.6443.6242.3140.4841.8244.9845.9048.5050.30湖北37.4036.2036.1036.8040.2743.0045.6048.4049.20陕西31.9031.9032.8034.0035.3036.6537.5038.3037.85湖南45.1841.0840.1639.0037.8037.0035.2037.8041.30山西30.5031.7033.0034.2334.1636.1036.1034.0036.20浙江30.6029.1330.7428.0030.8631.3031.5029.9030.08甘肃27.3028.4829.6030.3829.7028.3029.6029.7029.10广西40.0036.5033.0031.0032.0029.8028.5029.2029.90江西38.0036.4936.0635.4632.5027.4026.9028.8631.20福建20.0918.8217.5018.9325.5026.6325.7026.7129.20辽宁18.5020.8521.8222.5223.9025.0025.9025.6025.50贵州44.0041.1937.3833.0028.5025.0024.8024.3023.47云南30.0029.3528.1127.2125.5923.6021.0022.4022.10

表4.2中国各省历年高考人数数据（续表）省份201820172016201520142013201220112010黑龙江19.0418.8019.7019.8020.4020.7021.0020.8019.50内蒙古19.5019.7420.1118.9518.8019.3318.9520.5721.90吉林15.0314.2914.8013.7716.0215.5016.2015.9016.90新疆20.7418.3716.6116.0516.2615.8715.4714.7716.40宁夏6.956.926.916.776.005.876.026.005.70海南5.885.706.046.206.105.675.505.405.47青海4.714.634.464.273.973.674.073.803.80西藏2.532.852.402.261.961.891.901.801.80注：以上人口数单位均为万人为了便于后面的符号化，把数据面要素省会城市复制两份，然后分别改为高考人数和人口数的shp数据文件，如图4.1所示。图4.1中国各省的人口、高考人数变化的底图4.1.2数据分析右键图层各省人口→“连接与关联”→“连接”，选择图层要连接字段和表中的连接字段，如图4.2所示。连接之后，sheet$1中的数据就追加到各省人口的属性数据表中，结果如图4.3所示。历年高考人数数据连接与人口数据连接类似。图4.2人口数据连接图4.3人口数据连接结果4.1.3专题要素表达1.该地图所要表达的专题要素包括各个省的行政区，人口数，各省历年来的高考人数的变化情况，以及平均年高考人数占人口数的百分比。2.省会城市符号化右键图层省会城市→“属性”→“系统符号”→“符号化”→“类别”→“唯一值”，在值字段的下拉菜单中选择NAME，再点击“添加值”，添加“北京”，把符号换为红色的五角星，如图4.4所示。设置完省会城市符号后，要把省会名字标注在省会符号附近，且为了便于读者读图，通常给省会名字加上掩膜：右键单击图层→“属性”→“标注”→“符号”→“编辑符号”→“掩膜”，设置标注属性如图4.5所示。图4.4省会城市符号化图4.5设置标注属性3.各省人口数的表达对人口数据进行符号化：右键各省人口图层→“属性”→“符号化”→“数量”→“点密度”，可以根据实际情况选择合适的点大小以及点值，如图4.6所示。图4.6人口数据符号化4.各省高考人数变化要素的表达右键各省高考人数变化图层→“属性”→“符号化”→“图表”→“柱状图/条形图”，然后把各个省份每年的高考人数数据选上，如图4.7所示。图4.7高考人数数据符号化5.各省高考人数占总人口数的表达右键单击图层→“属性”→“符号化”→“数量”→“分级色彩”，图形属性设置如图4.8所示。图4.7高考人数占比符号化4.1.4图面整饰在专题要素表达结束之后，大多数情况下会出现一些符号之间相互遮挡的问题，所以要对整个图面进行整饰。先处理相互遮挡的符号，再处理注记摆放位置，最后添加图框、图名、图例、比例尺、指北针，如图4.8所示为部分截图，图4.9所示视图为全图。图4.8中国各省高考人数局部图图4.9中国各省考高人数图4.1.5结果分析1.地图主要体现了2010年至2018年共9年的高考人数情况，各省情况不尽相同，主要分为3类：高考人数持续上升、高考人数持续下降和高考人数先下降后上升。云南、贵州、四川、重庆、广西、广东、海南等省份高考人数呈上升趋势；辽宁、河北、山西、陕西、江苏、湖北呈下降趋势。据资料分析，主要是教育发展以及人口自然增长率导致。西南地区以及华南部分地区的教育发展相对滞后于华东、华北地区，教育发展较快的地区早已实现“普九”，大部分学生都能进入高中学习阶段，但是由于人口自然增长率降低，适龄考生人数减少，宏观上高考人数呈下降趋势。反之，西南地区以及华南部分地区教育发展滞后，“普九”工作完成相对较晚，随着高中录取率的提高，高考人数也逐年增加。除此之外，西南地区以及华南部分地区城镇化发展较慢，人口出生率下降不及江浙地区，故而高考人数受自然增长率影响较小，高考人数逐年增加。高考人数呈先下降后上升状态的典型省份是河南省，据资料分析，受人口自然增长率影响，2014年之前，高考人数一直下降，2010年之后，该省逐渐注重教育发展，初升高录取率提高，高考人数又逐年上升。2.由图可以看出各个省份的人口密度，点符号越密集的省份，人口密度就越大。由此可见，我国沿海省份人口密度比内陆省份大，越往西部，例如西藏、新疆、青海、内蒙古，人口密度越小。3.高考人数占总人口数越多，在地图上显示的颜色越深。由图上可见，人数占比情况与人口密度情况大致相反，沿海省份人数占比比内陆省份人数占比少，宁夏、甘肃、山西、陕西高考人数占总人口数较多，北京最少。4.2广东省旅游图4.2.1数据收集数据包括地图数据和图片，地图数据为全国市级行政区划矢量数据、中国河流及湖泊矢量数据、中国主要公路矢量数据、中国主要铁路数据，图片数据旅游资源分布图。矢量数据来源：/category/gis-resource/，图片数据来源：中国国家地理地图集。4.2.2数据分析1.添加投影依次点击“视图”→“数据框属性”→“坐标系”，然后选择合适的坐标系统，本次案例中用到的坐标系统为投影坐标下的CGCS2000坐标系，如图4.10所示。图4.10添加投影2.提取数据在ArcMap中加载所有数据，然后右键单击图层→“数据”→“导出数据”，然后保存至新建的地理信息数据库下，所有加载进来的shp文件转换成一个要素类。接着画一个面要素的矩形，用来切割出广东省范围和广东省相邻省份的部分区域地理信息，点击“ArcToolbox”→“分析工具”→“叠加分析”→“相交”，在弹出的对话框中输入两个相交的要素，例如要得到矩形方位内的河流信息，输入属性如图4.11，其余要素操作步骤相同。相交操作之后把所有相交后的结果加载进来，并移除其余图层。图4.11数据相交3.地理配准地理配准操作步骤如下：打开配准工具条，然后点击“栅格配准”→“适合显示”，如图4.12所示。图4.12栅格数据与矢量数据图再利用工具进行配准，选择多个特征较为明显的点，选完之后进行校正，如图4.13—4.15所示。图4.13地理配准选点图4.14地理配准校正及其误差表图4.15地理配准校正后4.矢量化先建立一个地理数据库，再在该数据库下新建点要素类，如图4.16所示。新建的要素类要包含“NAME”的字段。把这些图层放到ArcMap10.2下进行矢量化，操作步骤为：打开编辑器工具条，点击“开始编辑”→“创建要素”，用工具对旅游景点进行矢量化，矢量化完每一个点都要给每一个点赋上相应的属性，如图4.17所示。图4.16新建要素类图4.17属性赋值4.2.3专题要素表达1.符号的具体制作参考3.3.1制图符号化这一节中的符号库，最终制作出的点符号如图4.18所示，线符号如图4.19所示，把对应的符号应用到相应的图层中。2.把各个景点的名字标注出来：右击景点图层，然后依次点击“属性”→“标注”，选择标注字段“name”，选择字体的颜色，大小。图4.18点符号图4.19线符号4.2.4图面整饰1.处理注记与符号、注记与注记之间相互压盖的情况，注记离符号的距离不能太远，如图4.20所示。图4.20成果图4.1.5结果分析1.广东省旅游景点中，自然保护区居多：地质或森林公园6个、国家级风景名胜区9个，世界自然文化遗产2个，5A级旅游景区2个，自然保护区25个，自然保护区占总景点数的57%。2.靠近广东省主要公路或主要铁路的旅游景点有35个，占总景点数的80%，一定程度上可以说明，交通便利更有利于旅游业的发展。

5总结地图的应用十分的广泛，在军事、工业、民用等方面都有很大的市场需求。根据不同的使用需求，制造出不同类型的地图。虽然地图的类型很多样，但是每一种类型的地图的使用都是有针对性的。而且随着时间的迁移，地图的使用需求也会发生改变，因此现在的地图也是很丰富多样的。在这个课题研究当中，主要讲述了利用ArcGIS10.2制作地图所需要到的一般技术以及处理数据的一些方法，以下为对该课题研究之后的总结。1、本文重点阐述了利用ArcGIS10.2处理地图的具体操作过程，利用ArcGIS10.2在制作地图时可以很方便简洁地处理数据和表达专题要素。2、在制作地图时，要明确地图所要表达的专题要素内容，如果收集到的数据比需要研究的范围大，就需要对数据进行剪裁。3、制作地图时，要根据专题要素的类型来选择合适的表达方式。如案例1中用统计符号（比如柱状图）表达高考人数变化情况，用点密度符号表达人口密度，分级色彩表达高考人数占比，不仅直观形象，还清晰明了。使得读者可以迅速地从电子地图中获取到需要信息。4.案例1的中国各省的高考人数图，包括中国各省人口，最近几年来的高考人数变化，以及高考人数占比。可以通过地图中的点密度快速对比出哪个省的人口密度更大；各省的高考人数可以通过柱状图横向对比获取到省高考人数的变化，同时可以通过纵向比较得到本省与其它省的高考人数的区别。5.案例2中的广东省旅游图，以丰富多彩的符号吸引读者眼球，起到一定的宣传作用。并且在图上更直观的分析出广东省旅游资源的分布情况，对于发展旅游业有一定的指导作用。6.电子地图不仅可以为人们提供一个美观且色彩丰富的读图环境，还可以对地图进行局部的缩放。根据读者自身的视觉需要放大缩小地图而不受图面的大小限制，因此观看电子地图会比纸质地图更加直观和清晰。参考文献杨凯元.专题地图发展的现状及其特点[J].陕西：陕西师大学报（自然科学版），1981，（Z1）：341-346.QIQW，ZHANGA，JIANGLL，Optimizationofmathematicalmodelsforthematicmaps[J].ScienceChina（TechnologicalSciences），2010，53（S1）：15-24.梁启章.电脑地图集与国家地图集信息系统[J].地图，1991，（03）:29-47.朝培军，梁启章.国家经济电子地图集研究[J].地图，1995，（04）：18-21.阚龙攀.GIS技术在林业制图中的应用研究[D].郑州：河南农业大学.2016.宁战国.GIS环境下土地类型系列数字成果图的制图综合[D].安徽：安徽理工大学.2007.陈毓芬，陈永华.地图视觉感受理论在电子地图设计中的应用[J].解放军测绘学院学报，1999,16（3）：218-221.侯晓宁.增强现实电子地图的表达研究[D].解放军信息工程大学.2017.应武生.基于测绘保障系统中电子地图制作系统的设计与实现.[D].陕西：陕西师范大学，2004.StjepanH，MatkoB，MladenJ，etal.ThematicWorking