基于ArcGIS Engine的地圖模板化輸出

曹一冰，江 南，張 毅，劉小林

(信息工程大學(xué)測(cè)繪學(xué)院，河南鄭州450052)

基于ArcGIS Engine的地圖模板化輸出

曹一冰，江 南，張 毅，劉小林

(信息工程大學(xué)測(cè)繪學(xué)院，河南鄭州450052)

地圖的模板化輸出就是利用模板技術(shù)思想將制圖專家的地圖設(shè)計(jì)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)?zāi)０寤?、可視化，?duì)于實(shí)現(xiàn)地圖設(shè)計(jì)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的傳輸與共享，提高地圖制圖的效率具有重要的理論研究意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。介紹ArcGIS制圖中3種不同的模板技術(shù)，分析在.NET平臺(tái)下采用C#語(yǔ)言基于ArcGIS Engine組件實(shí)現(xiàn)地圖模板化輸出的原理方法以及關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)頁(yè)面模板的轉(zhuǎn)換、圖面輔助元素的個(gè)性化定制及地圖的打印輸出。

模板;基礎(chǔ)模板;地圖模板;頁(yè)面模板;ArcGIS Engine;圖面輔助元素

一、引 言

地圖的圖面設(shè)計(jì)，一般來(lái)說(shuō)屬于地圖內(nèi)容要素以外的設(shè)計(jì)工作，但它又與地圖內(nèi)容的基本要素有著密切的聯(lián)系，兩者互為補(bǔ)充，不能分割。圖面設(shè)計(jì)不僅在于美化地圖，提高地圖的藝術(shù)水平，更重要的還在于通過(guò)圖面設(shè)計(jì)，可進(jìn)一步體現(xiàn)地圖的設(shè)計(jì)風(fēng)格，便于地圖的閱讀和使用［1］。

世界上的事物具有相似性，“模板”就是基于這個(gè)原理而產(chǎn)生的。其基本思想是從一組相似的事物中抽象出一種框架型的模式，任何一個(gè)類似的事物都可以作為以模板為超類派生類型的實(shí)例［2］。模板是面向用戶的工具，其實(shí)質(zhì)就是一種規(guī)范，是定義某一類事物的標(biāo)準(zhǔn)。這一類事物依據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生、變化并具有一定的約束性［3］。

ArcGIS是美國(guó)環(huán)境系統(tǒng)研究所(Environment System Research Institute，Esri)在全面整合了GIS與數(shù)據(jù)庫(kù)、軟件工程、人工智能、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其他多方面的計(jì)算機(jī)主流技術(shù)之后，成功推出的代表GIS最高技術(shù)水平的全系列GIS產(chǎn)品。ArcGIS是一個(gè)全面的、可伸縮的GIS平臺(tái)，可為用戶構(gòu)建一個(gè)完善的GIS系統(tǒng)，提供完整的解決方案［4］。為了提高制圖效率，實(shí)現(xiàn)ArcMap界面的個(gè)性化定制、地圖或圖層的重復(fù)利用、頁(yè)面視圖的標(biāo)準(zhǔn)化，ArcGIS提供了3種不同的模板技術(shù)。

1)基礎(chǔ)模板(normal template)。ArcMap使用基礎(chǔ)模板存儲(chǔ)默認(rèn)的用戶界面信息，例如所有Arc-Map工具條的可見性、停靠位置、漂浮狀態(tài)。這些信息自動(dòng)記錄在基礎(chǔ)模板中，不管有無(wú)保存打開的地圖，當(dāng)啟動(dòng)ArcMap軟件時(shí)，工具條的位置保持上次退出系統(tǒng)前的狀態(tài)。

2)地圖模板(map templates)。地圖模板不是需要特殊開發(fā)工具的應(yīng)用程序或擴(kuò)展軟件，它是制圖專家制作出來(lái)的具有專業(yè)水準(zhǔn)的地圖用例，包括地圖文件、用例數(shù)據(jù)、文檔和其他資源。它提供了制作地圖的框架，實(shí)現(xiàn)了地圖圖層、符號(hào)文件等的復(fù)用，不論是初級(jí)用戶還是專業(yè)用戶都可以利用地圖模板學(xué)習(xí)制圖知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，方便高效地制作出具有專家水平的地圖作品。

3)頁(yè)面模板(template map documents)。頁(yè)面模板是一種后綴以mxt結(jié)尾的模板文件，它實(shí)現(xiàn)了地圖圖面設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化，簡(jiǎn)化了地圖內(nèi)容要素以外的設(shè)計(jì)工作。當(dāng)更換頁(yè)面模板時(shí)只有模板中包含的圖外要素應(yīng)用到當(dāng)前地圖中，原始地圖的圖外要素將被刪除(如原始地圖中包含圖例信息，而使用的頁(yè)面模板不包含時(shí)，最后的地圖將不包含圖例)，模板中的圖層數(shù)據(jù)不會(huì)添加到當(dāng)前地圖中。然而，當(dāng)使用頁(yè)面模板創(chuàng)建一幅新地圖時(shí)，模板中的圖層數(shù)據(jù)將被添加到地圖中。

本文在分析ArcGIS所采用的3種不同的模板技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)地圖圖面設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容研究了基于ArcGIS Engine的頁(yè)面模板的應(yīng)用及轉(zhuǎn)換、圖面輔助元素的個(gè)性化定制、地圖的打印輸出。實(shí)現(xiàn)了頁(yè)面視圖的快速定制、個(gè)性化轉(zhuǎn)換及打印輸出，提高了地圖輸出的效率，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

二、開發(fā)環(huán)境

在開發(fā)平臺(tái)的選擇上主要從系統(tǒng)的需求以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性、易維護(hù)性和可擴(kuò)展性的角度來(lái)考慮，運(yùn)用微軟.NET框架結(jié)合ArcGIS Engine 9.3實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的主要功能。

ArcGIS Engine是Esri在ArcGIS 9版本才開始推出的新產(chǎn)品，它是一套完備的嵌入式GIS組件庫(kù)和工具庫(kù)，使用ArcGIS Engine開發(fā)的GIS應(yīng)用程序可以脫離ArcGIS Desktop而運(yùn)行。ArcGIS Engine面向的用戶并不是最終使用者，而是GIS項(xiàng)目程序開發(fā)員。ArcGIS Engine不再是一個(gè)終端應(yīng)用，不再包括ArcGIS桌面的用戶界面，它只是一個(gè)用于開發(fā)新應(yīng)用程序的二次開發(fā)功能組件包［5］。ArcGIS Engine是由平臺(tái)獨(dú)立的C++對(duì)象構(gòu)建的，這些對(duì)象在Windows和UNIX平臺(tái)下均可運(yùn)行，并具有多個(gè)開發(fā)應(yīng)用程序接口(API)，包括COM、.NET、Java和C++等。開發(fā)人員可以利用這些應(yīng)用程序接口和一些封裝好的功能構(gòu)建應(yīng)用程序［6］。

C#是可用于創(chuàng)建運(yùn)行在 .NET CLR上的應(yīng)用程序的語(yǔ)言之一，它從C和C++語(yǔ)言演化而來(lái)，是微軟公司專門為用戶使用.NET平臺(tái)而創(chuàng)建的。C#基于IT工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采用了可視化編程技術(shù)，開發(fā)簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大、類型安全，而且是完全面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言。利用C#的特性可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的快速開發(fā)，減少開發(fā)周期。

三、頁(yè)面模板的準(zhǔn)備

頁(yè)面模板的準(zhǔn)備過(guò)程就是進(jìn)行地圖圖面設(shè)計(jì)的過(guò)程，主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容:① 地圖的主區(qū)構(gòu)圖，地圖主區(qū)的輪廓圖形怎樣在圖面上擺放，才算是與幅面協(xié)調(diào)、符合美學(xué)觀點(diǎn);②圖廓內(nèi)外諸輔助要素，如圖名、圖廓、圖例、附圖、比例尺及各種說(shuō)明的位置、范圍大小及其形式的設(shè)計(jì)，以及在圖面上如何配置，才能達(dá)到明顯、美觀和便于閱讀的目的。

ArcGIS安裝完成后，在系統(tǒng)安裝目錄(in Templates)下面，ArcGIS已經(jīng)提供了很多頁(yè)面模板，可以使用現(xiàn)有的頁(yè)面模板或?qū)ΜF(xiàn)有頁(yè)面模板進(jìn)行更改調(diào)整或者用戶創(chuàng)建自己的模板實(shí)現(xiàn)頁(yè)面模板的轉(zhuǎn)換和地圖的模板化輸出，減少了很多常規(guī)的設(shè)置。本系統(tǒng)用戶可以選擇模板文件夾，因此用戶自定義的模板文件可以放在系統(tǒng)模板文件夾下，也可以放在自定義的文件夾下，然后用戶可以選擇并預(yù)覽該文件夾下的模板文件，選擇合適的模板進(jìn)行應(yīng)用。

四、基于ArcGIS Engine的地圖模板化輸出的具體實(shí)現(xiàn)

實(shí)現(xiàn)地圖的模板化輸出重點(diǎn)在于研究模板的元素構(gòu)成及模板的轉(zhuǎn)換、圖面輔助元素的定制、地圖打印輸出。為實(shí)現(xiàn)這些研究?jī)?nèi)容，需要作一些技術(shù)設(shè)計(jì)，并深入分析其在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題和解決它們的關(guān)鍵技術(shù)方法。

1.頁(yè)面模板的應(yīng)用及轉(zhuǎn)換

頁(yè)面模板是對(duì)地圖圖面設(shè)計(jì)專家知識(shí)的總結(jié)與抽象，這種總結(jié)與抽象以模板的形式保存在模板文件中。應(yīng)用和轉(zhuǎn)換地圖模板時(shí)，本文的具體思路是:當(dāng)用戶預(yù)覽模板文件夾中的模板文件并根據(jù)具體的制圖需求應(yīng)用相應(yīng)的模板文件的，將會(huì)調(diào)用模板轉(zhuǎn)換函數(shù)btnChangeTemplate_Click(object sender，EventArgs e)。該函數(shù)首先把頁(yè)面的單位替換為模板文件中地圖框的單位，頁(yè)面的尺寸設(shè)置為模板文件中的頁(yè)面尺寸;其次清空當(dāng)前視圖的Layout并保存MapFrame;最后遍歷模板中PageLayout的所有元素，替換當(dāng)前PageLayout中的所有元素，設(shè)置地圖的顯示方向，刷新整個(gè)視圖進(jìn)行顯示。部分代碼如下

應(yīng)用模板后地圖效果如圖1所示。

2.圖面輔助元素的個(gè)性化定制

圖面輔助元素的定制主要是指對(duì)圖名、圖例、比例尺、指北針及各種說(shuō)明的位置、范圍大小及其樣式的設(shè)計(jì)，以及在圖面上如何配置。這里主要是對(duì)鼠標(biāo)響應(yīng)事件的設(shè)計(jì)處理，通過(guò)雙擊鼠標(biāo)響應(yīng)OnDoubleClick事件調(diào)用響應(yīng)函數(shù)，根據(jù)鼠標(biāo)雙擊處圖面輔助元素的類型調(diào)用相應(yīng)的功能模塊，彈出定制向?qū)?duì)話框?qū)o助元素的樣式等信息進(jìn)行定制，然后應(yīng)用符號(hào)樣式。系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了圖名、圖例、比例尺、指北針的定制，說(shuō)明信息和圖名可以歸為一類，即均為文本信息，各元素的位置可以通過(guò)鼠標(biāo)選中相應(yīng)的元素并拖動(dòng)實(shí)現(xiàn);范圍大小可以通過(guò)鼠標(biāo)選中相應(yīng)的元素并拖動(dòng)其外圍矩形錨點(diǎn)實(shí)現(xiàn);樣式的設(shè)計(jì)可以通過(guò)下面方法實(shí)現(xiàn)。

圖1 更換頁(yè)面模板

1)圖名及各種說(shuō)明信息。判斷類型為ItextElement，主要用到的接口有:ItextElement，實(shí)現(xiàn)對(duì)文本元素的符號(hào)樣式和內(nèi)容的設(shè)置;ItextSymbol，實(shí)現(xiàn)對(duì)文本元素的字體、顏色、角度、大小、對(duì)齊方式等的設(shè)置。

2)圖例。判斷類型為Ilegend，主要用到的接口有:Ilegend，地圖中的每個(gè)圖層即為圖例中的一項(xiàng)，接口提供了控制圖例項(xiàng)的屬性(Item，ItemCount)和方法(AddItem，RemoveItem);IstyleGalleryItem，符號(hào)樣式容器，每個(gè)符號(hào)都有一個(gè)唯一的ID，通過(guò)ID來(lái)獲取符號(hào)。

3)比例尺。判斷類型為IscaleBar，主要用到的接口為IscaleBar，提供了控制比例尺的顏色、單位和標(biāo)注等的屬性和方法。

4)指北針。判斷類型為ImarkerNorthArrow，主要用到的接口為IMapSurroundFrame，通過(guò)該接口控制比例尺的樣式。

下面以指北針為例，雙擊指北針對(duì)指北針樣式進(jìn)行更改，效果如圖2所示。

3.地圖的打印輸出

地圖通過(guò)打印設(shè)備輸出到紙張是一種常見的地圖表現(xiàn)形式，也是數(shù)字制圖的目的之一。地圖的圖面設(shè)計(jì)完成后，就要對(duì)地圖的內(nèi)容打印輸出，打印輸出首先要設(shè)置打印機(jī)及其紙張尺寸，然后進(jìn)行打印預(yù)覽。通過(guò)打印預(yù)覽就可以發(fā)現(xiàn)是否可以完全按照?qǐng)D面設(shè)計(jì)過(guò)程中所設(shè)置的那樣打印輸出地圖，如果可以就直接打印，否則再重復(fù)上述過(guò)程。

圖2 指北針樣式

1)頁(yè)面設(shè)置。首先創(chuàng)建一個(gè)用于打印預(yù)覽的打印文檔PrintDocument，把頁(yè)面設(shè)置對(duì)話框中的打印機(jī)信息設(shè)置到PrintDocument的PrinterSettings屬性，把頁(yè)面設(shè)置對(duì)話框中的紙張大小、頁(yè)面方向等信息設(shè)置到PrintDocument的DefaultPageSettings屬性;其次創(chuàng)建EmfPrinterClass對(duì)象、PaperClass對(duì)象，初始化PaperClass對(duì)象的驅(qū)動(dòng)環(huán)境等信息，把PaperClass對(duì)象賦予EmfPrinterClass的Paper屬性;最后把EmfPrinterClass對(duì)象與頁(yè)面控件進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

2)打印預(yù)覽。把打印文檔PrintDocument賦予打印預(yù)覽對(duì)話框的Document屬性，然后顯示打印預(yù)覽對(duì)話框。

3)打印。把打印文檔PrintDocument賦予打印對(duì)話框的Document屬性，然后顯示打印對(duì)話框，對(duì)當(dāng)前區(qū)域地圖進(jìn)行打印。

目前，眾多地圖打印輸出軟件的開發(fā)中，Esri公司的ArcGIS Engine作為一個(gè)GIS組件庫(kù)，它在實(shí)現(xiàn)地圖打印輸出功能中，提供了許多用于地圖打印的接口，用戶能夠很方便地利用這些接口中的屬性和方法進(jìn)行打印輸出的開發(fā)，從而大大提高開發(fā)效率。

五、結(jié)束語(yǔ)

頁(yè)面模板的應(yīng)用不僅使地圖的設(shè)計(jì)制作有章可循，便于用戶對(duì)地圖解讀，而且不必花費(fèi)過(guò)多的時(shí)間去理解和掌握地圖設(shè)計(jì)中那些“不可言傳”的理論和知識(shí)，節(jié)約大量的地圖設(shè)計(jì)時(shí)間，符合地圖學(xué)“以人為本”的科學(xué)精神。更重要的是它規(guī)范了圖面輔助元素的內(nèi)容與布局，統(tǒng)一了廣大用戶對(duì)地圖整飾的方式，簡(jiǎn)化了地圖設(shè)計(jì)的工作量，提高了工作效率，節(jié)約了成本。同時(shí)本系統(tǒng)采用 ArcGIS Engine組件式二次開發(fā)，它既可以充分利用GIS工具軟件對(duì)頁(yè)面模板的制作、編輯功能，又可以利用C#可視化開發(fā)語(yǔ)言具有的高效、方便等編程優(yōu)點(diǎn)，集二者之所長(zhǎng)，不僅能大大提高應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)效率，而且使用可視化軟件開發(fā)工具開發(fā)的應(yīng)用程序具有更好的外觀效果和更強(qiáng)大的功能。另外，由于ArcGIS Engine采用的是嵌入式組件庫(kù)，開發(fā)的應(yīng)用模塊能夠方便地集成到其他開發(fā)系統(tǒng)中。頁(yè)面模板的使用特別是對(duì)于打印大批量具有相同地圖整飾內(nèi)容的地圖具有重要的意義。

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［3］ 馮曉寧.基于模板的工程對(duì)象設(shè)計(jì)［J］.工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，2000，21(1):60-65.

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［6］ 羅雄.ArcGIS Engine開發(fā)入門介紹［J］.ArcGIS中國(guó)通訊，2010，29:96-100.

Template-based Map Output Based on ArcGIS Engine

CAO Yibing，JIANG Nan，ZHANG Yi，LIU Xiaolin

0494-0911(2011)07-0060-04

P208

B

2010-08-04

測(cè)繪學(xué)院碩士學(xué)位論文創(chuàng)新與創(chuàng)優(yōu)基金

曹一冰(1986—)，男，河南商丘人，碩士生，主要從事GIS的研究與開發(fā)。