《新疆影像挂图》的设计与制作

彭 异，何宗宜，王鹏博，张敏智

(武汉大学 资源与环境科学学院，湖北 武汉 430079)

一、引 言

《新疆影像挂图》(以下简称《影像挂图》)作为新疆历史上第一次采用遥感数据制作的系列影像挂图，以精美的写真影像结合地图符号、注记全面地反映了新疆各地区建设成就、优美的自然环境，以及与人们日常生活息息相关的其他地理信息，通过客观反映新疆近些年来的发展变化，满足了国民经济和社会发展对地理信息应用需求，且对于提升新疆测绘地理信息服务政务工作水平具有重要的现实意义。

二、《影像挂图》的设计原则

1) 《影像挂图》作为一种新型的地图产品表现形式，将直接复照客观现象的遥感信息与经过专业人员处理的地理信息相结合来科学、直观反映地理现象的空间关系。因此是采用最新的遥感影像数据及现势性和权威性较高的地图资料，设计编制反映各县市的地理相关信息。

2) 内容选择上，《影像挂图》主要标示与新疆近年来在城市建设、经济发展、资源利用等方面伟大成就相关的内容，并尽可能反映较多的信息，突出其快速的发展及美好的前景，增加地图的实用性。

3) 《影像挂图》的设计采用先进的数字地图制图技术，利用遥感影像、数字制图和电子出版等高新技术，辅以前卫的地图设计理念，制作出现势性强、成图周期短、制作成本低、成品质量高的影像地图。

三、《影像挂图》的设计

1. 幅面和版式设计

幅面选择时采用全开幅面，尺寸1170 mm×870 mm，内图廓尺寸1090 mm×790 mm，25 mm是花边，15 mm是压白。而图名、图例要根据影像的实际情况调整位置或版式(横版或竖版)，尽量不压盖影像。两幅全开的中间重叠10 mm，右压左，下压上。图名下方用拼音，图名可根据影像实际情况采用竖向排列。

2. 地图内容设计

《影像挂图》作为一种新型的地图产品表现形式，以“突出影像，辅以地图”为指导思想，因此在影像图内容选择上，主要标示单位、交通网及地名信息等。

需要标注的单位主要包括重要的政府机关、公共机构、单位、公司等。根据稳定性优先标示政府机关、派出所、医院、学校等，而一般的公司尽量不标示。交通网的标示优先标示快速路、高架路、主干道和次干道，其他一些等级较低、连通性较差的街道要进行一些适当的选取工作。同时为了丰富地图内容，还需要在图中添加一些地名信息，主要包括区域名、县市表面注记、道路名等。

3. 地图符号与注记设计

地图符号设计时大部分选择点状符号，因为它不仅可以表示制图对象所在的具体位置、定名属性、等级等补充信息，而且由于是非比例尺符号，不会遮盖实际地物而影响其他要素的表达。

同时，在地图符号设色上，政府机关一般已公认采用红色来表示。其他单位，充分考虑符号通用性及与影像的协调性，大部分采用的是蓝底白字的符号来设计。

另外，影像地图中的注记比较适合采用较粗、较大的字体。因此，在影像地图设计中选用黑体、方正准圆简体、方正综艺简体等字体，可使地图显得更加美观、大方。

四、《影像挂图》影像数据处理

《影像挂图》是融合型的影像地图，需要尽可能多地反映影像上的地理信息。但由于底图的来源不同，不同地区的航空摄影数据也存在着明显的色彩差异。为了使每个地区的影像都尽可能地保持一致的色调，在影像底图的设计和编制过程中，需要对影像色彩和色调进行处理，消除数据之间的色差。

在色调处理之前，原始影像中存在无法显示其图面内容而只呈现一片黑色的情况，且存在黑白底片的情况。针对上述情形的影像，处理方法通常是先分离通道，再合并通道，在合并通道时选择RGB模式，最后进行两次自动调整色调即可完成影像图面内容的显示；而黑白底片的影像只需要进行前两步即可。

在Photoshop中处理影像色调的工具很多，常见的有色阶、色彩平衡、色相/饱和度、亮度/对比度等。色阶、亮度/对比度主要用来调节影像的亮度，而色彩平衡、色相/饱和度则用来调节影像的色彩组成(如图1所示)。通过影像亮度及色彩成分的调整,能使影像准确反映绿化状况，但会导致某些其他地物色彩与实际不符，如河流表现为暗色调。而某一区域河网的疏密及其结构既是重要的自然特征，也体现了该区域河流运输的构架，是影像图要表现的重要信息，因此需要把河流突出显示出来。经多次试验比较后，将水域设为深蓝色，这种设色既能保留原来水面质感，又能活跃和衬托图面效果。

图1 影像数据整体色调处理

对水域色调的处理，不仅可以用Photoshop 中的“笔工具”(其功能类似于CorelDraw中的贝塞尔曲线)通过描绘水域面的边界来选取相应的面状区域并进行设色，还可以利用Photoshop下的“魔棒工具”选取大面积水域并予以赋色，使其保持边线的柔和感(如图2所示)。

图2 影像数据水系色调处理

魔棒工具提取背景区域时，是将相同颜色或相近颜色的规则或不规则图形选择出来。选择魔棒工具后，在图像中单击需要选择的颜色区域，即可得到需要的选区。但魔棒在提取相近颜色范围时，是根据事先预设定好的容差限值来判断的。一般而言，容差设置得越小，提取的范围越精确，相应的工作量也越大；相反，容差设置得越大，提取的范围也越粗糙，得到的结果的质量也越差。此外，通过魔棒的选取会使得所选区域和背景区域被明显地分隔开，导致在对选中区域进行色调处理时，选中区域的色调和背景区域的色调有明显的跳跃感。为了减少图面色调的不自然过度，对于选取的区域还要经过羽化处理。羽化主要是使选取的边缘模糊，缓和边界地带。同时为了方便后面色调的调整，对于选取好的区域，将其存储选区，若需要再调整色调，只需直接对存储好的选区进行编辑即可，而不需要再次通过魔棒选取。

五、《影像挂图》矢量数据制作

在影像数据的基础上叠加经过处理的地图矢量数据，主要包括道路、符号、注记三大类。

1. 道路数据制作

《影像挂图》中道路要素制作的最大特征在于道路的宽度不同于矢量图进行道路的制作时将同一等级的道路设置成相同宽度，而是根据影像的实际情况描绘。用贝塞尔曲线工具将道路按中心线绘制下来，并复制分为两层，根据设计好的颜色和实际宽度来设置道路的属性，最后通过图层之间的叠加，实现同级道路和不同级道路之间的连通。在道路交叉路口和立交桥的连接处，通过节点工具进行裁切、焊接、变形等操作，使其与实际影像相符(如图3所示)。

2. 符号配置

各类象形、图形及几何符号的运用，可以起到强调对象和活跃图面的作用，更是一种美观上的需求。所有的地名信息都是先找到其定位点，将原始矢量数据上的点用相应的设计好的符号替换，再配置注记。定位符号的主要作用是为文字注记的标注对象进行定位，并直观地向读图者表达所定位标注的对象的特征信息。因此，在标注定位符号的过程中，在大比例尺遥感影像地图上要力求标注的位置准确无误，同时注意协调符号与文字注记之间的位置关系。

图3 道路矢量数据处理

3. 注记配置

地图注记对地图符号起补充作用，影像图有了注记便具有了可阅读性和可翻译性。注记的位置选择以接近并明确表示被注对象为原则，通常在注记对象的右方不压盖重要物体的位置配置注记，当右边没有合适位置时，也可放在上方、下方、左方。

在注记稠密处，配置要紧凑，尽量靠近所说明的物体，道路名称注记不要相互穿插和交叉。尽可能地使注记不遮断重要地物和地物轮廓线的转弯处和弯曲部，避免压盖道路、河流、有方位意义的物体，以及居民地的出入口、道路、河流的交叉点或转弯点。在注记过程中遇到的少数在字库中无法找到的生僻文字，则可以利用CorelDRAW的强大制图功能，将生僻字通过解体重组而得到。

六、《影像挂图》矢量数据制作关键技术

1. 矢量数据校准

矢量图制作时需要在影像上叠加交通网、单位、地名信息等，利用现有的SHP格式的矢量数据，转化成CorelDRAW能使用的数据格式，并在其基础上进行矢量化，可以简化编制工作。但是由于矢量和影像图投影方式的不同，矢量数据和影像图存在一定量的偏移。因此，在将SHP格式的数据转换成CorelDRAW能使用的数据格式之前，还需要对已有的矢量数据进行校准处理。

ArcGIS中图形配准有两种方式，即Spatial Adjustment和Georeference。而Spatial Adjustment和Georeference工具条的主要区别在于前者用来配准矢量数据坐标和调整形状，后者用于将栅格数据配准到矢量数据。因此在进行数据校准时选择Spatial Adjustment工具。

Spatial Adjustment工具主要是通过寻找矢量图和影像图的同名点，并通过仿射变换，以及对坐标轴进行放缩、旋转、平移来完成校准过程。因此在校准过程中需要设置至少3个同名点，而且保证同名点覆盖整个地图区域，以减少误差(如图4所示)。

图4 矢量数据校准

进行数据校正之后，影像底图和矢量数据也不是完全匹配的，而校正的过程也只是将矢量数据和影像底图尽可能地匹配。在大部分数据吻合的情况下，如果小区域还存在明显的不匹配情况，可以针对小区域再进行局部数据校准处理。

2. 数据格式转换

配准好的SHP格式的数据不能直接在CorelDRAW中使用，需要借助AutoCAD软件下DXF的数据格式，使其作为两种不同数据之间转换的桥梁，将现有的矢量数据转换成CorelDRAW中能直接利用的数据。

但简单地利用已经将标注转化为注记的SHP格式数据另存为DXF格式的数据，只能将原始的线状和面状的矢量数据转换成CorelDRAW能读取的数据格式，而所有的点状数据通过该方法进行数据格式转换时，都不能获得预期效果。

点状数据不能通过DXF完成数据转换，可以将其先转换成面状数据。ArcGIS中提供了将点直接转换成面的工具，即缓冲区功能。在将点状数据进行格式转换之前，先利用缓冲功能对点状矢量数据进行缓冲，将其转换成面状数据，再利用上述转换方法完成点状矢量数据格式的转换(如图5所示)。

图5 矢量数据格式转换

影像在裁切过程中未能将其调至统一大小，在能清晰显示其范围轮廓后，需要对其尺寸进行统一处理。利用Photoshop中的图像大小工具，在勾选约束比例保持其分辨率不变的情况下改变图像的大小，以达到规范统一大小的目的。

七、结束语

通过精心设计与制作的《新疆影像挂图》，是集科学性、实用性和艺术性为一体的地图作品。它不仅反映新疆的城市建设规模、城市建设现状、城市面貌、水系、地形地貌等基础地理信息，而且为各级领导和管理部门进行宏观决策提供了科学依据。它用清晰遥感影像为底图，附以新颖、美观的符号及版式设计，给人们一种很强的视觉冲击及美的享受。

《新疆影像挂图》的公开出版发行不仅为社会各界提供了一种了解新疆各县市发展现状的便捷方式，而且弥补了新疆影像挂图编制史上的一块空白，同时为人们的日常生活出行等带来了方便，得到了普遍的好评。

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