ArcGIS教程：ArcGIS地质图矢量化技巧概要

ArcGIS教程：ArcGIS地质图⽮量化技巧概要
以ArcGIS为例，结合⾃⼰多年的⼯作经验，来介绍⼀下地质图⽮量化的技巧。

⼀、底图的配准
不同⽐例尺的图件，有着不同的配准精度要求：
1：20万的地质图，配准误差不能⾼于20⽶;
1:50万的地质图，配准误差不能⾼于50⽶。

扫描质量很好的原始图件，只需要4个以上的控制点⽤⼀次配准就可达到精度要求;扫描质量不好的原始图件，必须要⽤⼆次甚⾄三次配准，在ArcGIS中，⾄少6个控制点才能进⾏⼆次配准，⾄少10个控制点才能进⾏三次配准。

控制点要均匀分布在图⾯上。

为了配准的⽅便，在配准之前，还有必要⽤图像处理软件对⼀些⽼化严重的图件进⾏处理，以去除⽼化⾊，恢复其原⾊。

⼆、地理数据库(Geodatabase)中要素类(Feature Class)的建⽴
要素类的建⽴是地理数据库建⽴⼯作的主要内容，在地质图的⽮量化⼯作中，主要涉及到的要素类有⾯要素(Polygon Features)、线要素(Line Features)、点要素(Point Fatures)。

与地质有关的⾯要素有：侵⼊岩、沉积岩、变质岩、蚀变带、各种脉岩等;线要素主要有：断层、地质界线等;点要素主要则主要是各种矿点。

除此之外还有⽔系、道路、城镇、居民点等⾮地质要素。

在建⽴要素类的过程中，依次要设置名称(Name)、别名(Alias)、类型(Type)、⼏何特征(Geometry Properties)、坐标系(Coordinate System)、XY容忍度(XY Tolerance)、属性表字段(Fields)等。

名称是计算机识别要素类的依据，其设置要做到简洁明了、见名知意，如果需要，还可以设置别名，请注意别名仅是供⽤户识别使⽤的，它不是计算机识别的依据。

类型(即⾯、线、点)、⼏何特征(即是不是包括Z值的3D数据)、坐标系的设置要和底图相同，这样才能保证⽮量化后的数据与原始数据⼀致。

XY容忍度不宜设置过⼤，否则会影响到数据的精确度，我们可根据底图具体的精度要求设置，⽐如1:20万的地质图，此值设为1⽶即可满⾜精度要求。

属性表字段的设置⼗分重要，故放在下⼀节介绍。

三、要素类的属性表
要素类的属性表的创建和填写是⽮量化⼯作的主要和关键内容。

属性表的创建过程主要包括字段的命名和字段类型和长度的选择。

例如对于侵⼊岩，可设置岩体地⽅性名称、岩⽯类型、岩性符号、岩性代码、岩⽯颜⾊、岩⽯结构、岩⽯构造、岩相、主要矿物及含量、次要矿物及含量、与围岩接触关系、接触⾯⾛向、接触⾯倾向、接触⾯倾⾓、围岩时代、形成时代、含矿性等。

对于沉积岩及地层，可设置地层地⽅性名称、地层单位符号、地层单位时代、岩⽯组合、岩⽯组合主体颜⾊、岩层主要沉积构造、⽣物化⽯、产状等。

字段类型，在地质图⽮量化中常⽤的主要有：Short Integer、Long Integer、Float、Double、Text，因该依字段数据的特征选择。

字段长度太短会不够使⽤，太长⼜会造成数据冗余，尤其对于Text类型如此。

四、点、线、⾯的⽮量化跟踪
点、线、⾯的⽮量化跟踪，必须要遵循⼀个基本的原则，就是忠实于原图，与原图⼀致。

点的⽮量化⼗分容易，只需将地图上的点放到合适的⼤⼩，然后在其中⼼处定位即可。

线的⽮量化也较为简单，要求将线条放到合适的粗细，依次⽤⿏标对其跟踪。

由于扫描后的底图在放⼤到⼀定程度时将会是⼀个个⽅形的栅格，有⼈主张将底图放⼤到很⼤的倍数，跟踪时将⿏标点在栅格中央即可，这样可以将图精确到栅格。

其实这样的说法是不对的，这样做的弊端有⼆：⼀是速度慢、效率低;⼆是这样做的后果未必忠实于原图，相反会造成⼀些细微的错误。

如图1所⽰，底图的线条原本是光滑的，⽽按照⼀个⼀个的栅格跟踪，出现了很多微⼩的锯齿。

⼀定要认识到：任何栅格图像放⼤到⼀定程度都会出现⽅形的栅格，这是栅格数据的⼀⼤局限，这些⽅格并不是原始底图的真实反映，⽽是原始线条的近似表达。

要跟踪的不是⼀个个的⽅格中⼼点，⽽是所有⽅格的整体⾛势。

图1 正确和错误的跟踪⽅法对⽐
A：正确的⽅法，把握所有⽅格的整体⾛势，线条平滑
B：错误的⽅法，按照每个栅格的中⼼跟踪，出现了很多微⼩的锯齿
由此可见，所谓的“细致”是相对的，有时过于细致，反⽽会造成错误。

所以正确的跟踪⽅法应该是：把握所有⽅格的整体⾛势，让线条最⼤程度地贯穿这个⾛势。

⼀般来说，线条应该是平滑的。

⾯的⽮量化是最为复杂和繁琐的，⼯作量⾮常巨⼤。

总体上来说，⾯与⾯的拓扑关系有以下四种：相离、相邻、相交、包含。

处理好⾯的⽮量化问题，就是要正确地处理好这四种拓扑关系。

传统的⽅法是：如果两个⾯有公共的边，在作图时就要使⽤捕捉、跟踪等⼯具，以保证这两个⾯严格重合在公共边。

如果⼀个⾯中包含了另外⼀个⾯，在作图时就要使⽤切割⼯具，然后才能在⼤⾯内部新建⼩⾯。

很显然，以上关于⾯的⽮量化⽅法在ArcGIS中完全是常规的⽅法。

这样的⽅法每次遇到公共的边都要重复跟踪，费时费⼒，操作起来⾮常繁琐，稍有不慎就会产⽣错误，最常见的错误是在多个⾯的交接处产⽣⼀些⼩的三⾓形。

这样的错误修改起来也是⾮常⿇烦的。

正是因为传统⽅法的以上缺点，我们强烈地不推荐这样做，⽽是⽤⼀种更为快捷的⽅法：，按照线要素的⽮量化的⽅法将所有⾯的边界当作线要素⽮量化，从⽽形成⼀个叫做作图原始线条的线要素类。

注意：⽮量化时所有⾯的边界⼀定要闭合，所有的线条只能跟踪⼀遍。

然后再⽤⼯具箱中的“Feature to Polygon”⼯具，将作图原始线条转化为⾯。

这样做的好处是操作简单，省时省⼒⽽且⼤⼤降低了出错的机会。

如图2所⽰：
图2 ⽤⼯具箱中的“Feature to Polygon”⼯具可以将任何封闭的曲线转化成⾯
五、图例
这⼀部分的操作属于视觉表达的范畴。

ArcGIS有强⼤的图例⽣成⼯具，只要熟悉了操作⽅法，完全可以⽣成任何需要的图例。

在⽣成了图例之后，应该将其保存为Style⽂件，Style⽂件⼀旦⽣成，可使⽤Style Manger对其修改和管理。

如果以后见到以前做过的图例，这时只需调⽤以前做好的Style即可。

还可以将Style成套地保存，以后遇到这样的图例，只需
⽤“Match to symbols in a style”的⽅法即可，这样就可以节省⼤量的时间。

如图3：
图3 Match to symbols in a style
六、多⼈分⼯协作技巧
如果要想在较短的时间内完成规模巨⼤的图件，就必须要进⾏多⼈分⼯协作。

多⼈分⼯协作要求每⼀位成员都严格执⾏统⼀的标准，只有这样才能使每个⼈负责的各个部分都完美地整合衔接在⼀起。

在⼯作开始之前，可以建⽴⼀个分⼯图框，每⼈负责其中的⼀部分，当所有⼈的⼯作完成后就要进⾏合图。

由于⼤家都是按照统⼀的分⼯图框进⾏⼯作的，所以合图时每个⼈的图都可以很好地衔接在⼀起。

有些被图框⼀分为⼆的线和⾯，需要⽤Merge⼯具将其恢复原状。

如图4所⽰：
图4 分⼯协作时，可以设置分⼯图框，每⼈完成其中的⼀块，合图时⽤Merge⼯具即可消除分⼯图框线条
分⼯协作要求⾼度的⼀致性，⼤家执⾏的标准⼀点要细化到⽅⽅⾯⾯，如⽮量化跟踪时各节点之间的距离、填写属性表时各字符是⼤写还是⼩写，是全⾓还是半⾓等。

如果在每⼀个细节上都做到统⼀，出错的机会将会被降到很⼩，那么合图后整个数据就会浑然⼀体。

七、元数据
有⼈将元数据称为“数据的数据”，它就相当于数据的说明书，对于⼀套完整的数据，元数据是必不可少的。

但笔者对⼀些⽮量化⼯作⼈员调查发现，元数据的重要性⼀直得不到⾜够的重视，这是很不应该的。

⽐如在商场中购物，没有说明书的产品我们会认为它的质量是信不过的。

同理，没有元数据的数据，它的可靠度也不会太⾼。

ArcGIS为我们提供了丰富⽽⼜强⼤的元数据编辑⼯具，进⼊ArcCatalog，选中所要编辑的数据，然后点击数据编辑⼯具即可进⾏元数据的编辑，点击各个选项卡即可对各个项⽬进⾏编辑。

如图5所⽰：
图5 元数据编辑器
总结
地质图的⽮量化是⼀项要求细致的基础⼯作，⾼质量的⽮量数据将为以后的研究提供可靠的数据⽀撑。

笔者所在的⼯作⼩组，在掌握以上所述的⽅法之前，每⼈⽤6——7天时间才能勉强完成⼀幅1:20万的区域地质图，掌握了科学⾼效的⽅法后，每⼈⽤2——3天即可完成同样的⼯作量。

由此可见，掌握科学⾼效的⽮量化⽅法是多么重要。