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[摘 要]针对北大港湿地自然保护区管理及防火等对功能图的需要，本文在收集、整理北大港范围内制图资料的基础上，根据需求对选用的数据进行分析、处理及组织，对功能图进行主体图及图面配置元素的设计，并利用ArcGIS软件完成北大港湿地自然保护区功能图的制作。经过实践证明该功能图为科学合理地利用湿地资源，更好的发挥湿地保护效益提供了直观、可靠的依据。
[关键词]北大港湿地自然保护区；功能图制作；功能图设计；ArcGIS
中图分类号：S962 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）26-0234-03
引言
湿地与森林、海洋共同组成全球的三大生态系统，它发挥着巨大和无可替代的综合功能，是珍贵的生态资源也是重要的生态系统。中国湿地面积占世界湿地的10%，面积位居世界第四位[1]。随着社会经济的快速发展，改革开放以后，由于不合理利用和破坏，湿地的面积急剧缩减，湿地生态系统的稳定性受到极大威胁。中国自1992年加入《湿地公约》二十年来，政府高度重视并切实加强湿地保护与恢复工作，将许多湿地或为自然保护区，禁止任何人在保护区内进行传统的生产经营活动，以促进其功能的恢复与生态系统的稳定。天津北大港湿地自然保护区，是具有多类型湿地特征，生态系统保存完整，有着良好的生物多样性特征的国家重要生态湿地，是天津市最大的湿地[2]。自2014年天津市加强“生态文明”建设开始，出台了一系列政策和决定，自14年9月，北大港湿地自然保护区被划入永久性保护生态区域，禁止占地以及企业进入实施项目开发。
功能区划图是根据生态系统的生态服务功能的区域差异性，通过使用各种图形样式表达地图基础信息，使数据以更加直观的形式在地图上表示，为科学决策提供依据[3]。为了更加形象、直观的显示出北大港湿地自然保护区的功能特征及基本分区情况，本文首先收集和整理北大港湿地自然保护区的制图资料，在经过对功能图需求分析及研究该区域的地理情况后，选择制图所采用的资料及数据，并对数据进行处理分析，从主体图和图面配置元素两个方面对功能图进行设计，并在GIS技术支持下，利用ArcGIS软件针对北大港湿地自然保护区的功能区划资料进行功能图制作研究。利用ArcGIS软件自身提供的快速、准确的地图配准、丰富的统计等功能，以图形化的方式对功能区划进行表达，使空间数据快速、便捷地实现组织及表达[4]，完成功能图的制作。
1 数据准备
天津市北大港湿地自然保护区功能区划图作为天津市湿地规划、保护的重要资料之一，需要高精度、现势性强的功能区边界基础测绘资料为基础，结合道路、居民地设施、河流、湖泊、坑塘、河面等基础地形图数据，并分析滨海新区地名普查数据的可用性和现势性，明确能使用的地名数据，综合普查数据完成功能图数据准备工作。
1.1 功能区基础地形图数据
基础地形图数据介绍。从1：2000基础地形图系统数据中提取滨海新区的交通、居民地与设施、水系等数据，数据为Shape格式的基础地理数据。
1.2 滨海新区地名普查及数据
按照全国地名普查试点领导小组的通知，滨海新区作为全国地名普查试点先行的19个地区之一，在2010年就进行了地名普查工作。地名普查是一项普查范围大、涉及面广、技术要求高的测绘项目，因其普查内容包括陆地地形、陆地水系、行政区域、非行政区域、群众自治组织、居民点、纪念地与旅游景点、建筑物、交通运输、水利电力通讯、单位11个中类以及街巷、铁路等48个小类，所以能够提供全面准确的地名信息。本文制作功能图所使用的地名数据是从滨海新区地名普查最新更新一版的地名数据库中提取出居民点及行政区域数据，包含五十多个字段属性的带有地理位置的SHAPE格式数据。
1.3 功能区边界控制点测绘数据
天津北大港湿地自然保护區位于天津市滨海新区的东南部，面积为34887.13公顷，是天津市面积最大的湿地自然保护区。天津北大港湿地自然保护区分为三个区域，分别为北大港水库与独流减河区域、李二湾及沿海滩涂区域、钱圈水库区域，而每个区域又包括核心区、缓冲区及实验区。北大港水库与独流减河区域主要包括北大港水库的部分区域和独流减河河滩区域，北大港水库西库为核心区，北大港水库外围缓冲区边界范围为边界范围为沿北大港西库核心区外边界向北、向南、向西各外延100米，北大港水库东库及独流减河河滩为实验区。李二湾及沿海滩涂区域主要包括李二湾及沿海滩涂缓冲区和沙井子水库及李二湾南部实验区两部分，其中沙井子水库北堤、西堤、东堤及青静黄河左堤所围成的区域为沙井子水库实验区范围。钱圈水库区域均为实验区。根据实际情况，运用GPS网络RTK测量方式依此对三个区域的核心区、实验区及缓冲区进行平面控制测量，并按顺序进行编码，三个区域点号分别采用C、B、T开头依此录入，得到包含点号的WGS84坐标文件。
2 功能图制作
天津北大港湿地自然保护区功能图制作可分为三个阶段：第一阶段，在现有的数据准备的基础上，分类对数据进行处理、检查及组织，实现对各类数据按一定的格式、命名进行分类存放。第二阶段，根据需求进行功能图设计，包括主体图的设计及图面元素的配置设计。第三阶段，根据功能图的设计，利用ArcGIS软件，对数据进行编辑处理、要素的符号化及图面整饰等操作，最后按需求实现专题图的输出。
2.1 数据处理
根据需求分析选择适宜的地理要素设计并制作地理底图，并在地理地图中叠加边界测绘资料及地名普查数据。
2.1.1 地形图数据处理
需将提取的交通数据及水系数据重新进行挑选和处理，为后期要素表达实现重点突出做准备工作。将交通数据按照要素类型分为城市道路、乡村道路、公路3个数据类，并对形成的数据类分别对名称字段进行规范和数据检查，将不合理数据名称进行更改或数据剔除；将水系数据按照要素类型提取出河流、湖泊、坑塘、河面等4种数据，对数据进行规范和检查后合并成一个新的水系数据类，并对水系面进行连续性检查。 2.1.2 地名普查数据处理
地名普查数据包括地名的基本信息和扩展属性信息，一般包含五十多个属性字段，功能图中只需要名称属性进行居民点及行政区域的标识，所以将提取的居民点及行政区域数据进行处理，只保留名称及地理坐标属性，并分别形成两个数据类。
2.1.3 边界控制点测绘数据处理
通过天津市测绘院的转换软件统一将每一个点的WGS-84坐标（B、L、H）转换为所需要的天津地方平面坐标（X、Y），得到包含点号的天津90坐标文件。利用天津市测绘院研发的基础地理信息采编软件的展点号及绘图功能，将生成的边界控制点90坐标文件进行展点，完成坐标放样。将生成的cad数据展绘到该范围的基础地理数据上，并与收集到的该区域范围内的资料作对比分析，对边界控制点测绘数据进行检查，确保其正确。完成检查后，利用采编软件对控制点的点号进行属性录入，得到包含点号属性的DWG格式的数据。依次对核心区、缓冲区及实验区按照控制点绘制边界线，并将区域名称和边界线类型两个字段进行属性录入，得到包含区域名称及边界类型两个属性的DWG格式的数据。通过ArcGIS软件中的转换工具模块，利用转为Shapefile工具，将边界点及边界线数据分别转为SHAPE格式的点及线类型的系统数据。利用提取功能，按照前面录入的边界类型字段，分别对核心区、缓冲区及实验区进行提取并生成为面类型的数据。根据需求对三个面数据在原有的两个属性字段的基础上，再分别添加周长及面积两个字段，利用计算几何功能分别得到每条记录的周长及面积属性，经过以上步骤的处理获得包含区域名称、区域面积、区域周长等属性的SHAPE格式的面类型数据。
在对数据进行处理后，北大港湿地自然保护区功能图共有10个数据类，详细见下表1。
2.2 功能图设计
本文功能图设计包括主体图的设计及图面元素的配置设计两个部分。设计的原则主要包括以下几方面：依据构图的主从明确原则，让功能图的主图在空间上占据优势；图面均衡、疏密匀称的原则；和谐统一，构图紧凑原则，在单元配置时注意相互避让和补充，尽量避免冲突；整齐一致原则，功能图的各单元组成的整体外围整齐，主图与相应的图面元素尽可能整体协调[6][7]。
功能图主体图设计，权衡各种因素，保证北大港湿地自然保护区功能图这个主题的表现和基础地理地图的信息传输的合理程序，并且着重于对称，均衡和谐统一。具体表现在以下几方面：
（1）功能图色彩设计。在面状色彩的设计时，为了突出保护区功能的主题，分别用饱和度较高的红、绿、黄色来分别展示核心区、实验区和缓冲区的范围，达到感受性较高吸引读者的目的。用浅蓝色表示水系，在线状色彩的设计时，统一用浅灰来设计交通三个图层，在点状色彩的设计时，统一用黑色设计三种点状数据，以此达到地理底图的和谐统一。此外，为了突出保护区中的行政区域，用品红来突出行政区域的标注，并用深蓝突出公路的标注。
（2）功能图符号样式设计。在面状符号设计时，对颜色、轮廓宽度、轮廓颜色等进行设计；在线状符号设计时，通过选择样式、颜色及宽度等进行设计；在点状符号设计时，通过选择样式、颜色、大小及角度等进行设计。反复调整各要素设计下，使功能图构图看上去舒服平衡，所有元素之間比较匀称，又突出了功能区主题、公路及行政区域。
（3）功能图标注文本设计。通过标注方法、标注字段、文本符号、字体、大小、颜色、样式、放置属性、比例范围等来分别对保护区控制点、行政区域、公路、实验区、核心区及缓冲区等图层的标注进行设计，反复调整各个设计因素，达到既突出功能区主题、公路及行政区域又使得所有标注看上去舒服，协调的目的。
2.3 功能图制作及实例展示
本文采用ArcGIS软件对功能图进行制作和输出，其优势在于对空间数据的组织和管理，无需对数据进行配准，使采用的数据基准一致。在ArcMap中将经过质量控制、格式转换好的十类数据按照功能图设计对数据进行要素表达与处理。利用软件的插入功能制作标题、图例、指北针、比例尺等图面附属元素。
3 结论
本文在分析北大港湿地自然保护区的需求前提下，对北大港湿地自然保护区功能图制作进行研究。通过对北大港湿地自然保护区范围内的资料进行整理、分析及提取，根据需求对功能图主题图及图面附属元素进行设计，并将提取的数据按照需求处理为GIS支持的数据，最后在GIS技术的支持下，制作并输出北大港湿地自然保护区功能图。实践表明，该功能图满足北大港湿地自然保护区的工作需求，为保护湿地做出了更好的服务。
参考文献
[1] 邢宏喜，郑和松，刘道锦，等.网湖湿地自然保护区绿色经济产业发展模式探索。湖北林业科技，2014，43（1）：59-61.
[2] 张光玉，汪苏燕.天津湿地与古海岸遗迹[M].北京：中国林业出版社，2008.
[3] 董月娥，刘显傅，张新海，等.GIS支持下的海洋光学调查成果专题图编制研究.海洋技术，2009，28（2）：108-110.
[关键词]北大港湿地自然保护区；功能图制作；功能图设计；ArcGIS
中图分类号：S962 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）26-0234-03
引言
湿地与森林、海洋共同组成全球的三大生态系统，它发挥着巨大和无可替代的综合功能，是珍贵的生态资源也是重要的生态系统。中国湿地面积占世界湿地的10%，面积位居世界第四位[1]。随着社会经济的快速发展，改革开放以后，由于不合理利用和破坏，湿地的面积急剧缩减，湿地生态系统的稳定性受到极大威胁。中国自1992年加入《湿地公约》二十年来，政府高度重视并切实加强湿地保护与恢复工作，将许多湿地或为自然保护区，禁止任何人在保护区内进行传统的生产经营活动，以促进其功能的恢复与生态系统的稳定。天津北大港湿地自然保护区，是具有多类型湿地特征，生态系统保存完整，有着良好的生物多样性特征的国家重要生态湿地，是天津市最大的湿地[2]。自2014年天津市加强“生态文明”建设开始，出台了一系列政策和决定，自14年9月，北大港湿地自然保护区被划入永久性保护生态区域，禁止占地以及企业进入实施项目开发。
功能区划图是根据生态系统的生态服务功能的区域差异性，通过使用各种图形样式表达地图基础信息，使数据以更加直观的形式在地图上表示，为科学决策提供依据[3]。为了更加形象、直观的显示出北大港湿地自然保护区的功能特征及基本分区情况，本文首先收集和整理北大港湿地自然保护区的制图资料，在经过对功能图需求分析及研究该区域的地理情况后，选择制图所采用的资料及数据，并对数据进行处理分析，从主体图和图面配置元素两个方面对功能图进行设计，并在GIS技术支持下，利用ArcGIS软件针对北大港湿地自然保护区的功能区划资料进行功能图制作研究。利用ArcGIS软件自身提供的快速、准确的地图配准、丰富的统计等功能，以图形化的方式对功能区划进行表达，使空间数据快速、便捷地实现组织及表达[4]，完成功能图的制作。
1 数据准备
天津市北大港湿地自然保护区功能区划图作为天津市湿地规划、保护的重要资料之一，需要高精度、现势性强的功能区边界基础测绘资料为基础，结合道路、居民地设施、河流、湖泊、坑塘、河面等基础地形图数据，并分析滨海新区地名普查数据的可用性和现势性，明确能使用的地名数据，综合普查数据完成功能图数据准备工作。
1.1 功能区基础地形图数据
基础地形图数据介绍。从1：2000基础地形图系统数据中提取滨海新区的交通、居民地与设施、水系等数据，数据为Shape格式的基础地理数据。
1.2 滨海新区地名普查及数据
按照全国地名普查试点领导小组的通知，滨海新区作为全国地名普查试点先行的19个地区之一，在2010年就进行了地名普查工作。地名普查是一项普查范围大、涉及面广、技术要求高的测绘项目，因其普查内容包括陆地地形、陆地水系、行政区域、非行政区域、群众自治组织、居民点、纪念地与旅游景点、建筑物、交通运输、水利电力通讯、单位11个中类以及街巷、铁路等48个小类，所以能够提供全面准确的地名信息。本文制作功能图所使用的地名数据是从滨海新区地名普查最新更新一版的地名数据库中提取出居民点及行政区域数据，包含五十多个字段属性的带有地理位置的SHAPE格式数据。
1.3 功能区边界控制点测绘数据
天津北大港湿地自然保护區位于天津市滨海新区的东南部，面积为34887.13公顷，是天津市面积最大的湿地自然保护区。天津北大港湿地自然保护区分为三个区域，分别为北大港水库与独流减河区域、李二湾及沿海滩涂区域、钱圈水库区域，而每个区域又包括核心区、缓冲区及实验区。北大港水库与独流减河区域主要包括北大港水库的部分区域和独流减河河滩区域，北大港水库西库为核心区，北大港水库外围缓冲区边界范围为边界范围为沿北大港西库核心区外边界向北、向南、向西各外延100米，北大港水库东库及独流减河河滩为实验区。李二湾及沿海滩涂区域主要包括李二湾及沿海滩涂缓冲区和沙井子水库及李二湾南部实验区两部分，其中沙井子水库北堤、西堤、东堤及青静黄河左堤所围成的区域为沙井子水库实验区范围。钱圈水库区域均为实验区。根据实际情况，运用GPS网络RTK测量方式依此对三个区域的核心区、实验区及缓冲区进行平面控制测量，并按顺序进行编码，三个区域点号分别采用C、B、T开头依此录入，得到包含点号的WGS84坐标文件。
2 功能图制作
天津北大港湿地自然保护区功能图制作可分为三个阶段：第一阶段，在现有的数据准备的基础上，分类对数据进行处理、检查及组织，实现对各类数据按一定的格式、命名进行分类存放。第二阶段，根据需求进行功能图设计，包括主体图的设计及图面元素的配置设计。第三阶段，根据功能图的设计，利用ArcGIS软件，对数据进行编辑处理、要素的符号化及图面整饰等操作，最后按需求实现专题图的输出。
2.1 数据处理
根据需求分析选择适宜的地理要素设计并制作地理底图，并在地理地图中叠加边界测绘资料及地名普查数据。
2.1.1 地形图数据处理
需将提取的交通数据及水系数据重新进行挑选和处理，为后期要素表达实现重点突出做准备工作。将交通数据按照要素类型分为城市道路、乡村道路、公路3个数据类，并对形成的数据类分别对名称字段进行规范和数据检查，将不合理数据名称进行更改或数据剔除；将水系数据按照要素类型提取出河流、湖泊、坑塘、河面等4种数据，对数据进行规范和检查后合并成一个新的水系数据类，并对水系面进行连续性检查。 2.1.2 地名普查数据处理
地名普查数据包括地名的基本信息和扩展属性信息，一般包含五十多个属性字段，功能图中只需要名称属性进行居民点及行政区域的标识，所以将提取的居民点及行政区域数据进行处理，只保留名称及地理坐标属性，并分别形成两个数据类。
2.1.3 边界控制点测绘数据处理
通过天津市测绘院的转换软件统一将每一个点的WGS-84坐标（B、L、H）转换为所需要的天津地方平面坐标（X、Y），得到包含点号的天津90坐标文件。利用天津市测绘院研发的基础地理信息采编软件的展点号及绘图功能，将生成的边界控制点90坐标文件进行展点，完成坐标放样。将生成的cad数据展绘到该范围的基础地理数据上，并与收集到的该区域范围内的资料作对比分析，对边界控制点测绘数据进行检查，确保其正确。完成检查后，利用采编软件对控制点的点号进行属性录入，得到包含点号属性的DWG格式的数据。依次对核心区、缓冲区及实验区按照控制点绘制边界线，并将区域名称和边界线类型两个字段进行属性录入，得到包含区域名称及边界类型两个属性的DWG格式的数据。通过ArcGIS软件中的转换工具模块，利用转为Shapefile工具，将边界点及边界线数据分别转为SHAPE格式的点及线类型的系统数据。利用提取功能，按照前面录入的边界类型字段，分别对核心区、缓冲区及实验区进行提取并生成为面类型的数据。根据需求对三个面数据在原有的两个属性字段的基础上，再分别添加周长及面积两个字段，利用计算几何功能分别得到每条记录的周长及面积属性，经过以上步骤的处理获得包含区域名称、区域面积、区域周长等属性的SHAPE格式的面类型数据。
在对数据进行处理后，北大港湿地自然保护区功能图共有10个数据类，详细见下表1。
2.2 功能图设计
本文功能图设计包括主体图的设计及图面元素的配置设计两个部分。设计的原则主要包括以下几方面：依据构图的主从明确原则，让功能图的主图在空间上占据优势；图面均衡、疏密匀称的原则；和谐统一，构图紧凑原则，在单元配置时注意相互避让和补充，尽量避免冲突；整齐一致原则，功能图的各单元组成的整体外围整齐，主图与相应的图面元素尽可能整体协调[6][7]。
功能图主体图设计，权衡各种因素，保证北大港湿地自然保护区功能图这个主题的表现和基础地理地图的信息传输的合理程序，并且着重于对称，均衡和谐统一。具体表现在以下几方面：
（1）功能图色彩设计。在面状色彩的设计时，为了突出保护区功能的主题，分别用饱和度较高的红、绿、黄色来分别展示核心区、实验区和缓冲区的范围，达到感受性较高吸引读者的目的。用浅蓝色表示水系，在线状色彩的设计时，统一用浅灰来设计交通三个图层，在点状色彩的设计时，统一用黑色设计三种点状数据，以此达到地理底图的和谐统一。此外，为了突出保护区中的行政区域，用品红来突出行政区域的标注，并用深蓝突出公路的标注。
（2）功能图符号样式设计。在面状符号设计时，对颜色、轮廓宽度、轮廓颜色等进行设计；在线状符号设计时，通过选择样式、颜色及宽度等进行设计；在点状符号设计时，通过选择样式、颜色、大小及角度等进行设计。反复调整各要素设计下，使功能图构图看上去舒服平衡，所有元素之間比较匀称，又突出了功能区主题、公路及行政区域。
（3）功能图标注文本设计。通过标注方法、标注字段、文本符号、字体、大小、颜色、样式、放置属性、比例范围等来分别对保护区控制点、行政区域、公路、实验区、核心区及缓冲区等图层的标注进行设计，反复调整各个设计因素，达到既突出功能区主题、公路及行政区域又使得所有标注看上去舒服，协调的目的。
2.3 功能图制作及实例展示
本文采用ArcGIS软件对功能图进行制作和输出，其优势在于对空间数据的组织和管理，无需对数据进行配准，使采用的数据基准一致。在ArcMap中将经过质量控制、格式转换好的十类数据按照功能图设计对数据进行要素表达与处理。利用软件的插入功能制作标题、图例、指北针、比例尺等图面附属元素。
3 结论
本文在分析北大港湿地自然保护区的需求前提下，对北大港湿地自然保护区功能图制作进行研究。通过对北大港湿地自然保护区范围内的资料进行整理、分析及提取，根据需求对功能图主题图及图面附属元素进行设计，并将提取的数据按照需求处理为GIS支持的数据，最后在GIS技术的支持下，制作并输出北大港湿地自然保护区功能图。实践表明，该功能图满足北大港湿地自然保护区的工作需求，为保护湿地做出了更好的服务。
参考文献
[1] 邢宏喜，郑和松，刘道锦，等.网湖湿地自然保护区绿色经济产业发展模式探索。湖北林业科技，2014，43（1）：59-61.
[2] 张光玉，汪苏燕.天津湿地与古海岸遗迹[M].北京：中国林业出版社，2008.
[3] 董月娥，刘显傅，张新海，等.GIS支持下的海洋光学调查成果专题图编制研究.海洋技术，2009，28（2）：108-110.