基于ArcGIS的中國新冠肺炎疫情電子地圖制作研究

基于ArcGIS的中國新冠肺炎疫情電子地圖制作研究

摘要：為快速直觀了解中國疫情分布，采用中國某日的新冠肺炎疫情數(shù)據(jù)，利用ArcGIS軟件，實現(xiàn)了中國新冠疫情電子地圖的地圖可視化表達(dá)，直觀比較了電子地圖橫豎版式，采用ArcGISServer和ArcGISOnline兩種平臺發(fā)布地圖服務(wù)實現(xiàn)專題地圖快速發(fā)布，為疫情電子地圖系統(tǒng)的制作提供地圖參考。關(guān)鍵字：疫情地圖，空間可視化，地圖發(fā)布

ResearchonmakingelectronicmapofChina'sCOVID-19basedonArcGISLIUDandan1

,ZHAOJjie2(1.CivilEngineeringInstitute,PanzhihuaUniversity,Panzhihua,617000,China)ABSTRACT：InordertointuitivelyunderstandthedistributionoftheepidemicinChina,thedataofthenovelcoronavirusinChinaonacertaindaywasused,andArcGISsoftwarewasusedtorealizethemapvisualizationoftheelectronicmapofthenewcrownepidemicinChina.Thehorizontalandverticallayoutsoftheelectronicmapwerecomparedintuitively,ArcGISServerandArcGISOnlineplatformspublishthemapservicetorealizetherapidreleaseofthematicmapsandprovidemapreferencefortheproductionoftheepidemicelectronicmapsystem.Keywords

Epidemicmap,SpatialDataVisualization,MapPublishing1前言所謂疫情分布地圖，就是電子地圖的制作流程和方法結(jié)合疫情數(shù)據(jù)而成。1854年倫敦爆發(fā)嚴(yán)重霍亂，約翰?斯諾醫(yī)生繪制出“死亡地圖”[1]，被認(rèn)為是當(dāng)代"疫情地圖"的雛形。2020年1月初，新型冠狀病毒肺炎疫情(以下簡稱“新冠疫情”)在我國開始爆發(fā)，為了直觀了解疫情發(fā)展，觀察中國境內(nèi)新冠肺炎確診病例，疑似病例，死亡病例的分布，尚在疫情暴發(fā)初期的2020年1月23日，就有上海網(wǎng)友通過蘋果地圖繪制了“上海冠狀病毒感染病例發(fā)現(xiàn)地”，標(biāo)注了上海最早的16個感染病例的發(fā)生地[2]。各省市衛(wèi)生健康委員會以及互聯(lián)網(wǎng)巨頭都制作了實時動態(tài)更新的疫情分布地圖。作者采用某一天的全國疫情數(shù)據(jù)，運(yùn)用ArcGIS軟件，通過不同可視化方法制作中國新冠疫情電子地圖，探討疫情電子專題地圖的制作過程中的地圖語言設(shè)計和地圖可視化表達(dá)，直觀比較電子地圖橫豎版式，采用對ArcGISServer和ArcGISOnline兩種平臺發(fā)布地圖服務(wù)實現(xiàn)專題地圖快速發(fā)布。并在制作過程中探究地圖符號庫和地圖顏色設(shè)定，為疫情電子地圖系統(tǒng)的制作提供地圖參考。2數(shù)據(jù)來源與研究內(nèi)容2.1數(shù)據(jù)來源疫情數(shù)據(jù)來自國家和各個省級的衛(wèi)生健康委員會官方網(wǎng)站。利用計算機(jī)爬蟲手段，將收集到的2020年3月20日的疫情數(shù)據(jù)按省級行政單位整理到Excel表格中保存，用統(tǒng)計數(shù)據(jù)描述各制圖區(qū)域的疫情分布情況。在國家基礎(chǔ)地理信息網(wǎng)上獲得的“國家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)1：400萬數(shù)據(jù)”作為編輯《中國新冠疫情分布地圖》地理底圖的數(shù)據(jù)資料，通過投影轉(zhuǎn)換將蘭伯特投影轉(zhuǎn)化為高斯投影，將投影轉(zhuǎn)化后的省級行政區(qū)域矢量圖加含有南海諸島的國界線保存作為底圖。2.2地圖符號設(shè)計符號設(shè)計首先從專題地圖內(nèi)容和使用要求出發(fā)，用簡單的圖形表達(dá)盡量豐富的信息，即設(shè)計階段中，選擇好表達(dá)對象形象的素材，在抽象概括成具體的圖案符號。通過Adobe

圖1

符號表達(dá)的流程Fig.1

TheflowofsymbolicexpressionPhotoshop軟件設(shè)計符合專題內(nèi)容的圖案，引用到ArcGIS成為標(biāo)記符號，通過調(diào)整大小，角度，偏移量等參數(shù)使其看起來更完美。最后將樣式引用添加至列表，創(chuàng)造專屬符號庫。流程見圖1。3疫情地圖的可視化表達(dá)方法3.1點數(shù)法點數(shù)法的優(yōu)點是讀者可以直觀查看實體的密度差異信息，點的分布情況以及疏密程度反映出地理實體在時間和空間的分布特征[5]。點值法廣泛應(yīng)用于人口、動植物分布等專題地圖中。見圖2，在此次疫情分布地圖中用藍(lán)色代表治愈，紅色代表死亡，橙色代表確診，顯示出多重要素的空間分布特征。通過點密度圖像從視覺直接看出疫情分布情況，簡潔明了。圖2點密度疫情地圖Fig.2

Dot-densityepidemicmap

3.2分級統(tǒng)計圖法在疫情地圖中按照省級行政區(qū)域劃分制圖區(qū)域。通過科學(xué)分析將確診病例分為八類。若分級過多產(chǎn)生復(fù)雜的色級，使疫情的分布差別不清視覺感覺凌亂。若分級太少又會掩蓋某些區(qū)域的具體差別。通過地圖顏色設(shè)計表達(dá)確診病例在全國分布情況的差異。如下圖3所示。圖3分級統(tǒng)計圖疫情地圖Fig.3

ClassificationstatisticsEpidemicmap3.3條件分級比率符號比率符號可分為絕對連續(xù)比率、絕對分級比率、條件連續(xù)比率、條件分級比率[6]。在疫情地圖中，表示新型冠狀病毒的幾何符號的大小與確診病例的數(shù)量有一定的比率關(guān)系。條件比率與數(shù)量指標(biāo)不成絕對的正比關(guān)系，確保了最小的符號能清晰可辨，最大的符號又不過分突出，且符號相互之間容易區(qū)分。如圖4，分級比率的符號大小在一定范圍內(nèi)保持不變，從而簡化圖例，方便讀者提取專題信息。采用條件分級比率表達(dá)疫情分布的可視化途徑不失為好的方法。圖4條件分級比率疫情地圖Fig.4

Conditiongradingscaleepidemicmap3.4多種可視化方法的組合統(tǒng)計專題地圖表示方法的一個重要的特性，就是某些表示方法可以組合[7]。專題地圖可視化除了以上幾種常見的單獨表達(dá)外，更多的則是根據(jù)不同方法的優(yōu)點配合表示，以達(dá)到更好的反饋制圖內(nèi)容特征的目的。但是不是任意兩種或幾種表示方法都可以組合使用，通過科學(xué)分析可以產(chǎn)生以下幾種組合能更好反映專題地圖內(nèi)容。不同可視化方法效果圖如下圖所示。

（a）色彩+比例

（b）色彩+餅狀圖圖5專題地圖組合可視化Fig.5

Thematicmapportfoliovisualization3.5豎版版式傳統(tǒng)的中國橫版地圖已經(jīng)流傳400年之久，且考慮到紙張成本，目前應(yīng)用廣泛，橫版地圖沿著經(jīng)線切割，最后通過地圖投影轉(zhuǎn)化成平面圖，南海諸島蜷縮于右下角的小方格里，作為附圖出現(xiàn)，比例尺只有主圖的1/2[8]。讀者無法全面直觀的認(rèn)識中國全圖[9]。2014年，由湖南地圖出版社編制的中華人民共和國地圖（豎版）開始發(fā)行，豎版地圖全景表示中國疆域，表達(dá)的陸地和海洋信息更加全面，采用緯線切割這樣更能反映中國的真實疆域，消除傳統(tǒng)版式地圖給讀者中國版圖東西距離比南北距離更長的錯覺。由此提出制作豎版中國新冠疫情地圖。通過ArcMap頁面和打印設(shè)置選項設(shè)計橫豎版式以及調(diào)整地圖的顯示的范圍，去除含有南海諸島的插圖，最后添加圖例和比例尺得到豎版疫情分布地圖。如圖6。

圖6豎版中國疫情地圖Fig.6

VerticaldistributionmapofChina'sepidemic4.發(fā)布方式研究4.1利用ArcGISserver發(fā)布

ArcGISServer是ESRI發(fā)布的提供面向Web空間數(shù)據(jù)服務(wù)的企業(yè)級GIS軟件平臺，其中地圖服務(wù)功能是用ArcGIS使地圖可通過Web端進(jìn)行訪問的方法，其核心模型

圖7

ArcGISServer發(fā)布地圖流程Fig.7

arcgisserverpublishmapprocess為客戶端-服務(wù)器模型。發(fā)布成功后用戶可通過Web程序和ArcGISforDesktop以及其他程序使用該地圖服務(wù)。使用ArcGISServer完成緩存地圖的發(fā)布，發(fā)布流程如圖7。ArcGISSever發(fā)布服務(wù)唯一支持的文件格式為MXD，制作完成MXD格式地圖數(shù)據(jù)后通過Mapserverpublish工具發(fā)布?？刹捎枚喾N方式連接ArcGISserver服務(wù)器，選擇切片方案并設(shè)置比例尺，可以選擇根據(jù)動態(tài)圖繪制和使用緩存中的切片，目的是服務(wù)訪問或者數(shù)據(jù)加載時避免過分卡頓，提高流暢度。發(fā)布地圖服務(wù)過程切片方案常選用“建議”。在“高級設(shè)置”模塊中通過推薦的比例方案和數(shù)據(jù)實際情況修改比例尺大小，發(fā)布之前進(jìn)行分析，若有警告必須消除后才能發(fā)布。4.2使用ArcGISOnline發(fā)布ArcGISOnline是用于處理地理信息的基于云的完整的協(xié)作式內(nèi)容管理系統(tǒng)，允許組織成員使用、創(chuàng)建和通過Web訪問地圖，發(fā)布離線地圖的流程圖如圖8。

圖8ArcGISOnline發(fā)布流程Fig.8

arcgisonlinereleasemapprocess注冊后，創(chuàng)建組織界面，創(chuàng)建成功后，切換到內(nèi)容模塊添加項目，添加自己計算機(jī)的專題地圖shape文件，填寫發(fā)布細(xì)節(jié)信息，完成發(fā)布。相比而言，此發(fā)布方式相對簡單。5.結(jié)論本文采用了幾種常見的可視化表達(dá)方法以及電子地圖橫豎版式完成中國新冠疫情地圖，通過對ArcGISServer和ArcGISOnline兩種平臺發(fā)布地圖服務(wù)實現(xiàn)專題地圖快速發(fā)布。從疫情地圖發(fā)展的長遠(yuǎn)趨勢來看，從地圖符號、色彩表達(dá)、注記表示、多媒體表示方面還需進(jìn)一步研究。Reference：[1]劉梅.支持多行業(yè)的WebGIS中間件體系結(jié)構(gòu)及接口的研究與實現(xiàn)[D].電子科技大學(xué),2017.[2]褚傳弘.新型地圖創(chuàng)造新型連結(jié):新冠肺炎疫情數(shù)字地圖的傳播變革[J].青年記者,2020(28):40-42.[3]甘小芳.突發(fā)公共衛(wèi)生事件中垂直領(lǐng)域新媒體影響力探究——以丁香醫(yī)生“新冠肺炎全球疫情地圖上線”內(nèi)容為例[J].西部廣播電視,2020(06):3-4.[4]左文娜.基于ArcGIS地圖符號庫制作與地圖符號化模塊設(shè)計[D].河南理工大學(xué),2014.[5]廖小韻.專題地圖表示方法的研究[J].測繪通報,2005(12):52-55.[6]袁月欣,劉秀軍,袁曉妍.淺談專題地圖符號系統(tǒng)的設(shè)計[J].測繪與空間地理信息,2020,43(02):200-203.[7]馬健,崔虎平等.專題