現(xiàn)代數(shù)字化地圖的生產(chǎn)方式及技術(shù)分析

楊 覃

（安徽省測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站 安徽 合肥 230031）

現(xiàn)代數(shù)字化地圖的生產(chǎn)方式及技術(shù)分析

楊 覃

（安徽省測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站 安徽 合肥 230031）

本文重點(diǎn)介紹4D數(shù)字地圖產(chǎn)品和專題數(shù)字地圖產(chǎn)品的生產(chǎn)方式。

4D 產(chǎn)品（DLG、DEM、DOM、DRG）；數(shù)字地圖產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

1 生產(chǎn)方式

1.1 數(shù)字線劃地圖(DLG)

數(shù)字線劃地圖是基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)的核心數(shù)字產(chǎn)品，它采集方法很多，主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）平板儀測(cè)量：平板儀測(cè)量采集的是非數(shù)字產(chǎn)品，它最終生成的成果是紙質(zhì)或薄膜地圖。它要生成DLG還需要經(jīng)過(guò)內(nèi)業(yè)數(shù)字化、編輯處理。目前，平板儀測(cè)量已經(jīng)不是GIS野外數(shù)據(jù)采集的主要手段，它正逐漸被全野外數(shù)字測(cè)量所取代。

（2）全野外數(shù)字測(cè)量：利用電子手簿、便攜機(jī)或掌上電腦與全站儀相連，測(cè)量結(jié)果直接以數(shù)字形式存儲(chǔ)，不需要經(jīng)過(guò)內(nèi)業(yè)數(shù)字化處理。

（3）GPS測(cè)量：采用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)GPS測(cè)量系統(tǒng)，用兩臺(tái)或更多臺(tái)GPS接收機(jī)來(lái)協(xié)同工作，將一臺(tái)接收機(jī)作為基站，放在已知點(diǎn)上，其他接收機(jī)對(duì)空間目標(biāo)測(cè)量，采集的數(shù)據(jù)存放便攜電腦或掌上電腦中。

（4）地圖數(shù)字化：地圖數(shù)字化有兩種作業(yè)方式：手扶跟蹤數(shù)字化和掃描矢量化。手扶跟蹤數(shù)字化是使用數(shù)字化儀進(jìn)行地圖數(shù)字化，掃描矢量化是通過(guò)專用軟件對(duì)掃描處理后的數(shù)字柵格地圖進(jìn)行屏幕跟蹤矢量化。

（5）攝影測(cè)量：攝影測(cè)量經(jīng)歷了模擬攝影測(cè)量和解析攝影測(cè)量階段，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用的發(fā)展以及數(shù)字圖像處理、模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等學(xué)科的發(fā)展，現(xiàn)已進(jìn)入數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量階段。長(zhǎng)期以來(lái)，攝影測(cè)量在基本比例圖生產(chǎn)中占據(jù)著胡里非常重要的位置，特別是發(fā)展到今天的數(shù)字?jǐn)z影量階段，攝影測(cè)量以其高效快速、生成數(shù)據(jù)產(chǎn)品齊全而發(fā)揮著著其他測(cè)量手段無(wú)法比擬的作用。

1.2 數(shù)字高程模型(DEM)

數(shù)字高程模型的數(shù)據(jù)采集通常包括以下幾種方法：

（1）地面測(cè)量

利用自動(dòng)記錄的測(cè)距經(jīng)緯儀（常用電子速測(cè)經(jīng)緯儀或全丫經(jīng)緯儀）的野外實(shí)測(cè)。這種速測(cè)經(jīng)緯儀一般都有微處理器，可以自動(dòng)記錄和顯示有關(guān)數(shù)據(jù)，還能進(jìn)行多種測(cè)站上的計(jì)算工作。其記錄的數(shù)據(jù)可以通過(guò)串行通訊，輸入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理。

（2）現(xiàn)有地圖數(shù)字化

利用數(shù)字線劃圖中的高程點(diǎn)、等高線、特征線，通過(guò)專業(yè)軟件來(lái)構(gòu)建一個(gè)地區(qū)三角網(wǎng)，再生成數(shù)字高程模型。

（3）空間傳感器

利用全球定位系統(tǒng)GPS，結(jié)合雷達(dá)和激光測(cè)高儀等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。早在2000年，美國(guó)“奮進(jìn)”號(hào)航天飛機(jī)在結(jié)束了9天的繞地飛行后，采用星載成像雷達(dá)和合成孔徑雷達(dá)等高新技術(shù)，采集了地球上人類所能正常活動(dòng)地區(qū)（約占地表總面積的80%）的地面高程信息，經(jīng)處理可制成數(shù)字高程模型和三維地形圖。此次計(jì)劃所取得的測(cè)繪成果，覆蓋面大、精度高、有統(tǒng)一的基準(zhǔn)，不但在民用方面應(yīng)用廣泛，而且在導(dǎo)彈發(fā)射、戰(zhàn)場(chǎng)管理、后勤規(guī)劃等軍事活動(dòng)中具有重要價(jià)值，因此引起了各國(guó)軍界和傳媒的廣泛關(guān)注。

（4）數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量方法

這是DEM數(shù)據(jù)采集最常用最有效的方法之一。利用附有的自動(dòng)記錄裝置（接口）的立體測(cè)圖儀或立體坐標(biāo)儀、解析測(cè)圖儀及數(shù)字?jǐn)z影系統(tǒng)，進(jìn)行人工、半自動(dòng)或全自動(dòng)的量測(cè)來(lái)獲取數(shù)據(jù)。

（5）LIDAR+CCD 相機(jī)

LIDAR也叫機(jī)載激光雷達(dá)，是一種安裝在飛機(jī)上的機(jī)載激光探測(cè)和測(cè)距系統(tǒng)，是由GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）、INS（慣性導(dǎo)航系統(tǒng)）和激光測(cè)距三大技術(shù)的集成應(yīng)用系統(tǒng)。如加拿大OPTECH公司生產(chǎn)的ALTM3100系統(tǒng)和德國(guó) IGI公司生產(chǎn)的Lite Mapper5600系統(tǒng)，ALTM3100和 Lite Mapper5600機(jī)載激光掃描遙感系統(tǒng)同時(shí)還集成了CCD相機(jī)，它與激光探測(cè)與測(cè)距系統(tǒng)協(xié)同作業(yè)，同步紀(jì)錄探測(cè)點(diǎn)位的影像信息，因此它可直接獲取一個(gè)地區(qū)高精度的數(shù)字高程模型（DEM）、數(shù)字地表模型（DTM）、數(shù)字正射影像圖（DOM）,由于這種方法可以直接獲取高精度的正射影像數(shù)據(jù)，免去了影像處理的環(huán)節(jié)，它的成果可以廣泛應(yīng)用于城市測(cè)繪、規(guī)劃、林業(yè)、交通、電力、災(zāi)害等部門。

1.3 數(shù)字正射影圖(DOM)

數(shù)字正射影像圖是利用數(shù)字高程模型（DEM）對(duì)經(jīng)掃描處理的數(shù)字化航空像片或高空采集的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，逐像元進(jìn)行投影差改正、鑲嵌，按國(guó)家基本比例尺地形圖圖幅范圍剪裁生成的數(shù)字正射影數(shù)據(jù)集。對(duì)于航空像片,利用全數(shù)字?jǐn)z影系統(tǒng),恢復(fù)航攝時(shí)的攝影姿態(tài),建立立體模型,在系統(tǒng)中對(duì)DEM進(jìn)行檢測(cè)、編輯和生成，最后制作出精度較高的DOM。

對(duì)于衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，可利用已有DEM數(shù)據(jù)，通過(guò)單片數(shù)字微分糾正生成DOM數(shù)據(jù)。

1.4 數(shù)字柵格地圖(DRG)

數(shù)字柵格地圖是通過(guò)一張紙質(zhì)或其他質(zhì)地的模擬地形圖，由掃描儀掃描生成一維陣列影像，同時(shí)對(duì)每一系統(tǒng)的灰度（或分色）進(jìn)行量化，再經(jīng)二值處理、圖形定向、幾何校正即形成一幅數(shù)字柵格地圖，需要經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)步驟：

（1）圖形掃描：采用掃描分辨率不低于500dpi的單色或彩色掃描儀掃描。

（2）圖幅定向：將柵格圖幅由掃描儀人材變換為高斯投影平面直角坐標(biāo)。

（3）幾何校正：消除圖底及掃描產(chǎn)生的幾何畸變。可以采用相關(guān)軟件對(duì)柵格圖像的畸變進(jìn)行糾正，糾正時(shí)要按公里格網(wǎng)進(jìn)行，通過(guò)仿射變換及雙線性變換，實(shí)現(xiàn)圖幅糾正。

（4）色彩糾正：用PHOTOSHOP等軟件進(jìn)行柵格圖編輯轟動(dòng)單色圖按要素人工設(shè)色，對(duì)彩色圖作色彩校正，為使色彩統(tǒng)一，應(yīng)按規(guī)定的RGB比例選擇所用的幾種色調(diào)。

1.5 專題數(shù)字地圖產(chǎn)品

空間信息加上專題信息就合成我們所說(shuō)的專題數(shù)字地圖產(chǎn)品。例如一張城市導(dǎo)游電子地圖，可以通過(guò)這座城市的數(shù)字線劃地圖(DLG)獲取它的空間信息：城區(qū)內(nèi)的街道及街道名稱和城郊的道網(wǎng)分布，城市的水系分布及名稱，城市的區(qū)域范圍，居民區(qū)和非居民區(qū)，城區(qū)中的小區(qū)位置和相應(yīng)名稱，城郊的村莊范圍和名稱，以及政府駐地和重要的事業(yè)單位駐地和名稱等；專題信息：交通線路、旅游景點(diǎn)、旅行社、賓館飯店、醫(yī)院、公共信息等。配上相應(yīng)的景區(qū)景點(diǎn)彩色圖像會(huì)使整幅電子地圖直接而生動(dòng)起來(lái)，配上相應(yīng)的改城市的公交車線路圖表會(huì)使初行者方便。這些專題信息的獲取則需要編制人員去實(shí)地采集或通過(guò)媒體等其他手段獲取。

2 生產(chǎn)技術(shù)分析

2.1 數(shù)字地圖產(chǎn)業(yè)化發(fā)展三個(gè)環(huán)節(jié)

建立數(shù)字地圖生產(chǎn)、數(shù)字地圖管理與數(shù)字地圖服務(wù)體系并完善相應(yīng)的機(jī)構(gòu)。三者之間的關(guān)系用以下圖表解釋。（表5-1）

表5-1

數(shù)字地圖生產(chǎn)：空間數(shù)據(jù)是空間位置服務(wù)的核心內(nèi)容，要加快完成從傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)向數(shù)字化技術(shù)的轉(zhuǎn)變，形成內(nèi)外業(yè)一體化數(shù)字地圖生產(chǎn)體系；建立規(guī)模化的數(shù)據(jù)生產(chǎn)與管理機(jī)制，確保數(shù)據(jù)庫(kù)建立與管理的有效實(shí)施，保障數(shù)據(jù)的現(xiàn)實(shí)性與完整性。

數(shù)字地圖管理：完成從傳統(tǒng)的測(cè)繪生產(chǎn)管理向現(xiàn)代化生產(chǎn)管理體系的轉(zhuǎn)變；建立適應(yīng)數(shù)字化生產(chǎn)作業(yè)體系的質(zhì)量控制體系。

數(shù)字地圖服務(wù)：建立完善數(shù)字地圖產(chǎn)品開發(fā)與服務(wù)體系，實(shí)現(xiàn)數(shù)字地圖產(chǎn)品開發(fā)產(chǎn)業(yè)化。

數(shù)字地圖生產(chǎn)、數(shù)字地圖管理與數(shù)字地圖服務(wù)三者的關(guān)系是相輔相承的。例如：生產(chǎn)一幅行政區(qū)劃數(shù)字地圖過(guò)程詳解圖表

（用文字?jǐn)⑹龇绞綄⒃撨^(guò)程敘述清楚。）

表5－2

表5-1說(shuō)明如下：

收集基礎(chǔ)地理底圖資料，一般采用1：5萬(wàn)核心要素地形圖數(shù)據(jù)作為本次編制的基礎(chǔ)地理底圖。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和整理，1：5萬(wàn)核心要素?cái)?shù)據(jù)格式為ARC/INFO格式*.E00數(shù)據(jù)，因?yàn)?.E00數(shù)據(jù)是經(jīng)緯坐標(biāo)，先對(duì)經(jīng)緯坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)，通過(guò)相關(guān)軟件把*.E00數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為*.dwg數(shù)據(jù)，形成縮編底圖。根據(jù)印刷紙張的尺寸來(lái)確定成圖比例尺。根據(jù)比例尺對(duì)基礎(chǔ)地理底圖進(jìn)行縮編，在此縮編圖上添加：民政部門勘定的行政區(qū)劃界線；居民地名稱的核對(duì)和定位；水系的核對(duì)；交通要素的核對(duì)和補(bǔ)充等。依據(jù)印刷需求進(jìn)行顏色設(shè)置和網(wǎng)線的設(shè)定，（這個(gè)過(guò)程就是數(shù)字地圖的生產(chǎn)）。形成樣圖，報(bào)審國(guó)土資源廳審核（批準(zhǔn)審圖號(hào)），出版社審查（發(fā)行書號(hào)），地方測(cè)管處檢查，當(dāng)?shù)孛裾块T的認(rèn)可（這個(gè)過(guò)程就是數(shù)字地圖的管理）。把數(shù)字地圖交付給使用部門或公開面向社會(huì)發(fā)行，根據(jù)使用的情況或社會(huì)需求進(jìn)行下一個(gè)數(shù)字地圖的開發(fā)。（數(shù)字地圖服務(wù)）

2.2 數(shù)字地圖產(chǎn)品開發(fā)的三個(gè)環(huán)節(jié)

一個(gè)成功的地理信息產(chǎn)品在數(shù)據(jù)采集、產(chǎn)品開發(fā)、市場(chǎng)策劃三個(gè)環(huán)節(jié)都是非常成功有效的。

A.數(shù)據(jù)采集是一個(gè)市場(chǎng)化的過(guò)程，對(duì)于公眾數(shù)字地圖產(chǎn)品，數(shù)據(jù)采集直接與客戶打交道。首先要制定數(shù)據(jù)采集的原則。原則的制定：先對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行深入的全方位考察，做出市場(chǎng)策劃，依據(jù)市場(chǎng)策劃和產(chǎn)品開發(fā)的主題，制定出數(shù)據(jù)采集的原則。這個(gè)原則要考慮市場(chǎng)的需求程度；體現(xiàn)社會(huì)公益性；展現(xiàn)本次產(chǎn)品的特點(diǎn)。然后依次列出本次地圖產(chǎn)品的采集主要內(nèi)容和次要內(nèi)容以及補(bǔ)充內(nèi)容。有些內(nèi)容可以和客戶進(jìn)行互動(dòng)解決，有些內(nèi)容必須通過(guò)專業(yè)部門提供，對(duì)這些數(shù)據(jù)應(yīng)繳納一定費(fèi)用。考慮一些內(nèi)容在公共場(chǎng)所的影響。要對(duì)所采集的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)分類和編碼，以便本次產(chǎn)品中的下步工序的順利完成。通過(guò)分類，也可以利用其中的一些類別作為其他產(chǎn)品的開發(fā)使用。所以，在數(shù)據(jù)采集中，對(duì)已采集的數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行分類與編碼是數(shù)據(jù)采集的重點(diǎn)工作。進(jìn)行分類與編碼后，要對(duì)已分類的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和完善，提出作業(yè)思路，規(guī)定作業(yè)方法。對(duì)作業(yè)方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，以便每一位作業(yè)人員掌握作業(yè)要領(lǐng)。

B.數(shù)據(jù)采集的內(nèi)容、分類與編碼直接與產(chǎn)品開發(fā)有關(guān)，產(chǎn)品開發(fā)是實(shí)現(xiàn)客戶需求的過(guò)程。怎樣進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)呢？首先要進(jìn)行廣泛的社會(huì)調(diào)查，市場(chǎng)的需求何在，針對(duì)需求提交市場(chǎng)產(chǎn)品策劃。這個(gè)策劃要包括：產(chǎn)品應(yīng)以什么樣形式存在。是簡(jiǎn)單地對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，得到的數(shù)據(jù)格式形式，還是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、交換、制作，得到的直觀的、內(nèi)容豐富的、使用簡(jiǎn)單的產(chǎn)品。所以產(chǎn)品策劃在產(chǎn)品的形式、內(nèi)容、特點(diǎn)上都應(yīng)有全面的敘述，而產(chǎn)品的這些特性和功能要怎樣實(shí)現(xiàn)，都應(yīng)有詳細(xì)計(jì)劃。這個(gè)產(chǎn)品所針對(duì)的消費(fèi)群體，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行包裝和發(fā)行。

C.綜上所述，市場(chǎng)策劃始終貫穿于數(shù)據(jù)采集與產(chǎn)品開發(fā)的全過(guò)程。這個(gè)策劃是否成功，要注意以下幾點(diǎn)：策劃要體現(xiàn)公益性。現(xiàn)在的地理信息產(chǎn)品都是為社會(huì)服務(wù)的，大到政府部門的各項(xiàng)決策，小到我們?nèi)粘Ｉ钪械谋憷茧x不開地理信息產(chǎn)品。所以政府應(yīng)大力支持地理信息產(chǎn)品的開發(fā)，在個(gè)種媒體上進(jìn)行宣傳，在資料使用上給予方便，溝通各個(gè)渠道以利于地理信息產(chǎn)品的生產(chǎn)。

所以每一個(gè)地理信息產(chǎn)品都離不開數(shù)據(jù)采集、產(chǎn)品開發(fā)、市場(chǎng)策劃。三者互為前提和結(jié)果，相互轉(zhuǎn)換。只有處理好地理信息產(chǎn)品的每一個(gè)環(huán)節(jié)，才能生產(chǎn)出好的地圖產(chǎn)品。數(shù)據(jù)采集、產(chǎn)品開發(fā)、市場(chǎng)策劃的關(guān)系見下表。（表5-3）

表5-3

（可圍繞數(shù)據(jù)采集、產(chǎn)品開發(fā)、市場(chǎng)策劃中的要點(diǎn)展開說(shuō)明，分別用三段來(lái)說(shuō)明，對(duì)里面能詳細(xì)展開的可在分段。）

［1］王飛.數(shù)字地圖、電子地圖與地圖[J].地圖：中國(guó)地圖出版社，1998.

［2］毛贊猷.數(shù)字地圖的實(shí)用化[J].地圖：中國(guó)地圖出版社，1997.

［3］老沈.數(shù)字地圖服務(wù)趨向?qū)嵱没痆J].中國(guó)測(cè)繪報(bào)，2006.

［4］郭華東.數(shù)字地球的概念與應(yīng)用[J].中國(guó)測(cè)繪報(bào)，2008.

［5］鐘耳順.地理信息要融入 IT 主流[J].中國(guó)測(cè)繪報(bào)，2008.

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