專題地圖數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、配準(zhǔn)及應(yīng)用＊

董 曼 楊天青 陳 通 李繼賡

（中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心，北京100045）

（作者電子信箱，董曼：dongman＠seis.ac.cn）

引言

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局在其網(wǎng)站（www.cgs.gov.cn）和全國(guó)地質(zhì)資料館網(wǎng)站（www.ngac.cn）向社會(huì)公開發(fā)布了數(shù)千種數(shù)字化圖文地質(zhì)資料及系列數(shù)據(jù)產(chǎn)品，供用戶免費(fèi)瀏覽、下載，并將中國(guó)1∶20萬、1∶25萬、1∶50萬比例尺的地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫及中國(guó)區(qū)域地球化學(xué)數(shù)據(jù)庫提供給全社會(huì)使用，同時(shí)也提供了多種柵格圖和不同比例尺的地質(zhì)圖。

各種不同比例尺的地質(zhì)圖是中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局采用現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)、地層學(xué)、巖石學(xué)等新理論和GIS技術(shù)編制而成的，是一個(gè)覆蓋了全部國(guó)土的大型地學(xué)資源庫。其地層數(shù)據(jù)的設(shè)色以年代、編圖、大地構(gòu)造環(huán)境和地層區(qū)劃為依據(jù)，反映了不同時(shí)期的大地構(gòu)造環(huán)境。其矢量圖的數(shù)據(jù)為ArcGIS 和MapGIS格式。同時(shí)發(fā)布的地質(zhì)圖中還含有一些JPG格式的其他專題性地質(zhì)圖，如中國(guó)西部地質(zhì)災(zāi)害圖、水文地質(zhì)圖等。由于目前MapInfo系統(tǒng)仍然被廣泛使用，而各種不同比例尺的地質(zhì)圖及地球化學(xué)圖均以MapGIS作為平臺(tái)來表現(xiàn)點(diǎn)、線、面等要素信息，基于此，介紹了如何將MapGIS格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成Map－Info格式，并以1∶250萬的中國(guó)地質(zhì)圖為例，介紹了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的具體方法及其在MapInfo系統(tǒng)中的使用。同時(shí)簡(jiǎn)要介紹利用MapInfo地理信息系統(tǒng)對(duì)各種JPG 格式的地質(zhì)圖配準(zhǔn)及使用方法。利用轉(zhuǎn)換后和配準(zhǔn)后的地圖，用戶可以非常方便地在MapInfo環(huán)境下再添加各種以點(diǎn)、線、面等形式表現(xiàn)的要素內(nèi)容。

1 矢量圖數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

在MapInfo地理信息系統(tǒng)中使用Map－GIS格式數(shù)據(jù)，首先需要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，即生成MapInfo 所支持的TAB 文件。利用MapGIS軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行投影變換，并將投影變換后的數(shù)據(jù)文件（如地理內(nèi)容、地質(zhì)要素等）首先轉(zhuǎn)換成MID、MIF 格式的文件，然后將其轉(zhuǎn)換成MapInfo格式的TAB文件。

1.1 MapGIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為MapInfo的MID、MIF文件

由于MapGIS中地圖數(shù)據(jù)一般選擇的坐標(biāo)單位為毫米，若要將MapGIS格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至MapInfo系統(tǒng)內(nèi)，則需要將以毫米為單位的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成以度為單位的地理坐標(biāo)系，這就需要對(duì)地圖進(jìn)行投影變換。進(jìn)行投影變換的具體實(shí)現(xiàn)步驟為：

（1）Tic點(diǎn)的選取：對(duì)地圖進(jìn)行投影變換前，需要在地圖上選擇Tic點(diǎn)。對(duì)于在生成時(shí)已帶有Tic點(diǎn)的地圖，則不需要再選；對(duì)于未帶Tic點(diǎn)的地圖，用戶在選擇時(shí)需要注意理論值類型的選擇。用戶要根據(jù)自己的要求來選擇是地理經(jīng)緯度、大地直角坐標(biāo)還是投影平面坐標(biāo)，不同坐標(biāo)系需選擇不同的坐標(biāo)單位。一般情況下，Tic點(diǎn)的理論值類型選擇地理坐標(biāo)系。

（2）當(dāng)前投影參數(shù)的設(shè)置：對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)圖幅當(dāng)前投影一般可從原始圖中得到，若圖中無具體參數(shù)，用戶必須確定所轉(zhuǎn)換地圖的準(zhǔn)確參數(shù)，只有當(dāng)前投影參數(shù)完全正確時(shí)，用戶才能進(jìn)行投影變換，其中需要準(zhǔn)確得到的參數(shù)主要有坐標(biāo)系類型、投影類型等。不同地圖的投影參數(shù)各不相同。

1∶20萬湖北省地質(zhì)圖、1∶250萬和1∶500萬中國(guó)地質(zhì)圖均采用的是蘭伯特等角圓錐投影坐標(biāo)系，但是，對(duì)于這3種同樣投影類型的地質(zhì)圖投影參數(shù)也各不相同。如中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)布的1：250萬的中國(guó)地質(zhì)圖，其投影坐標(biāo)系為投影平面直角，投影類型為蘭伯特等角圓錐投影坐標(biāo)系，以及其他相關(guān)參數(shù)，如中央經(jīng)線為110°E，第一、第二標(biāo)準(zhǔn)緯度即雙標(biāo)準(zhǔn)緯度等參數(shù)分別為25°N 和47°N；而1∶500萬的中國(guó)地質(zhì)圖的中央經(jīng)線為105°E；1∶20萬的湖北省地質(zhì)圖中央經(jīng)線為112.4°E，雙標(biāo)準(zhǔn)緯度分別為30.5°N 和32.5°N。

1∶50萬的中國(guó)地質(zhì)圖的投影與其他3種有所不用，它是以地理坐標(biāo)系（度）放大200倍后存放的（單位：mm），其轉(zhuǎn)換過來的數(shù)據(jù)須縮小200倍成原始經(jīng)緯度數(shù)據(jù)。

（3）目的投影參數(shù)的設(shè)置：目的投影一般選擇地理坐標(biāo)系。

（4）地圖參數(shù)的設(shè)置：有3個(gè)選項(xiàng)供用戶修改：坐標(biāo)系、單位及比例尺和圖幅范圍。用戶需要特別關(guān)注坐標(biāo)系中Tic點(diǎn)的坐標(biāo)類型和單位。

（5）文件的轉(zhuǎn)換：參數(shù)設(shè)置完成后，將數(shù)據(jù)從原來的投影平面坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到地理坐標(biāo)系下，并將MapGIS 格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到MapInfo環(huán)境下，生成MID、MIF文件。

在進(jìn)行數(shù)據(jù)投影變換和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)，MapGIS格式的地質(zhì)圖數(shù)據(jù)通常包含點(diǎn)、線、面3類信息，其中的面信息包含地層數(shù)據(jù)的顏色，是以年代、大地構(gòu)造環(huán)境和地層區(qū)劃為依據(jù)編制的，可反映出不同時(shí)期的大地構(gòu)造環(huán)境，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)還需檢查字符庫、投影參數(shù)等，若設(shè)置不正確則會(huì)導(dǎo)致顏色丟失、字符錯(cuò)誤等。

1.2 MID、MIF 文 件 轉(zhuǎn) 換 成MapInfo 的TAB表

在MapInfo系統(tǒng)內(nèi)，將MapGIS轉(zhuǎn)出的MID、MIF 格式數(shù)據(jù)導(dǎo)入，生成TAB 表文件。生成的TAB 表用戶可與MapInfo系統(tǒng)準(zhǔn)確的經(jīng)緯網(wǎng)進(jìn)行對(duì)比，查看轉(zhuǎn)換后的地圖是否正確，若不正確，用戶則需要檢查在投影變換時(shí)的參數(shù)是否選擇正確，確定參數(shù)設(shè)置無誤后重新進(jìn)行投影變換和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

2 柵格圖形配準(zhǔn)

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)布的各類專題地質(zhì)圖中，除了1∶250萬和1∶500萬的中國(guó)地質(zhì)圖矢量數(shù)據(jù)以外，還同時(shí)發(fā)布了數(shù)十種JPG 格式的專題地質(zhì)圖。簡(jiǎn)要介紹如何利用Map－Info對(duì)圖形進(jìn)行配準(zhǔn)，生成TAB表。

2.1 圖形配準(zhǔn)

JPG 文件要在MapInfo地理信息系統(tǒng)內(nèi)使用，必須先進(jìn)行配準(zhǔn)。當(dāng)選擇了投影參數(shù)并將地圖配準(zhǔn)后，用戶就可以在MapInfo系統(tǒng)里實(shí)現(xiàn)添加各種以點(diǎn)、線、面等形式表現(xiàn)的要素功能［1］。對(duì)柵格圖像進(jìn)行配準(zhǔn)的具體步驟為：

（1）投影類型的選擇：利用MapInfo系統(tǒng)對(duì)柵格圖像進(jìn)行配準(zhǔn)時(shí)，首先要確定圖形的投影類型和對(duì)應(yīng)的投影參數(shù)，只有當(dāng)參數(shù)完全設(shè)置正確才能對(duì)圖形進(jìn)行正確的配準(zhǔn)。

（2）單位的選擇：在確定了投影類型之后要進(jìn)行坐標(biāo)單位的選擇，通常情況單位選擇度。

（3）投影參考點(diǎn)的選取：當(dāng)投影類型及參數(shù)選擇正確后，用戶在地圖上選擇一定數(shù)量的參考點(diǎn)，輸入所選參考點(diǎn)的經(jīng)緯度，由MapInfo系統(tǒng)生成對(duì)應(yīng)的TAB 文件，由選取的參考點(diǎn)定位地圖。地圖參考點(diǎn)的個(gè)數(shù)以及它們?cè)诘貓D上的分布對(duì)于地圖配準(zhǔn)的精度有很重要的意義。一般來說，選擇參考點(diǎn)的基本原則是，參考點(diǎn)在地圖上的分布要比較均勻，盡量在不同的經(jīng)緯度上選點(diǎn)，選擇的參考點(diǎn)數(shù)不得少于3個(gè)。選取參考點(diǎn)以后可以適當(dāng)縮放地圖，查看全圖，以確定所選參考點(diǎn)的數(shù)目和分布是否符合要求，并且選擇參考點(diǎn)時(shí)的誤差一般控制在5個(gè)像素以內(nèi)。當(dāng)圖形配準(zhǔn)完成后，用戶需要打開準(zhǔn)確的經(jīng)緯網(wǎng)進(jìn)行對(duì)比檢驗(yàn)，查看是否符合要求，若誤差較大，則需要檢查參數(shù)設(shè)置是否正確或者參考點(diǎn)經(jīng)緯度輸入是否準(zhǔn)確。

2.2 投影參數(shù)

地圖進(jìn)行配準(zhǔn)前，用戶需要檢查Map－Info安裝文件夾中的MapInfo.PRJ文件的內(nèi)容。表1給出了MapInfo.PRJ文件中的部分投影參數(shù)設(shè)置［2］。

從表1可以看出，該文件中有10個(gè)參數(shù)可供用戶修改。10個(gè)參數(shù)代表的意義分別為：

·第1個(gè)參數(shù)為投影描述；

·第2個(gè)參數(shù)為投影類型；

表1 投影參數(shù)

·第3個(gè)參數(shù)為橢球模型數(shù)據(jù)；

·第4個(gè)參數(shù)為控制默認(rèn)顯示單位；

·第5個(gè)參數(shù)為中心線經(jīng)度，中心線為垂線，一般可取圖形區(qū)域的中心經(jīng)度；

·第6個(gè)參數(shù)為計(jì)算直角坐標(biāo)的起始點(diǎn)緯度，一般可取圖形區(qū)域的中心緯度；

·第7個(gè)參數(shù)為雙標(biāo)準(zhǔn)緯度，一般取值為L(zhǎng)atmin＋（Latmax－Latmin）/4，其中Latmax為圖面上的最大緯度，Latmin為圖面上最小緯度；

·第8個(gè)參數(shù)為雙標(biāo)準(zhǔn)緯度，一般取值為L(zhǎng)atmax－（Latmax－Latmin）/4；

·第9 個(gè)參數(shù)為中心點(diǎn)直角坐標(biāo)X 的起算值，一般取0；

·第10個(gè)參數(shù)為中心點(diǎn)直角坐標(biāo)Y 的起算值，一般取0。

其中，第5、6、7、8個(gè)參數(shù)在進(jìn)行投影變換時(shí)必須設(shè)置正確。例如，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)布的1∶250萬中國(guó)地質(zhì)圖相應(yīng)的參數(shù)分別為110°、10°、25°和47°；1：500萬中國(guó)地質(zhì)圖的中央經(jīng)線為105°E，用戶則需要在配準(zhǔn)前修改MapInfo.PRJ文件中相關(guān)參數(shù)。如1∶500萬中國(guó)地質(zhì)圖的投影參數(shù)后為：

比較兩組COPD并呼吸衰竭治療效果;呼吸衰竭糾正的時(shí)間、住院時(shí)間;治療前后患者PCO2、PO2兩項(xiàng)血?dú)庵笜?biāo)和心率。

“投影（中國(guó)）”，9，0，1，105，10，25，47，0，0

3 各類專題地圖包含的內(nèi)容及其應(yīng)用

3.1 各類專題地圖包含的內(nèi)容

轉(zhuǎn)換后的不同比例尺矢量圖包含有不同的內(nèi)容。下面分別介紹1∶20萬的湖北省地質(zhì)圖、1∶50萬、1∶250萬和1∶500萬的中國(guó)地質(zhì)圖。配準(zhǔn)后的JPG 格式專題地質(zhì)圖有中國(guó)西部泥石流物質(zhì)財(cái)富風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖、中國(guó)西部地質(zhì)災(zāi)害圖、中國(guó)鉛鋅礦礦產(chǎn)資源圖等。

3.1.1 1∶20萬湖北省地質(zhì)圖

該圖主要包含地質(zhì)、構(gòu)造、河流等信息。

（1）地質(zhì)數(shù)據(jù)主要有：地層名稱、地層代號(hào)、地層厚度、巖石特性等13個(gè)字段；

（2）構(gòu)造數(shù)據(jù)主要有：斷裂構(gòu)造長(zhǎng)度等4個(gè)字段。

3.1.2 1∶50萬中國(guó)地質(zhì)圖

該圖圖層主要有：地質(zhì)、構(gòu)造、鉆孔、同位素、火山、河流、城市以及國(guó)界等［3］。

（1）年代地層數(shù)據(jù)主要有：巖石成因類型及特性、地層名稱、地層代碼、年代地層等13個(gè)字段；

（3）鉆孔和同位素?cái)?shù)據(jù)主要有：經(jīng)度、緯度、特征等7個(gè)字段。

3.1.3 1∶250萬中國(guó)地質(zhì)圖

該圖圖層主要有：地質(zhì)、構(gòu)造、斷層、河流、城市、國(guó)界、省界等。其中地質(zhì)信息數(shù)據(jù)包含面積、周長(zhǎng)、地層代號(hào)等9個(gè)字段。

3.1.4 1∶500萬中國(guó)地質(zhì)圖

該圖主要包含有：國(guó)界、河流、地質(zhì)、構(gòu)造等信息。

地質(zhì)數(shù)據(jù)主要有：地層名稱、地層代號(hào)等8個(gè)字段；簡(jiǎn)化版1∶500萬中國(guó)地質(zhì)圖主要有面積、周長(zhǎng)、年代地層、地層代號(hào)、巖石特性等12個(gè)字段。

3.1.5 JPG 格式的專題地質(zhì)圖

該圖主要包含中國(guó)西部地質(zhì)災(zāi)害圖、中國(guó)西部崩塌滑坡物質(zhì)財(cái)富風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖、中國(guó)西部崩滑流人口風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖、中國(guó)西部及鄰區(qū)地質(zhì)圖、不同比例尺的中國(guó)地質(zhì)圖、中國(guó)數(shù)字高程模型GTOPO 30陰影圖、中國(guó)礦產(chǎn)資源圖等。

3.2 應(yīng)用

圖1是在MapInfo環(huán)境下，在轉(zhuǎn)換后的1∶250萬的中華人民共和國(guó)地質(zhì)圖上繪制的震中分布圖；而圖2是在配準(zhǔn)后的1∶600萬的中國(guó)水文地質(zhì)圖上繪制震中分布圖。由于圖1和圖2的兩幅地質(zhì)圖中包含的地質(zhì)信息較多，縮小后的圖顯示不清楚。圖3是在1∶500萬的中華人民共和國(guó)地質(zhì)圖上繪制的四川汶川8.0級(jí)地震烈度分布圖。

通過上述例子可看出，在轉(zhuǎn)換和配準(zhǔn)之后的地圖上用戶可以非常方便地添加各種線、面等要素信息。同時(shí)，各類專題圖也為用戶提供了震中附近的地質(zhì)情況、斷層分布、地層厚度、巖石特性、水文地質(zhì)狀況等震區(qū)的基礎(chǔ)信息，為震后及時(shí)掌握震區(qū)或震中周邊構(gòu)造環(huán)境提供了數(shù)據(jù)參考。

圖1 在1∶250萬中國(guó)地質(zhì)圖上繪制震中分布圖

圖2 在1∶600萬中國(guó)水文地質(zhì)圖上繪制震中分布圖

圖3 在1∶500萬中國(guó)地質(zhì)圖上繪制汶川8.0級(jí)地震烈度分布圖

4 結(jié)語

矢量圖在使用時(shí)，用戶可以任意地放大、縮小或者只打開自己所需圖層以及提取自己有用的信息，經(jīng)過配準(zhǔn)之后的JPG 格式的專題地質(zhì)圖使用雖然很方便，但是與矢量圖相比較，它仍有不足之處，各種不同地質(zhì)信息不能單獨(dú)提取和顯示，并且只有在原圖上1∶1顯示時(shí)才能清晰查看，使用時(shí)較為不便。轉(zhuǎn)換后的矢量圖數(shù)據(jù)和已配準(zhǔn)好的柵格地圖一并收錄在基于GIS的地震分析預(yù)報(bào)系統(tǒng)（MapSIS）中供用戶使用。

［1］李賢華，廉超.國(guó)家測(cè)繪局最新發(fā)布的《中華人民共和國(guó)地圖》在MapInfo中的使用方法.測(cè)繪科學(xué)，2007，32（4）：141－143

［2］李勝樂，陸遠(yuǎn)忠，車時(shí).MapInfo地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)實(shí)例.北京：電子工業(yè)出版社，2004

［3］張衛(wèi)華，廉超，陳昊，等.基于MapInfor的中華人民共和國(guó)1∶50萬數(shù)字地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng).地震地質(zhì)，2005，27（3）：470－478

［4］周玉明，朱敏芳.MapGIS與MapInfo的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換.江蘇測(cè)繪，2002，25（1）：47－48

［5］張玉杰，張繼武，張棟，等.MapGIS與MapInfo的數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換.機(jī)電與自動(dòng)控制，2008，29（11）：32－34