大比例尺地形圖應(yīng)用于地理國(guó)情普查項(xiàng)目的研究

□何軍利

（山西省基礎(chǔ)地理信息院，山西 太原 030001）

大比例尺地形圖應(yīng)用于地理國(guó)情普查項(xiàng)目的研究

□何軍利

（山西省基礎(chǔ)地理信息院，山西 太原 030001）

充分利用大比例尺基礎(chǔ)測(cè)繪成果，制定提取地理國(guó)情普查相關(guān)要素的標(biāo)準(zhǔn)，分析圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為屬性數(shù)據(jù)的關(guān)鍵技術(shù)，研究大比例尺數(shù)據(jù)在地理國(guó)情普查生產(chǎn)中的調(diào)取、參照的使用原則。

大比例尺；地理國(guó)情普查；數(shù)據(jù)提取

0.引言

為全面掌握我國(guó)地理國(guó)情現(xiàn)狀，滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的需要，我國(guó)從2013年起開展第一次全國(guó)地理國(guó)情普查工作。2014年地理國(guó)情普查進(jìn)入全面實(shí)施階段。它的特點(diǎn)是時(shí)間緊、任務(wù)重、質(zhì)量要求高。生產(chǎn)實(shí)施過(guò)程中，使用資料繁雜，各種資料具有多尺度、多時(shí)相的特點(diǎn)。作為地理國(guó)情普查中的地表覆蓋及地理國(guó)情要素主要使用衛(wèi)星影像作為采集的依據(jù)。由于衛(wèi)星影像的獲取需要一定的周期，影像的時(shí)點(diǎn)一般相對(duì)滯后，而人們的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)始終在進(jìn)行，很多地理國(guó)情要素在不斷地發(fā)生改變。對(duì)于實(shí)地發(fā)生改變的地理國(guó)情要素，如果采取野外實(shí)地測(cè)繪的方法進(jìn)行補(bǔ)測(cè)，工作量非常大，很難在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成地理國(guó)情普查任務(wù)。而近年來(lái)，隨著各級(jí)行政主管部門對(duì)基礎(chǔ)測(cè)繪的重視程度日益提高，市縣基礎(chǔ)測(cè)繪、數(shù)字城市項(xiàng)目都相繼開展，許多市縣的大比例尺基礎(chǔ)測(cè)繪成果相對(duì)于地理國(guó)情普查項(xiàng)目的衛(wèi)星影像時(shí)相都比較新，但市縣的基礎(chǔ)測(cè)繪與地理國(guó)情普查的成果，在數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)內(nèi)容的要求都有很大區(qū)別。如何充分、有效、快捷的利用基礎(chǔ)測(cè)繪成果，在國(guó)家規(guī)定的時(shí)間內(nèi)高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的完成地理國(guó)情普查工作，成為各個(gè)測(cè)繪生產(chǎn)部門的主要技術(shù)難題。

1.該研究需要解決的內(nèi)容

針對(duì)外業(yè)核查后的變化區(qū)域，分析已有數(shù)據(jù)，制定出利用大比例尺地形圖提取地理國(guó)情相關(guān)要素的原則。

根據(jù)已有大比例尺成果的特點(diǎn)，分析圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為地理國(guó)情空間數(shù)據(jù)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)。

已整理好的大比例測(cè)繪成果如何在國(guó)情普查生產(chǎn)中進(jìn)行調(diào)取、參照使用。

2.技術(shù)流程

通過(guò)分析大比例尺數(shù)據(jù)特點(diǎn)，制定出技術(shù)方案。首先對(duì)資料進(jìn)行分析整理，提取出有用的信息，然后進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，最后應(yīng)用于國(guó)情普查。（如圖1所示）

圖1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程圖

2.1 資料分析

大比例尺資料主要指1:5000比例尺以上的數(shù)據(jù)，包括1:500、1:1000、1:2000 DOM、DLG數(shù)據(jù)。很多省份的大比例尺地形圖數(shù)據(jù)為AutoCAD格式，以圖形信息為主，基本沒(méi)有屬性信息，但其涵蓋的內(nèi)容比較豐富，包括控制點(diǎn)、等高線、地貌土質(zhì)、獨(dú)立地物、交通及附屬設(shè)施、管線及附屬設(shè)施、水系及附屬設(shè)施、園林植被、境界類、居民地、名稱注記、圖外整飾等，可作為道路、房屋建筑區(qū)、構(gòu)筑物、水域、地理單元等地理國(guó)情數(shù)據(jù)的屬性和幾何位置的參考。

2.2 大比例尺地形圖數(shù)據(jù)整理，批量刪除冗余數(shù)據(jù)

（1）刪除圖外整飾及圖廓

批量刪除圖外整飾、外圖廓、重復(fù)線以及圖中十字絲，只保留內(nèi)圖廓線。

（2）圖內(nèi)整理、修改

由于大比例尺數(shù)據(jù)信息量豐富，冗余數(shù)據(jù)較多，需要從海量信息中提取與國(guó)情相關(guān)的信息。測(cè)量控制點(diǎn)、管線、地貌是地理國(guó)情普查中完全不需要的內(nèi)容，境界需要用更有權(quán)威的界線替換，注記可作為參考使用。水系、居民地、交通、植被與土質(zhì)等絕大多數(shù)可以被地理國(guó)情普查所利用。所以直接刪除控制點(diǎn)、等高線、高程注記、管線層等。（如圖2所示）

圖2

2.3 大比例尺數(shù)字地形圖的拼接

刪除冗余圖層后數(shù)據(jù)量減少，需要檢查圖幅接邊情況，進(jìn)行圖幅的批量拼接，刪除接邊線。

2.4 國(guó)情普查相關(guān)要素的提取和整理

剩余的圖層中每個(gè)圖層中有部分要素要用于國(guó)情普查，部分要素不作為國(guó)情普查內(nèi)容。可以在AutoCAD環(huán)境下根據(jù)各要素線型、顏色、圖層等屬性利用AutoLISP語(yǔ)言編程批處理提取信息，也可以數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換后在ARCGIS等環(huán)境下編程進(jìn)行批處理，提取整理國(guó)情所需要的要素。

由于AutoCAD數(shù)據(jù)與GIS空間數(shù)據(jù)的諸多差異，因此需要建立大比例尺數(shù)據(jù)與地理國(guó)情普查對(duì)應(yīng)關(guān)系表，可通過(guò)編寫程序自動(dòng)實(shí)現(xiàn)各要素之間的對(duì)照，一旦建立完善的對(duì)應(yīng)關(guān)系表后，可以根據(jù)層名、塊名、線型、顏色等對(duì)不同要素分類，并賦予不同的地類編碼。

針對(duì)大比例尺AutoCAD數(shù)據(jù)應(yīng)用于地理國(guó)情普查，需要對(duì)各要素進(jìn)行整理、修改、轉(zhuǎn)換，以保證原始數(shù)據(jù)的幾何精度與屬性精度在轉(zhuǎn)換過(guò)程中損失最少。這就需要針對(duì)不同數(shù)據(jù)層制定不同的提取和整理原則，以滿足國(guó)情普查的需要。數(shù)據(jù)整理原則如下：

（1）整飾層處理：對(duì)于非地物類的多余要素進(jìn)行刪除，包括外圖廓、圖外整飾、方里網(wǎng)，只保留內(nèi)圖廓線。

（2）注記層的整理。在地形圖中，為了滿足圖形直觀性要求，注記可能分行標(biāo)注，也可能根據(jù)地形的走向單點(diǎn)標(biāo)注，如山名、溝名、道路名稱、水系名稱等。而地理國(guó)情數(shù)據(jù)由于入庫(kù)的需要，為一個(gè)點(diǎn)一個(gè)名稱，所以需要把注記都改為單點(diǎn)注記。

（3）地貌土質(zhì)層的整理：等高線、田坎、沖溝、陡崖不做保留，只保留國(guó)情要素所需要的堤壩。

（4）增加道路中心線：由于AutoCAD數(shù)據(jù)主要是圖形的表達(dá)，道路層需要增加道路的中心線，以作為入庫(kù)時(shí)屬性數(shù)據(jù)添加的結(jié)構(gòu)線。中心線一般用兩邊線取中獲得。如果有路邊線以房子邊線，坎等為道路邊線的，還需在路層補(bǔ)充完整路邊線。保留雙線路及橋梁、隧道等附屬設(shè)施的線劃，用于地表覆蓋的道路摳斑及重要地理國(guó)情要素的參考使用。

（5）水系連通性處理：水系層在AutoCAD數(shù)據(jù)中可能通過(guò)橋梁、涵洞時(shí)被打斷，而國(guó)情數(shù)據(jù)要求水系構(gòu)成網(wǎng)狀，所以對(duì)沒(méi)有貫通的AutoCAD數(shù)據(jù)需進(jìn)行貫通處理。

管線及附屬設(shè)施處理：地理國(guó)情普查不需要，管線可以刪除，變壓器等附屬設(shè)施可作為地表覆蓋的參考。

（6）居民地層處理：大比例尺數(shù)據(jù)中陽(yáng)臺(tái)、檐廊、棚房等都有詳細(xì)的表達(dá)，在國(guó)情普查中只需要建筑區(qū)的外圍線，所以需要根據(jù)居民地勾繪外邊界。

（7）獨(dú)立地物層的整理：獨(dú)立地物在Auto-CAD圖中一般以塊來(lái)表示，在AutoCAD軟件中可以制作圖塊轉(zhuǎn)圖層文件快速實(shí)現(xiàn)獨(dú)立地物的歸層歸類，保留獨(dú)立地物的符號(hào)和線劃，用于地理國(guó)情中變化區(qū)域的地表覆蓋類別判斷。

（8）園林、植被層內(nèi)容全部保留：由于轉(zhuǎn)入Geoway格式后處理拓?fù)潢P(guān)系工作量太大，轉(zhuǎn)入后也僅作為中間數(shù)據(jù)，本項(xiàng)目計(jì)劃把這兩層內(nèi)容制作為TIF文件，在地表覆蓋或地理國(guó)情要素中作為工作底圖加載，用于作業(yè)中地表覆蓋分類的參考。在AutoCAD和Geoway中的操作如圖3。

2.5 格式轉(zhuǎn)換

圖3 數(shù)據(jù)在AutoCAD和Geoway中的操作

在作業(yè)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)AutoCAD數(shù)據(jù)向GIS空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，需要解決數(shù)據(jù)組織、拓?fù)潢P(guān)系及屬性、符號(hào)表達(dá)和坐標(biāo)系統(tǒng)等方面的問(wèn)題。可以利用Geoway平臺(tái)作為中間軟件來(lái)對(duì)AutoCAD數(shù)據(jù)加工，利用對(duì)照表機(jī)制，幫助建立數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)關(guān)系，將符號(hào)化的AutoCAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入到Geoway屬性數(shù)據(jù)中。

2.6 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

由于大比例尺數(shù)據(jù)一般為獨(dú)立坐標(biāo)系，而國(guó)情普查數(shù)據(jù)為CGCS2000坐標(biāo)系，需要進(jìn)行坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換。一般選取布爾莎7參數(shù)模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在參數(shù)不知的情況下，可在ARCMAP下利用空間調(diào)整工具通過(guò)匹配同名點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正。利用同名點(diǎn)對(duì)影像進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換如圖4。

2.7 整理后數(shù)據(jù)的應(yīng)用

（1）變化區(qū)域更新

利用轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)可對(duì)新增地物、變更地物進(jìn)行更新。

（2）單位名稱的應(yīng)用

城市地區(qū)的單位注記，可以作為BUCP層中居住小區(qū)、工礦企業(yè)、單位院落等的參考。

（3）居住小區(qū)的應(yīng)用

國(guó)情要素中要求采集面積大于5000平米的居住小區(qū)定位點(diǎn)，可根據(jù)大比例尺地形圖提取居住小區(qū)名稱，根據(jù)大比例尺DOM判別小區(qū)面積，采集面積達(dá)到要求的居住小區(qū)。

（4）道路名稱、道路材料的應(yīng)用

從大比例尺地形圖中提取道路中心線和道路名稱、道路材料，并與周圍道路進(jìn)行接邊處理。城市地區(qū)中的道路注記，可以作為L(zhǎng)CTL層中街道名稱的屬性參考。

（5）水系的應(yīng)用

圖4 利用同名點(diǎn)對(duì)影像進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

水系處理完后可直接利用。

（6）根據(jù)地表覆蓋的應(yīng)用

對(duì)于城市地區(qū)的房屋建筑區(qū)，可以利用大比例尺數(shù)據(jù)的樓層信息，來(lái)判斷LCA層低矮房屋建筑區(qū)、多層及以上房屋建筑區(qū)等的區(qū)分。

3.質(zhì)量檢查

質(zhì)量檢查主要包括地理精度檢查、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)檢查、屬性精度檢查。

3.1 地理精度檢查

主要包括地形圖要素的正確性，各種地理要素的表示是否協(xié)調(diào)一致、美觀，因本項(xiàng)目只是用來(lái)作為地理國(guó)情普查項(xiàng)目的參考，所以不做本項(xiàng)檢查。

3.2 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)檢查

數(shù)學(xué)基礎(chǔ)主要檢查坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時(shí)轉(zhuǎn)換精度，如果利用同名點(diǎn)匹配進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，需要檢查選取的同名點(diǎn)的準(zhǔn)確程度，轉(zhuǎn)換中誤差。

3.3 屬性精度檢查

主要包括格式一致性檢查、圖層和要素代碼的檢查等。

3.4 要素取舍的檢查

大比例尺地形圖載負(fù)量很大，要素很全面，而地理國(guó)情普查項(xiàng)目只需要其中的部分要素，因此，需要通過(guò)程序加手工的方式對(duì)大比例尺地形圖上的要素進(jìn)行取舍整理，對(duì)取舍整理后的數(shù)據(jù)檢查大面。

4.結(jié)束語(yǔ)

該研究根據(jù)地理國(guó)情普查的技術(shù)要求，對(duì)大比例尺數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，建立了大比例尺基礎(chǔ)測(cè)繪成果應(yīng)用于地理國(guó)情普查的技術(shù)流程，減少了外業(yè)調(diào)查工作量，解決了圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為空間屬性數(shù)據(jù)的技術(shù)難點(diǎn)，并針對(duì)外業(yè)核查后的變化區(qū)域，分析已有數(shù)據(jù)，制定出提取國(guó)情相關(guān)要素的原則及指標(biāo)內(nèi)容，有效地提高了地理國(guó)情普查項(xiàng)目中地表覆蓋解譯及國(guó)情要素屬性采集的準(zhǔn)確性和工作效率。

【1】GDPJ 01-2013，地理國(guó)情普查內(nèi)容與指標(biāo)（訂正本）［S］.國(guó)家測(cè)繪地理信息局，2014.

【2】GDPJ 03-2013，地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)規(guī)定與采集要求（訂正本）［S］.國(guó)家測(cè)繪地理信息局，2014.

【3】GDPJ 09-2013，地理國(guó)情普查檢查驗(yàn)收與質(zhì)量評(píng)定規(guī)定（訂正本）［S］.國(guó)家測(cè)繪地理信息局，2013.

【4】GDPJ 12-2013,地理國(guó)情普查內(nèi)業(yè)編輯與整理技術(shù)規(guī)定（訂正本）［S］.國(guó)家測(cè)繪地理信息局，2014.

【5】GB/T 21740-2008基礎(chǔ)地理信息城市數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)規(guī)范［S］.中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)，2008.

P208

B

2095-7319（2015）02-0027-07

何軍利（1973—），男，山西省基礎(chǔ)地理信息院工程師，主要從事解析空三加密、數(shù)字正射影像圖制作、地形圖數(shù)字化生產(chǎn)、地理國(guó)情普查等工作。