地形圖空間信息提取方法研究

王文鵬 胡艷 杜凡

摘 要 為對現有的地形圖數據建立其完整的空間數據庫，本文基于地形圖圖幅號，研究通過地形圖圖幅號提取其空間地理范圍。由于目前新舊兩套地形圖編號體系、分幅方法基本相同，但編號差異較大，因此，本文首先研究新舊圖幅號分別計算坐標經緯度的方法，然后通過坐標經緯度得到地形圖的空間信息。

關鍵詞 地形圖圖幅號;經緯度坐標;西安80坐標系;北京54坐標系

引言

目前許多測繪單位從事了大量的測量、地質調查等地學項目，積攢了很多的遙感影像、地形圖、控制點數據、項目報告成果、調查圖件等成果資料。所有的成果資料基本都以文件的方式存放在資料室中，僅僅建立了以目錄查詢為主的檢索系統。工作人員需要查詢以往工作成果，只能通過經驗回憶尋找，或在檢索系統中輸入以往項目成果名稱進行查找。這種查找方式不能夠直觀地找到地形圖的空間范圍且很容易造成查找遺漏，使有些較為重要的項目成果永遠的被遺忘在檔案柜里。因此有必要研究如何通過地形圖圖幅號得到其空間范圍，使得地形圖資料能夠被廣泛應用[1-2]。

1 地形圖分幅

我國基本比例尺地形圖依據1993年前后的圖幅分幅與編號方法，分為新舊兩種分幅與編號。其中，1993年以前為舊分幅與編號，1993年以后的地形圖分幅與編號方法為新分幅與編號。兩種方法在1：100萬比例尺地形圖的基礎上進行，且1：100萬地形圖均采用行列式進行編號。不同的是，新舊分幅與編號分別基于北京54坐標系和西安80坐標系，且舊圖幅編號中都是在1：100萬地形圖編號后加自然序號，采用不定長代碼編排;而新圖幅編號中則是在1：100萬地形圖編號后疊加行列號，共由10位或12位代碼組成[3]。

2 地形圖圖幅號及經緯度換算

2.1 由舊圖幅號計算新圖幅號

（1）由1：10萬、1：25萬、1：50萬地形圖舊圖幅編號計算其對應新圖幅編號的公式如下：

（1）

式中：H10-50、L10-50為1：10萬、1：25萬、1：50萬地形圖舊圖幅號的行列號，X10-50表示1：10萬、1：25萬、1：50萬地形圖舊圖幅號，n的含義及數值同（1）式;[]表示取整數;（）表示取余數。

由1：5萬（或1：1萬）地形圖的舊圖幅號不能直接計算其對應的新圖幅號，需要間接計算，計算公式如下：

（2）

式中：X10-50為1：10萬比例尺地形圖的舊圖幅代碼，X5（1）為1：5萬（或1：1萬）地形圖舊圖幅編號;H5（1）、L5（1）為對應比例尺地形圖新圖幅所在的行列號;n為1：100萬地形圖劃分為1：50萬、1：25萬、1：10萬地形圖的列數;[]表示取整數;（）表示取余數。

由1：2.5萬（或1：0.5萬）地形圖的舊圖幅號不能直接計算其對應的新圖幅號，需要間接計算，計算公式如下：

（3）

式中：H2（.5）、L2（.5）、H5（1）、L5（1）為對應比例尺地形圖新圖幅所在的行列號。

2.2 新圖幅號計算經緯度

圖幅號與經緯度坐標密切相關，以下介紹計算在同一幅1∶100萬圖幅內1∶0.5萬～1∶50萬地形圖西南角經、緯度相對坐標值（假設該1∶100萬圖幅西南角經、緯度坐標均為0°0′0″），計算公式如下：

（4）

式中：h為所求比例尺地形圖所在的行號，l為所求比例尺地形圖所在的列號，H、L分別為1：100萬圖幅緯度帶和經度帶字符對應的數字碼，Δλ與Δφ分別為所求比例尺地形圖的經差和緯差。

利用地形圖西南角經、緯度相對坐標值計算該圖幅東北圖廓點的經、緯度公式：

（5）

式中：λ′、φ′分別為該圖幅東北圖廓點的經度和緯度;λ、φ、Δλ、Δφ表示同（4）式。

3 實驗

本文對于新圖幅號直接通過新圖幅號計算經緯度坐標方法計算經緯度坐標，對于舊圖幅號則先通過公式（1）、（2）與（3）將舊圖幅號轉換為新圖幅號，然后通過公式（4）（5）得到經緯度坐標。

在通過圖幅號得到對應的經緯度坐標后，再通過調用ArcGIS提供的功能生成地形圖范圍shp文件，以單位現有地形圖數據為例進行換算得到每個地形圖對應的空間范圍，坐標統一換算到WGS84坐標系下[4]。

4 結束語

經緯度及新舊圖幅號之間都有一定的相關關系，本文歸納和完善了新舊圖幅號轉換計算方法，并通過計算機編程開發圖幅號批量計算地形圖、地質圖經緯度坐標并輸出其空間范圍信息的工具，最后通過示例地形圖、地質圖數據得到其對應的空間范圍信息。地形圖的空間信息對實際工作十分有利，能夠有效管理已有資料，便于對資料檢索、查詢及利用。開發該工具不僅能夠使得數據資料廣泛利用，同時也能夠提高空間數據提取的準確性及工作效率。

參考文獻

[1] GB/T13989-92.國家基本比例尺地形圖分幅和編號[S].北京：中國標準出版社，1992.

[2] GB/T13989-2012.國家基本比例尺地形圖分幅和編號[S].北京：中國標準出版社，2012.

[3] 劉宏林.地形圖新舊圖幅編號變換公式的探討[J].解放軍測繪學院學報，1998，15（2）：125-128，130.

[4] 劉宏林.國家基本比例尺地形圖新舊圖幅編號變換公式及其應用[J].測繪通報，1998，（3）：36-37.