大比例尺基础地形图数据生产流程研究

地形图扫描数字化作为基础地理信息数据的重要来源, 已经成为地图数字化的主流, 其过程一般可分为原图的扫描、扫描栅格图像的纠正、纠正后栅格图像的矢量化、图形编辑与处理等步骤。这里以生产某县1∶5000地形图为例阐述整个流程。

1 制图底图

扫描纸质地图得到的1∶5000数字栅格地形图, 其变形控制在3‰以内。加工底图基于以下两种坐标系统: (1) 1 9 8 0年西安坐标系, 高斯-克吕格投影, 3度分带, 1 9 8 5年国家高程基准; (2) 1 9 5 4黄海坐标系, 高斯-克吕格投影, 3度分带, 1 9 8 5年国家高程基准。矢量化过程中统一转换为第一种坐标系统, 高程单位为米。

2 加工平台

目前国内外数字化软件很多, 如Autodesk公司的CAD Overlay、Epscan、MapGIS及吉威数源公司的G e o w a y等优秀的矢量化软件。下面笔者阐述的生产流程可以选用任意一款软件加以实现。

3 生产流程

生产流程如图1所示。

3.1 方案设计

作业方案是规模化、规范化作业的数据模板, 定义图层名称、图层属性和图层表现风格, 在每一图层内定义地物类名称和地物类编码 (地物类从属于确定的图层) 、 (地物) 类属属性和类属表现风格等。该项工作实际上就是对空间基础数据进行分类和编码, 以方便对基础数据的管理。另外, 在信息服务和数据共享时, 往往借助于分类编码向用户提供所需的数据, 不同系统间交换数据时, 分类编码也是最重要的数据标一记, 是实现系统间数据共享的重要基础。

《国土基础信息数据分类与代码》在分类的系统性、合理性、可扩展性及不受比例尺限制方面表现得更好一些, 但是它与《1∶5000, 1∶10000地形图图式》不能完全匹配, 而《1∶5000, 1∶10000, 1∶25000, 1∶50000, 1:100000地形图要素分类与代码》与《1∶5000, 1:10000地形图图式》匹配得较好。所以, 选择《1∶5000, 1∶10000, 1∶25000, 1∶50000, 1∶100000地形图要素分类与代码》为基础地理信息分类与编码的参考标准。

3.2 底图的几何纠正和坐标配准

由于长期存放, 温度、湿度等周围环境条件的影响会引起纸质地图的缩放、旋转以及其它非线性变形, 所以扫描后的底图也是有变形的, 而且这种图纸的变形在图形编辑时是难以改正的。因此在坐标配准之前必须先进行纸质地图的几何纠正。其实质就是:选择一定数量的已知理论坐标的控制点, 并获得其在底图上的坐标值, 利用某种数学模型, 用待定系数法求出底图坐标向理论坐标转换的参数。然后求出图幅中网格上角点的理论坐标值, 用于下面的坐标配准。其实这个过程在软件中是和对底图进行的几何纠正同时进行的。所以在对底图进行几何纠正的同时就进行了坐标配准。

在软件中以矢量化任务新建工程并载入方案后就可以进行底图的几何纠正和坐标配准。

3.3 矢量化采集作业

使用软件的线跟踪、边角提取等快速矢量化命令交互式采集底图中原有的地物图形。在采集图形过程中运用“属性同步输入”或在采集后批量输入图形属性。

3.4 图幅数字化质量检查

首先利用软件检查, 然后再进行套合检查。质量控制可以对图形的几何现象、地物的属性信息、拓扑构建结果以及各种矛盾数据进行检测和控制。图形检测主要包括:自相交和打折、两线相交、公共边重复、悬挂点等。属性检测主要用到的是等高线高程值的空值检测。另外还有等高线、编码检测、重叠点检测等。套合检查是将矢量化后的矢量图和底图进行套合检查, 对于要素的错漏和要素间的关系等都可以从图面上很直观地表现出来。在质量检查中, 首先由生产人员自查, 然后同组人员之间互查。在互查时制定质量检查项目表, 统一检查项目。然后根据检查结果对每幅数字线划图进行模糊综合质量评价, 取得其质量评价等级。

3.5 坐标转换

每一幅地图都有一个坐标系, 坐标系是电子化地图中的关键因素。坐标系是空间数据的基准, 也是地理信息系统的基础。建立地理信息系统的首要任务是空间地图数据的采集和地图数据的转换。空间物体的位置可以通过多种坐标系来描述, 由于途径不同, 可能所使用的坐标系也不相同。因为加工底图基于1980年西安坐标系和1954黄海坐标系两种坐标系统, 所以在进行图幅接边之前要进行坐标转换。利用软件的“5 4系-8 0系的坐标转换”功能就可以完成此项坐标转换工作。

3.6 图幅接边

相邻两幅图所表示的地形应是连续的, 而采集到的数据由于各种误差的影响可能在接边边界处不连续, 所以必须进行图幅的接边检查和修改。利用软件的图幅接边功能可以方便的把相邻的图幅进行接边。首先新建一个接边工程, 数据源选择相邻的两幅图, 在接边索引图中把其中的一幅图设置为主图, 并且以主图为基准生成接边线, 接边线两侧一定范围内的属性相同的地物自动咬合到边界上, 接边”即可按照接边设置进行自动接边。自动接边完成后, 会将没有进行接边的悬挂接边点留在图上, 这时需再利用“手动接边”进行接边。

3.7 接边质量检查

利用套合检查的方法进行接边质量检查, 并将检查结果填入图幅数字化质量检查时制定的质量检查项目表中。

3.8 成果输出

为其它模块使用数据方便, 可以将数据导出为MapInfo交换格式 (*.MIF) 。另外, 为了生产数字高程模型 (D E M) 数据的需要, 可以将等高线地物类数据导出为MGE ASCII文件 (*.TXT) 。

摘要：本文基于笔者多年从事地理信息系统建设的相关工作经验, 以1∶5000基础地形图数据生产为研究范例, 探讨了大比例尺基础地形图的数据生产流程, 为叙述方便, 笔者选择曾经参与的某项目中某县地形图数据生产为例开展研究, 全文既是来自于笔者工作实践的技术总结, 同时, 笔者通过参阅大量相关文献将其提升到一定理论高度, 高屋建瓴地探讨了大比例尺地形图建设的相关知识, 相信本文的研究对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。

关键词：1∶5000地形图,数据生产,矢量,栅格

参考文献

[1] 吴信才.地理信息系统原理与方法[M].北京:电子工业出版社, 2004.

[2] 李志林, 朱庆.数字高程棋型[M].武汉:武汉测绘科技大学出版社, 2000.