郅惠

1加工平臺(tái)

目前加工數(shù)字地形圖平臺(tái)很多,比如德國Softelec公司的VPStudio,挪威Rasterex公司的RxAutoImage Pro,英國Softcover公司的Scan2CAD,Able公司的R2v,Autodesk公司的CAD Overlay等優(yōu)秀的矢量化軟件;國內(nèi)具有矢量化功能的軟件主要有Epscan、MapGIS、GeoWay、方正智繪、CASS等。

項(xiàng)目臺(tái)采用了吉威公司的Geoway軟件,它是專業(yè)而全面的空間數(shù)據(jù)處理軟件。它不僅為4D(DLG、DRG、DEM、DOM)基礎(chǔ)地理信息產(chǎn)品提供從數(shù)據(jù)采集、加工、到產(chǎn)品制作和包裝的全套生產(chǎn)軟件,而且可以對(duì)現(xiàn)有各種形式的外部數(shù)據(jù)(野外、航測遙感、CAD/GIS)進(jìn)行增值加工,成果滿足多層次的應(yīng)用要求。

2數(shù)字地圖加工的基礎(chǔ)資料

數(shù)字化的基礎(chǔ)資料主要是作為底圖的1∶10000地形圖,另外還應(yīng)該搜集一些現(xiàn)勢(shì)性比較強(qiáng)的行政區(qū)劃、水系、交通、地名等專題圖和文字資料作為輔助材料。底圖一般應(yīng)為聚脂薄膜圖,其變形應(yīng)該小于2‰。若采用紙質(zhì)圖,根據(jù)用戶的需要精度可適當(dāng)放寬,但是地圖變形要均勻,經(jīng)仿射變換處理后應(yīng)能達(dá)到相應(yīng)的精度要求。本文以79幅1∶10000地形圖的數(shù)字線劃圖制作為案例,有1980年西安坐標(biāo)系和1954年黃海坐標(biāo)系兩種格式。分別采用高斯—克呂格投影,3度分帶,1985年國家高程基準(zhǔn)和高斯—克呂格投影,3度分帶,1978年國家高程基準(zhǔn)。

3數(shù)據(jù)加工流程

3.1 底圖的幾何糾正和坐標(biāo)配準(zhǔn)

首先在Geoway DRG中打開一幅數(shù)字柵格地形圖,輸入該圖的圖名、圖號(hào)、比例尺等基本信息。在菜單中選擇配準(zhǔn)地圖左下角,并且把鼠標(biāo)移動(dòng)到地圖的內(nèi)圖廓左下角點(diǎn)擊一下,通過圖號(hào)、圖像的行列數(shù)等信息,可以粗略的確定地圖坐標(biāo)了,因?yàn)檫€沒有做幾何糾正,所以這時(shí)候的坐標(biāo)是不精確的。然后繼續(xù)配準(zhǔn)圖像的四個(gè)內(nèi)圖廓點(diǎn),如果用戶要求的精度比較高,還可以采集圖幅內(nèi)的48個(gè)方里網(wǎng)交點(diǎn),然后在菜單中選擇分格網(wǎng)精糾正,DRG根據(jù)輸入的信息按照標(biāo)準(zhǔn)地形圖的尺寸對(duì)掃描圖像進(jìn)行拉伸或者壓縮,幾何糾正完成。其實(shí)在這個(gè)過程中DRG不但對(duì)底圖進(jìn)行了幾何糾正,而且進(jìn)行了坐標(biāo)配準(zhǔn)。經(jīng)過配準(zhǔn)后的柵格數(shù)據(jù)才具有地理意義,在此基礎(chǔ)上采集得到的矢量數(shù)據(jù)才具有地理空間坐標(biāo),才能更好地描述地理空間對(duì)象,解決實(shí)際空間問題。

3.2 屏幕數(shù)字化

屏幕數(shù)字化就是對(duì)配準(zhǔn)后的底圖進(jìn)行矢量化跟蹤,獲得Geoway格式的數(shù)字地圖的過程。這是數(shù)字地形圖生成過程中耗時(shí)最長的環(huán)節(jié),是一項(xiàng)艱苦的工作。

在批量地形圖生產(chǎn)過程中,每個(gè)數(shù)據(jù)生產(chǎn)者必須按照同樣的標(biāo)準(zhǔn)、相同的數(shù)據(jù)層以及層特性(層內(nèi)地物的名稱、數(shù)量、屬性結(jié)構(gòu)等)來生產(chǎn)采集數(shù)據(jù),所以必須建立一個(gè)統(tǒng)一的地形圖要素分層標(biāo)準(zhǔn)。本文在參照了國家1∶10000地形圖分層標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,把地圖劃分了10層100多個(gè)地物類型:測控點(diǎn)(水準(zhǔn)點(diǎn)、GPS控制點(diǎn)等),居民地(居民地及地名),公共設(shè)施(學(xué)校、醫(yī)院、公園等),工礦企業(yè)(工廠、礦山、大型企業(yè)等),交通及其附屬設(shè)施(鐵路、公路、小路、橋梁等),水系及其附屬設(shè)施(河流、湖泊、流向符號(hào)等),地貌與土質(zhì)(等高線、高程點(diǎn)、陡崖、沙礫地等自然要素),境界(國界、省界、縣界等),植被(森林、草地、防護(hù)林、農(nóng)田等),整飾(圖廓、經(jīng)緯線、公里網(wǎng)格及圖名、圖號(hào)、圖幅注記等)。

3.3 坐標(biāo)變換

我國目前常見的地形圖有兩種坐標(biāo)系統(tǒng),北京54坐標(biāo)系和西安80坐標(biāo)系。北京54坐標(biāo)系是參照前蘇聯(lián)從1953年起采用克拉索夫斯基(Krassovsky)橢球體建立的;西安80坐標(biāo)系是1978年采用國際大地測量協(xié)會(huì)推薦的1975地球橢球體建立的。如果作業(yè)底圖有兩種坐標(biāo)系統(tǒng),要進(jìn)行圖幅接邊,必須進(jìn)行坐標(biāo)變換。另外,如果工作區(qū)的地圖不在同一個(gè)投影帶,必須進(jìn)行投影帶變換。

3.4 圖幅接邊

相鄰兩幅圖所表示的地形是連續(xù)的,而采集到的數(shù)據(jù)由于操作誤差可能在接邊邊界處不連續(xù),所以必須進(jìn)行圖幅的接邊檢查和修改。在Geoway平臺(tái)下,可以方便的把相鄰的圖幅接邊。新建一個(gè)接邊工程,數(shù)據(jù)源選擇相鄰的兩幅圖,在接邊索引圖中把其中的一幅圖設(shè)置為主圖,并且以主圖為基準(zhǔn)生成接邊線,接邊線兩側(cè)一定范圍內(nèi)的屬性相同的地物自動(dòng)咬合到邊界上。

3.5 質(zhì)量檢查

無論是直接矢量化跟蹤所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、還是從測繪部門獲得的數(shù)據(jù),很多情況下都是用不同的專業(yè)軟件生產(chǎn)的,所以都應(yīng)該對(duì)數(shù)據(jù)的質(zhì)量進(jìn)行全面檢查。在數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查前,需要制定詳細(xì)的質(zhì)檢步驟。第一階段的檢查主要在Geoway環(huán)境中進(jìn)行。Geoway數(shù)據(jù)加工平臺(tái)有非常強(qiáng)大的數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查功能。對(duì)數(shù)據(jù)的檢查內(nèi)容包括圖形檢查(相交打折、自相交、重線、重點(diǎn)、拓?fù)潢P(guān)系等)、屬性檢查(長度、面積、惟一性、空值檢測等)、其它檢測(等高線、編碼檢測、點(diǎn)線矛盾檢測)等等(見表2)。用如上方法逐個(gè)檢查,可以基本保證生產(chǎn)加工數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

3.6 成果輸出

最后得到的Geoway格式的數(shù)字地圖必須轉(zhuǎn)換成其他的測繪或GIS軟件可以識(shí)別的格式。在數(shù)字地形圖導(dǎo)出為MIF格式時(shí),如果選擇直接導(dǎo)出,點(diǎn)狀地物的符號(hào)會(huì)丟失,要避免這個(gè)問題,可以設(shè)計(jì)一個(gè)符號(hào)對(duì)照表,把每一種類型的地物映射到相應(yīng)的符號(hào)上,在導(dǎo)出的時(shí)候引用這個(gè)符號(hào)對(duì)照表即可。導(dǎo)出為DWG格式時(shí),每個(gè)地物類被導(dǎo)出為一層,圖層名為方案中的地物編號(hào)。所有的點(diǎn)狀地物、面狀地物和部分的線狀地物,如地類界等為了保持符號(hào)的形象性,被導(dǎo)出為BLOCK;其余的地物為了編輯的方便,被導(dǎo)出為POLYLINE,包括首曲線,計(jì)曲線,各級(jí)道路以及境界線,其線寬和線型須按照國家GB 12342—90《1∶25000,1∶50000,1∶100000地形圖圖式》的規(guī)定設(shè)置。

4結(jié)語

GIS空間分析與決策主要依賴GIS中的空間數(shù)據(jù),空間數(shù)據(jù)的優(yōu)劣直接影響到GIS分析與決策的結(jié)果,優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)是高質(zhì)量GIS決策的基礎(chǔ)。因此對(duì)GIS的數(shù)據(jù)生產(chǎn)方法的研究對(duì)GIS的發(fā)展有深遠(yuǎn)的影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭鳳嬌,王祥.1∶10000地形圖(DLG)數(shù)據(jù)生產(chǎn)工藝研究[J].科技資訊,2009(1).

[2] 王風(fēng)雷.1∶10000數(shù)字線劃圖(DLG)的作業(yè)過程[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2007(4).