唐國強, 方 明, 趙 佳, 張 寧

(湖北省地質局 第六地質大隊,湖北 孝感 432100)

西部地區(qū)的基礎建設落后,隨著國家經濟發(fā)展,西部基礎地質調查進入了一個新的階段,所需的基礎性地理信息資料缺乏問題突出。

因工作需要,筆者參加了青海茫崖地區(qū)地質礦產調查項目前期工作。該項目前期工作特點之一是時間緊、收集資料難度大。如果采用常規(guī)的地質圖地理底圖編繪,周期長,完全不能滿足該項目前期工作要求。

為給青海茫崖地區(qū)地質礦產調查項目前期工作及時提供地理底圖,針對青海地區(qū)地形圖現狀,在不增加額外費用的情況下,筆者借助從互聯網下載的ASTER GDEM、遙感影像等高程及影像數據,通過MapGis軟件應用,較好地解決了多源、多精度數據的融合,為地質礦產調查項目前期工作用圖提供了地理底圖。

1 地形數據源分析

數據源分析是地圖綜合的基礎工作,充分了解數據源的現勢質量、圖形質量和數據質量,保證編圖基礎的現勢性、適用性、完備性和可靠性[1]。

1.1 ASTER GDEM數據

根據項目范圍坐標,在CGIAR-CSI網站下載項目區(qū)的低精度數據及圖形,輸入要下載區(qū)的經緯度范圍,進入下載頁面進行下載。

下載的ASTER GDEM數據是中國科學院計算機網絡信息中心科學數據中心在ASTER GDEM第一版本(V1)數據的基礎上,加工生成的系列數據產品,采用UTM/WGS84投影,垂直精度20 m,水平精度30 m。

1.2 遙感影像數據

項目區(qū)內使用的遙感影像資料,是美國地球資源衛(wèi)星2002年5月LANDSAT-7號ETM+經正射校正的影像數據,由八個波段合成,其中1、2、3、4、5、7波段分辨率為30 m,6波段(紅外波段)分辨率為60 m,全色波段(8波段)分辨率為15 m。該數據基本無云霾遮蓋,影像清晰度高。數據采集期間,植被、農作物、水體的變化不大,質量優(yōu)良。采用7、5、1波段合成中融合了8波段,地面分辨率可達15 m。該圖像色調明朗,影像清晰,層次分明,立體感強。

1.3 地理要素和調查資料

地理要素數據源收集與分析是項目前期必不可少的工作,數據源資料收集是否齊全、資料分析是否到位將直接影響到最終地理底圖的質量[2]。

地理要素數據源主要為已有比例尺的地形圖、行政區(qū)劃圖、交通圖、水系分布圖、天地圖等。目前青海茫崖地區(qū),大多還沒有1∶5萬及以上比例尺的地形圖資料,項目只收集到<1∶5萬比例尺地形圖,及圖幅的相應測量控制點成果,以便作為坐標轉換、高程校正和圖形校正之用;行政區(qū)劃圖、交通圖、水系分布圖和天地圖盡可能收集比例尺較大的資料,以確保編繪的精度質量。

調查資料主要是項目人員前期調研提供的必要居民地名稱略圖及水系、道路等要素變更略圖。

2 軟件平臺及數據處理流程

2.1 軟件平臺

目前,地理地圖編繪主要以AutoCAD、ArcInfo、ArcGis、MapGis、WalkISurvey等大型制圖軟件系統作為平臺,由于MapGis軟件是基礎性地質調查所推廣使用的GIS系統,因此,這里選用中地公司的MapGis6.7軟件作為平臺。

2.2 編繪流程

通過對數據源資料的分析和選用的軟件平臺,筆者采用的編繪工藝流程(圖1)如下:

(1) 利用收集的小比例尺地形圖的各種控制點數據,與ASTER GDEM數據上相應點的采集,計算兩坐標系之間的校正值;利用校正值對ASTER GDEM數據進行坐標系轉換,形成新的地形圖數據。

(2) 采用成圖要求的圖形數據比例尺、坐標系和投影參數,在MapGis投影變換模塊下生成標準圖框[3]。

(3) 將收集的基本地理資料進行彩色掃描形成行政交通水系光柵文件(*.tiff),在MapGis系統中,將多源數據誤差校正、鑲嵌配準至標準圖框中進行矢量化。誤差校正、鑲嵌配準應滿足精度要求。

(4) 在MapGis編輯系統中,將矢量化的行政交通水系圖層和校正后的地形數據圖層疊加后,形成新編地理底圖。

(5) 以遙感影像為底圖,對地理底圖進行必要的修編,增強現勢性。主要看地形地貌是否套合協調、地物位置是否正確。

(6) 利用項目野外人員提供的必要居民地名稱略圖及水系、道路等要素變更略圖作為補充資料進行補充[4]。

圖1 編繪工藝流程圖Fig.1 Flow chart of compilation

3 數據精度分析

誤差來源主要有:數據源誤差、制圖誤差等方面。

3.1 數據源誤差

項目區(qū)的制圖資料數據來源本身在規(guī)范中允許存在有誤差,包括成圖(像)誤差、圖紙誤差等。

成圖誤差規(guī)范中一般對中誤差有明確規(guī)定,所以在成圖過程中特別注意精度傳播;計算機配置的顯示器分辨率應能滿足大比例尺地形圖及圖像顯示和編輯精度的要求;數字化儀或掃描儀分辨率高并能滿足精度要求;掃描圖的分辨率不應低于300 dpi。

目前,ASTER GDEM數據的精度為30 m,筆者在制圖工作中利用遙感影像資料和補充資料進行修編,可以有效提高成圖精度,滿足項目前期工作地質圖地理底圖的精度要求。

圖紙誤差是圖紙受溫度、濕度變化的影響產生伸縮及圖紙人為因素而產生的誤差,同時圖紙在制印過程中也會產生誤差,一般拉伸方向的誤差要大于平行方向的誤差。以上誤差為不均勻的伸縮,因此要求底圖平整、無折痕,最好采用聚脂薄膜原圖作為掃描底圖來控制誤差。

掃描誤差根據圖幅比例尺的用途,選擇不應低于300 dpi分辨率,一般能控制掃描誤差在0.1 mm,而且也能滿足作業(yè)要求。

通過對數據源的誤差分析和采取相應的措施,完全能控制數據源產生的誤差。

3.2 制圖誤差

制圖綜合誤差主要有編繪誤差、鑲嵌配準誤差。

利用計算機編繪是人工干預較強的工作,筆者不但面對GIS中大量的時空數據,更重要的是要將地理空間要素進行合理的表達。較好利用制圖綜合知識和經驗,正確掌握制圖綜合方法。為了縮小編繪誤差,在編圖作業(yè)中不能采用光滑系數的方法對所采集的線條進行光滑。同時參與人員要求技術水平高、經驗豐富。

鑲嵌配準誤差是應用軟件進行圖形配準產生的,在實際作業(yè)中,采集控制點數量可有效控制鑲嵌配準誤差,提高成圖精度。

通過以上對數字化編圖影響的平面誤差分析,編圖作業(yè)中只要對各項誤差來源進行分析控制,完全能滿足地質調查項目前期工作對地理底圖的精度要求。

4 結束語

采用ASTER GDEM、遙感影像數據,與地理要素、調查資料相結合,在MapGis6.7軟件平臺下編繪地理底圖,對制圖質量進行控制,不僅完成了該地質調查項目前期工作地質圖地理底圖編繪,填補了青海茫崖地區(qū)大比例尺地形圖的空白,而且提高了工作效率,縮短了作業(yè)周期,節(jié)約了經費。對缺少地形數據的西部地區(qū),開展基礎地質調查項目前期工作地理底圖的編繪,具有一定的借鑒意義。