韓冬梅

摘? 要：隨著各種測繪技術(shù)的應(yīng)用和獲取空間信息途徑的多樣化，可用于地圖生產(chǎn)的資料越來越多。如何科學(xué)合理地綜合應(yīng)用多源數(shù)據(jù)，對提高數(shù)字地圖成果的質(zhì)量和現(xiàn)勢性起著至關(guān)重要的作用。結(jié)合境外地區(qū)地圖生產(chǎn)任務(wù)，基于WorldView高分辨率影像，以及矢量地圖數(shù)據(jù)，深入研究了地圖生產(chǎn)中多源數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用方法。本文主要從數(shù)據(jù)資料的分類整理、分析、數(shù)據(jù)處理以及綜合應(yīng)用幾個方面來闡述。經(jīng)過生產(chǎn)證明，綜合利用多源數(shù)據(jù)進(jìn)行地圖制圖是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，沒有固定模式，需根據(jù)生產(chǎn)的具體情況而定。本文闡述的技術(shù)方法和路線解決了由于測區(qū)原始資料不全、現(xiàn)勢性差、數(shù)據(jù)空間表達(dá)不一致、坐標(biāo)系和投影不一致等導(dǎo)致的無法按照軍用標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)地形圖的問題，達(dá)到了該測區(qū)地圖數(shù)據(jù)全境、全要素覆蓋，滿足了任務(wù)要求。

關(guān)鍵詞：多源數(shù)據(jù)? 數(shù)據(jù)分析? 地圖制圖? 數(shù)據(jù)融合? 地圖投影

中圖分類號：P208? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2021）06（a）-0068-04

Research on Comprehensive Application of Multi-source Data in Overseas Map Production

HAN Dongmei

（The 1205 Factory of the Chinese People's Liberation Army， Beijing， 100088 China）

Abstract： With the application of various surveying and mapping technologies and the diversification of ways to obtain spatial information， more and more materials can be used for map production. How to apply multi-source data scientifically and rationally plays a vital role in improving the quality and current status of digital map results. Combined with map production tasks in overseas regions， based on WorldView high-resolution images and vector map data， the comprehensive application method of multi-source data in map production was deeply studied. The article mainly elaborates from several aspects of data classification， analysis， data processing and comprehensive application. It has been proved by production that the comprehensive utilization of multi-source data for cartography is a complex system engineering， and there is no fixed model， which depends on the specific production conditions. The technical methods and routes described in this article solved the problems of incomplete original data of the survey area， poor current situation， inconsistent data space expression， inconsistent coordinate system and projection， etc. This method achieved the full coverage and full element coverage of the map data of the survey area， and met the mission requirements.

Key Words： Multi-source data; Data analysis; Cartography; Data fusion; Map projection

隨著各種測繪技術(shù)的應(yīng)用和獲取空間信息途徑的多樣化，可用于地圖生產(chǎn)的數(shù)據(jù)（資料）越來越多，針對境外地區(qū)地圖生產(chǎn)任務(wù)，如何科學(xué)合理地綜合應(yīng)用多源數(shù)據(jù)，對提高數(shù)字地圖成果[1]的質(zhì)量和現(xiàn)勢性起著至關(guān)重要的作用。本文以境外某國家地圖生產(chǎn)任務(wù)為背景，探討了數(shù)字地圖制圖中多源數(shù)據(jù)（資料）綜合應(yīng)用的技術(shù)方法[1]，主要介紹了數(shù)據(jù)資料的搜集、分析、分類整理和綜合應(yīng)用。

1? 地圖生產(chǎn)中多源數(shù)據(jù)綜合技術(shù)流程

多源數(shù)據(jù)在地圖生產(chǎn)中的綜合應(yīng)用流程圖如圖1所示。

2? 數(shù)據(jù)整理與分析

2.1 數(shù)據(jù)（資料）分類

及時有效地搜集資料是多源數(shù)據(jù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，境外地圖資料種類繁多、格式多樣、語言不同，可直接使用的資料少，因此使用前需對其進(jìn)行分類，根據(jù)任務(wù)需求制定相應(yīng)的分類方法[2]，資料分類如圖2所示。

2.2 資料分析

搜集到的數(shù)據(jù)資料要經(jīng)過分析、比對，針對地圖生產(chǎn)任務(wù)的性質(zhì)、使用要求從數(shù)據(jù)的可靠性、現(xiàn)勢性、數(shù)學(xué)精度、數(shù)據(jù)格式[3]等方面，對多源數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對，去偽存真，選出最合適的資料以供地圖生產(chǎn)使用，分析方法如圖3所示。

3? 數(shù)據(jù)處理

在地圖制圖中多源數(shù)據(jù)的綜合利用首先必須統(tǒng)一坐標(biāo)系和地圖投影。由于各國使用的參考橢球不同，地球上同一點(diǎn)在不同橢球參照系中的地理坐標(biāo)不同，因此必須先統(tǒng)一坐標(biāo)系;統(tǒng)一坐標(biāo)系后，對于地圖制作，由于有地圖投影的要求，還必須統(tǒng)一地圖投影方式，換算成制圖坐標(biāo)單位[4]。

其次，需要解決數(shù)據(jù)編碼體系轉(zhuǎn)換、符號轉(zhuǎn)換、要素空間表達(dá)方式以及數(shù)據(jù)存儲方式的轉(zhuǎn)換工作。

通過以上數(shù)據(jù)處理，才能將多源數(shù)據(jù)統(tǒng)一到生產(chǎn)平臺中進(jìn)行融合使用。

3.1 影像數(shù)據(jù)處理

WorldView高分辨衛(wèi)星影像，是地圖更新的主要依據(jù)。原始影像的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)均為WGS-84，為了統(tǒng)一在生產(chǎn)平臺中將各種數(shù)據(jù)源進(jìn)行疊加，需將影像數(shù)據(jù)進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換及分幅處理，處理后的影像為CGCS2000坐標(biāo)系[5]，高斯-克呂格投影（6°分帶），1∶50 000標(biāo)準(zhǔn)分幅，且數(shù)據(jù)無壓縮。

3.2 掃描地形圖配準(zhǔn)

掃描地形圖為該國家自己的坐標(biāo)系及投影，為了在生產(chǎn)中作為參考數(shù)據(jù)，需對數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)配準(zhǔn)及投影轉(zhuǎn)換，處理后的圖像為CGCS2000坐標(biāo)系，高斯-克呂格投影（6°分帶），1∶50 000標(biāo)準(zhǔn)分幅。

3.3 地名數(shù)據(jù)融合

利用ArcGIS、FME、Excel等工具，采用機(jī)器判讀與人工比對相結(jié)合的方法，對原始數(shù)字地形圖地名注記、世界標(biāo)準(zhǔn)地名圖集、21世紀(jì)地名錄、世界分國地圖、GNS（GE0 Net Names Server）、Geonames、OSM（Openstreet Map）進(jìn)行融合[6]。

資料使用優(yōu)先順序：（1）權(quán)威地名：民政部、新華社、外交部等國家權(quán)威官方發(fā)布地名（涉及代表我國主權(quán)、立場的地名）。（2）地圖公開出版物（標(biāo)準(zhǔn)地名圖集、21世紀(jì)地名錄、世界分國地圖）。（3）公開資料中涉及的地名與公開出版物中不一致的，按照公開出版物為主。（4）GNS、Geonames、OSM數(shù)據(jù)。（5）其他來源（維基百科等）。

融合后的數(shù)據(jù)表包含各項資料的中原文（原文羅馬化拼寫）名稱、各資料數(shù)據(jù)的唯一標(biāo)示碼、幾何坐標(biāo)與類型，其中幾何坐標(biāo)數(shù)據(jù)的選取主要依據(jù)數(shù)據(jù)的優(yōu)先級。

3.4 政區(qū)數(shù)據(jù)融合

目前公開出版資料對境外政區(qū)的表達(dá)一般只能到一級行政區(qū)。該國原始基礎(chǔ)數(shù)據(jù)政區(qū)較混亂，為了在1∶50 000地形圖上表達(dá)較詳盡的政區(qū)分級，在原有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，主要參考了該國1∶50 000掃描地形圖、全球行政區(qū)劃數(shù)據(jù)庫、維基百科等，利用以上資料互相比對梳理、互相引證，研究并分析了該國的行政區(qū)劃劃分方法，政區(qū)表示到二級。

3.5 Shapefile格式向軍標(biāo)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換

由于資料數(shù)據(jù)的來源和采用的數(shù)據(jù)規(guī)范不同，地理要素的編碼體系也不相同，不同數(shù)據(jù)之間要進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)換才能使用。

下面簡要介紹Shapefile格式向軍標(biāo)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換方法和步驟。

（1）分析原始數(shù)據(jù)編碼體系，編寫編碼轉(zhuǎn)換對應(yīng)表。

（2）數(shù)據(jù)預(yù)處理，如地名注記中的不規(guī)范符號，通過增加字段的方法區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)屬性。

（3）數(shù)據(jù)坐標(biāo)系、投影轉(zhuǎn)換，裁切分幅。

（4）依據(jù)轉(zhuǎn)換控制表通過軟件轉(zhuǎn)為軍標(biāo)數(shù)據(jù)，處理重復(fù)注記，即可作為基礎(chǔ)資料使用。

4? 基于矢柵疊加的地圖生產(chǎn)更新

基于高分辨率影像和上述文中的矢量數(shù)據(jù)，采用矢量+影像疊加技術(shù)及室內(nèi)影像識別判讀技術(shù)，進(jìn)行影像疊加及判讀，采集更新地物要素和其他地貌數(shù)據(jù);地名數(shù)據(jù)依據(jù)地名庫中英文標(biāo)注;再結(jié)合參考資料進(jìn)行入庫編輯，保證要素關(guān)系合理，完成地圖生產(chǎn)工作。

下面主要就多源數(shù)據(jù)在陸地交通、居民地與注記、地貌方面的綜合應(yīng)用舉例說明。

4.1 陸地交通

道路是地圖中的重要制圖要素之一，是基本骨架。道路反映了一個地區(qū)的經(jīng)濟(jì)、政治、文化等發(fā)展水平。道路等級要分明，定性要準(zhǔn)確無誤。

如圖4所示，原始數(shù)字地形圖中的道路與影像差別較大，從OSM中提取的道路數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性較好，與影像基本吻合，利用影像只需簡單修測一下即可，省去了根據(jù)影像采集道路的工作量。

4.2 居民地

居民地在地圖中是一種主要的制圖要素，準(zhǔn)確無誤的居民地判讀可以反映一個地區(qū)的經(jīng)濟(jì)、政治、軍事、文化等發(fā)展水平。

如圖5所示，根據(jù)影像采集居民地，利用融合后的地名添加地名注記。

4.3 地貌（解決等高線缺失）

缺失等高線的區(qū)域通過DEM生成等高線進(jìn)行補(bǔ)充，主要數(shù)據(jù)源有3種：一是根據(jù)原始等高線生成DEM再反生等高線，二是根據(jù)ASTER GDEM V3生成等高線，三是根據(jù)SRTM 30米生成等高線。

缺失等高線區(qū)域利用以上數(shù)據(jù)源分析比對，選擇與原始數(shù)據(jù)吻合較好的進(jìn)行補(bǔ)充。

原始數(shù)據(jù)中小區(qū)域缺失等高線（圖6（a））的地方可參考DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充（見圖6（b））。

5? 結(jié)語

通過任務(wù)實(shí)踐，對多源數(shù)據(jù)的綜合利用經(jīng)驗可以總結(jié)為：綜合利用多源數(shù)據(jù)進(jìn)行地圖制圖是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，沒有統(tǒng)一模式，需根據(jù)生產(chǎn)的具體情況而定。要通過各種途徑和方法有目的地收集資料，對各種資料進(jìn)行分類、分析和整理，確定數(shù)據(jù)資料的可利用程度。針對境外地區(qū)資料數(shù)據(jù)有限的情況，要善于利用各種數(shù)據(jù)源進(jìn)行相互引證，綜合分析，從繁雜的數(shù)據(jù)資料中提取最為合理和有用的信息為生產(chǎn)任務(wù)所用。

參考文獻(xiàn)

[1] 李英，羅敏.基于多源數(shù)據(jù)整合的電子地圖快速更新技術(shù)研究——以常德市為例[J].測繪與空間地理信息，2020，43（10）：220-222.

[2] 羅文彬.柵格數(shù)據(jù)的異源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及地圖服務(wù)發(fā)布技術(shù)研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2020.

[3] 周紫燕.基于多源遙感數(shù)據(jù)及隨機(jī)森林算法的土壤制圖研究[D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2020.

[4] 陳義飛，郭勝，潘文安，等.基于多源傳感器數(shù)據(jù)融合的三維場景重建[J].鄭州大學(xué)學(xué)報工學(xué)版，2021，42 （2）：80-86.

[5] 鄭曉龍，彭泉.一種作戰(zhàn)區(qū)數(shù)字地圖快速生成方法探討[J].艦船電子工程，2021，41（1）：89-92.

[6] 柴璐，李樹羽，李霄.境外多源地質(zhì)專題圖數(shù)據(jù)應(yīng)用方法研究[J].地質(zhì)與資源，2020，29（2）：202-206.