喬亞明，常曉瀅，李曉明，陳 楊

（1.西安測(cè)繪總站，陜西 西安 710054；2.中國(guó)人民解放軍94654部隊(duì)，江蘇 南京 210046）

關(guān)注設(shè)施專(zhuān)題圖通常為大比例尺地形圖，是以1∶25 000、1∶50 000等標(biāo)準(zhǔn)系列比例尺地形圖、航空相片或衛(wèi)星影像為底圖，輔以現(xiàn)勢(shì)性較好的影像數(shù)據(jù)，利用地圖符號(hào)、注記表達(dá)地圖要素信息，并在其上反映關(guān)注設(shè)施地理特征及其空間分布的專(zhuān)題地圖。該類(lèi)專(zhuān)題圖突出表現(xiàn)了關(guān)注設(shè)施的組成分布情況以及周?chē)嚓P(guān)設(shè)施情況，對(duì)于水利施工、災(zāi)害預(yù)防具有非常重要的意義。制作傳統(tǒng)專(zhuān)題圖對(duì)制圖人員綜合素質(zhì)要求較高，且從業(yè)人員數(shù)量需有一定規(guī)模，制作周期較長(zhǎng)。隨著各測(cè)繪單位改革調(diào)整、轉(zhuǎn)型發(fā)展的逐步深入，關(guān)注設(shè)施專(zhuān)題圖制作人員少、任務(wù)重的矛盾日趨突出，很難滿(mǎn)足高速快捷的制圖需求。本文提出了在應(yīng)急保障時(shí)利用基于影像背景的關(guān)注設(shè)施專(zhuān)題圖替代傳統(tǒng)專(zhuān)題圖的方法，并討論了二者的差異。基于影像背景的關(guān)注設(shè)施專(zhuān)題圖是以航空相片或衛(wèi)星影像為背景，采集關(guān)注設(shè)施區(qū)重點(diǎn)地物要素，添加等高線(xiàn)、高程點(diǎn)、注記、行政區(qū)劃界線(xiàn)等要素形成的專(zhuān)題圖。其圖面內(nèi)容主要由影像構(gòu)成，以影像地物取代大部分地物要素采集，突破了傳統(tǒng)專(zhuān)題圖的制圖約束，使作業(yè)人員從大量的地物采集工作中脫離出來(lái)，減少了制圖工作量，縮短了成圖周期，提高了專(zhuān)題圖的制作 效率[1-2]。

1 關(guān)注設(shè)施專(zhuān)題圖制作流程

基于影像背景的關(guān)注設(shè)施專(zhuān)題圖與傳統(tǒng)專(zhuān)題圖的制作方法基本類(lèi)似，只是在細(xì)節(jié)上略有不同，傳統(tǒng)專(zhuān)題圖以正射影像或地形圖為底圖，采集完整的地圖要素和注記制作；本文所述專(zhuān)題圖以影像為背景，采集部分地圖要素和專(zhuān)題信息制作，制作流程如圖1 所示[3-4]。

圖1 基于影像背景的關(guān)注設(shè)施專(zhuān)題圖制作流程圖

1.1 影像數(shù)據(jù)選擇

由于關(guān)注設(shè)施區(qū)影像數(shù)據(jù)來(lái)源復(fù)雜多樣，存在一個(gè) 區(qū)域搜集到多個(gè)多類(lèi)影像資料的情況，因此其選用原則為：①優(yōu)先選擇現(xiàn)勢(shì)性最好的影像資料；②當(dāng)影像拍攝時(shí)間相差不大、經(jīng)對(duì)比分析其表示地理信息無(wú)較大差別時(shí)，優(yōu)先選擇空間分辨率較高的影像資料； ③當(dāng)影像現(xiàn)勢(shì)性和空間分辨率差別較小時(shí)，優(yōu)先選擇幾何變形較小的影像資料；④按照從前到后的優(yōu)先級(jí)順序進(jìn)行選用。

1.2 影像糾正

若選擇的影像位置信息不精確，則需進(jìn)行影像糾正[5]。糾正處理原則為：①附帶地理坐標(biāo)信息的影像應(yīng)先進(jìn)行預(yù)處理，使其坐標(biāo)系統(tǒng)、地圖投影、中央經(jīng)線(xiàn)與關(guān)注設(shè)施專(zhuān)題圖保持一致，再進(jìn)行糾正處理； ②糾正處理應(yīng)保持原圖像的空間分辨率，不得人為降低原圖像的空間分辨率；③糾正時(shí)同名點(diǎn)應(yīng)清晰易辨、位置穩(wěn)定、分布均勻，一般選擇建筑拐角、道路交叉口、明顯地物標(biāo)志等，不選擇易變動(dòng)的地物，如河流匯合點(diǎn)、湖泊輪廓點(diǎn)等[3]；④在保證影像范圍足夠滿(mǎn)足關(guān)注設(shè)施區(qū)域的情況下，按成圖范圍的1.5倍裁切輸出。

糾正影像成果應(yīng)制作精度評(píng)估表來(lái)計(jì)算糾正誤差，檢核點(diǎn)不得選取糾正過(guò)程中的同名點(diǎn)，一般情況下檢核點(diǎn)應(yīng)不少于15個(gè)。糾正誤差的計(jì)算公式為：

式中，m為糾正誤差，單位為m；Δx、Δy分別為檢查點(diǎn)坐標(biāo)差，單位為m；n為檢查點(diǎn)個(gè)數(shù)。

1.3 專(zhuān)題信息采集

專(zhuān)題信息采集通過(guò)專(zhuān)題符號(hào)突出表現(xiàn)關(guān)注設(shè)施中心點(diǎn)的位置，公路、鐵路、河流、非關(guān)注點(diǎn)建筑等 一般不采集。信息采集時(shí)應(yīng)遵循的原則為：①采集順序應(yīng)合理，同層要素按照“點(diǎn)→線(xiàn)→面、主要→次要”的順序采集，以減少壓蓋，方便作業(yè)和檢查； ②線(xiàn)狀、面狀要素的采點(diǎn)密度以線(xiàn)狀、面狀要素的幾何形狀不失真為原則，采點(diǎn)密度隨著曲率的增大而增加，曲線(xiàn)不得有明顯變形和折線(xiàn)；③面狀要素只采集范圍線(xiàn)或輪廓線(xiàn)，關(guān)注設(shè)施以及圖幅內(nèi)與其屬性相關(guān)的設(shè)施頂部輪廓線(xiàn)應(yīng)繪制至其地表真實(shí)位置。

1.4 地圖要素添加

添加等高線(xiàn)、高程點(diǎn)、注記、行政區(qū)劃界線(xiàn)等影像無(wú)法表達(dá)的地圖要素，采用與背景影像現(xiàn)勢(shì)性相當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)，特別是等高線(xiàn)數(shù)據(jù)，現(xiàn)勢(shì)性較差的影像一般不能使用，除非可以證明該地區(qū)這些年地貌無(wú)明顯變化。

1.5 專(zhuān)題圖地圖整飾

專(zhuān)題圖地圖整飾注記包括圖名、經(jīng)緯網(wǎng)格、地圖比例尺、左下角說(shuō)明注記和右下角說(shuō)明注記。左下角說(shuō)明注記應(yīng)說(shuō)明采用資料的來(lái)源、參考影像的攝影時(shí)間與來(lái)源以及專(zhuān)題圖的制作時(shí)間；右下角說(shuō)明注記應(yīng)說(shuō)明該專(zhuān)題圖采用的坐標(biāo)系統(tǒng)、地圖投影、中央經(jīng)線(xiàn)和圖幅等高距。

1.6 質(zhì)量檢查

采用三級(jí)檢查驗(yàn)收和成果審查制度對(duì)完成的專(zhuān)題圖進(jìn)行檢查，以確保專(zhuān)題圖質(zhì)量。檢查內(nèi)容主要包括專(zhuān)題圖數(shù)學(xué)基礎(chǔ)正確性檢查、圖面要素采集誤差與缺漏檢查、整飾信息正確性檢查等。

1.7 成果上交

上交的數(shù)據(jù)成果包括關(guān)注設(shè)施專(zhuān)題圖印前數(shù)據(jù)文件、入庫(kù)數(shù)據(jù)文件、背景影像tiff文件和tfwTFW文件。

2 基于影像背景的關(guān)注設(shè)施專(zhuān)題圖與傳統(tǒng)專(zhuān)題圖比較

與傳統(tǒng)專(zhuān)題圖相比，基于影像背景的關(guān)注設(shè)施專(zhuān)題圖具有地理信息豐富、地物直觀(guān)、可讀性強(qiáng)、工作效率高、成圖周期短等特點(diǎn)，降低了識(shí)圖用圖難度，并在一定程度上解決了目前制圖人員少與制圖任務(wù)量大的矛盾；但要取代傳統(tǒng)專(zhuān)題圖還需考慮以下方面的因素：

1）應(yīng)用拓展方向不同。傳統(tǒng)專(zhuān)題圖經(jīng)過(guò)地物采集、符號(hào)標(biāo)注、圖面整飾后，底圖不再顯示在專(zhuān)題圖上，圖面整潔美觀(guān)、簡(jiǎn)單明了。由于其地圖要素突出易讀，能較好地激發(fā)用戶(hù)的空間想象能力，可作為指揮用圖?；谟跋癖尘暗年P(guān)注設(shè)施專(zhuān)題圖的背景為影像圖，內(nèi)容豐富、真實(shí)直觀(guān)、對(duì)識(shí)圖用圖能力要求較低，形象地反映了地勢(shì)起伏、河流形態(tài)，建筑物、道路等地物相對(duì)位置清晰明了，增強(qiáng)了地圖的可讀性，一般作為行動(dòng)用圖。

2）地圖取舍原則不同。傳統(tǒng)專(zhuān)題圖的地圖取舍是根據(jù)地圖比例尺和用途對(duì)地圖內(nèi)容或地圖圖斑進(jìn)行選擇，舍棄的一般為次要點(diǎn)、線(xiàn)狀地物或細(xì)小面狀圖斑?；谟跋癖尘暗年P(guān)注設(shè)施專(zhuān)題圖理論上不存在地圖取舍的問(wèn)題，但存在地物缺失現(xiàn)象，一般是由云霧遮擋、森林遮擋、建筑物遮擋等造成的，這部分被遮擋地物若是關(guān)注設(shè)施區(qū)域，則應(yīng)根據(jù)其他影像進(jìn)行地物轉(zhuǎn)繪；若不是關(guān)注設(shè)施區(qū)域，則可視情況確定是否轉(zhuǎn)繪。因此，傳統(tǒng)專(zhuān)題圖取舍由地圖綜合規(guī)范確定，而基于影像背景的關(guān)注設(shè)施專(zhuān)題圖取舍由影像拍攝條件確定。

3）無(wú)法進(jìn)行精確的地物量算。傳統(tǒng)專(zhuān)題圖中任何地物均可通過(guò)量算進(jìn)行精確定位。經(jīng)過(guò)投影糾正和幾何糾正處理后，每個(gè)像素都具有坐標(biāo)信息，理論上是可以進(jìn)行定位量算的；但由于目前無(wú)法開(kāi)展關(guān)注設(shè)施區(qū)的航空攝影，數(shù)字地表模型也較難獲取，背景影像不是真正射影像，地物頂部在影像中的位置與其真實(shí)位置存在位移，因此基于影像背景的關(guān)注設(shè)施專(zhuān)題圖中的影像地物無(wú)法通過(guò)量算進(jìn)行精確定位，限制了其使用的靈活性。

4）地圖符號(hào)、注記、線(xiàn)劃表示很難規(guī)范統(tǒng)一。傳統(tǒng)專(zhuān)題圖的制作有嚴(yán)格的制圖規(guī)范限制，對(duì)地形、地物表現(xiàn)使用的符號(hào)、注記、線(xiàn)劃、色彩等有統(tǒng)一要求，地圖表現(xiàn)形式規(guī)范[6]。基于影像背景的關(guān)注設(shè)施專(zhuān)題圖雖突破了傳統(tǒng)專(zhuān)題圖表現(xiàn)形式的約束，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)專(zhuān)題圖專(zhuān)業(yè)性太強(qiáng)的不足，降低了使用門(mén)檻；但背景影像沒(méi)有信息空白區(qū)域（不考慮云霧遮擋等特殊情況），本身信息負(fù)載量較大[2]，若將傳統(tǒng)地圖的所有符號(hào)、注記等信息都加載進(jìn)去，將影響影像信息的閱讀，且不同影像圖面的背景顏色復(fù)雜，制圖工作者在影像專(zhuān)題圖的策劃設(shè)計(jì)階段應(yīng)考慮圖面注記、符號(hào)等顏色與背景影像形成明顯色差，以防相互干擾影響識(shí)圖用圖，因此在實(shí)際操作中基于影像背景的關(guān)注設(shè)施專(zhuān)題圖的符號(hào)、注記、線(xiàn)劃等圖面內(nèi)容很難做到顏色統(tǒng)一、內(nèi)容規(guī)范。

3 結(jié) 語(yǔ)

與傳統(tǒng)專(zhuān)題圖相比，基于影像背景的關(guān)注設(shè)施專(zhuān)題圖的符號(hào)、注記、線(xiàn)劃表示很難規(guī)范統(tǒng)一，無(wú)法進(jìn)行精確的地物量算，圖面不夠簡(jiǎn)潔明了，存在一些不盡完美的地方，若作業(yè)人員充足，作業(yè)時(shí)間充裕，盡量考慮利用傳統(tǒng)方式制作專(zhuān)題圖。然而，基于影像背景的關(guān)注設(shè)施專(zhuān)題圖圖面清晰易讀、立體、直觀(guān)、保留細(xì)部數(shù)據(jù)、成圖周期短，大大減少了制圖工作量，提高了專(zhuān)題圖的制作效率，在應(yīng)急保障時(shí)不失為一個(gè)很好的選擇。