黃 露，侯愛(ài)羚

（1.湖北省測(cè)繪工程院，湖北 武漢 430074）

傳統(tǒng)的地圖縮編更新方法，主要是通過(guò)人工判讀的方式完成，即通過(guò)觀察、記錄、分析地圖綜合任務(wù)，人為地進(jìn)行大比例尺空間數(shù)據(jù)至小比例尺空間數(shù)據(jù)的縮小、簡(jiǎn)化等要素變換處理過(guò)程。傳統(tǒng)地圖縮編更新方式效率低、人工投入較大，且要求作業(yè)人員具有較為豐富的專業(yè)知識(shí)和工作經(jīng)驗(yàn)?；A(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)智能更新方法，通過(guò)人工智能方法構(gòu)建縮編規(guī)則庫(kù)和縮編綜合算法庫(kù)，開(kāi)展高效、快速地對(duì)點(diǎn)狀、線狀、面狀等空間數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)綜合處理操作[1]。智能更新方法在一定程度上有效提高縮編更新的生產(chǎn)效率，降低了作業(yè)的時(shí)間，能夠?qū)崿F(xiàn)地圖縮編的自動(dòng)化、智能化的快速更新[2]。

本文結(jié)合我省1∶2 000~1∶10 000 數(shù)字線劃圖縮編更新的工作實(shí)際，研究基于省市聯(lián)動(dòng)的基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)智能更新的技術(shù)流程，通過(guò)構(gòu)建縮編規(guī)則庫(kù)，研究縮編綜合算法庫(kù)，在此基礎(chǔ)上自主研發(fā)地圖表達(dá)智能綜合系統(tǒng)，并以赤壁市試點(diǎn)部分典型區(qū)域來(lái)實(shí)現(xiàn)1∶2 000 到1∶10 000 DLG 的快速縮編更新生產(chǎn)。在信息化測(cè)繪背景下，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)DLG產(chǎn)品的快速、自動(dòng)化、智能化的地圖縮編，有效提升工作效率和工作質(zhì)量，為推動(dòng)我省基礎(chǔ)地理信息更新模式轉(zhuǎn)變、推進(jìn)我省新型基礎(chǔ)測(cè)繪轉(zhuǎn)型升級(jí)奠定基礎(chǔ)。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

一直以來(lái)，基礎(chǔ)測(cè)繪地理信息數(shù)據(jù)的更新工作主要是通過(guò)人工來(lái)實(shí)現(xiàn)的，自動(dòng)化程度偏低。主要從兩個(gè)方面可實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)測(cè)繪地理信息數(shù)據(jù)的快速更新：一是從遙感圖像中自動(dòng)提取變化信息進(jìn)行更新；二是由大比例尺數(shù)據(jù)自動(dòng)生成小比例尺數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。前者表現(xiàn)為同尺度不同模型的如何實(shí)現(xiàn)問(wèn)題，后者表現(xiàn)為同模型不同尺度的如何實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。本文主要研究如何利用地圖自動(dòng)綜合方法，實(shí)現(xiàn)從大比例尺數(shù)據(jù)到小比例尺數(shù)據(jù)的智能縮編更新。

上個(gè)世紀(jì)60年代以來(lái)，學(xué)術(shù)界開(kāi)始著手研究利用計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)地圖綜合方法。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已取得了一些進(jìn)展。國(guó)外地圖綜合軟件起步較早，如美國(guó)ESRI公司研發(fā)的ArcGIS軟件，其ArcToolbox 工具箱能夠簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)的縮編，但分步操作較繁瑣，出圖較慢。加拿大Safe Software 公司研發(fā)的FME軟件，其Workbench工具可以對(duì)大比例尺地圖進(jìn)行制圖綜合自動(dòng)化，但對(duì)中小比例尺地圖的制圖綜合需要依靠大量的人工干預(yù)。我國(guó)的制圖綜合軟件研究起步較晚，但發(fā)展迅速。如：吉威公司研發(fā)的Geoway軟件，能夠人機(jī)協(xié)同實(shí)現(xiàn)地圖縮編。武漢大學(xué)研發(fā)的Domap 軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)大比例尺地圖的縮編工作。中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院研發(fā)的WJ-III 地圖工作站，能夠?qū)崿F(xiàn)1∶1萬(wàn)、1∶5萬(wàn)及更小比例尺的地圖縮編，但其在個(gè)性化定制、界面友好等方面仍有待改進(jìn)。

縱觀國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，存在以下問(wèn)題：①目前市面上已有的制圖綜合軟件均有其特定的使用范圍和局限性，很難直接應(yīng)用于城市級(jí)地圖縮編。②由于地圖縮編更新工作的復(fù)雜性，以及人工智能技術(shù)發(fā)展的約束，地圖縮編實(shí)際生產(chǎn)，與距離實(shí)現(xiàn)智能更新的要求還有一定的差距[3-4]。鑒于此，本文從我省1∶2 000~1∶10 000 數(shù)字線劃圖縮編更新的工作實(shí)際入手，研究基于省市聯(lián)動(dòng)的基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)智能更新方法，以期繼續(xù)完善、發(fā)展地圖智能綜合技術(shù)。

2 技術(shù)流程

基于省市聯(lián)動(dòng)的基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)智能更新方法的整體研究技術(shù)流程如圖1所示。

圖1 技術(shù)流程圖

1）資料搜集與預(yù)處理：收集智能更新所需的多源時(shí)空數(shù)據(jù)資料信息，主要包括DLG入庫(kù)成果、DOM成果、遙感影像資料等。并進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查、數(shù)據(jù)套合等預(yù)處理操作，為本研究開(kāi)展做好數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2）機(jī)器解譯與人工判讀：利用機(jī)器解譯方法，根據(jù)研究區(qū)域范圍，對(duì)上述多源數(shù)據(jù)資料進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)與比對(duì)分析，自動(dòng)化檢測(cè)研究范圍內(nèi)變化區(qū)域圖斑；并結(jié)合人工判讀對(duì)變化圖斑進(jìn)行篩選，從而獲取最終變化圖斑。

3）劃分省市更新工作區(qū)：針對(duì)變化區(qū)域，根據(jù)省、市（州）各自的工作區(qū)界定范圍，通過(guò)分析省、市（州）區(qū)域范圍內(nèi)基礎(chǔ)測(cè)繪成果情況，劃定省、市（州）各級(jí)更新工作區(qū)，為后期省市聯(lián)動(dòng)更新做好準(zhǔn)備，避免重復(fù)工作。

4）省市聯(lián)動(dòng)的智能更新：依托國(guó)家及行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，通過(guò)梳理1∶2 000地形圖縮編及1∶10 000地形圖過(guò)程中地物取舍、地物表達(dá)、圖示、精度等處理要求，構(gòu)建地圖縮編規(guī)則庫(kù)。然后，依據(jù)不同地物要素的縮編規(guī)則，采用傳統(tǒng)和創(chuàng)新算法，對(duì)點(diǎn)、線、面、體、文字等各要素進(jìn)行綜合、取舍、讓位、重構(gòu)等算法研究，研究地圖縮編綜合算法庫(kù)。再次，根據(jù)縮編規(guī)則庫(kù)和綜合算法庫(kù)，開(kāi)發(fā)出適用的地圖表達(dá)智能綜合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確地完成更新縮編工作。結(jié)合省、市（州）數(shù)據(jù)的交互聯(lián)動(dòng)，達(dá)到省、市（州）基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)產(chǎn)品和數(shù)據(jù)庫(kù)的同步更新。

5）新型基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)智能更新應(yīng)用試驗(yàn)：以赤壁市試點(diǎn)部分典型區(qū)域最新的1∶2 000數(shù)據(jù)成果為實(shí)驗(yàn)樣例，利用地圖表達(dá)智能綜合系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證地圖智能綜合系統(tǒng)的可操作性，實(shí)現(xiàn)1∶10 000 DLG 的快速縮編生產(chǎn)。

3 關(guān)鍵技術(shù)

基于省市聯(lián)動(dòng)的基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)智能更新技術(shù)研究，擬解決的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾點(diǎn)：

1）DLG縮編規(guī)則庫(kù)構(gòu)建。根據(jù)《基礎(chǔ)地理信息1∶10 000 地形要素?cái)?shù)據(jù)規(guī)范》（GB/T 33462-2016）以及《湖北省1∶10 000 基礎(chǔ)地理信息地形要素?cái)?shù)據(jù)暫行規(guī)定》，通過(guò)梳理赤壁市1∶2 000 地形圖縮編至1∶10 000 地形圖過(guò)程中地物取舍、地物表達(dá)、圖示、精度等處理要求，針對(duì)不同地物要素，根據(jù)DLG數(shù)據(jù)縮編相關(guān)處理需求，分析赤壁市1∶2 000~1∶10 000的DLG 數(shù)據(jù)縮編方法與參數(shù)，建立一套適用于赤壁市1∶2 000~1∶10 000比例尺地形圖要素的綜合規(guī)則庫(kù)。主要根據(jù)地理要素的空間屬性特征和重要程度，對(duì)各要素縮編方法和縮編指標(biāo)進(jìn)行約束，例如選取長(zhǎng)度、圖斑合并大小等[5]。本研究主要對(duì)水系、居民地、交通、管線、境界、地貌、植被等進(jìn)行縮編規(guī)則庫(kù)的研究，以滿足自動(dòng)化DLG縮編的工作需要。

2）地圖縮編綜合算法庫(kù)研究。在不同地形要素的縮編規(guī)則庫(kù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)的圖元要素及屬性要素，采用傳統(tǒng)和創(chuàng)新算法，對(duì)點(diǎn)、線、面、注記文字等各要素進(jìn)行綜合、取舍、讓位、重構(gòu)等算法研究，程序?qū)崿F(xiàn)赤壁市1∶2 000~1∶10 000 比例尺地形圖要素的智能綜合功能。如：?jiǎn)吸c(diǎn)打斷、相交打斷、面中心線提取、公共邊合并、面平滑、面邊線化簡(jiǎn)、切割歸并、狹長(zhǎng)面刪除、面平滑、面切割、面挖洞、面合并、面提取、面去洞、多邊形合并、鄰近面聚合、直角化、等高線內(nèi)插、批量相交打斷等縮編核心算法庫(kù)，對(duì)綜合規(guī)則進(jìn)行形式化描述，實(shí)現(xiàn)不同幾何目標(biāo)的智能綜合。

3）基于省市聯(lián)動(dòng)的縮編更新機(jī)制研究。通過(guò)整合省級(jí)、市級(jí)不同尺度的基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)資料，以變化發(fā)現(xiàn)圖斑為基礎(chǔ)，制定省、市協(xié)同的縮編聯(lián)動(dòng)更新機(jī)制，優(yōu)化基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)更新流程，實(shí)現(xiàn)1∶2 000~1∶10 000 的新型基礎(chǔ)測(cè)繪成果的交互聯(lián)動(dòng)和同步更新。通過(guò)分析我省各市級(jí)1∶2 000 基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)成果，研究從市級(jí)1∶2 000 到省級(jí)1∶10 000 基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)的縮編更新原則、方法、技術(shù)實(shí)現(xiàn)等，利用地圖表達(dá)智能更新技術(shù)，對(duì)省、市（州）數(shù)字線劃圖成果進(jìn)行快速、準(zhǔn)備地地形圖縮編更新，服務(wù)省市聯(lián)動(dòng)的新型基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)產(chǎn)品和數(shù)據(jù)庫(kù)的聯(lián)動(dòng)更新[6-7]。

4 實(shí)現(xiàn)效果

基于ArcGIS 平臺(tái)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，構(gòu)建1∶2 000~1∶10 000 DLG 縮編生產(chǎn)的地圖智能綜合核心算法，建立地形圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)和綜合規(guī)則庫(kù)，完成赤壁市1∶10 000 地形圖地圖表達(dá)智能綜合系統(tǒng)原型，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地形圖數(shù)據(jù)的自動(dòng)綜合、編輯與可視化展示，如圖2所示。對(duì)赤壁市1 708 km2的地形圖進(jìn)行縮編，通過(guò)自動(dòng)綜合+人機(jī)交互的方法，能快速將1∶2 000地形圖生產(chǎn)縮編為1∶10 000 地形圖相關(guān)規(guī)范的成果數(shù)據(jù)，如圖3 所示?？s編要素包括：水系、居民地及設(shè)施、交通、管線、境界與區(qū)域、地貌、植被與土質(zhì)、注記等。通過(guò)該縮編軟件，能夠有效提升地形圖縮編更新的效率。

圖2 地圖表達(dá)智能綜合系統(tǒng)功能界面圖

5 結(jié) 語(yǔ)

本文研究了基于省市聯(lián)動(dòng)的基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)智能更新技術(shù)流程和關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了1∶2 000 DLG數(shù)據(jù)縮編更新生產(chǎn)1∶10 000 DLG數(shù)據(jù)，有效提高了縮編更新的作業(yè)效率，縮短了生產(chǎn)周期，快速完成了赤壁市縮編更新生產(chǎn)任務(wù)。然而，由于不同地區(qū)、不同比例尺地圖縮編更新工作本身的差異性和復(fù)雜性，地圖表達(dá)智能綜合系統(tǒng)暫不具有通用性和普適性，與真正實(shí)現(xiàn)實(shí)用化、工程化的要求還有一定的差距。后續(xù)將繼續(xù)深入研究、不斷挖掘地圖智能更新技術(shù)，以滿足自然資源管理、國(guó)土空間規(guī)劃對(duì)新型基礎(chǔ)測(cè)繪體系建設(shè)的需求。