天地图电子地图数据制作1(2021整理)

“天地图·甘肃〞电子地图
数据制作
目录
第一章引言 0
1.1研究目的和意义 0
1.2国内外开展现状 0
1.3研究内容和方法 (1)
第二章电子地图和“天地图.甘肃〞 (3)
2.1电子地图与电子地图数据 (3)
2.2电子地图分类 (3)
2.3“天地图.甘肃〞 (5)
2.3.1“天地图.甘肃〞介绍 (5)
2.3.2电子地图分级与内容 (5)
第三章 ARCGIS与“天地图.甘肃〞数据 (7)
3.1A RC GIS概述 (7)
3.2“天地图.甘肃〞数据 (7)
第四章“天地图.甘肃〞电子地图数据制作 (9)
4.1框架数据生产 (10)
4.1.1根底库中要素的导出 (10)
4.1.2要素的逐层溶解 (11)
4.1.3坐标系转换 (11)
4.1.4根底数据到框架数据转换 (12)
4.1.5地理要素实体化 (13)
4.2地图要素综合 (16)
4.2.1点状要素综合 (17)
4.2.2道路综合 (20)
4.2.3水系综合 (22)
4.2.4居民地综合 (22)
4.3影像数据处理 (25)
4.3.1数据匀光 (26)
4.3.2坐标系转换 (27)
4.3.3数据拼接 (28)
4.3.4投影转换 (28)
4.3.5数据裁切 (28)
4.4电子地图制作 (29)
4.4.1符号库建立 (29)
4.4.2电子地图配图 (30)
4.5地图质量控制与脱密 (31)
4.5.1地图质量控制 (31)
4.5.2地图脱密 (31)
4.6瓦片制作 (34)
第五章结论与展望 (35)
5.1结论 (35)
5.2展望 (35)
第一章引言
1.1“天地图〞建设目的和意义
目前，我国国家信息化建设与应用不断深入，网络地理信息系统应用越来越广泛,政府部门和社会群众使用地理信息的频率也越来越高。

地理信息在政府决策、国家信息化建设和人民生活中的需求日益迫切，为此国家测绘局做出了建设国家地理信息公共效劳平台的决策。

国家测绘地理信息局2021年10月宣布，中国公众版的国家地理信息公共效劳平台“天地图〞网站正式开通测试版〔:// tianditu 〕，2021年1月正式上线运行。

作为我国官方的地理信息效劳网站，“天地图〞将向公众提供权威、全面、统一的地理信息效劳，打造地理信息效劳的中国民族品牌。

“天地图〞的正式上线，标志着中国测绘效劳方式取得重大进展，实现了由离线提供地图、数据效劳向在线提供地理信息效劳的根本性转变，将极大地促进地理信息资源的社会化应用，对于开展地理信息产业、促进中国信息化建设意义重大。

徐德明指出要加快形成全国测绘与地理信息效劳“一个网、一张图、一个平台〞。

“天地图〞也是“数字中国〞的重要组成局部，由多级节点构成的一体化地理信息在线效劳体系，运行于互联网环境，通过门户网站向公众免费提供全国地理信息“一站式〞协同效劳。

“天地图〞采用基于SOA技术架构的分布式多节点协同，由分布式主节点、省级节点和市级节点按照“分享共建、协同效劳〞的机制组成。

主节点为基于主节点数据中心的运行支持系统、在线效劳系统，处理、管理、维护更新国家级数据资源，省级节点和市级节点负责运行省级和市级数据资源。

“天地图·甘肃〞是甘肃省省级节点〔gsmap 〕，为甘肃省省级节点数据中心的运行系统，负责处理、管理、更新甘肃省的数据资源。

按照国家测绘地理信息局的工作部署要求，甘肃省测绘局在2021年6月至12月开展了“天地图·甘肃〞的省级节点建设工作，由甘肃省根底地理信息中心承当实施。

“天地图·甘肃〞省级节点的电子地图数据加工制作，具体任务由甘肃省根底地理信息中心数据库部承当，本人作为“天地图·甘肃〞电子地图数据加工制作的负责人，全面安排部署了整个过程的任务分配、技术细节和进度。

地图数据是电子地图的核心内容，对数据的加工制作的过程显得尤为重要，同时该过程具有工作量大、工序繁琐、建设本钱高和动态更新难的特点。

“天地图·甘肃〞电子地图数据的制作严格按照国家局天地图省级节点制作标准要求收集、整理整合全省各类地理信息数据，并丰富和更新数据资源，包括扩充城市范围街区、建筑物和POI信息等，另外，尽量增大了高分辨率影像范围和提高了数据现实性。

1.2国内外开展现状
电子地图是计算机技术和传统制图理论相结合开展的产物，能够以可视化数字地图为背景，用文本、图片、视频和图表等多媒体手段，展现地貌、交通、居民、旅游等综合信息的现代产品。

随着社会信息化的开展，对电子地图的需求也越来越大，电子地图的应用也从传统的浏览查询、汽车导航等领域不断地深入拓展。

而数字技术的开展不仅没有丝毫削弱地图在空间信息表达和传播上的地位作用，反而由于多方面技术的进步使其以更快的速度迅速渗透到科学、技术与社会的各个领域。

美国早在20世纪70年代就开始制作使用电子地图，在社会需求的推动下，欧美兴旺国家电子地图产业已经非常成熟，涌现出一批优秀产品，目前，电子地图的应用于政务效劳和社会效劳，在兴旺国家电子地图已经成为电子政务的重要组成局部，电子地图已经被标准化、公开化和网络化，电子地图产品随处可见。

谷歌地图依靠谷歌公司强大的品牌效应和技术支撑，成为当今世界上最知名的、应用最广泛的电子地图之一。

同欧美相比，我国的电子地图尚处在起步阶段，自从1995年我国研制出版了国家经济地图集电子版以来，已有大量电子地图和电子地图集出版。

目前，国内有百度、高德、四维、灵图等互联网地图公司，也能提供根本的地理信息效劳，但我国还没有电子地图行业内的龙头产品。

地理信息作为一种国家战略资源，需要从政府层面高度重视、着力开展。

“天地图〞是由国家测绘局监制、国家根底地理信息中心管理、天地图运营，全部采用具有自主知识产权软件产品的在线效劳网站，为政府、企业和公众免费提供地理信息效劳。

我国电子地图还存在人才、版权和权益、数据格式与标准化、可视化等问题。

电子地图的开展趋势将是以地理信息为根底，整合旅游、娱乐、餐饮、公交等增值信息，逐步向生活靠拢，而所有电子地图效劳的根底都是地图数据，地图数据是电子地图的核心竞争力，因此，要加强地图数据增值信息开掘，走进群众生活。

路网和POI等地理要素几乎每年都在变化，这就意味着电子地图数据需要持续更新，并尽量降低错误。

电子地图是否有生命力，与其地图数据的更新频率和地图数据质量息息相关。

谷歌电子地图之所以被广泛应用，不仅仅拥是好技术和硬件设施，更重要是拥有高质量的地图数据，“天地图〞是中国区域内数据资源最全面的地理信息网站，其矢量数据为我国完全自主产权，卫星影像数据是通过商业合作的方式使用了来自不同商业卫星的影像数据，今后也将逐渐使用我国卫星影像。

要集成创新、形成合力，做大做强“天地图〞，不仅要完善功能、加大推广，更重要的是做好电子地图数据。

1.3 研究内容和方法
〔1〕研究内容
依据?公开地图内容表示假设干规定?、?国家地理信息公共效劳平台技术设计指南?〔国家测绘局-2021.03〕、?“天地图〞建设技术文档汇编?、?“天地图〞省、市级节点
建设试点工作技术总结文档汇编?、GB/T 13923-2006?根底地理信息要素分类与代码?等相关标准规定，将甘肃省根底地理信息中心现有数据加工制作为“天地图·甘肃〞电子地图数据。

〔2〕研究方法
“天地图·甘肃〞电子地图数据制作加工基于ArcGIS软件和其他方法，按照“天地图·甘肃〞的电子地图制作流程，整理整合甘肃省全省1:1万数字线划数据〔DLG〕、1:1万正射影像数据〔DOM〕和其他数据。

第二章电子地图和“天地图·甘肃〞
2.1 电子地图与电子地图数据
电子地图是计算机技术、网络技术和地图技术开展的产物，是地图学领域的一场全新的变革，为地图制图、地图表达、传输提供了新的平台，给地图学的开展注入了新的血液。

从狭义上讲，电子地图是一种以数字地图为根底、以计算机系统为处理平台、在屏幕上实时显示的地图形式；从广义上讲，电子地图应该是屏幕地图与支持其显示的地图软件的总和。

电子地图实现了数据和软件系统的统一集成、具有很强的人机交互性、能够无级缩放实现多尺度数据浏览、具备高效、快速的数据检索与地图分析等诸多纸质地图无法比较的优点。

电子地图是由电子地图数据集经制图综合、符号化处理、图面整饰等处理制作而成。

电子地图数据集是指电子地图数据是针对在线浏览、专题标图等需要，对矢量数据、影像数据、高程数据进行内容选取组合所形成的数据集。

2.2 电子地图分类
电子地图类型比较丰富，由于是在传统地图上根底上开展而来，所以不仅具备传统地图的分类类型，还有自身特点的分类类型。

按照地图内容，可将电子地图分为普通电子地图和专题电子地图；按照比例尺大小，可分为大、中和小比例尺地图；按照要素分类，可分为矢量电子地图、影像电子地图和晕渲电子地图；按照技术特色，可划分为多媒体电子地图、三维电子地图和导航电子地图等。

国家地理信息公共效劳平台包括公众版、政务版和涉密版三个版本，“天地图〞属于公众版，这是根据不同的用户群体和效劳发布环境而划分为专业涉密级、政务应用级和公众效劳级，不同版本级别，地图所表达内容要素也不同，详情见表2-1。

〔1〕专业涉密级
根底专业级电子地图主要面向对根底地理信息要求较高的专业用户，电子地图数据内容主要包括相应比例尺根底矢量地形数据的全部要素、DEM数据和相关分辨率的影像数据。

〔2〕政务应用级
政务应用级电子地图主要面向政府用户，电子地图数据内容主要包括由相应比例尺根底矢量地形数据中的水系、居民地及设施、交通、境界与政区等要素，DEM数据和相关分辨率的影像数据。

〔3〕公众效劳级
对政务应用级数据经过脱密处理后，即形成面向公众用户的公众效劳级数据，可通过非涉密网络提供效劳。

大比例尺电子地图可根据自身特点和用途，在条件允许的情况下，添加一些与公众生活密切相关的餐饮、娱乐、金融等POI信息。

表2-1不同类型电子地图矢量要素内容
植被与土质农林用地
城市绿地
土质
全部选取城市绿地
城市绿地
〔脱密处
理〕
2.3 “天地图·甘肃〞
2.3.1“天地图·甘肃〞介绍
“天地图·甘肃〞是“天地图〞在甘肃省的省级节点，是甘肃省省级节点数据中心的支撑系统、在线效劳系统，处理、管理、维护甘肃省数据资源。

省级节点具有自主性，由在线数据、效劳软件和运行支撑系统组成，遵循一致的技术标准和相同的技术结构。

通过互联网与主节点实现效劳的聚合，可以通过“天地图〞主门户网站或省级节点访问接口访问。

图2-1 为“天地图·甘肃〞的门户网站。

图2-1 “天地图·甘肃〞门户网站
2.3.2电子地图分级与内容
每幅纸质地图都有固定的比例尺，但电子地图可以载负多比例尺数据。

“天地图〞共有20级数据，国家主节点负责1至14级数据，各省级节点负责15至17级数据，市级节点负责18到20级数据，表2-2为天地图效劳级别与数据的情况。

“天地图·甘肃〞省级节点15至17级都以根底测绘1:1万数据为数据源，其水系、交通、居民地和政区与境界、居民附属设施、交通附属设施和植被与土质的内容选取见电子地图相关。

表2-2 天地图效劳级别与数据
效劳来源电子地图级别比例尺源数据比例尺
国家主节点1 1：295497593.05875003
1:100万
2 1：147748796.52937502
3 1：73874398.264687508
第三章 ArcGIS与“天地图·甘肃〞数据
3.1 ArcGIS概述
ArcGIS系列软件为美国环境系统研究所〔Enviroment System Research Institute，ESRI〕推出的GIS软件，ESRI为地理信息系统界的巨头，其开展根本上代表了国际地理信息系统技术水平的前沿，ArcGIS系列软件具备强大的地图制图、空间数据管理、空间分析、空间信息整合、发布与共享的能力。

ArcGIS系列软件是一个完整的GIS软件集合，包含一系列部署GIS的功能框架，它包括桌面ArcGIS、应用效劳器ArcGIS和一些开发工具等，产品已经广泛应用于国土、气象、水文和军事等领域。

“天地图·甘肃〞电子地图数据处理也是主要依靠ArcGIS产品，其中利用ArcMAP进行数据处理、地图配图；ArcGIS Server进行数据效劳发布、地图瓦片裁切等。

3.2 “天地图·甘肃〞数据
“天地图·甘肃〞主要制作甘肃省省级节点15、16和17级矢量和影像电子地图，局部县市18、19、20级大比例尺矢量和影像数据，为此集成了甘肃省大量矢量和影像数据。

15、16和17级矢量电子地图范围如图3-1，面积约12.9万平方公里，矢量电子地图数据主要来源于甘肃省1:1万根底线划数据〔DLG〕,并将道路、境界与政区、地名数据和水系数据的现势性更新到2021年，居民地及附属设施数据的现势性为2021到2021年不等。

15、16和17级影像电子地图范围如图3-2，面积约20.4万平方公里，影像电子地图数据来源于甘肃省1:1万根底正射影像数据〔DOM〕，分辨率为1米，现势性为2021到2021年不等。

18、19级矢量电子地图只包括兰州、白银、庆阳，其中白银、庆阳还有20级矢量电子地图。

道路、地名、水系数据现势性均为2021年，居民地现势性为2021到2021年；18、19级影像电子地图包括兰州、白银、天水，其中白银、庆阳还有20级影像电子地图，所用影像为分辨率0.5或0.6米的高分辨率WorldView、SPOT等影像，获取时间为2021至2021年；影像地图现势性白银平川区为2021年、庆阳西峰区为2021年。

图3-2 15-17级矢量数据范围图3-3 15-17级影像覆盖范围
第四章“天地图·甘肃〞电子地图数据制作
电子地图的核心是地图数据，“天地图·甘肃〞电子地图数据来源较多，主要数据包括甘肃省根底库中1：1万线划数据〔DLG〕和1:1万正射影像数据〔DOM〕,另外还有局部城市大比例尺矢量和影像数据、GPS采集的POI数据和局部城市挂图等。

根据“天地图·甘肃〞电子制作要求，需要对这些多源、多尺度数据进行分级分层处理，因此做好数据的调研工作十分重要，整理整合规划好数据应用，利用好数据，才能充分做好地图表达，力争到达“天地图〞要求的“数据最鲜活〞的目标。

“天地图·甘肃〞电子地图数据的处理，是电子地图数据制作的核心工艺，现有很多电子地图开发制作工艺流程，对“天地图〞电子地图数据加工也有相关的培训，根据甘肃省数据特点，“天地图·甘肃〞生产流程如图4-1，主要步骤包括数据分析、数据预处理、电子地图制作与修改以及工程组、院级和局级三级检查，最后为成果脱密和提交。

图4-1“天地图·甘肃〞电子地图生产流程
在电子地图的生产过程涉及的关键主要技术，包括框架数据生产、地图要素综合、影像电子地图、电子地图制作和瓦片制作等。

4.1 框架数据生产
地理框架数据是对根底地理信息数据进行内容提取、模型对象化重构等处理后形成，其保密等级不低于相应数据源，公开使用时须依据国家有关规定对其进行涉密信息过滤、空间精度降低等解密处理。

框架数据的生产是将根底数据库按照“天地图〞的标准要求实现地理要素的实体化的过程，图4-2为框架数据的生产流程，主要包括根底库中要素导出、数据的逐层溶解、坐标系转换、根底数据到框架数据转换以及地理要素的实体化。

图4-2框架数据生成流程
4.1.1根底库中要素的导出
从根底库实现要素导出，使用本单位已有的研究成果甘肃省根底地理信息数据库系统中数据处理功能，可以将全省1:1万DLG分带批量输出。

通过该系统选择指定源空间数据库〔根底库〕与目标空间数据库〔框架库〕的连接参数操作，配置形成图层分层与属性结构的对照方案即可导出应用，图4-3为该系统数据源设置和模型配置界面。

图 4-3 甘肃省根底地理信息数据库系统
4.1.2要素的逐层溶解
由于根底数据库内数据图幅间并未进行要素溶解，分带导出的面状要素类被图廓割裂，线状要素类存在大量伪节点，从而导致境界面不连通，水系、道路不连通现象等。

针对此类情况，需要按属性对线、面等要素类进行溶解处理。

这里利用ArcGIS的Arctoolbox中Dissove工具。

例如根底库中境界导出后境界被图廓割开，通过ArcGIS的Dissove工具，效果如图 4-4，能够完全消除图廓分割线，实现政区的融合。

图4-4 政区要素溶解前〔左〕后〔右〕
4.1.3坐标系转换
由于根底数据库中数据大局部为1980西安坐标系，只有近期所生产的数据为2000国家大地坐标系〔CGCS2000坐标系〕。

按照相关规定要求，“天地图〞数据需要统一使用CGCS2000坐标系。

利用?甘肃测绘基准体系向2000国家大地坐标系整体转换的关键技术研究?的现有成果进行数据的批量坐标转换。

具体转换方法参见?甘肃南部地理空间信息数据库1980西安坐标系数据向2000国家大地坐标系转换实施方案?。

基于此方案的软件的操作比较简单，只需指定转换前文件和转换后文件路径即可开始转换，例如如图4-5：
图4-5 2000坐标系转换界面
4.1.4根底数据到框架数据转换
根据?国家地理信息公共效劳平台公共地理框架数据—地理实体数据标准?〔以下简称?实体标准?〕要求，对根底地理信息数据进行代码转换、添加字段并编码等操作，生产出一整套符合?实体标准?要求的框架数据。

根底数据向框架数据转换包括框架数据要素类创立、框架要素生成和框架数据编码生成，利用了自主开发的Data Converter 工具。

〔1〕框架数据要素类创立，框架数据要素类名称格式如图4-6所示。

图4-6 框架数据要素类名称格式
如面状水系要素类命名为：GHYDPL。

在创立要素类的同时，为要素类添加属性字段，并按照?地理实体数据标准?要求，创立框架数据特有字段ENTIID、ELEMID、CLASID。

图层命名与字段的具体要求见附录?框架数据图层名称和字段对照表?。

〔2〕框架数据要素生成，
框架数据各层要素的生成即对应根底地理信息数据的批量拷贝过程。

〔3〕框架数据编码
在代码转换时需要建立分类代码对应表〔数据存在一对一、一对多和多对一的对应关系〕，对于一对一或多对一的分类代码通过程序批量完成，对于一对多的情形，需要针对具体情况进行分析，必要时参照其它资料进行转换或增加扩展码。

对照格式如图4-6。

图4-7 要素代码对照表〔左〕和属性要素对照表〔右〕
4.1.5地理要素实体化
根据“天地图·甘肃〞电子地图制作要求，需完成境界、政区、道路、铁路、河流和地名的地理要素实体化，房屋实体和院落实体只在主要的城市大比例尺数据中生成。

地理实体编码参见?国家地理信息公共效劳平台公共地理框架数据—地理实体数据标准?进行。

各地理要素实体化的具体处理方式见图4-8。

图4-8 地理要素根本实体定义
政区、境界、道路、铁路、河流和地名地理实体标识码编码规那么及处理方法分别如下：
〔1〕政区实体，政区实体标识码结构如图4-9，对政区实体具体处理方法：通过对全省1:1万原始政区要素的分析，发现根底地理信息数据由于各测区要素采集标准不一、境界变更、行政区划代码调整等原因，各测区政区存在不接边和PAC编码比较混乱等现象。

为了使数据具备权威性、可靠性，通过整理整合二调数据，从村级政区中逐级提取乡、县、市政区。

如果还有问题遗留，借助?甘肃省行政区划资料汇编?〔2021〕、省地图集、各市地图集和县级行政区划图完成。

图4-9 政区实体标识码结构
〔2〕境界实体，境界实体标识码结构如图4-10，对境界实体处理方法：界线实体应在政区面实体的根底上反生成，境界实体编码按境界两侧政区的顺序按从小到大排列，政区标识码编至乡镇级，名称按照“**省**市**县**镇〞的方式填写。

图4-10 境界实体标识码
〔3〕道路实体，道路实体标识码结构如图4-11，道路实体处理方法：道路数据应能正确表示道路的类别、等级和位置，反映道路网的结构特征、通行状况、分布密度以及与其它要素的关系。

但由于前期DLG数据生产方案和数据模型的差异，全省局部道路数据存在“在交通附属设施处不连通〞的现象。

为形成道路网，需对道路要素进行如下处理，以实现道路数据的实体化。

图4-11 道路实体标识码
在Geodatabase中建立要素子集，对线状道路进行规那么为“Must Not Have Dangle〞和“Must Not Overlap〞的拓扑分析，检查并修改道路数据中悬挂点和重复路段。

道路修改时应注意如下问题：
①为保持道路的连通性，不但道路须采集中心线，而且道路附属设施的中心线应拷贝到相应的道路层，并对其赋予道路的所有属性。

②道路应形成合理的路网等级，道路等级阶次应合理，道路密度应反映地区道路分布特征。

机耕路及以上等级道路一般应表示，乡村路和小路可根据道路网的疏密程度进行取舍，一般选取较长远、贯穿的、通达双线路及居民地间的道路。

③不同等级道路间相交的，应正确表示出道路间的连通关系。

如高速公路与低等级道路相交时，应通过匝道、立交桥等表示与其他道路的连通关系，否那么高速公路不应被打断，以此保证数据的连续性。

④道路数据须在道路交叉口处进行打断处理。

即选择处于编辑状态的道路要素，使用Topology工具中的Planarize Lines将所有道路在交叉口处打。

〔4〕铁路实体，铁路实体标识码结构如图4-12，对铁路实体处理方法：铁路数据中存在的问题和公路数据相似，实体化方法同道路数据处理方法。

图4-12 铁路实体标识码结构
(5)河流实体,河流实体标识码结构如图 4-13，河流实体处理方法：水系要素的表示应能反映出区域水系的总体特征，以及附属设施的情况，应位置准确、主次清楚。

因此，河流实体化过程首先须借助空间拓扑关系检查手段对水系进行连通性处理，以确保水网的正确性，然后按甘肃省河流代码进行实体编码。

图4-13 河流实体标识码结构
在Geodatabase中建立要素子集，对单线水系要素进行规那么为“Must Not Have Dangle〞和“Must Not Overlap〞的拓扑检查，并修改检查出来的悬挂点和重复要素。

修改时应注意如下问题：
①双线依比例尺表示的河流、沟渠，以及有单线河或双线河穿越的湖泊、水库和池塘等，需在双线或多边形中心线上采集河流结构线，分类代码〔CLASID〕赋为“gjx〞、名称属性赋值为双线河的名称，与单线河流连接共同构成河流网络。

河流结构线穿越湖泊、水库等的，其河流代码、名称属性与赋与之相连接的河流、渠道等的属性；如果湖泊、水库等是上下游河流名称的分界时，应赋上游河流属性。

②汇入双线河的单线支流与双线河流结构线之间加河流结构线并连接，河流代码和名称属性赋单线支流的属性。

③水网密集地区的短小河流、渠道和小面积池塘等可酌情舍去，水利附属设施的选取表示应考虑与水系及其它地物的关系。

④水系数据须在交叉口处进行打断处理。

即选择处于编辑状态的道路要素，使用Topology工具中的Planarize Lines将所有道路在交叉口处打断。

〔6〕地名地址，标准地理名称描述：
图4-14 标准地理名称描述图
标准地理名称处理方法为在数据源中地名注记以点和线两种数据类型存在，依据国家相关标准要求，在制作实体数据前需将全部线状要素转换为点状要素。

实体编码仅对行政区域名称进行编码，通过和政区实体数据关联，编写程序进行编码，名称通过对照表进行处理。

4.2 地图要素综合
地图要素的综合是地图制图的重要内容，对于海量数据的综合是个难点，自动制图综合虽然也有了深入的研究，但综合后数据质量问题也不容无视，需要有相关的质量分析与评价标准。

在数据处理过程中涉及大量地图要素综合均采用了计算机自动综合加人工判读校正的方法。

利用1:1万根本比例尺DLG数据，仅能生产第16级〔显示比例为1:9018〕和第17级〔显示比例为1:4509〕的电子地图。

如果将其直接用于生产第15级。