大比例尺数字地形图采集与建库一体化应用

大比例尺数字地形图采集与建库一体化应用

本文主要就大比例尺数字地形图采集与建库一体化应用中存在的问题以及一体化应用的可行性做了一些分析和探讨。

标签：大比例尺数字地形图一体化

数字测图是对利用各种手段采集到的地面数据进行计算机处理，而自动生成以数字形式储存在计算机存储介质上的地形图的方法。目前基于计算机技术、信息和通讯技术的快速发展，集数字地形图数据采集、建库、成图的一体化应用越来越普及，进一步提高了大比例尺地图测绘的精度和效率。

1目前大比例尺数字地形图采集建库的方法应用

现阶段根据采集数据的手段不同，有地面数字测图、地形图数字化等方法。

1.1地面数字测图

在实际工作中，大比例尺数字化测图主要指野外实地测量即地面数字测图，也称野外数字化测图。GPS RTK测量GPS定位方法灵活方便、精度高，目前应用非常广泛。GPS实时动态定位技术（RTK），在RTK作业模式下，测程可达到10km--30km。通过数据链将基准站的观测值及站点坐标信息一起发给流动站的GPS接收机。此时流动站的GPS不仅接收来自基准站的数据，还要同时接收卫星发射的数据，这些数据组成相位差分观测值，经处理随时得到厘米级的定位结果。若现场连接电子平板测图系统就可实时成图，及时解决测图中的问题，可实现一步测图，这极大的提高开阔地区野外测图的准确性和劳动效率。

另外，采用自动跟踪式全站仪能自动跟踪照准立在测点上的棱镜，通过无线数字通信将测量数据自动传输给棱镜站的电子平板记录成图。例如采用TCA全站仪+RCS1000遥控器的测量模式，可实现测站无人值守的遥控测量。可以在棱镜站遥控开机测量，全站仪自动跟踪、自动照准、自动记录。TCA遥控测量系统与电子平板连接可实现自动跟踪模式的电子平板数字测图。

人们在数字化测图的生产的实践中不断地改进测量方法和作业手段，研制开发出不少受用户欢迎的数字化测图系统。主要有：“南方CASS内外业一体化成图系统”、“武汉瑞得RDMS数字测图系统”、“清华三维EPSW电子平板测图系统”等。目前这些数字化测图技术的应用都为大比例尺数字地形图的采集与建库一体化提供了基本条件。电子平板测图软件既有与全站仪通信和数据记录的功能，又在测量方法、解算建模、现场实时成图和图形编辑、修正等方面超越了传统平板测图的功能，从硬件意义上讲，完全替代了图板、图纸等绘图工具。便携式计算机高分辨率的显示屏作画面，显示屏上所显即所测。数字测图真正实现了内外业一体化，测量出现的错误现场可以及时地纠正。从而使数字测图的质量与效率全面超过了白纸测图。

1.2地形图数字化

将现有地形图数字化，实现图—数转换并存入计算机，由计算机综合处理，形成数字地形图。主要方法是电脑编辑地图。如CASS 8.0软件编辑完成的地形、地籍图都是扩展名为“*.dwg”的AutoCAD格式CASS的图形文件。AutoCAD在国内用户众多，*.dwg格式的数字地形图成果，被广泛地应用于各种规划设计和图库管理，应用领域非常广泛。测量数据录入计算机后，即要运用CASS 8.0的各种图形编辑方法，将离散的定位点编辑成数字形式的地形图。地形图编辑大体上有两种方法，人机交互编辑成图和计算机自动成图。工程实践中，无论是野外采集数据还是内业编辑成图，总是根据实际情况综合运用多种方法，以追求更高的工作效率。

作为数字地形图编辑成图工作的第一步，首先要将观测数据输入计算机CASS8.0为几乎所有内存全站仪及PC-E500、HP2110、MG（测图精灵）等电子手簿预设了通讯接口，能使各种型号的全站仪及电子手簿中的观测数据，以统一的坐标数据文件格式传送到计算机，供CASS 8.0打开、展绘及编辑成图。

数字化地形图CAD数据并不具备拓扑关系，不能满足地理信息数据库建设的要求，为满足多行业对数据内容、精度的普遍需求，需要对电子地图数据进行入库数据的预处理，然后建立通过地形要素的选取、分层和编码设定，将数据转入到GIS应用系统中。

2制图与建库一体化主要问题分析

地形图数据采集和建库一体化应用的关键在于解决地图制图与地图建库之间的衔接，实现地图制图与建库一体化生产。

大比例尺地图制图与建库，由于生产工序不同，目前多数情况是分属于不同的系统进行生产，不利于数据的更新和维护，也不得降低地图生产成本和提高地图生产效率。从目前地形图采集和建库的实际来看，主要存在五个方面的问题。

一是大比例尺地图建库技术还不成熟，测绘单位及地图行业多是根据经验进行大比例尺地图的建库工作，从数据采集和建库的一体化应用上还缺乏一个相对完善和统一的通用标准。

二是目前使用的制图和建库软件还存在一定的功能缺陷，且分属于两个独立的软件系统。一种是采用CAD软件设计制图，另一种是采用GIS地理信息系统软件。两种软件本质上都不是为专为空间数据设计。从应用上看两种软件尚不具备地图数据采集与建库的一体化应用。

三是地形图数据的采集与地图建库相脱节，从地形图数据的采集到制图成库的整个生产工序尚不能形成连续和自动化的流程体系。

四是大比例尺地图建库数据还原显示与输出还存在一些问题。由于大比例尺地图要素多，关系复杂，通过计算机手段将所有要素直接符号化的难度还较高。

3大比例尺数字地形图采集建库一体化应用研究

以GPS RTK模式为例，地形图要素分为测量控制点、居民地和垣栅、工矿建（构）筑物及其它设施、交通及附属设施、管线及附属设施、水系及附属设施、境界、地貌和土质、植被9个大类。图形信息码用四位数字码组成，分别代表大类码、小类码、一级码、二级码。计算机地形图编辑是操作测图软件来完成的。大比例尺地面数字测图软件具有碎部数据的预处理、地形图的编辑、地形图输出等功能。地形图数据库是某一区域地形图数据的集合，包括地形要素的空间数据和属性数据。其作用在于以精确的坐标来描述空间数据，用属性数据定位于空间数据。这间数据主要是地理物体的位置、形态、大小和分布特征诸方面信息。可分为点数据、线数据、面数据和混合性数据四种类型。非空间数据主要包括专题属性数据和质量描述数据等。它表示地理实体的本质特性，是地理实体相互区别的质量准绳，如土地利用、土壤类别等专题数据和地物要素分类信息等。时间因素为地理信息增加了动态性质。这种动态变化特征，一方面要求信息及时获取并定期更新，另一方面要重视自然历史过程的积累和对未来的预测和预报。在地形图数据库中，地形图数据采取分层存储。按地形要素的内容可分为：控制点层、房屋建筑层、管线层、道路层、水系层、植被层、地貌层、注记层等。

传统的大比例尺地图要素类型分为：点、线、面、注记。为了满足GIS系统数据入库和地图制图的需要，实现制图与建库一体化，需要引入“复合要素”和“辅助制图要素”的两个概念。将大比例尺地图要素类型分为：点、线、面、注记、复合要素。复合要素由点要素、线要素、面要素及辅助制图要素组合而成。“辅助制图要素”是为了保证地图符号化表示时的正确性而增加的辅助点、线、面，主要满足地图建库数据符号化以及地图的出图、出版印刷的需要。

为了满足地图输出的需要，要处理好点状符号与线状符号的压盖问题，文字注记与线状符号的压盖问题。针对文字注记压盖问题，可以通过文字掩盖来实现。而点状符号的压盖问题，也可以通过掩盖来实现。但是由于符号的形状和大小不等，就会出现符号压盖要素太多，影响图面美观；同时在编辑图面移动点状符号时，就会造成掩盖和符号不能同时编辑移动或者要移动两次，给编辑增加工作量。为了更好地处理点状符号的压盖问题，提出在制作符号的同时，就把掩盖同符号制作成为一个整体，这样在编辑符号时，就避免了压盖。

地图的要素从其图形表现看是有一定层次关系的。有些地图要素，其它任何要素同它的图形冲突都不能影响其图形的完整性，这种地图要素的图形可以看成第一层，例如控制点、不依比例尺点状符号等点状地图要素；依次类推，线状地图要素放在第二层；面状地图要素放在第三层。同时线状地图要素从空间位置关系上，也有上下之分，要保证高一级要素压盖低一级要素，例如桥梁在河流上面。

参考文献