現(xiàn)代數(shù)字化地圖的生產(chǎn)方式及技術(shù)分析

楊 覃

（安徽省測繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站 安徽 合肥 230031）

現(xiàn)代數(shù)字化地圖的生產(chǎn)方式及技術(shù)分析

楊 覃

（安徽省測繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站 安徽 合肥 230031）

本文重點介紹4D數(shù)字地圖產(chǎn)品和專題數(shù)字地圖產(chǎn)品的生產(chǎn)方式。

4D 產(chǎn)品（DLG、DEM、DOM、DRG）；數(shù)字地圖產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

1 生產(chǎn)方式

1.1 數(shù)字線劃地圖(DLG)

數(shù)字線劃地圖是基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)的核心數(shù)字產(chǎn)品，它采集方法很多，主要包括以下幾個方面：

（1）平板儀測量：平板儀測量采集的是非數(shù)字產(chǎn)品，它最終生成的成果是紙質(zhì)或薄膜地圖。它要生成DLG還需要經(jīng)過內(nèi)業(yè)數(shù)字化、編輯處理。目前，平板儀測量已經(jīng)不是GIS野外數(shù)據(jù)采集的主要手段，它正逐漸被全野外數(shù)字測量所取代。

（2）全野外數(shù)字測量：利用電子手簿、便攜機或掌上電腦與全站儀相連，測量結(jié)果直接以數(shù)字形式存儲，不需要經(jīng)過內(nèi)業(yè)數(shù)字化處理。

（3）GPS測量：采用實時動態(tài)GPS測量系統(tǒng)，用兩臺或更多臺GPS接收機來協(xié)同工作，將一臺接收機作為基站，放在已知點上，其他接收機對空間目標測量，采集的數(shù)據(jù)存放便攜電腦或掌上電腦中。

（4）地圖數(shù)字化：地圖數(shù)字化有兩種作業(yè)方式：手扶跟蹤數(shù)字化和掃描矢量化。手扶跟蹤數(shù)字化是使用數(shù)字化儀進行地圖數(shù)字化，掃描矢量化是通過專用軟件對掃描處理后的數(shù)字柵格地圖進行屏幕跟蹤矢量化。

（5）攝影測量：攝影測量經(jīng)歷了模擬攝影測量和解析攝影測量階段，隨著計算機技術(shù)及其應(yīng)用的發(fā)展以及數(shù)字圖像處理、模式識別、計算機視覺等學(xué)科的發(fā)展，現(xiàn)已進入數(shù)字攝影測量階段。長期以來，攝影測量在基本比例圖生產(chǎn)中占據(jù)著胡里非常重要的位置，特別是發(fā)展到今天的數(shù)字攝影量階段，攝影測量以其高效快速、生成數(shù)據(jù)產(chǎn)品齊全而發(fā)揮著著其他測量手段無法比擬的作用。

1.2 數(shù)字高程模型(DEM)

數(shù)字高程模型的數(shù)據(jù)采集通常包括以下幾種方法：

（1）地面測量

利用自動記錄的測距經(jīng)緯儀（常用電子速測經(jīng)緯儀或全丫經(jīng)緯儀）的野外實測。這種速測經(jīng)緯儀一般都有微處理器，可以自動記錄和顯示有關(guān)數(shù)據(jù)，還能進行多種測站上的計算工作。其記錄的數(shù)據(jù)可以通過串行通訊，輸入計算機中進行處理。

（2）現(xiàn)有地圖數(shù)字化

利用數(shù)字線劃圖中的高程點、等高線、特征線，通過專業(yè)軟件來構(gòu)建一個地區(qū)三角網(wǎng)，再生成數(shù)字高程模型。

（3）空間傳感器

利用全球定位系統(tǒng)GPS，結(jié)合雷達和激光測高儀等進行數(shù)據(jù)采集。早在2000年，美國“奮進”號航天飛機在結(jié)束了9天的繞地飛行后，采用星載成像雷達和合成孔徑雷達等高新技術(shù)，采集了地球上人類所能正?；顒拥貐^(qū)（約占地表總面積的80%）的地面高程信息，經(jīng)處理可制成數(shù)字高程模型和三維地形圖。此次計劃所取得的測繪成果，覆蓋面大、精度高、有統(tǒng)一的基準，不但在民用方面應(yīng)用廣泛，而且在導(dǎo)彈發(fā)射、戰(zhàn)場管理、后勤規(guī)劃等軍事活動中具有重要價值，因此引起了各國軍界和傳媒的廣泛關(guān)注。

（4）數(shù)字攝影測量方法

這是DEM數(shù)據(jù)采集最常用最有效的方法之一。利用附有的自動記錄裝置（接口）的立體測圖儀或立體坐標儀、解析測圖儀及數(shù)字攝影系統(tǒng)，進行人工、半自動或全自動的量測來獲取數(shù)據(jù)。

（5）LIDAR+CCD 相機

LIDAR也叫機載激光雷達，是一種安裝在飛機上的機載激光探測和測距系統(tǒng)，是由GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）、INS（慣性導(dǎo)航系統(tǒng)）和激光測距三大技術(shù)的集成應(yīng)用系統(tǒng)。如加拿大OPTECH公司生產(chǎn)的ALTM3100系統(tǒng)和德國 IGI公司生產(chǎn)的Lite Mapper5600系統(tǒng)，ALTM3100和 Lite Mapper5600機載激光掃描遙感系統(tǒng)同時還集成了CCD相機，它與激光探測與測距系統(tǒng)協(xié)同作業(yè)，同步紀錄探測點位的影像信息，因此它可直接獲取一個地區(qū)高精度的數(shù)字高程模型（DEM）、數(shù)字地表模型（DTM）、數(shù)字正射影像圖（DOM）,由于這種方法可以直接獲取高精度的正射影像數(shù)據(jù)，免去了影像處理的環(huán)節(jié)，它的成果可以廣泛應(yīng)用于城市測繪、規(guī)劃、林業(yè)、交通、電力、災(zāi)害等部門。

1.3 數(shù)字正射影圖(DOM)

數(shù)字正射影像圖是利用數(shù)字高程模型（DEM）對經(jīng)掃描處理的數(shù)字化航空像片或高空采集的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，逐像元進行投影差改正、鑲嵌，按國家基本比例尺地形圖圖幅范圍剪裁生成的數(shù)字正射影數(shù)據(jù)集。對于航空像片,利用全數(shù)字攝影系統(tǒng),恢復(fù)航攝時的攝影姿態(tài),建立立體模型,在系統(tǒng)中對DEM進行檢測、編輯和生成，最后制作出精度較高的DOM。

對于衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，可利用已有DEM數(shù)據(jù)，通過單片數(shù)字微分糾正生成DOM數(shù)據(jù)。

1.4 數(shù)字柵格地圖(DRG)

數(shù)字柵格地圖是通過一張紙質(zhì)或其他質(zhì)地的模擬地形圖，由掃描儀掃描生成一維陣列影像，同時對每一系統(tǒng)的灰度（或分色）進行量化，再經(jīng)二值處理、圖形定向、幾何校正即形成一幅數(shù)字柵格地圖，需要經(jīng)過以下幾個步驟：

（1）圖形掃描：采用掃描分辨率不低于500dpi的單色或彩色掃描儀掃描。

（2）圖幅定向：將柵格圖幅由掃描儀人材變換為高斯投影平面直角坐標。

（3）幾何校正：消除圖底及掃描產(chǎn)生的幾何畸變?？梢圆捎孟嚓P(guān)軟件對柵格圖像的畸變進行糾正，糾正時要按公里格網(wǎng)進行，通過仿射變換及雙線性變換，實現(xiàn)圖幅糾正。

（4）色彩糾正：用PHOTOSHOP等軟件進行柵格圖編輯轟動單色圖按要素人工設(shè)色，對彩色圖作色彩校正，為使色彩統(tǒng)一，應(yīng)按規(guī)定的RGB比例選擇所用的幾種色調(diào)。

1.5 專題數(shù)字地圖產(chǎn)品

空間信息加上專題信息就合成我們所說的專題數(shù)字地圖產(chǎn)品。例如一張城市導(dǎo)游電子地圖，可以通過這座城市的數(shù)字線劃地圖(DLG)獲取它的空間信息：城區(qū)內(nèi)的街道及街道名稱和城郊的道網(wǎng)分布，城市的水系分布及名稱，城市的區(qū)域范圍，居民區(qū)和非居民區(qū)，城區(qū)中的小區(qū)位置和相應(yīng)名稱，城郊的村莊范圍和名稱，以及政府駐地和重要的事業(yè)單位駐地和名稱等；專題信息：交通線路、旅游景點、旅行社、賓館飯店、醫(yī)院、公共信息等。配上相應(yīng)的景區(qū)景點彩色圖像會使整幅電子地圖直接而生動起來，配上相應(yīng)的改城市的公交車線路圖表會使初行者方便。這些專題信息的獲取則需要編制人員去實地采集或通過媒體等其他手段獲取。

2 生產(chǎn)技術(shù)分析

2.1 數(shù)字地圖產(chǎn)業(yè)化發(fā)展三個環(huán)節(jié)

建立數(shù)字地圖生產(chǎn)、數(shù)字地圖管理與數(shù)字地圖服務(wù)體系并完善相應(yīng)的機構(gòu)。三者之間的關(guān)系用以下圖表解釋。（表5-1）

表5-1

數(shù)字地圖生產(chǎn)：空間數(shù)據(jù)是空間位置服務(wù)的核心內(nèi)容，要加快完成從傳統(tǒng)測繪技術(shù)向數(shù)字化技術(shù)的轉(zhuǎn)變，形成內(nèi)外業(yè)一體化數(shù)字地圖生產(chǎn)體系；建立規(guī)?；臄?shù)據(jù)生產(chǎn)與管理機制，確保數(shù)據(jù)庫建立與管理的有效實施，保障數(shù)據(jù)的現(xiàn)實性與完整性。

數(shù)字地圖管理：完成從傳統(tǒng)的測繪生產(chǎn)管理向現(xiàn)代化生產(chǎn)管理體系的轉(zhuǎn)變；建立適應(yīng)數(shù)字化生產(chǎn)作業(yè)體系的質(zhì)量控制體系。

數(shù)字地圖服務(wù)：建立完善數(shù)字地圖產(chǎn)品開發(fā)與服務(wù)體系，實現(xiàn)數(shù)字地圖產(chǎn)品開發(fā)產(chǎn)業(yè)化。

數(shù)字地圖生產(chǎn)、數(shù)字地圖管理與數(shù)字地圖服務(wù)三者的關(guān)系是相輔相承的。例如：生產(chǎn)一幅行政區(qū)劃數(shù)字地圖過程詳解圖表

（用文字敘述方式將該過程敘述清楚。）

表5－2

表5-1說明如下：

收集基礎(chǔ)地理底圖資料，一般采用1：5萬核心要素地形圖數(shù)據(jù)作為本次編制的基礎(chǔ)地理底圖。對數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換和整理，1：5萬核心要素數(shù)據(jù)格式為ARC/INFO格式*.E00數(shù)據(jù)，因為*.E00數(shù)據(jù)是經(jīng)緯坐標，先對經(jīng)緯坐標系轉(zhuǎn)換為大地坐標，通過相關(guān)軟件把*.E00數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為*.dwg數(shù)據(jù)，形成縮編底圖。根據(jù)印刷紙張的尺寸來確定成圖比例尺。根據(jù)比例尺對基礎(chǔ)地理底圖進行縮編，在此縮編圖上添加：民政部門勘定的行政區(qū)劃界線；居民地名稱的核對和定位；水系的核對；交通要素的核對和補充等。依據(jù)印刷需求進行顏色設(shè)置和網(wǎng)線的設(shè)定，（這個過程就是數(shù)字地圖的生產(chǎn)）。形成樣圖，報審國土資源廳審核（批準審圖號），出版社審查（發(fā)行書號），地方測管處檢查，當?shù)孛裾块T的認可（這個過程就是數(shù)字地圖的管理）。把數(shù)字地圖交付給使用部門或公開面向社會發(fā)行，根據(jù)使用的情況或社會需求進行下一個數(shù)字地圖的開發(fā)。（數(shù)字地圖服務(wù)）

2.2 數(shù)字地圖產(chǎn)品開發(fā)的三個環(huán)節(jié)

一個成功的地理信息產(chǎn)品在數(shù)據(jù)采集、產(chǎn)品開發(fā)、市場策劃三個環(huán)節(jié)都是非常成功有效的。

A.數(shù)據(jù)采集是一個市場化的過程，對于公眾數(shù)字地圖產(chǎn)品，數(shù)據(jù)采集直接與客戶打交道。首先要制定數(shù)據(jù)采集的原則。原則的制定：先對市場進行深入的全方位考察，做出市場策劃，依據(jù)市場策劃和產(chǎn)品開發(fā)的主題，制定出數(shù)據(jù)采集的原則。這個原則要考慮市場的需求程度；體現(xiàn)社會公益性；展現(xiàn)本次產(chǎn)品的特點。然后依次列出本次地圖產(chǎn)品的采集主要內(nèi)容和次要內(nèi)容以及補充內(nèi)容。有些內(nèi)容可以和客戶進行互動解決，有些內(nèi)容必須通過專業(yè)部門提供，對這些數(shù)據(jù)應(yīng)繳納一定費用?？紤]一些內(nèi)容在公共場所的影響。要對所采集的內(nèi)容進行詳細分類和編碼，以便本次產(chǎn)品中的下步工序的順利完成。通過分類，也可以利用其中的一些類別作為其他產(chǎn)品的開發(fā)使用。所以，在數(shù)據(jù)采集中，對已采集的數(shù)據(jù)內(nèi)容進行分類與編碼是數(shù)據(jù)采集的重點工作。進行分類與編碼后，要對已分類的數(shù)據(jù)進行整理和完善，提出作業(yè)思路，規(guī)定作業(yè)方法。對作業(yè)方法進行詳細說明，以便每一位作業(yè)人員掌握作業(yè)要領(lǐng)。

B.數(shù)據(jù)采集的內(nèi)容、分類與編碼直接與產(chǎn)品開發(fā)有關(guān)，產(chǎn)品開發(fā)是實現(xiàn)客戶需求的過程。怎樣進行產(chǎn)品的開發(fā)呢？首先要進行廣泛的社會調(diào)查，市場的需求何在，針對需求提交市場產(chǎn)品策劃。這個策劃要包括：產(chǎn)品應(yīng)以什么樣形式存在。是簡單地對采集的數(shù)據(jù)進行整理，得到的數(shù)據(jù)格式形式，還是對數(shù)據(jù)進行分類、交換、制作，得到的直觀的、內(nèi)容豐富的、使用簡單的產(chǎn)品。所以產(chǎn)品策劃在產(chǎn)品的形式、內(nèi)容、特點上都應(yīng)有全面的敘述，而產(chǎn)品的這些特性和功能要怎樣實現(xiàn)，都應(yīng)有詳細計劃。這個產(chǎn)品所針對的消費群體，對產(chǎn)品進行包裝和發(fā)行。

C.綜上所述，市場策劃始終貫穿于數(shù)據(jù)采集與產(chǎn)品開發(fā)的全過程。這個策劃是否成功，要注意以下幾點：策劃要體現(xiàn)公益性?，F(xiàn)在的地理信息產(chǎn)品都是為社會服務(wù)的，大到政府部門的各項決策，小到我們?nèi)粘Ｉ钪械谋憷?，都離不開地理信息產(chǎn)品。所以政府應(yīng)大力支持地理信息產(chǎn)品的開發(fā)，在個種媒體上進行宣傳，在資料使用上給予方便，溝通各個渠道以利于地理信息產(chǎn)品的生產(chǎn)。

所以每一個地理信息產(chǎn)品都離不開數(shù)據(jù)采集、產(chǎn)品開發(fā)、市場策劃。三者互為前提和結(jié)果，相互轉(zhuǎn)換。只有處理好地理信息產(chǎn)品的每一個環(huán)節(jié)，才能生產(chǎn)出好的地圖產(chǎn)品。數(shù)據(jù)采集、產(chǎn)品開發(fā)、市場策劃的關(guān)系見下表。（表5-3）

表5-3

（可圍繞數(shù)據(jù)采集、產(chǎn)品開發(fā)、市場策劃中的要點展開說明，分別用三段來說明，對里面能詳細展開的可在分段。）

［1］王飛.數(shù)字地圖、電子地圖與地圖[J].地圖：中國地圖出版社，1998.

［2］毛贊猷.數(shù)字地圖的實用化[J].地圖：中國地圖出版社，1997.

［3］老沈.數(shù)字地圖服務(wù)趨向?qū)嵱没痆J].中國測繪報，2006.

［4］郭華東.數(shù)字地球的概念與應(yīng)用[J].中國測繪報，2008.

［5］鐘耳順.地理信息要融入 IT 主流[J].中國測繪報，2008.

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