《海島(礁)典型要素判繪信息字典》編制探討與研究

曾 鳴，沈鴻春

(73603部隊(duì)，江蘇 南京210049)

一、引 言

自建國(guó)以來(lái)，我國(guó)從未對(duì)海島礁(特別是遠(yuǎn)海無(wú)人島礁)進(jìn)行過(guò)精確測(cè)量，相關(guān)測(cè)繪成果非常欠缺。當(dāng)前，我國(guó)的東海、南海的海洋主權(quán)受到諸多國(guó)家的干涉，海洋權(quán)益爭(zhēng)端日益突出，維護(hù)我國(guó)的海洋權(quán)益刻不容緩。為此，國(guó)務(wù)院于2008年批準(zhǔn)啟動(dòng)了“927工程”，由國(guó)家測(cè)繪局、總參測(cè)繪導(dǎo)航局、國(guó)家海洋局、海軍航保部聯(lián)合組織實(shí)施。

在執(zhí)行海島(礁)大比例尺地形圖測(cè)量任務(wù)的過(guò)程中，對(duì)高分辨影像判讀分析的正確率決定了作業(yè)成果的質(zhì)量好壞和任務(wù)的進(jìn)展快慢，進(jìn)而也決定了海島(礁)的戰(zhàn)略意義和實(shí)用價(jià)值。但目前我國(guó)針對(duì)海島(礁)典型要素的研究，處于一個(gè)初步階段，缺乏翔實(shí)、豐富的典型地物參考資料、系統(tǒng)的歸納整理和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)信息標(biāo)準(zhǔn)。

地理信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)字典是以數(shù)據(jù)庫(kù)中地理信息數(shù)據(jù)基本單元為單位，按照一定順序排列，對(duì)其內(nèi)容作詳細(xì)說(shuō)明的數(shù)據(jù)集。而判繪信息字典則是在地理信息數(shù)據(jù)字典的基礎(chǔ)上進(jìn)行內(nèi)容拓展，提供多元化的判讀信息，主要包括數(shù)據(jù)元素的含義、類型、格式、單位、精度、判讀特征以及其他相關(guān)影像資料。

判繪信息字典的建立不僅能夠?yàn)殚_發(fā)人員完善數(shù)據(jù)定義提供豐富的數(shù)據(jù)資料，而且能夠?yàn)榈匚镄畔⒉杉峁┛煽康膮⒖家罁?jù)。為此，根據(jù)現(xiàn)階段任務(wù)需求，筆者就編制《海島(礁)典型要素判繪信息字典》(以下簡(jiǎn)稱《判繪信息字典》)進(jìn)行了探討。

二、《判繪信息字典》的編制原則

1．三結(jié)合原則

編制《判繪信息字典》要堅(jiān)持科研、生產(chǎn)和使用者相互結(jié)合的原則。標(biāo)準(zhǔn)編制既要考慮標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性，還要考慮數(shù)據(jù)生產(chǎn)和應(yīng)用的適用性。在制定時(shí)就充分考慮數(shù)據(jù)應(yīng)用單位和數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位的不同需求，有針對(duì)性地增加了地物實(shí)景、正射影像、立體像對(duì)、特征描述、圖面表示等信息，既便于測(cè)繪人員生產(chǎn)作業(yè)使用，又便于非專業(yè)人員的解讀。

2．協(xié)調(diào)一致原則

編制《判繪信息字典》應(yīng)統(tǒng)籌兼顧軍用數(shù)字地形圖中地形目標(biāo)與國(guó)家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)中地形目標(biāo)的表示協(xié)調(diào)一致的原則。

3．速查原則

編制《判繪信息字典》應(yīng)以現(xiàn)有地物分級(jí)分類方式標(biāo)準(zhǔn)為起點(diǎn)，結(jié)合海島(礁)典型要素的具體情況，將所收集到海島(礁)典型要素相關(guān)資料進(jìn)行系統(tǒng)地整理分析，并歸納出一種更為合理的分級(jí)分類方式，便于用戶的實(shí)際操作。

4．可拓展原則

編制《判繪信息字典》應(yīng)為其他數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)提供可擴(kuò)充的內(nèi)容。在編制時(shí)需充分考慮標(biāo)準(zhǔn)的定位，以及在具體內(nèi)容上與軍用測(cè)繪地理信息要素、國(guó)家測(cè)繪地理信息要素?cái)?shù)據(jù)相協(xié)調(diào)，當(dāng)其他標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容發(fā)生變更時(shí)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)內(nèi)容的同步更新。

三、《判繪信息字典》的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容

1．《判繪信息字典》的要素分類方式

目前常用的海島(礁)典型要素分類方式有：名稱特點(diǎn)、地物要素屬性、地物所屬地域范圍、地物組合整體性質(zhì)、地物用途等(如圖1所示)。

通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，按地物要素屬性分類的方式，是各類地形圖圖式通用的地物分類方法，內(nèi)容更為詳細(xì)，層次更為清晰。但把地物要素屬性分類的方式直接作為海島(礁)典型要素的分類方法，同樣會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。

當(dāng)前用于分類的地物要素屬性主要包括居民地、工農(nóng)業(yè)和社會(huì)文化設(shè)施、交通運(yùn)輸設(shè)施、水系及其附屬建筑、植被、地貌與土質(zhì)等。而對(duì)于大型工廠、完整的島礁等一些整體結(jié)構(gòu)性強(qiáng)的地物無(wú)法進(jìn)行歸類。此外，對(duì)于一些特殊地物，如水上房屋、遠(yuǎn)海養(yǎng)殖船等也無(wú)法進(jìn)行歸類。

針對(duì)上述問(wèn)題，筆者結(jié)合海島(礁)典型要素的具體情況，將所收集到海島(礁)典型要素相關(guān)資料進(jìn)行系統(tǒng)地整理分析，并歸納出一種全新的分級(jí)分類方式。

(1)分類原則

海島(礁)典型要素分布于海島、海礁和海域之中，并在不同的區(qū)域范圍內(nèi)有各自的特點(diǎn)。其中，海島是指四面環(huán)海(水)并在高潮時(shí)露出水面的自然形成的陸地區(qū)域。有人島和有陸生植被的島嶼無(wú)論面積大小均為海島，無(wú)植被但面積大于500 m2的島嶼也為海島。海礁是指孤立水中隱現(xiàn)于水面的巖石島嶼，定義無(wú)植被且面積小于500m2的島嶼為礁。海域是海面上指除海島、海礁外的區(qū)域。

海島(礁)典型要素根據(jù)所屬區(qū)域劃分，主要包括海島范圍內(nèi)的地物要素(海島典型要素)、海礁范圍內(nèi)的地物要素(海礁典型要素)和海域范圍內(nèi)的地物要素(海域典型要素)。

海島典型要素主要包括海島干出線以上(含)范圍內(nèi)的海島地物;海礁典型要素主要包括海礁干出線以上(含)范圍內(nèi)的海礁地物;海域典型要素主要包括海面上除海島、海礁干出線閉合范圍外的海上地物。

在不同區(qū)域范圍內(nèi)，海島(礁)典型要素所屬要素范疇比較固定。所以在區(qū)域范圍劃分的基礎(chǔ)上，能夠根據(jù)地物要素類進(jìn)行區(qū)分。

(2)分類方法

一級(jí)類是按所在區(qū)域范圍進(jìn)行劃分，共分為3類：海島典型要素、海礁典型要素、海域典型要素。

圖1 海島(礁)典型要素分類方式

二級(jí)類是在一級(jí)類的基礎(chǔ)上，按地物要素進(jìn)行細(xì)化。其中，海島典型要素主要包括：海島地貌與土質(zhì)、海島特殊居民地、海島工農(nóng)業(yè)和社會(huì)文化設(shè)施、海島水系及其附屬建筑、海島交通運(yùn)輸設(shè)施、海島植被;海礁典型要素主要包括：海礁特征要素、海礁交通運(yùn)輸設(shè)施;海域典型要素主要包括：海上交通運(yùn)輸設(shè)施、海上工農(nóng)業(yè)設(shè)施。

在二級(jí)類的基礎(chǔ)上，再根據(jù)具體地物的實(shí)際情況進(jìn)行要素分類。對(duì)于一些尚未有明確地物分類標(biāo)準(zhǔn)的地物統(tǒng)一歸納至所屬一級(jí)分類下的特殊地物類。

分類方式如圖1所示。此分類方式，既能保證所有海島(礁)典型要素都?xì)w總，又能滿足用戶對(duì)信息的快速檢索。

2．《判繪信息字典》的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容

(1)《判繪信息字典》的整體結(jié)構(gòu)

其結(jié)構(gòu)分為兩個(gè)部分：標(biāo)準(zhǔn)正文和規(guī)范性附錄。按照通用規(guī)范要求，標(biāo)準(zhǔn)正文部分規(guī)定整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范內(nèi)容、適用范圍、引用文件、術(shù)語(yǔ)和定義以及判繪信息字典結(jié)構(gòu)和內(nèi)容組成。規(guī)范性附錄由要素詳細(xì)字典和索引部分組成，將新定義的海島(礁)典型要素快速檢索目錄作為附錄A，將按照基礎(chǔ)地物信息要素分類檢索目錄作為附錄B。

(2)海島(礁)典型要素判繪信息的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容

根據(jù)海島(礁)典型要素的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，采用表格和圖文結(jié)合的結(jié)構(gòu)方式表達(dá)，按地理信息要素分類與代碼分層規(guī)定組織，在每層前規(guī)定本層所有要素總的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式。

《判繪信息字典》描述的內(nèi)容包括要素編碼、要素名稱、要素定義、實(shí)例圖片(示意圖)、地圖符號(hào)示例、正射影像(示意圖)、立體像對(duì)(示意圖)、屬性表、幾何表示、采集標(biāo)準(zhǔn)、判讀規(guī)律和備注。其中，屬性表區(qū)分屬性項(xiàng)名稱、屬性描述、數(shù)據(jù)類型、字段長(zhǎng)度、示例和約束條件;幾何表示區(qū)分幾何特征、圖形代碼、表示方法和說(shuō)明;采集標(biāo)準(zhǔn)包括1∶2000地形圖、1∶5000地形圖的采集標(biāo)準(zhǔn);備注區(qū)分相關(guān)要素、拓?fù)潢P(guān)系和要素說(shuō)明。單個(gè)要素的屬性結(jié)構(gòu)表如圖2所示。

圖2 單個(gè)要素的屬性結(jié)構(gòu)表

(3)海島(礁)典型要素判繪相關(guān)信息收集標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)海島(礁)典型要素各判繪種信息的內(nèi)容歸總，重點(diǎn)是要明確需要什么樣的資料。目前在實(shí)際作業(yè)生產(chǎn)中，主要通過(guò)立體像對(duì)、正射影像進(jìn)行判讀。所以在資料收集標(biāo)準(zhǔn)上，需要有豐富的內(nèi)容匯總，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展。給判讀者提供一個(gè)立體像對(duì)、正射影像、地物實(shí)景、特征描述、圖上表示方法等信息一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，使其實(shí)現(xiàn)從地物特征感性認(rèn)識(shí)到判讀規(guī)律理性分析的全過(guò)程。

①地物實(shí)景拍攝

a．地物實(shí)景拍攝內(nèi)容主要包括海島(礁)典型要素中的地貌地物及反映海島(礁)特征的民風(fēng)、民俗。

b．?dāng)?shù)碼相機(jī)基本設(shè)置應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求。時(shí)間：拍攝前應(yīng)將設(shè)備設(shè)置為北京時(shí)間，誤差小于1min，不應(yīng)將時(shí)間設(shè)置在圖片或視頻上。

圖片數(shù)據(jù)格式：在采用JPG格式時(shí)，應(yīng)選擇“極精致/超精細(xì)”設(shè)置。

分辨率設(shè)置：應(yīng)選擇數(shù)碼相機(jī)最高分辨率(不宜低于200萬(wàn)像素)。

c．拍攝模式

大場(chǎng)面景觀拍攝：應(yīng)選用風(fēng)景模式/或選光圈優(yōu)先模式，設(shè)定小光圈，至少1張。

近距離地物對(duì)象：應(yīng)選用肖像模式/或選光圈優(yōu)先模式，設(shè)定大光圈，至少1張。

大范圍景觀區(qū)域：應(yīng)選用拼接模式。

②正射影像

正射影像的獲取主要來(lái)自ADS40影像的下視影像，同時(shí)根據(jù)海島(礁)典型要素的所屬范圍的面積來(lái)決定影像的裁切范圍。要求影像的裁切按正方形進(jìn)行裁切，并滿足邊長(zhǎng)不小于10 cm，分辨率不得低于200像素/英寸。

③立體像對(duì)

立體像對(duì)的獲取主要來(lái)自ADS40影像的前視和后視影像，同時(shí)根據(jù)海島(礁)典型要素的所屬范圍的面積來(lái)決定立體像對(duì)單片的裁切范圍。要求左右像對(duì)的裁切按正方形進(jìn)行裁切，并滿足邊長(zhǎng)不小于10 cm，分辨率不得低于200像素/英寸，重疊度不得小于80%。

④判讀規(guī)律

海島(礁)典型要素判讀規(guī)律總結(jié)主要通過(guò)地物影像的形狀特征、大小特征、色調(diào)(色彩)特征、陰影特征、紋理圖案特征、位置布局特征和活動(dòng)特征等方面進(jìn)行分析。并根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)于明顯的特征結(jié)合實(shí)景拍攝照片進(jìn)行描述。

三、《判繪信息字典》的特點(diǎn)

1．結(jié)構(gòu)新穎、內(nèi)容規(guī)范

《判繪信息字典》充分借鑒了國(guó)家基本比例尺地圖圖式、軍用地形圖圖式的結(jié)構(gòu)，考慮了科研、生產(chǎn)和使用三者的方便，設(shè)計(jì)了新穎、實(shí)用的《判繪信息字典》模板結(jié)構(gòu)。采用規(guī)范的格式描述海島(礁)典型要素的要素編碼、要素名稱、要素定義、實(shí)例圖片、地圖符號(hào)示例、正射影像、立體像對(duì)、采集標(biāo)準(zhǔn)、判讀規(guī)律等內(nèi)容，形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

2．歸納海島(礁)典型要素分級(jí)分類方式

《判繪信息字典》結(jié)合海島(礁)典型要素的具體情況，將所收集到的海島(礁)典型要素相關(guān)資料進(jìn)行系統(tǒng)的整理分析，歸納出一種以區(qū)域范圍、要素性質(zhì)、實(shí)際狀況為基礎(chǔ)的三級(jí)分類方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)每一種海島(礁)典型要素的快速索引。

3．規(guī)范海島(礁)典型要素的各種信息

《判繪信息字典》對(duì)海島(礁)典型要素的地物實(shí)景、符號(hào)示例、立體像對(duì)、正射影像等信息進(jìn)行匯總，并建立一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。規(guī)范了各種信息的采集標(biāo)準(zhǔn)，提高了信息管理效率，確保典型要素各種信息收集的完備性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)典型要素信息的統(tǒng)一管理。

4．突出海島(礁)典型要素特點(diǎn)，總結(jié)判讀規(guī)律

《判繪信息字典》針對(duì)海島(礁)典型要素的形狀、大小、色調(diào)(色彩)、陰影、紋理圖案、活動(dòng)和位置布局等特征，進(jìn)行全方位的判讀規(guī)律總結(jié)，增加對(duì)地物要素判讀特點(diǎn)的理性分析，確保判讀規(guī)律的準(zhǔn)確性，有效地促進(jìn)了海島(礁)典型要素判讀的規(guī)范性、合理性、準(zhǔn)確性。

5．突出了信息化服務(wù)的特點(diǎn)

《判繪信息字典》實(shí)現(xiàn)了要素專業(yè)知識(shí)的圖形化和表格化，便于信息化管理和服務(wù)。《判繪信息字典》將圖式、規(guī)范與判讀相關(guān)信息融為一體，建立了要素整體概念，便于測(cè)繪專業(yè)人員和非專業(yè)人員獲取要素的系統(tǒng)知識(shí)。

6．要素齊全，適用范圍廣

《判繪信息字典》使用了現(xiàn)階段最新的要素編碼、數(shù)據(jù)格式、圖式規(guī)范等標(biāo)準(zhǔn)，適用于測(cè)繪專業(yè)人員和非專業(yè)人員。對(duì)于提高海島(礁)環(huán)境的認(rèn)知水平，豐富海島(礁)環(huán)境信息獲取的手段和方法，做好相關(guān)保障提供輔助依據(jù)。

[1]馮伍法．遙感圖像地形要素圖集[M]．北京：解放軍出版社，2006：4-7．

[2]武軍．中國(guó)地形要素景觀博覽[M]．北京：星球地圖出版社，2000：113-131．

[3]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)．GB/T 20527．1—2007國(guó)家基本比例尺地圖圖式第 1 部分：1∶500 1∶1000 1∶2000 地形圖圖式[S]．北京：中圖標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008：99-109．

[4]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)．GB/T 20527．1—2007國(guó)家基本比例尺地圖圖式第2部分：1∶5000 1∶10 000地形圖圖式[S]．北京：中圖標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006：85-95．