基于C＃的國(guó)家基本比例尺地形圖分幅與新舊編號(hào)查詢實(shí)現(xiàn)

張宏宇，曲苑婷，楊金玲，曹先革

（1.黑龍江工程學(xué)院 測(cè)繪工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150050；2.東北林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150040）

我國(guó)幅員遼闊，以至產(chǎn)生的各種比例尺地形圖數(shù)量非常大。為了便于測(cè)繪、拼接、管理，防止漏測(cè)、重測(cè)，將地形按一定的面積、大小進(jìn)行劃分，統(tǒng)一編號(hào)十分有必要。同時(shí)地形圖的圖幅編碼有新舊兩種規(guī)則，在生產(chǎn)工作中，存在著新舊圖幅轉(zhuǎn)換的問(wèn)題，故開(kāi)發(fā)一個(gè)能自動(dòng)進(jìn)行新舊圖幅編號(hào)轉(zhuǎn)換的程序就有了需求。國(guó)家基本比例尺地形圖系列包括1∶100萬(wàn)、1∶50萬(wàn)、1∶25萬(wàn)、1∶10萬(wàn)、1∶5萬(wàn)、1∶2.5萬(wàn)、1∶1萬(wàn)、1∶5 000。本文利用.net體系下的C＃語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了在不同比例尺下地圖新舊編碼的查詢［1－2］。

1 分幅及新舊編號(hào)規(guī)則

地圖分幅有按經(jīng)緯線的梯形分幅和按平面直角坐標(biāo)網(wǎng)格線的矩形分幅兩種［3］。本文采用梯形分幅。

新舊圖幅編碼中1∶100萬(wàn)地形圖的分幅和編號(hào)相同，采用國(guó)際分幅標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)差6°、緯差4°。但在緯度60°～76°之間為經(jīng)差12°、緯差4°；緯度76°～88°之間為經(jīng)差24°、緯差4°，緯度為88°以上單獨(dú)為1幅來(lái)劃分。從地球的赤道起算，分別向南北極每4°為一行，至88°共22行，依次以A，B…V編號(hào)。從180°經(jīng)線起，自西向東，每6°為一列，共60列。依次以1，2…60編號(hào)［4－5］。

1）新圖幅編碼。其余比例尺地形圖以百萬(wàn)圖為基礎(chǔ)，按各自經(jīng)差、緯差分幅，行從上到下，列從左到右依次以阿拉伯?dāng)?shù)字編碼，表示行列號(hào)。編碼位數(shù)為三位，不足三位前面補(bǔ)0。形成編碼方式為：在1∶100萬(wàn)圖幅編號(hào)之后接代表各比例尺的代碼B～H，再接其行列號(hào)，例如：H－51－G－078－024。

2）舊圖幅編碼。1∶50萬(wàn)地形圖將1：100萬(wàn)圖分為2行2列，共4幅，分別以A～D以自然順序編碼，例如H－51－A。1∶25萬(wàn)圖將百萬(wàn)圖分為4行4列，共16幅，以1～16編碼，例如 H－51－16。1∶10萬(wàn)圖將百萬(wàn)圖分為12行12列，共144幅，以1～144編碼，例如H－51－134。1∶5萬(wàn)和1∶1萬(wàn)圖是在1∶10萬(wàn)圖基礎(chǔ)上，分別分1∶10萬(wàn)圖為2行2列，共4幅，和8行8列，共64幅。分別以A～D、1～64編碼，例如 H－51－136－A、H－51－136－23。1∶2.5萬(wàn)圖將1∶5萬(wàn)圖分為2行2列，分別以1～4編碼，例如H－51－136－A－2。1∶5 000圖分1∶1萬(wàn)圖為2行2列，以a～d編碼，例如 H－51－136－23－a。

2 設(shè)計(jì)思路

本程序可完成兩個(gè)功能：1）根據(jù)已知圖幅編號(hào)（包括新圖幅編號(hào)和舊圖幅編號(hào)）查詢圖幅范圍。2）根據(jù)已知點(diǎn)經(jīng)緯坐標(biāo)，確定已知點(diǎn)在不同國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)比例尺下所屬圖幅的新舊圖幅編號(hào)。

首先對(duì)新舊編碼的編碼規(guī)則比較，發(fā)現(xiàn)新編碼更易于編程實(shí)現(xiàn)。通過(guò)總結(jié)編碼規(guī)則，發(fā)現(xiàn)舊編碼和新編碼之間存在轉(zhuǎn)換關(guān)系。故將舊編碼轉(zhuǎn)換為新編碼統(tǒng)一運(yùn)算。

對(duì)于功能1），需要確定地圖邊界。而地圖邊界的確定只需確定邊界最大和最小經(jīng)緯度值即可。新編碼的編碼形式為× × × × ×，前兩位為百萬(wàn)圖幅行列編號(hào)，第三位為比例尺，后兩位為在相應(yīng)比例尺中的行列編號(hào)。故首先對(duì)百萬(wàn)圖幅按分幅規(guī)則進(jìn)行劃分，利用一個(gè)22行60列二維數(shù)組存放其邊界最大和最小經(jīng)緯度，以數(shù)組下標(biāo)表示行列編碼，即新圖幅編碼中前兩位。對(duì)于其他比例尺地形圖，再利用一個(gè)二維數(shù)組，依據(jù)相應(yīng)的分幅規(guī)則對(duì)百萬(wàn)圖進(jìn)行劃分，同樣以數(shù)組下標(biāo)表示行列編碼即舊圖幅編碼的后兩位。在使用功能1）時(shí)，只需根據(jù)新編碼第三位確定比例尺大小，依據(jù)相應(yīng)規(guī)則劃分由新編碼前兩位所確定的百萬(wàn)圖數(shù)組，再根據(jù)最后兩位的值取相應(yīng)的數(shù)組中存儲(chǔ)的經(jīng)緯值即得到該編碼所代表地圖的范圍。

對(duì)于功能2），先劃分百萬(wàn)圖，通過(guò)與數(shù)組內(nèi)存儲(chǔ)的最大最小經(jīng)緯值比較，確定所屬百萬(wàn)數(shù)組，根據(jù)數(shù)組下標(biāo)即得所屬百萬(wàn)圖行列編號(hào)。再依照所欲查詢的比例尺對(duì)百萬(wàn)圖幅進(jìn)行劃分，做相同比較，確定相應(yīng)比例尺的行列號(hào)，得到新圖幅編碼［6］。

3 程序?qū)崿F(xiàn)及核心算法

1）運(yùn)行界面如圖1、圖2所示。

2）將新圖幅編碼轉(zhuǎn)換為舊圖幅編碼算法。通過(guò)對(duì)新舊編碼的編號(hào)規(guī)則的比對(duì)，可以發(fā)現(xiàn)新舊編碼之間存在以下函數(shù)關(guān)系：

（%表示取余ceil（）表示向上取整）

新編碼為：× ×k i j

舊編碼為：× ×x

1∶50萬(wàn)：

x＝2＊ （i－1）＋j

（例：新編碼為J50B002002，舊編碼為J50D即i＝2 j＝2代入得x＝4對(duì)應(yīng)舊編碼格式4即為D）

1∶25萬(wàn)：

x＝4＊ （i－1）＋j

（例：新編碼為J50C004004，舊編碼為J50016即i＝4 j＝4代入得x＝16）

1∶10萬(wàn)：

x＝12＊ （i－1）＋j

（例：新編碼為J50D012012，舊編碼為J50144即i＝12 j＝12代入得x＝144）

舊編碼為：× ×x y

1∶5萬(wàn)：

x ＝12＊ （ceil（i／2）－1）＋ceil（j／2）

y＝2＊（（i－1）%2）＋ （j－1）%2＋1

（例：新編碼為J50E024024，舊編碼為J50144D即i＝24 j＝24代入得x＝144 y＝4對(duì)應(yīng)舊編碼格式4即為D）

1∶1萬(wàn)：

x ＝12＊ （ceil（i／8）－1）＋ceil（j／8）

y＝8＊（（i－1）%8）＋ （j－1）%8＋1

（例：新編碼為J50G096096，舊編碼為J50144064即i＝96 j＝96代入得x＝144 y＝64）

舊編碼為：× ×x y z

1∶2.5萬(wàn)：

x ＝12＊ （ceil（i／4）－1）＋ceil（j／4）

y ＝2＊（（ceil（i／2）－1）%2）＋（（ceil（j／2）－1）%2）＋1

z＝2＊（（i－1）%2）＋ （（j－1）%2）＋1

（例：新編碼為J50F048048，舊編碼為J50144D004即i＝48 j＝48代入得x＝144 y＝4對(duì)應(yīng)舊編碼格式4即為Dz＝4）

3）圖幅劃分。按照新編碼規(guī)則，首先劃分百萬(wàn)圖幅，代碼如下：

k＝ MapCode.code＿3－65；

for（i＝0；i＜22；i＋＋）

｛

for（j＝0；j＜60；j＋＋）

｛

MapRangeValue mapRangeValue＝new MapRangeValue（）；

mapRangeValue.rangeValue［0］＝ 180－6＊j；

mapRangeValue.rangeValue［1］＝ 174－6＊j；

mapRangeValue.rangeValue［2］＝4＋4＊i；

mapRangeValue.rangeValue［3］＝0＋4＊i；

million［i，j］＝ mapRangeValue；

｝

｝

4）根據(jù)不同比例尺，按以下方法劃分圖幅。①劃分1：50萬(wàn)、1：25萬(wàn)比例尺圖幅：

millionBase＝ million［MapCode.code＿1 － 65，MapCode.code＿2－1］；

for（i＝0；i＜ （2＊k）；i＋＋）

｛

for（j＝0；j＜ （2＊k）；j＋＋）

｛

MapRangeValue mapRangeValue＝new MapRangeValue（）；

mapRangeValue.rangeValue［1］＝ million－Base.rangeValue［1］＋ （6.0／（2＊k））＊j；

mapRangeValue.rangeValue［0］＝ mapRangeValue.rangeValue［1］＋ （6.0／（2＊k））；

mapRangeValue.rangeValue［2］＝ million－Base.rangeValue［2］－ （4.0／（2＊k））＊i；

mapRangeValue.rangeValue［3］＝ mapRangeValue.rangeValue［2］－ （4.0／（2＊k））；

million［i，j］＝ mapRangeValue；

｝

｝

②劃分其他比例尺地形圖：

for（i＝0；i＜ （12＊ Math.Pow（2，k－3））；i＋＋）

｛

for（j＝0；j＜ （12＊ Math.Pow（2，k－3））；j＋＋）

｛

MapRangeValue mapRangeValue＝new MapRangeValue（）；

mapRangeValue.rangeValue［1］＝ million－Base.rangeValue［1］＋ （6.0／ （12＊ Math.Pow（2，k－3）））＊j；

mapRangeValue.rangeValue［0］＝ mapRangeValue.rangeValue［1］ ＋ （6.0 ／ （12 ＊Math.Pow（2，k－3）））；

mapRangeValue.rangeValue［2］＝ million－Base.rangeValue［2］－ （4.0／ （12＊ Math.Pow（2，k－3）））＊i；

mapRangeValue.rangeValue［3］＝ mapRangeValue.rangeValue［2］ － （4.0 ／ （12 ＊Math.Pow（2，k－3）））；

million［i，j］＝ mapRangeValue；

｝

｝

5）實(shí)現(xiàn)搜索功能。由于數(shù)組中存放著地圖范圍經(jīng)緯度的最大值和最小值，故只需將已知的經(jīng)緯度和數(shù)組中的最值進(jìn)行比較便可確認(rèn)已知點(diǎn)所屬數(shù)組，即可確定行列號(hào)，得到新圖幅編碼，再由新編碼進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到舊編碼［7－8］，流程如圖3所示。

圖3 工作流程

實(shí)現(xiàn)確定行列號(hào)代碼：

if（longitude＜＝ mapRangeValue.rangeValue［0］ ＆＆ longitude ＞ ＝ mapRangeValue.rangeValue［1］＆＆latitude ＜ ＝ mapRangeValue.rangeValue［2］＆＆latitude ＞ ＝ mapRangeValue.rangeValue［3］）

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)地形圖分幅編碼查詢，直觀，利于識(shí)別，大大方便了地形圖的管理。同時(shí)實(shí)現(xiàn)了新舊編碼的轉(zhuǎn)換，滿足了現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)工作中的需要，具有一定的實(shí)用價(jià)值。通過(guò)進(jìn)一步完善，本程序可作為地理信息系統(tǒng)存取地形圖的組件，用以組成功能強(qiáng)大、完善的GIS系統(tǒng)。

［1］項(xiàng)仲貞，許承權(quán)，方子巖.中大比例尺地形圖標(biāo)準(zhǔn)分幅與編號(hào)查詢系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)［J］.鐵道勘察，2008（1）：24－26.

［2］畢旭東，李永樹(shù).AE環(huán)境下宗地圖自動(dòng)生成模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.測(cè)繪工程，2009（1）：42－44.

［3］馬俊海，王文福，祁向前.現(xiàn)代地圖學(xué)理論與技術(shù)［M］.哈爾濱：哈爾濱地圖出版社，2008：89－95.

［4］羅勝，郭海濤，張保明.矢量地圖圖幅裁剪技術(shù)研究［J］.測(cè)繪工程，2007，16（4）：56－59.

［5］杜軍和.王英.大比例尺地形圖圖幅號(hào)查詢的可視化實(shí)現(xiàn)［J］.城市勘測(cè)，2007（5）：67－70.

［6］李學(xué)民，田耀永，鄧麗霞.國(guó)家基本比例尺地形圖的分幅與編號(hào)及新舊圖號(hào)的轉(zhuǎn)換［J］.河南測(cè)繪，2007（3）：25－26.

［7］頡耀文.GIS中地圖投影的應(yīng)用［J］.黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2001，5（3）：22－25.

［8］王俊，張文詩(shī)，王建濤.多圖幅海量數(shù)據(jù)電子地圖快速顯示的研究與實(shí)現(xiàn)［J］.測(cè)繪工程，2003，2（3）：18－20.