基于DLG的地圖拼接關(guān)鍵技術(shù)的探討

武永彩

（西安思源學(xué)院，西安 710038）

1 引言

隨著當(dāng)今社會(huì)信息科學(xué)技術(shù)的高速成長(zhǎng)，地理信息（GIS）的保存介質(zhì)發(fā)生了很大的轉(zhuǎn)變，作為計(jì)算機(jī)可以辨別存儲(chǔ)介質(zhì)上的有序集合，依然繼續(xù)沿用原始的分幅方式。這樣的數(shù)字地形圖當(dāng)然存在很多弊端：

①與無分割的現(xiàn)實(shí)情況地理空間實(shí)體不一致存在差別，于是不能適應(yīng)地理消息訊息的完整性需要；

②不便于數(shù)據(jù)庫的分布式管理；

③地形圖的疊幅使得信息反復(fù)獲得與保存，從而導(dǎo)致裂隙和數(shù)據(jù)冗余，致使資源空間在利用上浪費(fèi)[1-3]。其中在大比例尺地形圖采集數(shù)據(jù)過程中也存在誤差，這也就使得地形圖的繪制不可避免地產(chǎn)生誤差，為了能夠使地形圖能滿足實(shí)際應(yīng)用，就必須對(duì)其進(jìn)行校正，拼接。本文介紹了基于線要素的圖幅自動(dòng)接邊的基本方法，針對(duì)地理信息系統(tǒng)地圖數(shù)字化過程當(dāng)中經(jīng)常見的多圖幅數(shù)字地圖邏輯拼接和數(shù)字化后易出現(xiàn)的空間邏輯錯(cuò)誤毛病，建議一種基于ArcGIS的數(shù)字地圖拼接方法，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的多圖幅數(shù)字地圖邏輯拼接。

2 數(shù)據(jù)的提取

我們要進(jìn)行地形圖圖幅的拼接首先我們要確保的就是數(shù)據(jù)的質(zhì)量，因?yàn)閿?shù)據(jù)就是圖幅拼接的基礎(chǔ)，拼接的精度和準(zhǔn)確性還有效果的好壞都取決于數(shù)據(jù)質(zhì)量的高低。一般相鄰的待拼接的地形圖都要滿足一些要求，那么拼接時(shí)數(shù)據(jù)應(yīng)滿足以下要求:

①待拼接的相鄰圖幅必須具有相同地圖比例尺，這里我們所拼接的是兩幅1∶500的大比例尺地形圖符合要求。

②控制點(diǎn)，碎步點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)精度必須要滿足一定的要求。其中包括相鄰圖幅的同名要素距離相差不宜太遠(yuǎn)，還有就是一些線要素不得超過規(guī)定限差。例如必須要滿足等高線的特點(diǎn)要求等高線不能相交，打結(jié)或者重疊，等高線在應(yīng)連續(xù)的地方不能斷開等。

③要保證這些要素的準(zhǔn)確和完善這也是為了保證地形圖拼接的正確性。

④地圖數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的統(tǒng)一（高程基準(zhǔn)，坐標(biāo)系統(tǒng)，地圖投影，坐標(biāo)和高程控制點(diǎn)）檢查計(jì)劃的輪廓點(diǎn)可以驗(yàn)證是否統(tǒng)一。

⑤要保證兩幅圖可以進(jìn)行拼接有相同比例尺是基礎(chǔ)，所以不同比例尺的地形圖無法拼接，本實(shí)驗(yàn)中我們使用的是獨(dú)立坐標(biāo)系大比例尺地形圖不存在此問題。

拼接圖形的質(zhì)量在沒有精度較高的數(shù)據(jù)下是很難保證的，由于拼接資源的匱乏這里我只進(jìn)行了四幅圖的拼接；拼接時(shí)我們要進(jìn)行屬性匹配，匹配時(shí)搜索同名要素的依據(jù)是屬性的數(shù)據(jù)，要盡量保證屬性的正確性，因?yàn)槿绻麑傩詳?shù)據(jù)有嚴(yán)重錯(cuò)誤，也會(huì)造成要素連接后的嚴(yán)重的拼接錯(cuò)誤；因而有相同的高程坐標(biāo)系和相同的平面坐標(biāo)系是進(jìn)行正確拼接的重要前提，圖幅和圖幅要有相同的屬性數(shù)據(jù)。單幅地形圖的正確也就在很大程度上影響著拼接的精度和準(zhǔn)確性。待拼接的兩幅地形圖上存在很多等高線的端點(diǎn)因?yàn)閿?shù)據(jù)采集誤差而超出了圖幅邊線的情況，這是常見的圖幅拼接的問題，這種情況是不能進(jìn)行拼接的，要裁剪超出圖幅的線要素，這樣才能達(dá)到拼接要求。線要素相對(duì)于圖幅邊界位置有以下4種情況[4-5]:

①線要素全部都在圖幅以外；

②線要素首、末都有結(jié)點(diǎn)在圖幅以外；

③線要素首或末存在一部分位于圖幅以外；

④線要素中央有個(gè)別線段位于圖幅外部，但首、末點(diǎn)都在圖幅范圍之內(nèi)。

情況①有可能是圖幅以外的一些整飾線或其他的要素，這種情況由作業(yè)員手工編輯檢查過程當(dāng)中對(duì)其進(jìn)行處理。情況②就是線要素超出邊界的情況，這種情況裁剪線要素首、末兩個(gè)端點(diǎn)需要視情況來定，應(yīng)該通過裁剪的算法來刪除超出邊界的點(diǎn)，從而確保等高線兩個(gè)端點(diǎn)都必須在圖幅以內(nèi)。而對(duì)于情況③與情況④，如果一律裁剪就會(huì)造成等高線的不完整，應(yīng)該將其作為特殊情況來處理，要保留其形狀特征，因?yàn)樽鳂I(yè)員要在手工編輯檢查時(shí)決定是否要對(duì)其進(jìn)行修改。切割后的兩部分?jǐn)?shù)據(jù)，在拼接之前，需要確定待拼接要素的邊界距離閾值，一般由操作者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來定，即可將剪接閾值在內(nèi)所有元素進(jìn)行拼接。

3 拼接地圖

下圖是待進(jìn)行拼接的兩幅比例尺為1∶500大比例尺地形圖，先用CASS7.0處理dwg格式的文件將不參加接邊的點(diǎn)以及圖框刪去只留下需要處理的等高線，然后將兩幅圖在ArcGIS9.3中展開，再將dwg格式的矢量地圖，使ArcGIS中的ArcToolbox工具把dwg格式的矢量地圖轉(zhuǎn)換成為編輯系統(tǒng)需要的ShapePolyline格式，然后對(duì)shape文件進(jìn)行編輯。在接邊實(shí)驗(yàn)中主要使用連接，平滑，延伸，剪切等命令實(shí)現(xiàn)等高線的處理。

圖1 兩幅待拼接大比例尺地形圖

圖2 已完成的拼接圖

4 拼接處理

分幅圖幅的某些要素在連接處可能存在斷裂，在拼接前還需將折點(diǎn)或線要素的端點(diǎn)位移到相鄰接邊參照?qǐng)D層中的相應(yīng)位置（也可用于鄰接圖幅進(jìn)行校正即包含精度較低的要素的圖幅參照）。因此邊界匹配工具修改了圖形，需將一個(gè)圖層選擇開始編輯。邊界匹配工具屬于空間校正的一種局部校正，使用空間校正工具條，右擊工具條上空間校正菜單，下拉框選擇選項(xiàng)設(shè)置邊界匹配操作屬性。會(huì)彈出Adjustment Properties窗口中General選項(xiàng)卡，點(diǎn)擊Options按鈕，會(huì)彈出Edge Snap選項(xiàng)卡。然后切換到Edge Match選項(xiàng)卡，選擇Edge Match的源和目標(biāo)文件。如果斷裂的地物在相鄰兩幅圖有某相同的屬性值，就能夠Check“Use Attribute”，并選擇相應(yīng)字段進(jìn)行自動(dòng)鏈接。鏈接的顯示符號(hào)設(shè)置斷裂處平滑過渡。拼接效果圖見圖2。

5 結(jié)語

本文主要介紹了基于線要素的圖幅自動(dòng)接邊的基本方法，主要分3步實(shí)現(xiàn)：①在CASS7.0中初步對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；②將數(shù)據(jù)導(dǎo)入ArcGIS9.3中轉(zhuǎn)換文件格式進(jìn)行線編輯使用命令完成接邊；③進(jìn)一步研究自動(dòng)化批量修改等高線。針對(duì)地理信息系統(tǒng)地圖數(shù)字化過程當(dāng)中經(jīng)常見的多圖幅數(shù)字地圖邏輯拼接和數(shù)字化后易出現(xiàn)的空間邏輯錯(cuò)誤毛病，建議一種基于ArcGIS的數(shù)字地圖拼接方法，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的多圖幅數(shù)字地圖邏輯拼接，達(dá)到了良好的效果。