一種動態(tài)實時獲取圖幅號的方法

夏 振，劉 曉，何宗友

（廣東省國土資源測繪院，廣州 515000）

0 前言

國家基本比例尺系列地圖是新時期自然資源系統(tǒng)測繪地理信息重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，廣泛應(yīng)用于地震救災(zāi)、滑坡泥石流監(jiān)測、應(yīng)急保障等領(lǐng)域[1-3]。在信息化時代，快速準確獲取野外任意點位坐標(biāo)，并獲得其在國家基本比例尺地圖中的圖幅號，仍具有較大現(xiàn)實意義。隨著時代發(fā)展，求取圖幅號的方式方法出現(xiàn)了不同的形式[4-7]。目前在外業(yè)測量中，往往仍需人工計算、查閱紙質(zhì)圖幅結(jié)合表或者回到內(nèi)業(yè)在PC機上查詢獲取圖幅號，效率低，時效性差、容易出錯，給野外測量工作帶來一定程度的不便。

隨著移動通訊進入5G時代，高網(wǎng)速、大容量和低延時的移動通訊網(wǎng)絡(luò)已成為國家信息高速公路基礎(chǔ)設(shè)置。智能手機早已成為野外測量人員日常攜帶的必需設(shè)備。Android系統(tǒng)是由Google公司于2007年發(fā)布的智能手機平臺，是一個開放、自由的終端平臺[8-9]。為在野外測量現(xiàn)場實時獲取各種基本比例尺下的圖幅號信息提供了可能，本文依據(jù)Android智能手機操作系統(tǒng)的開放性，內(nèi)置GPS信號接收模塊和手機基站定位等硬件基礎(chǔ)，研制了一款可方便快捷的動態(tài)實時獲取多比例尺下圖幅號的手機軟件，可在一定程度上提高野外作業(yè)效率。

1 地形圖分幅

為了便于測繪、拼接、管理和使用地形圖，需要將廣大地區(qū)的地形圖劃分為若干單幅地形圖。地形圖分幅與編號的方法有兩大類，一類是按經(jīng)緯線分幅，即按照經(jīng)線和緯線來劃分，左右以經(jīng)線為界，上下以緯線為界，圖形近似梯形；另外一種是按坐標(biāo)格網(wǎng)分幅的矩形分幅法，即按照平面直角坐標(biāo)的縱、橫坐標(biāo)線來劃分矩形或者正方形[10]。前者用于8種國家基本比例尺地形圖（1：100萬-1：5000），后者用于工程建設(shè)大比例尺地形圖?！秶一颈壤叩匦螆D分幅與編號》（GB/T 13989-2012）是目前我國進行地形圖分幅與編號的標(biāo)準依據(jù)[11-12]。

2 地形圖編號

我國1：100萬地形圖的分幅與編號采用國際1：100萬地圖分幅與編號標(biāo)準。按照經(jīng)差6°、緯差4°，從赤道起算，每緯度4°為一行，至南、北緯88°各分為22行，依次用大寫拉丁字母A、B、C、……V表示其相應(yīng)行號；從180°經(jīng)線起算，自西向東每經(jīng)差6°為一列，全球分為60列，依次用數(shù)字表示其相應(yīng)列號。國際1：100萬地圖編號第一位表示南、北半球，由于我國全部位于北半球，N字省略。各種基本比例尺地形圖圖幅大小數(shù)量關(guān)系如表1所示。

表1 不同比例尺地形圖經(jīng)差、緯差和行列數(shù)量關(guān)系Table 1 The relationship between longitude difference，latitude difference and the number of rows and columns in different scale maps

在1：50萬-1：5000地形圖的編號中，第三位是比例尺編碼，見表2所示。新圖幅號編碼中的后6位，分別為行號和列號編碼。其規(guī)則為從上到下用三位阿拉伯?dāng)?shù)字來編號，列號編碼規(guī)則為按照從左往右的順序用3位阿拉伯?dāng)?shù)字來編號，前面不足3位的添0來補充。

表2 不同比例尺地形圖對應(yīng)的代碼Table 2 Codes corresponding to different scale topographic maps

3 關(guān)鍵計算方法

核心思路是：根據(jù)點的坐標(biāo)，先依據(jù)下列地圖學(xué)公式，計算點所在的1：100萬圖幅的編號。

式（1）、（2）中，a為1：100萬圖幅行號所對應(yīng)的數(shù)字碼，b為1：100萬圖幅列號，[]表示取整數(shù)。

然后再利用下式計算該地在目標(biāo)比例尺地形圖下的圖幅行列號

式（3）、（4）中，[]表示取整數(shù)，（）表示取余數(shù)，c為行號，d為列號，φ為該點緯度值，λ為某地經(jīng)度值，Δφ為某比例尺地圖下的緯度差，Δλ為某比例尺地圖下的經(jīng)度差，各基本比例尺地形圖經(jīng)差緯差情況見表1，不同比例尺地形圖對應(yīng)的代碼見表2。

4 程序設(shè)計實現(xiàn)

4.1 獲取坐標(biāo)信息

動態(tài)獲取到野外作業(yè)地點的經(jīng)緯度坐標(biāo)是獲取圖幅號信息的的關(guān)鍵。如今的Android智能手機，基本都已集成了GPS芯片，可獲取位置信息。

圖1 獲取GPS坐標(biāo)流程Fig.1 Process of obtaining GPS coordinates

在AndroidManifest.xml文件中授權(quán)GPS訪問權(quán)限，然后創(chuàng)建LocationManager對象，注冊LocationListener以偵聽位置變化，監(jiān)聽設(shè)備開關(guān)與狀態(tài)。本文以1 s為間隔，持續(xù)偵聽位置信息，最后在OnLocationChanged事件處理函數(shù)中直接獲取到經(jīng)度、緯度、GPS大地高等信息。

在Android7.0系統(tǒng)的智能手機中運行，獲取坐標(biāo)信息的效果如圖2所示。

圖2 獲取坐標(biāo)信息Fig.2 Get coordinate information

本軟件也支持手工輸入經(jīng)緯度坐標(biāo)值，只需將手機GPS功能關(guān)閉，文本框就能接受用戶手機鍵盤輸入坐標(biāo)參數(shù)。

4.2 求取圖幅號的實現(xiàn)方法

依據(jù)地圖學(xué)原理，將經(jīng)緯度信息代入核心算法，即可動態(tài)求取圖幅號，其流程見圖3。

圖3 計算大于1：100萬標(biāo)準比例尺地形圖圖幅號流程Fig.3 Roadmap of calculating map number with scale greater than 1：1 million

由GPS獲得的經(jīng)緯度數(shù)值（λ，φ），按照3節(jié)公式1和公式2，求解出該點位在1：100萬比例尺地形圖中的圖幅號（共3位），然后參照表2不同比例尺地形圖對應(yīng)的代碼，求出該點位的比例尺代碼（第4位），然后按照第3節(jié)公式3和公式4，求解出該點位目標(biāo)比例尺中的行列號（共6位），最后組合起來，形成長度共10位的國家標(biāo)準比例尺地形圖圖幅號。

以求取某地1：1萬比例尺地形圖圖幅號為例，運行效果如圖4。

圖4 求解圖幅號Fig.4 Solve map number

4.3 應(yīng)用舉例

以廣州市花都區(qū)某地為例，手機位置定位為東經(jīng)113°10′49"，北緯23°22′44"，經(jīng)計算該地所在1：1萬圖幅號為F49G024083。

經(jīng)與廣東省1：1萬標(biāo)準圖幅結(jié)合表比對，該地在1：1萬比例尺下的圖幅號值也為F49G024083，兩者是一致的，疊加到奧維地圖上效果如圖6所示。

圖6 某地在1：1萬圖幅結(jié)合表中位置Fig.6 The position of some place in 1：10000 map combination table

5 結(jié)語

本文介紹了地形圖分幅與編號的基本原理，給出了以Android操作系統(tǒng)為平臺的智能手機動態(tài)實時獲取圖幅號的方法。由于在國家新圖幅編號系統(tǒng)中1：500至1：2000大比例地圖圖幅號采用整公里（或百米）平面坐標(biāo)進行分幅或采用任意分幅，不直接由經(jīng)緯度計算，本文暫未討論由經(jīng)緯度計算1：2000以上大比例尺地圖圖幅號的方法。目前用該方法實現(xiàn)的軟件已廣泛應(yīng)用于單位野外像控測量、控制點普查等基礎(chǔ)測繪項目實踐，很好地解決了外業(yè)測量中難以方便快捷獲取圖幅號信息，計算費事費力、效率低、易出錯的弊端。

圖5 某地應(yīng)用案例Fig.5 Application case of some place