趙淑玲

（湖南省第二測繪院，湖南 長沙 410119）

城市基礎地理信息數(shù)據(jù)更新技術(shù)研究及應用
——以長沙國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)為例

趙淑玲*

（湖南省第二測繪院，湖南 長沙 410119）

本文以長沙高新區(qū)為例，探索了城市地理信息數(shù)據(jù)更新原則及內(nèi)容。研究了利用航空攝影數(shù)據(jù)更新數(shù)字正射影像圖（DOM），采用航測內(nèi)外業(yè)一體化的作業(yè)方法更新重要地理信息要素，利用電子平板及外業(yè)電子調(diào)繪的手段更新地名地址，結(jié)合更新內(nèi)容探索了1∶1000矢量數(shù)據(jù)集、矢量電子地圖和影像電子地圖的制作方法。

地理空間框架；基礎地理信息；數(shù)據(jù)更新；長沙高新區(qū)

城市基礎地理信息數(shù)據(jù)是關(guān)系國家安全和社會經(jīng)濟發(fā)展的重要信息資源，已建成的城市基礎地理信息數(shù)據(jù)庫仍需持續(xù)更新維護，才能為數(shù)字城市建設提供準確、現(xiàn)勢、權(quán)威的地理信息數(shù)據(jù)。研究城市地理信息數(shù)據(jù)更新的主要內(nèi)容、原則和技術(shù)路線，構(gòu)建基礎數(shù)據(jù)更新技術(shù)體系具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義。

本文以長沙高新區(qū)為例，在總結(jié)、借鑒已有研究成果的基礎上，探索了城市地理信息數(shù)據(jù)更新原則及內(nèi)容。研究了利用航空攝影數(shù)據(jù)更新數(shù)字正射影像圖（DOM），采用航測內(nèi)外業(yè)一體化的作業(yè)方法更新重要地理信息要素，利用電子平板及外業(yè)電子調(diào)繪的手段更新地名地址，結(jié)合更新內(nèi)容探索了1∶1000矢量數(shù)據(jù)集、矢量電子地圖和影像電子地圖的制作方法。

1 長沙高新區(qū)城市地理信息數(shù)據(jù)更新工作內(nèi)容

長沙國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)位于長沙市岳麓區(qū)，創(chuàng)建于1988年，1991年經(jīng)國務院批準為首批國家級高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，總體規(guī)劃面積18.6 km2，由城中區(qū)和岳麓山集中新建區(qū)兩部分組成。1997年經(jīng)原國家科委批準，調(diào)整為岳麓山高科技園、星沙工業(yè)高科技園、隆平農(nóng)業(yè)高科技園、遠大高科技園和市內(nèi)政策區(qū)等“一區(qū)四園”，其中岳麓山高科技園（即“麓谷”）是高新區(qū)直管核心園區(qū)。麓谷總體規(guī)劃控制面積80 km2，現(xiàn)已形成15 km2開發(fā)規(guī)模。

長沙高新區(qū)城市地理信息數(shù)據(jù)更新項目利用2015年10月份獲取的航空攝影數(shù)據(jù)，通過對影像數(shù)據(jù)預處理和空三加密、坐標轉(zhuǎn)換，更新高新區(qū)及周邊地區(qū)140 km2、0.1 m數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)（DOM）。整合核心城區(qū)已有1∶500農(nóng)村宅基地等矢量數(shù)據(jù)，采用航測法更新高新區(qū)及周邊地區(qū)140 km2范圍內(nèi)交通、水系、建筑、公共場所、植被和行政區(qū)等要素，形成1∶1000矢量數(shù)據(jù)集。利用數(shù)字長沙高新區(qū)地名地址數(shù)據(jù)對長沙高新區(qū)約140 km2地名地址數(shù)據(jù)進行更新及補充采集，完成標志物、興趣點、樓棟名稱以及門牌地址調(diào)查。按照長沙市天地圖標準，制作矢量電子地圖和影像電子地圖。

2 數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)更新

利用2015年10月0.1 m航空攝影數(shù)據(jù)制作數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)。

2.1 影像數(shù)據(jù)預處理和空三加密

影像數(shù)據(jù)預處理：依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范對影像數(shù)據(jù)進行旋偏角、重疊度、云量、是否存在航攝漏洞等項檢查，將原始航片影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為空三軟件支持的TIF格式，以北方向為正方向，對原始影像數(shù)據(jù)進行旋轉(zhuǎn)。

空三加密：對經(jīng)預處理后的影像利用PixelGrid+PATB軟件進行空三加密，采用光束法區(qū)域網(wǎng)平差?？杖用軙r相對定向連接點上下視差中誤差不大于1/3像素，連接點上下視差最大殘差不大于2/3像素。絕對定向后，基本定向點殘差、檢查點誤差及公共點的較差不得大于表1規(guī)定：

2.2 DOM制作

DOM制作采用PixelGrid進行正射糾正，Geodging自動勻色，鑲嵌成圖、色彩精編，分幅與裁切。工藝流程如圖1所示。

由PixelGrid完成的空三加密工作后，采用PixelGrid軟件，直接導入完成的空三成果，生成核線影像。生成近似核線影像后，采用多機多核運行自動影像匹配再采用單機多核運行自動影像匹配，匹配完之后直接生成DEM。DEM自動生成后，在MapMatrix軟件中進行DEM編輯，同時顯示格網(wǎng)點和視差曲線，對DEM進行粗編。在立體環(huán)境下，采用高程抬高、降低、匹配點內(nèi)插、量測點內(nèi)插等功能，對DEM進行全面編輯。DEM編輯完成后，首先在立體環(huán)境下采集地面高程點，每平方公里均勻分布約10～20個點，利用這些點對DEM質(zhì)量進行評估，保證DOM不出現(xiàn)位移、拉花等現(xiàn)象。

采用PixelGrid軟件，在導入空三成果的基礎上，加入已編輯過的DEM數(shù)據(jù)，對原始影像進行正射糾正，糾正時格網(wǎng)間距要符合規(guī)定要求，影像邊緣切除100～200個像素，自動生成單片正射影像圖。

影像勻色采用Geodging軟件，影像背景顏色不參與計算，參照標準模板進行勻色。單片正射影像勻色后，在易拼圖（EPT）軟件中進行拼接和鑲嵌，自動生成鑲嵌線，對鑲嵌線編輯和調(diào)整、色彩精細編輯，生成整塊正射影像。

DOM分塊編輯完成后，對數(shù)據(jù)進行接邊處理。接邊完成后，將數(shù)據(jù)拼接成整塊，采用軟件對DOM進行裁切和分幅，分幅方式按1∶2000標準50 cm×50 cm分幅外擴20 m進行裁切，影像色彩模式為24位彩色影像。

圖1 DOM制作流程圖Fig.1 DOM production fow chart

2.3 坐標轉(zhuǎn)換

對DOM成果進行坐標系轉(zhuǎn)換，形成國家2000大地坐標系（經(jīng)度、緯度）和國家2000高斯投影平面坐標系各1套。

3 大比例尺線劃圖采集與更新

整合1∶500DLG、利用農(nóng)村宅基地等矢量數(shù)據(jù)，結(jié)合2015年11月最新航拍的0.1m航空攝影數(shù)據(jù)，采用航測法更新高新區(qū)140 km2范圍內(nèi)交通、水系、建筑、公共場所、植被和行政區(qū)等要素，形成1∶1000矢量數(shù)據(jù)集。

本項目大比例尺數(shù)字線劃圖航測法成圖部分數(shù)據(jù)制作，采用航測內(nèi)外業(yè)一體化和圖庫一體化生產(chǎn)作業(yè)技術(shù)流程，實現(xiàn)采編一體化、內(nèi)外業(yè)一體化、圖庫一體化。采編軟件主要采用清華山維EPS2008+航天遠景MapMatrix 4.0聯(lián)機測圖，成果直接輸出項目所要求的mdb格式的GeoDatabase數(shù)據(jù)。技術(shù)流程見圖2。

圖2 1∶1000DLG制作工藝流程圖Fig.2 1∶1000 DLG production process fow chart

在全數(shù)字攝影測量工作站下，導入空三加密成果，恢復航攝數(shù)字影像的立體模型，按照1∶1000地形圖要求和本項目相關(guān)技術(shù)規(guī)程規(guī)范的要求，在立體環(huán)境下采集各地形要素，生成圖形文件，并將采集的線劃圖與數(shù)字正射影像圖疊加，采用幅面50 cm×50 cm、比例尺1∶1000的疊加線劃的正射影像分幅圖作為調(diào)繪工作用圖，野外現(xiàn)場開展調(diào)繪，收集項目區(qū)內(nèi)已有小比例尺地形圖、地圖冊、行政區(qū)劃圖等資料，轉(zhuǎn)標地名等工作底圖上沒有的要素；按照地形圖圖式及相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，對工作圖進行全面的實地檢查、修改、補充、地理名稱校核和增補等項工作，其中重點調(diào)繪內(nèi)容是航空攝影無法獲得的地圖要素和屬性，內(nèi)業(yè)采集作業(yè)出現(xiàn)的差、錯、漏開展調(diào)繪。依據(jù)外業(yè)調(diào)繪圖，進行數(shù)字線劃圖內(nèi)業(yè)編輯，錄入并完善相關(guān)屬性值，并將行政界線整合進入DLG中。內(nèi)業(yè)上圖完成后，采用人機交互的方式對數(shù)據(jù)的圖形關(guān)系、屬性信息、拓撲關(guān)系等，進行規(guī)范性質(zhì)量檢查與處理，數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查作為DLG制作的最后工序，應全面發(fā)現(xiàn)并徹底解決前面各工序遺留的問題，必要時返回上一工序進行處理。對大比例尺線劃圖成果進行坐標系轉(zhuǎn)換，形成國家2000大地坐標系（經(jīng)度、緯度）和國家2000高斯投影平面坐標系各1套。利用數(shù)據(jù)入庫工具，對長沙高新區(qū)核心城區(qū)25 km2的1∶500的矢量數(shù)據(jù)，高新區(qū)非核心城區(qū)115 km2的1∶1000的矢量數(shù)據(jù)進行批量入庫。形成最終的全要素數(shù)字線劃圖。

4 地名地址數(shù)據(jù)采集與更新

充分利用高新區(qū)已有1∶500、1∶1000DLG等數(shù)據(jù)，并利用民政局、公安局已有地名地址資料，建立地名地址的初步成果。補充采集高新區(qū)重要機關(guān)、企事業(yè)單位、學校、醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)、旅游景點、村、組、街道、居民小區(qū)所在地地名以及每棟建筑的樓棟名稱與地址數(shù)據(jù)，最終完成全區(qū)范圍約140 km2的地名、地址數(shù)據(jù)庫建設。

圖3 地名地址數(shù)據(jù)庫建設流程圖Fig.3 The place name and address database construction fow chart

5 電子地圖制作

按照長沙市天地圖標準，制作高新區(qū)140 km2范圍內(nèi)矢量電子地圖和影像電子地圖。

5.1 矢量電子地圖制作

矢量電子地圖的制作，基于實體化后、脫密和坐標轉(zhuǎn)換前的基礎地理信息數(shù)據(jù)進行。為了應對電子地圖數(shù)據(jù)網(wǎng)絡化服務所針對的不同用戶群體，以不同的服務發(fā)布給平臺用戶，分別制作基礎專業(yè)、政務應用、公眾服務矢量電子地圖，并采用ArcGIS平臺進行電子地圖配圖。四類矢量電子地圖的制作流程基本相仿，具體制作流程見圖4。

按照長沙市天地圖建設的相關(guān)要求，提取包括定位水系、居民地及設施、交通、境界與政區(qū)、植被、地名等基礎地理信息電子地圖的內(nèi)容要素。在電子地圖制作平臺下，根據(jù)《地理信息公共服務平臺電子地圖數(shù)據(jù)規(guī)范》（CH/Z 9011-2011）中線劃地圖符號與注記的要求，綜合考慮電子地圖圖面顯示效果，基于現(xiàn)有符號庫基礎上，修改、添加并完善18～20級符號庫。根據(jù)電子地圖分級與顯示比例的規(guī)定，使用相應比例尺的數(shù)據(jù)源完成地圖文檔的初始設置，基于地圖符號庫，以制圖模板為驅(qū)動進行快速自動配圖。在制圖平臺下，對電子地圖進行道路溶解、路面平滑、圖層要素處理、注記等精細化圖面編輯。按照國家天地圖建設的相關(guān)要求，分別對18、19、20級各版電子地圖進行瓦片裁切。跨邊界的地圖瓦片應保證瓦片形狀完整，但本轄區(qū)界線以外的數(shù)據(jù)應做成透明效果，以免不相鄰節(jié)點數(shù)據(jù)產(chǎn)生沖突。最后進行圖層順序、瓦片數(shù)據(jù)、圖面質(zhì)量檢查。

圖4 電子地圖制作技術(shù)流程Fig.4 Electronic map production technical process

圖5 矢量電子地圖Fig.5 Vector electronic map

5.2 影像電子地圖制作

在已有的DOM數(shù)據(jù)成果的基礎上，利用專業(yè)軟件完成分幅的DOM數(shù)據(jù)拼接，形成高新區(qū)整幅影像；按照長沙市天地圖標準，利用地名地址數(shù)據(jù)配置影像注記；制作影像電子地圖瓦片（矢量電子地圖瓦片制作一致），完成影像電子地圖制作。

按照國家測繪地理信息局相關(guān)規(guī)定，對高新區(qū)約2000國家大地坐標系140 km2的地名地址數(shù)據(jù)、正射影像、大比例尺的數(shù)字線劃圖，采用全省統(tǒng)一的數(shù)據(jù)脫密軟件進行脫密處理，形成一套脫密版的數(shù)據(jù)。

6 結(jié)語

地理信息空間數(shù)據(jù)已成為數(shù)字城市建設的重要支撐，不同行業(yè)和部門也對基礎地理信息數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性和準確性提出了更高的要求。通過對城市基礎地理信息更新技術(shù)的研究、探討和總結(jié)，以及在長沙高新區(qū)基礎地理信息更新項目的實際應用（其成果已成功應用于數(shù)字長沙地理空間框架二期項目建設工程），探索實踐了城市地理信息更新的主要內(nèi)容及原則，形成了一套科學有效的技術(shù)路線和生產(chǎn)流程，降低了成本，提高了工作效率；優(yōu)化了作業(yè)流程、控制了作業(yè)質(zhì)量。該城市基礎地理信息更新的技術(shù)路線和生產(chǎn)流程，已經(jīng)推廣應用于湖南省基礎測繪項目和不動產(chǎn)登記發(fā)證項目。

圖6 影像電子地圖Fig.6 Image electronic map

/References

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The Research and Application of Urban Fundamental Geographic Information Data Updating Technology——Taking the Changsha National High-Tech Industrial Development Zone as an Example

Zhao Shuling
（The Second Surveying and Mapping Institute of Hunan，Changsha Hunan 410119）

By taking the Changsha high-tech zone as an example，the principles and contents of updating urban geographic information data are explored.The method of updating digital ortho image map（DOM）by using aerial photography data，the method of updating the important geographic information elements by using the aerial inside and outside integration method，and the method of updating the place name and address by using electronic tablet to execute field investigation and plotting are researched.Combined with updating content，the production method of 1∶1000 vector data set，vector electronic map and image electronic map are explored.

geospatial framework； fundamental geographic information； data updating； Changsha High-Tech Zone

P208

A

1672-5603（2016）02-067-6

*第一作者簡介 趙淑玲，女，1969年生，測繪工程師，地理信息工程專業(yè)，從事地理信息數(shù)據(jù)處理、三維建模、系統(tǒng)開發(fā)、國土調(diào)查等工作。E-mail: 598902787@qq.com

2016-1-21；改回日期：2016-5-10。