現代數字化地圖的生產方式及技術分析

楊 覃

（安徽省測繪產品質量監督檢驗站 安徽 合肥 230031）

現代數字化地圖的生產方式及技術分析

楊 覃

（安徽省測繪產品質量監督檢驗站 安徽 合肥 230031）

本文重點介紹4D數字地圖產品和專題數字地圖產品的生產方式。

4D 產品（DLG、DEM、DOM、DRG）；數字地圖產業化發展

1 生產方式

1.1 數字線劃地圖(DLG)

數字線劃地圖是基礎地理信息系統的核心數字產品，它采集方法很多，主要包括以下幾個方面：

（1）平板儀測量：平板儀測量采集的是非數字產品，它最終生成的成果是紙質或薄膜地圖。它要生成DLG還需要經過內業數字化、編輯處理。目前，平板儀測量已經不是GIS野外數據采集的主要手段，它正逐漸被全野外數字測量所取代。

（2）全野外數字測量：利用電子手簿、便攜機或掌上電腦與全站儀相連，測量結果直接以數字形式存儲，不需要經過內業數字化處理。

（3）GPS測量：采用實時動態GPS測量系統，用兩臺或更多臺GPS接收機來協同工作，將一臺接收機作為基站，放在已知點上，其他接收機對空間目標測量，采集的數據存放便攜電腦或掌上電腦中。

（4）地圖數字化：地圖數字化有兩種作業方式：手扶跟蹤數字化和掃描矢量化。手扶跟蹤數字化是使用數字化儀進行地圖數字化，掃描矢量化是通過專用軟件對掃描處理后的數字柵格地圖進行屏幕跟蹤矢量化。

（5）攝影測量：攝影測量經歷了模擬攝影測量和解析攝影測量階段，隨著計算機技術及其應用的發展以及數字圖像處理、模式識別、計算機視覺等學科的發展，現已進入數字攝影測量階段。長期以來，攝影測量在基本比例圖生產中占據著胡里非常重要的位置，特別是發展到今天的數字攝影量階段，攝影測量以其高效快速、生成數據產品齊全而發揮著著其他測量手段無法比擬的作用。

1.2 數字高程模型(DEM)

數字高程模型的數據采集通常包括以下幾種方法：

（1）地面測量

利用自動記錄的測距經緯儀（常用電子速測經緯儀或全丫經緯儀）的野外實測。這種速測經緯儀一般都有微處理器，可以自動記錄和顯示有關數據，還能進行多種測站上的計算工作。其記錄的數據可以通過串行通訊，輸入計算機中進行處理。

（2）現有地圖數字化

利用數字線劃圖中的高程點、等高線、特征線，通過專業軟件來構建一個地區三角網，再生成數字高程模型。

（3）空間傳感器

利用全球定位系統GPS，結合雷達和激光測高儀等進行數據采集。早在2000年，美國“奮進”號航天飛機在結束了9天的繞地飛行后，采用星載成像雷達和合成孔徑雷達等高新技術，采集了地球上人類所能正常活動地區（約占地表總面積的80%）的地面高程信息，經處理可制成數字高程模型和三維地形圖。此次計劃所取得的測繪成果，覆蓋面大、精度高、有統一的基準，不但在民用方面應用廣泛，而且在導彈發射、戰場管理、后勤規劃等軍事活動中具有重要價值，因此引起了各國軍界和傳媒的廣泛關注。

（4）數字攝影測量方法

這是DEM數據采集最常用最有效的方法之一。利用附有的自動記錄裝置（接口）的立體測圖儀或立體坐標儀、解析測圖儀及數字攝影系統，進行人工、半自動或全自動的量測來獲取數據。

（5）LIDAR+CCD 相機

LIDAR也叫機載激光雷達，是一種安裝在飛機上的機載激光探測和測距系統，是由GPS（全球衛星定位系統）、INS（慣性導航系統）和激光測距三大技術的集成應用系統。如加拿大OPTECH公司生產的ALTM3100系統和德國 IGI公司生產的Lite Mapper5600系統，ALTM3100和 Lite Mapper5600機載激光掃描遙感系統同時還集成了CCD相機，它與激光探測與測距系統協同作業，同步紀錄探測點位的影像信息，因此它可直接獲取一個地區高精度的數字高程模型（DEM）、數字地表模型（DTM）、數字正射影像圖（DOM）,由于這種方法可以直接獲取高精度的正射影像數據，免去了影像處理的環節，它的成果可以廣泛應用于城市測繪、規劃、林業、交通、電力、災害等部門。

1.3 數字正射影圖(DOM)

數字正射影像圖是利用數字高程模型（DEM）對經掃描處理的數字化航空像片或高空采集的衛星影像數據，逐像元進行投影差改正、鑲嵌，按國家基本比例尺地形圖圖幅范圍剪裁生成的數字正射影數據集。對于航空像片,利用全數字攝影系統,恢復航攝時的攝影姿態,建立立體模型,在系統中對DEM進行檢測、編輯和生成，最后制作出精度較高的DOM。

對于衛星影像數據，可利用已有DEM數據，通過單片數字微分糾正生成DOM數據。

1.4 數字柵格地圖(DRG)

數字柵格地圖是通過一張紙質或其他質地的模擬地形圖，由掃描儀掃描生成一維陣列影像，同時對每一系統的灰度（或分色）進行量化，再經二值處理、圖形定向、幾何校正即形成一幅數字柵格地圖，需要經過以下幾個步驟：

（1）圖形掃描：采用掃描分辨率不低于500dpi的單色或彩色掃描儀掃描。

（2）圖幅定向：將柵格圖幅由掃描儀人材變換為高斯投影平面直角坐標。

（3）幾何校正：消除圖底及掃描產生的幾何畸變。可以采用相關軟件對柵格圖像的畸變進行糾正，糾正時要按公里格網進行，通過仿射變換及雙線性變換，實現圖幅糾正。

（4）色彩糾正：用PHOTOSHOP等軟件進行柵格圖編輯轟動單色圖按要素人工設色，對彩色圖作色彩校正，為使色彩統一，應按規定的RGB比例選擇所用的幾種色調。

1.5 專題數字地圖產品

空間信息加上專題信息就合成我們所說的專題數字地圖產品。例如一張城市導游電子地圖，可以通過這座城市的數字線劃地圖(DLG)獲取它的空間信息：城區內的街道及街道名稱和城郊的道網分布，城市的水系分布及名稱，城市的區域范圍，居民區和非居民區，城區中的小區位置和相應名稱，城郊的村莊范圍和名稱，以及政府駐地和重要的事業單位駐地和名稱等；專題信息：交通線路、旅游景點、旅行社、賓館飯店、醫院、公共信息等。配上相應的景區景點彩色圖像會使整幅電子地圖直接而生動起來，配上相應的改城市的公交車線路圖表會使初行者方便。這些專題信息的獲取則需要編制人員去實地采集或通過媒體等其他手段獲取。

2 生產技術分析

2.1 數字地圖產業化發展三個環節

建立數字地圖生產、數字地圖管理與數字地圖服務體系并完善相應的機構。三者之間的關系用以下圖表解釋。（表5-1）

表5-1

數字地圖生產：空間數據是空間位置服務的核心內容，要加快完成從傳統測繪技術向數字化技術的轉變，形成內外業一體化數字地圖生產體系；建立規?；臄祿a與管理機制，確保數據庫建立與管理的有效實施，保障數據的現實性與完整性。

數字地圖管理：完成從傳統的測繪生產管理向現代化生產管理體系的轉變；建立適應數字化生產作業體系的質量控制體系。

數字地圖服務：建立完善數字地圖產品開發與服務體系，實現數字地圖產品開發產業化。

數字地圖生產、數字地圖管理與數字地圖服務三者的關系是相輔相承的。例如：生產一幅行政區劃數字地圖過程詳解圖表

（用文字敘述方式將該過程敘述清楚。）

表5－2

表5-1說明如下：

收集基礎地理底圖資料，一般采用1：5萬核心要素地形圖數據作為本次編制的基礎地理底圖。對數據進行轉換和整理，1：5萬核心要素數據格式為ARC/INFO格式*.E00數據，因為*.E00數據是經緯坐標，先對經緯坐標系轉換為大地坐標，通過相關軟件把*.E00數據轉為*.dwg數據，形成縮編底圖。根據印刷紙張的尺寸來確定成圖比例尺。根據比例尺對基礎地理底圖進行縮編，在此縮編圖上添加：民政部門勘定的行政區劃界線；居民地名稱的核對和定位；水系的核對；交通要素的核對和補充等。依據印刷需求進行顏色設置和網線的設定，（這個過程就是數字地圖的生產）。形成樣圖，報審國土資源廳審核（批準審圖號），出版社審查（發行書號），地方測管處檢查，當地民政部門的認可（這個過程就是數字地圖的管理）。把數字地圖交付給使用部門或公開面向社會發行，根據使用的情況或社會需求進行下一個數字地圖的開發。（數字地圖服務）

2.2 數字地圖產品開發的三個環節

一個成功的地理信息產品在數據采集、產品開發、市場策劃三個環節都是非常成功有效的。

A.數據采集是一個市場化的過程，對于公眾數字地圖產品，數據采集直接與客戶打交道。首先要制定數據采集的原則。原則的制定：先對市場進行深入的全方位考察，做出市場策劃，依據市場策劃和產品開發的主題，制定出數據采集的原則。這個原則要考慮市場的需求程度；體現社會公益性；展現本次產品的特點。然后依次列出本次地圖產品的采集主要內容和次要內容以及補充內容。有些內容可以和客戶進行互動解決，有些內容必須通過專業部門提供，對這些數據應繳納一定費用?？紤]一些內容在公共場所的影響。要對所采集的內容進行詳細分類和編碼，以便本次產品中的下步工序的順利完成。通過分類，也可以利用其中的一些類別作為其他產品的開發使用。所以，在數據采集中，對已采集的數據內容進行分類與編碼是數據采集的重點工作。進行分類與編碼后，要對已分類的數據進行整理和完善，提出作業思路，規定作業方法。對作業方法進行詳細說明，以便每一位作業人員掌握作業要領。

B.數據采集的內容、分類與編碼直接與產品開發有關，產品開發是實現客戶需求的過程。怎樣進行產品的開發呢？首先要進行廣泛的社會調查，市場的需求何在，針對需求提交市場產品策劃。這個策劃要包括：產品應以什么樣形式存在。是簡單地對采集的數據進行整理，得到的數據格式形式，還是對數據進行分類、交換、制作，得到的直觀的、內容豐富的、使用簡單的產品。所以產品策劃在產品的形式、內容、特點上都應有全面的敘述，而產品的這些特性和功能要怎樣實現，都應有詳細計劃。這個產品所針對的消費群體，對產品進行包裝和發行。

C.綜上所述，市場策劃始終貫穿于數據采集與產品開發的全過程。這個策劃是否成功，要注意以下幾點：策劃要體現公益性?，F在的地理信息產品都是為社會服務的，大到政府部門的各項決策，小到我們日常生活中的便利，都離不開地理信息產品。所以政府應大力支持地理信息產品的開發，在個種媒體上進行宣傳，在資料使用上給予方便，溝通各個渠道以利于地理信息產品的生產。

所以每一個地理信息產品都離不開數據采集、產品開發、市場策劃。三者互為前提和結果，相互轉換。只有處理好地理信息產品的每一個環節，才能生產出好的地圖產品。數據采集、產品開發、市場策劃的關系見下表。（表5-3）

表5-3

（可圍繞數據采集、產品開發、市場策劃中的要點展開說明，分別用三段來說明，對里面能詳細展開的可在分段。）

［1］王飛.數字地圖、電子地圖與地圖[J].地圖：中國地圖出版社，1998.

［2］毛贊猷.數字地圖的實用化[J].地圖：中國地圖出版社，1997.

［3］老沈.數字地圖服務趨向實用化[J].中國測繪報，2006.

［4］郭華東.數字地球的概念與應用[J].中國測繪報，2008.

［5］鐘耳順.地理信息要融入 IT 主流[J].中國測繪報，2008.

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