《海島(礁)典型要素判繪信息字典》編制探討與研究

曾 鳴，沈鴻春

(73603部隊，江蘇 南京210049)

一、引 言

自建國以來，我國從未對海島礁(特別是遠海無人島礁)進行過精確測量，相關測繪成果非常欠缺。當前，我國的東海、南海的海洋主權受到諸多國家的干涉，海洋權益爭端日益突出，維護我國的海洋權益刻不容緩。為此，國務院于2008年批準啟動了“927工程”，由國家測繪局、總參測繪導航局、國家海洋局、海軍航保部聯合組織實施。

在執行海島(礁)大比例尺地形圖測量任務的過程中，對高分辨影像判讀分析的正確率決定了作業成果的質量好壞和任務的進展快慢，進而也決定了海島(礁)的戰略意義和實用價值。但目前我國針對海島(礁)典型要素的研究，處于一個初步階段，缺乏翔實、豐富的典型地物參考資料、系統的歸納整理和統一的數據信息標準。

地理信息基礎數據字典是以數據庫中地理信息數據基本單元為單位，按照一定順序排列，對其內容作詳細說明的數據集。而判繪信息字典則是在地理信息數據字典的基礎上進行內容拓展，提供多元化的判讀信息，主要包括數據元素的含義、類型、格式、單位、精度、判讀特征以及其他相關影像資料。

判繪信息字典的建立不僅能夠為開發人員完善數據定義提供豐富的數據資料，而且能夠為地物信息采集提供可靠的參考依據。為此，根據現階段任務需求，筆者就編制《海島(礁)典型要素判繪信息字典》(以下簡稱《判繪信息字典》)進行了探討。

二、《判繪信息字典》的編制原則

1．三結合原則

編制《判繪信息字典》要堅持科研、生產和使用者相互結合的原則。標準編制既要考慮標準的先進性，還要考慮數據生產和應用的適用性。在制定時就充分考慮數據應用單位和數據生產單位的不同需求，有針對性地增加了地物實景、正射影像、立體像對、特征描述、圖面表示等信息，既便于測繪人員生產作業使用，又便于非專業人員的解讀。

2．協調一致原則

編制《判繪信息字典》應統籌兼顧軍用數字地形圖中地形目標與國家基礎地理信息數據中地形目標的表示協調一致的原則。

3．速查原則

編制《判繪信息字典》應以現有地物分級分類方式標準為起點，結合海島(礁)典型要素的具體情況，將所收集到海島(礁)典型要素相關資料進行系統地整理分析，并歸納出一種更為合理的分級分類方式，便于用戶的實際操作。

4．可拓展原則

編制《判繪信息字典》應為其他數據標準提供可擴充的內容。在編制時需充分考慮標準的定位，以及在具體內容上與軍用測繪地理信息要素、國家測繪地理信息要素數據相協調，當其他標準內容發生變更時，可實現數據內容的同步更新。

三、《判繪信息字典》的結構和內容

1．《判繪信息字典》的要素分類方式

目前常用的海島(礁)典型要素分類方式有：名稱特點、地物要素屬性、地物所屬地域范圍、地物組合整體性質、地物用途等(如圖1所示)。

通過對比發現，按地物要素屬性分類的方式，是各類地形圖圖式通用的地物分類方法，內容更為詳細，層次更為清晰。但把地物要素屬性分類的方式直接作為海島(礁)典型要素的分類方法，同樣會產生問題。

當前用于分類的地物要素屬性主要包括居民地、工農業和社會文化設施、交通運輸設施、水系及其附屬建筑、植被、地貌與土質等。而對于大型工廠、完整的島礁等一些整體結構性強的地物無法進行歸類。此外，對于一些特殊地物，如水上房屋、遠海養殖船等也無法進行歸類。

針對上述問題，筆者結合海島(礁)典型要素的具體情況，將所收集到海島(礁)典型要素相關資料進行系統地整理分析，并歸納出一種全新的分級分類方式。

(1)分類原則

海島(礁)典型要素分布于海島、海礁和海域之中，并在不同的區域范圍內有各自的特點。其中，海島是指四面環海(水)并在高潮時露出水面的自然形成的陸地區域。有人島和有陸生植被的島嶼無論面積大小均為海島，無植被但面積大于500 m2的島嶼也為海島。海礁是指孤立水中隱現于水面的巖石島嶼，定義無植被且面積小于500m2的島嶼為礁。海域是海面上指除海島、海礁外的區域。

海島(礁)典型要素根據所屬區域劃分，主要包括海島范圍內的地物要素(海島典型要素)、海礁范圍內的地物要素(海礁典型要素)和海域范圍內的地物要素(海域典型要素)。

海島典型要素主要包括海島干出線以上(含)范圍內的海島地物;海礁典型要素主要包括海礁干出線以上(含)范圍內的海礁地物;海域典型要素主要包括海面上除海島、海礁干出線閉合范圍外的海上地物。

在不同區域范圍內，海島(礁)典型要素所屬要素范疇比較固定。所以在區域范圍劃分的基礎上，能夠根據地物要素類進行區分。

(2)分類方法

一級類是按所在區域范圍進行劃分，共分為3類：海島典型要素、海礁典型要素、海域典型要素。

圖1 海島(礁)典型要素分類方式

二級類是在一級類的基礎上，按地物要素進行細化。其中，海島典型要素主要包括：海島地貌與土質、海島特殊居民地、海島工農業和社會文化設施、海島水系及其附屬建筑、海島交通運輸設施、海島植被;海礁典型要素主要包括：海礁特征要素、海礁交通運輸設施;海域典型要素主要包括：海上交通運輸設施、海上工農業設施。

在二級類的基礎上，再根據具體地物的實際情況進行要素分類。對于一些尚未有明確地物分類標準的地物統一歸納至所屬一級分類下的特殊地物類。

分類方式如圖1所示。此分類方式，既能保證所有海島(礁)典型要素都歸總，又能滿足用戶對信息的快速檢索。

2．《判繪信息字典》的結構和內容

(1)《判繪信息字典》的整體結構

其結構分為兩個部分：標準正文和規范性附錄。按照通用規范要求，標準正文部分規定整個標準的規范內容、適用范圍、引用文件、術語和定義以及判繪信息字典結構和內容組成。規范性附錄由要素詳細字典和索引部分組成，將新定義的海島(礁)典型要素快速檢索目錄作為附錄A，將按照基礎地物信息要素分類檢索目錄作為附錄B。

(2)海島(礁)典型要素判繪信息的結構和內容

根據海島(礁)典型要素的結構和內容，采用表格和圖文結合的結構方式表達，按地理信息要素分類與代碼分層規定組織，在每層前規定本層所有要素總的數據結構形式。

《判繪信息字典》描述的內容包括要素編碼、要素名稱、要素定義、實例圖片(示意圖)、地圖符號示例、正射影像(示意圖)、立體像對(示意圖)、屬性表、幾何表示、采集標準、判讀規律和備注。其中，屬性表區分屬性項名稱、屬性描述、數據類型、字段長度、示例和約束條件;幾何表示區分幾何特征、圖形代碼、表示方法和說明;采集標準包括1∶2000地形圖、1∶5000地形圖的采集標準;備注區分相關要素、拓撲關系和要素說明。單個要素的屬性結構表如圖2所示。

圖2 單個要素的屬性結構表

(3)海島(礁)典型要素判繪相關信息收集標準

對海島(礁)典型要素各判繪種信息的內容歸總，重點是要明確需要什么樣的資料。目前在實際作業生產中，主要通過立體像對、正射影像進行判讀。所以在資料收集標準上，需要有豐富的內容匯總，并在此基礎上進行擴展。給判讀者提供一個立體像對、正射影像、地物實景、特征描述、圖上表示方法等信息一一對應的關系，使其實現從地物特征感性認識到判讀規律理性分析的全過程。

①地物實景拍攝

a．地物實景拍攝內容主要包括海島(礁)典型要素中的地貌地物及反映海島(礁)特征的民風、民俗。

b．數碼相機基本設置應滿足以下幾點要求。時間：拍攝前應將設備設置為北京時間，誤差小于1min，不應將時間設置在圖片或視頻上。

圖片數據格式：在采用JPG格式時，應選擇“極精致/超精細”設置。

分辨率設置：應選擇數碼相機最高分辨率(不宜低于200萬像素)。

c．拍攝模式

大場面景觀拍攝：應選用風景模式/或選光圈優先模式，設定小光圈，至少1張。

近距離地物對象：應選用肖像模式/或選光圈優先模式，設定大光圈，至少1張。

大范圍景觀區域：應選用拼接模式。

②正射影像

正射影像的獲取主要來自ADS40影像的下視影像，同時根據海島(礁)典型要素的所屬范圍的面積來決定影像的裁切范圍。要求影像的裁切按正方形進行裁切，并滿足邊長不小于10 cm，分辨率不得低于200像素/英寸。

③立體像對

立體像對的獲取主要來自ADS40影像的前視和后視影像，同時根據海島(礁)典型要素的所屬范圍的面積來決定立體像對單片的裁切范圍。要求左右像對的裁切按正方形進行裁切，并滿足邊長不小于10 cm，分辨率不得低于200像素/英寸，重疊度不得小于80%。

④判讀規律

海島(礁)典型要素判讀規律總結主要通過地物影像的形狀特征、大小特征、色調(色彩)特征、陰影特征、紋理圖案特征、位置布局特征和活動特征等方面進行分析。并根據實際情況，對于明顯的特征結合實景拍攝照片進行描述。

三、《判繪信息字典》的特點

1．結構新穎、內容規范

《判繪信息字典》充分借鑒了國家基本比例尺地圖圖式、軍用地形圖圖式的結構，考慮了科研、生產和使用三者的方便，設計了新穎、實用的《判繪信息字典》模板結構。采用規范的格式描述海島(礁)典型要素的要素編碼、要素名稱、要素定義、實例圖片、地圖符號示例、正射影像、立體像對、采集標準、判讀規律等內容，形成統一的標準。

2．歸納海島(礁)典型要素分級分類方式

《判繪信息字典》結合海島(礁)典型要素的具體情況，將所收集到的海島(礁)典型要素相關資料進行系統的整理分析，歸納出一種以區域范圍、要素性質、實際狀況為基礎的三級分類方式，實現對每一種海島(礁)典型要素的快速索引。

3．規范海島(礁)典型要素的各種信息

《判繪信息字典》對海島(礁)典型要素的地物實景、符號示例、立體像對、正射影像等信息進行匯總，并建立一一對應的關系。規范了各種信息的采集標準，提高了信息管理效率，確保典型要素各種信息收集的完備性，實現了對典型要素信息的統一管理。

4．突出海島(礁)典型要素特點，總結判讀規律

《判繪信息字典》針對海島(礁)典型要素的形狀、大小、色調(色彩)、陰影、紋理圖案、活動和位置布局等特征，進行全方位的判讀規律總結，增加對地物要素判讀特點的理性分析，確保判讀規律的準確性，有效地促進了海島(礁)典型要素判讀的規范性、合理性、準確性。

5．突出了信息化服務的特點

《判繪信息字典》實現了要素專業知識的圖形化和表格化，便于信息化管理和服務。《判繪信息字典》將圖式、規范與判讀相關信息融為一體，建立了要素整體概念，便于測繪專業人員和非專業人員獲取要素的系統知識。

6．要素齊全，適用范圍廣

《判繪信息字典》使用了現階段最新的要素編碼、數據格式、圖式規范等標準，適用于測繪專業人員和非專業人員。對于提高海島(礁)環境的認知水平，豐富海島(礁)環境信息獲取的手段和方法，做好相關保障提供輔助依據。

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[2]武軍．中國地形要素景觀博覽[M]．北京：星球地圖出版社，2000：113-131．

[3]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會．GB/T 20527．1—2007國家基本比例尺地圖圖式第 1 部分：1∶500 1∶1000 1∶2000 地形圖圖式[S]．北京：中圖標準出版社，2008：99-109．

[4]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會．GB/T 20527．1—2007國家基本比例尺地圖圖式第2部分：1∶5000 1∶10 000地形圖圖式[S]．北京：中圖標準出版社，2006：85-95．