3S技術在大比例尺地形圖修測與更新中的應用

丁凌

【摘 要】3S技術是隨著科學技術不斷前進而發展起來的，所謂3S技術就是RS（遙感）、GPS（全球衛星定位系統）、GIS（地理信息系統）三種技術，現如今，將這三種技術緊密結合起來的3S一體化技術已廣泛應用于規劃、建設、國土、農業、氣象等各個領域。本文主要闡述了3S技術及其在大比例尺地形修測與更新中的應用，通過對更新流程、技術方法等的探討，提出了一些實用性的建議和今后的展望。

【關鍵詞】3S技術；大比例尺地形圖；地形修測與更新

0 引言

大比例尺地形圖是基礎測繪的重要成果之一，通過地形圖可以獲取多種、大量的信息，為城市規劃與管理、國土資源規劃與管理、各類工程設計與施工等方面的工作提供了保障。隨著城市化進程的加快，各地區加大了基礎設施建設的力度，拆的拆、造的造，每年的變化量極大、速度極快有目共睹，為了滿足城鄉發展建設的需要，提高地形數據的現勢性就顯得尤為重要，不間斷的地形修測與更新也就必不可少，而多分辨率、高精度、現勢性好的空間基礎地理數據則需要依靠高精度的測繪手段和體系。

1 工作流程

基于3S的地形修測與數據庫更新的工作流程圖如圖1所示。

2 3S技術在地形修測中的應用

3S技術即RS（遙感）、GPS（全球衛星定位系統）、GIS（地理信息系統）三種技術，現如今，將這三種技術緊密結合起來的3S一體化技術已顯示出了廣闊的應用前景。以RS、GIS、GPS為基礎，將RS、GIS、GPS三種獨立技術中的有關部分有機集成起來，構成一個強大的技術體系，可實現對各種空間信息和環境信息的快速、機動、準確、可靠的收集、處理與更新。

2.1 RS技術在地形修測中的應用

RS（遙感）即遙遠的感知，是利用飛機、衛星等空間平臺上的傳感器（包括可見光、紅外、微波、激光燈傳感器），從空中遠距離對地面進行觀測，根據目標反射或輻射的電磁波，經過校正、變換、圖像增強和識別分類等處理，快速地獲取大范圍地物特征和周邊環境信息，獲得實時、形象化、不同分辨率的遙感圖像。

遙感具有大面積觀測、時效性強、數據綜合性、受地面條件限制少等特點，這一技術已廣泛應用于農業、林業、地質、海洋、氣象、水文、軍事、環保等領域。

在大比例尺地形修測中，我們常利用分辨率為0.1米、空三加密的航空攝影成果，通過與線化圖的疊加比對分析成果作為外業調繪底圖，且部分簡單的地物（如河流、道路邊線等）可直接繪制，滿足精度要求。

2.2 GPS技術在地形修測中的應用

GPS（全球衛星定位系統）就是利用定位衛星，在全球范圍內實時進行定位、導航的系統。它于1964年正式投入使用，隨著此后的不斷改進和完善，目前在交通管理、汽車導航、軍事等領域得到廣泛應用。GPS具有全球全天候定位、精度高、觀測時間短、測站間無需通視、儀器操作簡便等特點，已成為工程測量的重要測繪手段之一。

RTK（實時動態控制系統）是一種目前常用的GPS測量方法，它采用載波相位動態實時差分方法，能夠在野外實時得到厘米級定位精度的數據，為工程放樣、地形修測、各種控制測量帶來了便利，也極大地提高了外業人員的作業效率。

2.3 GIS技術在地形修測中的應用

GIS（地理信息系統）是以地理空間數據庫為基礎，在計算機軟硬件的支持下，運用系統工程和信息科學的理論，科學管理和綜合分析具有空間內涵的地理數據，以提供管理、決策等所需信息的技術系統。

GIS技術集計算機技術、遙感技術及管理技術為一體，不僅能對地理數據進行采集、存儲、分析，并能根據用戶需求迅速獲取滿足需要的各種信息，以三維可視化的形式將成果顯示出來。它所具有的極強空間數據處理與分析能力的優勢，為不同領域提供了平臺，也為各種決策提供了有效的依據。

GPS導出的數據必須經過GIS編輯與處理后才能滿足空間地形數據庫的技術要求，才能更好地為各業提供基礎地理數據服務。為了保證數據的統一性，方便數據分析與應用，處理時應滿足以下技術要求：

①數據要求采用2007版新國標圖式標準《1：500、1：1000、1：2000地形圖圖式》（GB/T 20257.1-2007）。

②按照入庫設計要求及方便查詢存儲數據，必須將矢量數據嚴格分層，詳細分層見表1。

③拓撲關系的檢查。所有面狀要素（如房屋、水系、植被等）必須封閉；線狀要素（如道路、管線等）保持連續性。

④圖形接邊處理。圖形、屬性應無縫接邊。

⑤要素信息。每個要素必須有相對應的要素代碼和屬性信息，且準確無誤。要素信息內容包括要素代碼、采集方式、采集日期、文字屬性、數字屬性、繪圖員、編碼信息等。

3 數據轉換與數據庫更新

3.1 數據轉換

目前，城市基礎測繪常用的地形數據都是基于CAD平臺進行生產，為DWG格式數據，數據嚴格按照上述要求編輯完成、檢查通過后以分幅的方式保存，而對數據的管理、應用和共享則大多基于GIS平臺（如ArcGIS），所以必須進行數據轉換來實現數據生產平臺與數據數據管理、數據應用和數據共享平臺的無縫連接。

一幅分幅地形圖所涉及的要素多達上千種，需要根據原始數據具有的要素代碼及數據庫要素代碼建立代碼關聯表，通過運用FME研發應用程序，將數據進行轉換入庫，基本可實現一對一轉換。

3.2 數據庫更新

目前基礎地形數據庫更新方法主要包括增量式更新和版本式更新，增量式更新是指在原有地形圖數據庫基礎上，只對發生變化部分進行相應修改，從而達到地形圖更新的目的；版本式更新則是對地形圖重新測繪后，用新測或修測地形圖數據全部替換舊地形數據。版本更新方法操作簡單，但數據量大時更新效率較低。而增量式更新是通過增量文件只更新變化的數據及相關信息，因此更新效率較高，適用于數據量大，變化較頻繁的地區。增量式更新流程如圖2。

4 結論與展望

多時相、多源的RS技術，靈活性強、精度高的GPS技術，以及具有極強空間分析處理能力及模擬現實能力的GIS技術為大比例尺地形修測與更新提供了新的數據來源和技術手段。通過實踐驗證，只要制定出一系列的標準與規范，就可以充分利用ArcGIS與其它軟件相配合所具有的強大數據處理效率優勢，制作出滿足要求的大比例尺地形圖，從而滿足基礎地形數據的實用性和現勢性要求。

統一的數據成果為公安、環保、地稅、水文、供電、廣電等用戶的GIS應用系統提供了及時、有效的基礎數據服務，為減少基礎地理數據生產經費投入，推動基礎地理信息數據共享和數字常州空間地理框架建設提供了有力的基礎數據保障。

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[責任編輯：王楠]