城市基礎地理信息數據更新技術研究及應用
——以長沙國家高新技術產業開發區為例

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據更新技術研究及應用
——以長沙國家高新技術產業開發區為例

趙淑玲*

（湖南省第二測繪院，湖南 長沙 410119）

本文以長沙高新區為例，探索了城市地理信息數據更新原則及內容。研究了利用航空攝影數據更新數字正射影像圖（DOM），采用航測內外業一體化的作業方法更新重要地理信息要素，利用電子平板及外業電子調繪的手段更新地名地址，結合更新內容探索了1∶1000矢量數據集、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；數據更新；長沙高新區

城市基礎地理信息數據是關系國家安全和社會經濟發展的重要信息資源，已建成的城市基礎地理信息數據庫仍需持續更新維護，才能為數字城市建設提供準確、現勢、權威的地理信息數據。研究城市地理信息數據更新的主要內容、原則和技術路線，構建基礎數據更新技術體系具有重要的理論意義和現實意義。

本文以長沙高新區為例，在總結、借鑒已有研究成果的基礎上，探索了城市地理信息數據更新原則及內容。研究了利用航空攝影數據更新數字正射影像圖（DOM），采用航測內外業一體化的作業方法更新重要地理信息要素，利用電子平板及外業電子調繪的手段更新地名地址，結合更新內容探索了1∶1000矢量數據集、矢量電子地圖和影像電子地圖的制作方法。

1 長沙高新區城市地理信息數據更新工作內容

長沙國家高新技術產業開發區位于長沙市岳麓區，創建于1988年，1991年經國務院批準為首批國家級高新技術產業開發區，總體規劃面積18.6 km2，由城中區和岳麓山集中新建區兩部分組成。1997年經原國家科委批準，調整為岳麓山高科技園、星沙工業高科技園、隆平農業高科技園、遠大高科技園和市內政策區等“一區四園”，其中岳麓山高科技園（即“麓谷”）是高新區直管核心園區。麓谷總體規劃控制面積80 km2，現已形成15 km2開發規模。

長沙高新區城市地理信息數據更新項目利用2015年10月份獲取的航空攝影數據，通過對影像數據預處理和空三加密、坐標轉換，更新高新區及周邊地區140 km2、0.1 m數字正射影像數據（DOM）。整合核心城區已有1∶500農村宅基地等矢量數據，采用航測法更新高新區及周邊地區140 km2范圍內交通、水系、建筑、公共場所、植被和行政區等要素，形成1∶1000矢量數據集。利用數字長沙高新區地名地址數據對長沙高新區約140 km2地名地址數據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 數字正射影像數據更新

利用2015年10月0.1 m航空攝影數據制作數字正射影像數據。

2.1 影像數據預處理和空三加密

影像數據預處理：依據相關技術規范對影像數據進行旋偏角、重疊度、云量、是否存在航攝漏洞等項檢查，將原始航片影像數據轉換為空三軟件支持的TIF格式，以北方向為正方向，對原始影像數據進行旋轉。

空三加密：對經預處理后的影像利用PixelGrid+PATB軟件進行空三加密，采用光束法區域網平差。空三加密時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，同時顯示格網點和視差曲線，對DEM進行粗編。在立體環境下，采用高程抬高、降低、匹配點內插、量測點內插等功能，對DEM進行全面編輯。DEM編輯完成后，首先在立體環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質量進行評估，保證DOM不出現位移、拉花等現象。

采用PixelGrid軟件，在導入空三成果的基礎上，加入已編輯過的DEM數據，對原始影像進行正射糾正，糾正時格網間距要符合規定要求，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，對數據進行接邊處理。接邊完成后，將數據拼接成整塊，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 坐標轉換

對DOM成果進行坐標系轉換，形成國家2000大地坐標系（經度、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、利用農村宅基地等矢量數據，結合2015年11月最新航拍的0.1m航空攝影數據，采用航測法更新高新區140 km2范圍內交通、水系、建筑、公共場所、植被和行政區等要素，形成1∶1000矢量數據集。

本項目大比例尺數字線劃圖航測法成圖部分數據制作，采用航測內外業一體化和圖庫一體化生產作業技術流程，實現采編一體化、內外業一體化、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聯機測圖，成果直接輸出項目所要求的mdb格式的GeoDatabase數據。技術流程見圖2。

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

在全數字攝影測量工作站下，導入空三加密成果，恢復航攝數字影像的立體模型，按照1∶1000地形圖要求和本項目相關技術規程規范的要求，在立體環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繪工作用圖，野外現場開展調繪，收集項目區內已有小比例尺地形圖、地圖冊、行政區劃圖等資料，轉標地名等工作底圖上沒有的要素；按照地形圖圖式及相關技術規范要求，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，其中重點調繪內容是航空攝影無法獲得的地圖要素和屬性，內業采集作業出現的差、錯、漏開展調繪。依據外業調繪圖，進行數字線劃圖內業編輯，錄入并完善相關屬性值，并將行政界線整合進入DLG中。內業上圖完成后，采用人機交互的方式對數據的圖形關系、屬性信息、拓撲關系等，進行規范性質量檢查與處理，數據質量檢查作為DLG制作的最后工序，應全面發現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換，形成國家2000大地坐標系（經度、緯度）和國家2000高斯投影平面坐標系各1套。利用數據入庫工具，對長沙高新區核心城區25 km2的1∶500的矢量數據，高新區非核心城區115 km2的1∶1000的矢量數據進行批量入庫。形成最終的全要素數字線劃圖。

4 地名地址數據采集與更新

充分利用高新區已有1∶500、1∶1000DLG等數據，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。補充采集高新區重要機關、企事業單位、學校、醫療衛生機構、旅游景點、村、組、街道、居民小區所在地地名以及每棟建筑的樓棟名稱與地址數據，最終完成全區范圍約140 km2的地名、地址數據庫建設。

圖3 地名地址數據庫建設流程圖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140 km2范圍內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、脫密和坐標轉換前的基礎地理信息數據進行。為了應對電子地圖數據網絡化服務所針對的不同用戶群體，以不同的服務發布給平臺用戶，分別制作基礎專業、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要求，提取包括定位水系、居民地及設施、交通、境界與政區、植被、地名等基礎地理信息電子地圖的內容要素。在電子地圖制作平臺下，根據《地理信息公共服務平臺電子地圖數據規范》（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，基于現有符號庫基礎上，修改、添加并完善18～20級符號庫。根據電子地圖分級與顯示比例的規定，使用相應比例尺的數據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，但本轄區界線以外的數據應做成透明效果，以免不相鄰節點數據產生沖突。最后進行圖層順序、瓦片數據、圖面質量檢查。

圖4 電子地圖制作技術流程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數據成果的基礎上，利用專業軟件完成分幅的DOM數據拼接，形成高新區整幅影像；按照長沙市天地圖標準，利用地名地址數據配置影像注記；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規定，對高新區約2000國家大地坐標系140 km2的地名地址數據、正射影像、大比例尺的數字線劃圖，采用全省統一的數據脫密軟件進行脫密處理，形成一套脫密版的數據。

6 結語

地理信息空間數據已成為數字城市建設的重要支撐，不同行業和部門也對基礎地理信息數據的現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的研究、探討和總結，以及在長沙高新區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容及原則，形成了一套科學有效的技術路線和生產流程，降低了成本，提高了工作效率；優化了作業流程、控制了作業質量。該城市基礎地理信息更新的技術路線和生產流程，已經推廣應用于湖南省基礎測繪項目和不動產登記發證項目。

圖6 影像電子地圖Fig.6 Image electronic map

/References

［1］ 盧立強，苑洲云，李杰.城市基礎地理信息數據庫更新探討.江西測繪，2010，（3）.

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［5］ 吳凱.城市基礎地理信息空間數據更新探討.中國城市經濟，2011，（18）.

［6］ 催洪波，周再強，李井杰.幾種基礎地理信息數據更新方法的比較.測繪與空間地理信息，2012，（4）.

［7］ 劉小蘭.城市基礎地理信息系統矢量數據更新研究.科技致富向導，2013.

［8］ 葛月娥.城市基礎地理信息系統的數據維護及更新.大科技，2014.

［9］ 萬遠 ，史廷玉，關于城市地名數據庫的應用研究.中國地名，2014，（7）.

［10］ 周婷婷.電子地圖局部更新方法研究.測繪與空間地理信息，2014，（4）.

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，從事地理信息數據處理、三維建模、系統開發、國土調查等工作。E-mail: 598902787@qq.com

2016-1-21；改回日期：2016-5-10。