山東省森林資源連續(xù)清查新版地形圖的制作

劉獻倫，喬洪波，王克華，張宗勝

（1.山東省林業(yè)監(jiān)測規(guī)劃院，山東 濟南 250014；2.濟南市林場，山東 濟南 250014）

國家森林資源連續(xù)清查（簡稱一類清查）是以掌握宏觀森林資源現(xiàn)狀與動態(tài)為目的，以?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)，以下簡稱?。閱挝唬霉潭拥貫橹鬟M行定期復(fù)查的森林資源調(diào)查方法，是全國森林資源與生態(tài)狀況綜合檢測體系的重要組成部分[1]。山東省森林資源連續(xù)清查（簡稱山東省一類清查）是國家一類清查體系的省份之一，每5年進行一次。2017年山東省完成了第九次森林資源連續(xù)清查。山東省一類清查固定樣地按系統(tǒng)抽樣布設(shè)在國家標(biāo)準(zhǔn)分幅一比五萬地形圖的公里網(wǎng)交叉點上。公里網(wǎng)交叉點為固定樣地的西南角點，樣地間隔4×4公里，全省共有9646塊樣地。山東省歷次一類清查樣地布設(shè)和野外用圖都是使用國家標(biāo)準(zhǔn)分幅1∶50000北京54坐標(biāo)系地形圖[2]。

國土資源部和國家測繪地理信息局聯(lián)合發(fā)文(國土資發(fā)[2017]30號），要求我國自2018年7月1日啟用2000國家大地坐標(biāo)系，國家測繪地理信息局將停止提供非2000國家大地坐標(biāo)系下的測繪成果，既不再提供北京54坐標(biāo)系地形圖。山東省縣區(qū)林業(yè)局現(xiàn)有一比五萬北京54坐標(biāo)系地形圖大部分是上世紀(jì)70年代測繪的，個別是50～60年代的，距今已有40～50年，地物變化很大，十分老舊。這些地形圖由于年代久遠和多次使用，已經(jīng)變得模糊不清、發(fā)皺變形，甚至殘缺不全，給一類清查工作帶來極大不便。

現(xiàn)在，山東省國土資源廳（測繪地理信息局）下屬的山東省國土測繪院提供西安80坐標(biāo)系和2000國家大地坐標(biāo)系標(biāo)準(zhǔn)分幅一比五萬地形圖。如何利用西安80坐標(biāo)系或者2000國家大地坐標(biāo)系標(biāo)準(zhǔn)分幅1∶50000新版地形圖，制作北京54坐標(biāo)系地形圖，我們進行了深入研究。通過幾個步驟，即可制作出國家標(biāo)準(zhǔn)分幅北京54坐標(biāo)系一比五萬新版地形圖。這種方法操作簡單，制作快速，技術(shù)指標(biāo)達到了《基礎(chǔ)地理信息數(shù)字產(chǎn)品1：10000 1：50000生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程第四部分：數(shù)字柵格地圖（DRG）Ch/T1015.4—2007》的要求，保證了基礎(chǔ)地理要素的時效性，解決了山東省一類清查地形圖的問題。

1 準(zhǔn)備工作

1.1 軟件

ArcGIS具有強大的地圖制作、數(shù)據(jù)管理、空間分析、信息整合等能力，可以查詢分析地圖的空間和屬性信息，編輯管理數(shù)據(jù)庫的地理信息，并且提供了許多實用的工具。本文利用ArcGIS進行地形圖的處理。

1.2 底圖

從山東省國土測繪院購買新版1∶50000地形圖作為底圖。這些地形圖是西安80坐標(biāo)系或者2000國家大地坐標(biāo)系，地理要素最新，時效性最強，與現(xiàn)地基本相符。

2 地形圖制作

由西安80坐標(biāo)系或者2000國家大地坐標(biāo)系，制作北京54坐標(biāo)系地形圖的方法簡單，步驟較少，容易掌握。

2.1 底圖掃描

將紙質(zhì)地形圖進行掃描，形成電子版。掃描分辨率越高越好，不要低于300DPI（Dot Per Inch——每英寸面積掃描像素數(shù)），還要盡量減少圖紙變形。

2.2 幾何校正

幾何校正的目的有兩個，一是校正地形圖存放、掃描等原因造成的變形；二是將地形圖的影像坐標(biāo)變換成地理坐標(biāo)。在實際操作中，二個目的是一次完成的。

啟動ArcGIS，加載“地理配準(zhǔn)”工具條，打開電子版地形圖。單擊“添加控制點”按鈕，在靠近地形圖四角的公里網(wǎng)交叉點上雙擊，添加四個控制點。單擊“查看鏈接表”按鈕，打開控制點鏈接對話框（圖 1）。

圖1 控制點鏈接對話框

在控制點鏈接對話框中，校正方式選擇“自動校正”，變換方式選擇“一階多項式（仿射）”，詳見圖1[3]。控制點鏈接對話框中的X、Y源坐標(biāo)是地形圖的影像坐標(biāo)，坐標(biāo)原點（0,0）位于影像左上角像素的中心點；X、Y地圖坐標(biāo)是幾何校正后的地理坐標(biāo)。手工修改X、Y地圖坐標(biāo)，修改值為公里網(wǎng)交叉點的坐標(biāo)加上轉(zhuǎn)換參數(shù)。轉(zhuǎn)換參數(shù)就是西安80坐標(biāo)系或者2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到北京54坐標(biāo)系的參數(shù)。

幾何校正時，每個控制點的X_殘差、Y_殘差、殘差三者都要控制在1.0以下，否則重新采點；RMS（總誤差）（Root Mean Square——均方根值）控制在1.5以下。

單擊“地理配準(zhǔn)”——“校正”菜單，打開另存為對話框（圖 2）。

設(shè)置好像元大小和輸出位置，重采樣類型設(shè)置為最近鄰（用于離散數(shù)據(jù)），單擊保存按鈕，幾何校正完成，形成新的校正后的地形圖。

圖2 另存為對話框

2.3 公里網(wǎng)

幾何校正后的地形圖地理坐標(biāo)已經(jīng)發(fā)生位移，公里網(wǎng)也隨之位移，位移量即轉(zhuǎn)換參數(shù)。因此，必須重新制作公里網(wǎng)。這個新制作的公里網(wǎng)就是北京54坐標(biāo)系的公里網(wǎng)。

重新啟動ArcGIS，打開幾何校正后的地形圖。單擊菜單“視圖——數(shù)據(jù)框?qū)傩?--網(wǎng)格”[4]，打開格網(wǎng)標(biāo)簽對話框（圖3）。

圖3 格網(wǎng)標(biāo)簽對話框

單擊“新建格網(wǎng)”按鈕，打開格網(wǎng)設(shè)置對話框（圖 4）。

圖4 格網(wǎng)設(shè)置對話框

格網(wǎng)間隔設(shè)置為1000m，其它按默認值即可。公里網(wǎng)制作完成后的效果如圖5。

圖5 公里網(wǎng)制作效果圖

3 制圖精度

地形圖制作過程中，地理要素未有增減，要素之間相對位置未有變化，圖面內(nèi)容未有更改，只是對整幅地形圖進行了幾何校正，添加了新的公里網(wǎng)。因此，幾何校正的精度就是制圖精度。根據(jù)我們的精度檢驗結(jié)果，幾何校正的誤差小于5m，一般在3m左右，達到了《基礎(chǔ)地理信息數(shù)字產(chǎn)品1：10000、1：50000生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程第四部分：數(shù)字柵格地圖（DRG）Ch/T1015.4—2007》的要求[5]。

4 出圖

4.1 直接出圖

在ArcGIS“數(shù)據(jù)框?qū)傩浴獢?shù)據(jù)框”標(biāo)簽，將“范圍”設(shè)置為1∶50000固定比例尺。將視圖方式轉(zhuǎn)換成版面視圖，在“文件——頁面和打印設(shè)置”中，將紙張大小設(shè)置為45×60cm。利用ArcGIS的“打印”功能直接進行打印出圖。

4.2 間接出圖

地形圖制作完成后，可以通過ArcGIS的 “文件——導(dǎo)出地圖”功能，導(dǎo)出成JPEG、TIFF等格式，再利用PHOTOSHOP等軟件進行打印出圖。導(dǎo)出地圖時，分辨率不要低于300DPI[6]。

5 其它

5.1 底圖

底圖要平整，無皺褶、無變形。底圖的變形越大幾何校正精度越低。

5.2 轉(zhuǎn)換參數(shù)

國土部門掌握當(dāng)?shù)氐霓D(zhuǎn)換參數(shù)。在地形圖上選擇三個同名地物點，通過軟件也可計算轉(zhuǎn)換參數(shù)。