境外地圖生產中多源數據的綜合應用研究

韓冬梅

摘? 要：隨著各種測繪技術的應用和獲取空間信息途徑的多樣化，可用于地圖生產的資料越來越多。如何科學合理地綜合應用多源數據，對提高數字地圖成果的質量和現勢性起著至關重要的作用。結合境外地區地圖生產任務，基于WorldView高分辨率影像，以及矢量地圖數據，深入研究了地圖生產中多源數據的綜合應用方法。本文主要從數據資料的分類整理、分析、數據處理以及綜合應用幾個方面來闡述。經過生產證明，綜合利用多源數據進行地圖制圖是一項復雜的系統工程，沒有固定模式，需根據生產的具體情況而定。本文闡述的技術方法和路線解決了由于測區原始資料不全、現勢性差、數據空間表達不一致、坐標系和投影不一致等導致的無法按照軍用標準生產地形圖的問題，達到了該測區地圖數據全境、全要素覆蓋，滿足了任務要求。

關鍵詞：多源數據? 數據分析? 地圖制圖? 數據融合? 地圖投影

中圖分類號：P208? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2021）06（a）-0068-04

Research on Comprehensive Application of Multi-source Data in Overseas Map Production

HAN Dongmei

（The 1205 Factory of the Chinese People's Liberation Army， Beijing， 100088 China）

Abstract： With the application of various surveying and mapping technologies and the diversification of ways to obtain spatial information， more and more materials can be used for map production. How to apply multi-source data scientifically and rationally plays a vital role in improving the quality and current status of digital map results. Combined with map production tasks in overseas regions， based on WorldView high-resolution images and vector map data， the comprehensive application method of multi-source data in map production was deeply studied. The article mainly elaborates from several aspects of data classification， analysis， data processing and comprehensive application. It has been proved by production that the comprehensive utilization of multi-source data for cartography is a complex system engineering， and there is no fixed model， which depends on the specific production conditions. The technical methods and routes described in this article solved the problems of incomplete original data of the survey area， poor current situation， inconsistent data space expression， inconsistent coordinate system and projection， etc. This method achieved the full coverage and full element coverage of the map data of the survey area， and met the mission requirements.

Key Words： Multi-source data; Data analysis; Cartography; Data fusion; Map projection

隨著各種測繪技術的應用和獲取空間信息途徑的多樣化，可用于地圖生產的數據（資料）越來越多，針對境外地區地圖生產任務，如何科學合理地綜合應用多源數據，對提高數字地圖成果[1]的質量和現勢性起著至關重要的作用。本文以境外某國家地圖生產任務為背景，探討了數字地圖制圖中多源數據（資料）綜合應用的技術方法[1]，主要介紹了數據資料的搜集、分析、分類整理和綜合應用。

1? 地圖生產中多源數據綜合技術流程

多源數據在地圖生產中的綜合應用流程圖如圖1所示。

2? 數據整理與分析

2.1 數據（資料）分類

及時有效地搜集資料是多源數據應用的基礎，境外地圖資料種類繁多、格式多樣、語言不同，可直接使用的資料少，因此使用前需對其進行分類，根據任務需求制定相應的分類方法[2]，資料分類如圖2所示。

2.2 資料分析

搜集到的數據資料要經過分析、比對，針對地圖生產任務的性質、使用要求從數據的可靠性、現勢性、數學精度、數據格式[3]等方面，對多源數據進行分析比對，去偽存真，選出最合適的資料以供地圖生產使用，分析方法如圖3所示。

3? 數據處理

在地圖制圖中多源數據的綜合利用首先必須統一坐標系和地圖投影。由于各國使用的參考橢球不同，地球上同一點在不同橢球參照系中的地理坐標不同，因此必須先統一坐標系;統一坐標系后，對于地圖制作，由于有地圖投影的要求，還必須統一地圖投影方式，換算成制圖坐標單位[4]。

其次，需要解決數據編碼體系轉換、符號轉換、要素空間表達方式以及數據存儲方式的轉換工作。

通過以上數據處理，才能將多源數據統一到生產平臺中進行融合使用。

3.1 影像數據處理

WorldView高分辨衛星影像，是地圖更新的主要依據。原始影像的數學基礎均為WGS-84，為了統一在生產平臺中將各種數據源進行疊加，需將影像數據進行投影轉換及分幅處理，處理后的影像為CGCS2000坐標系[5]，高斯-克呂格投影（6°分帶），1∶50 000標準分幅，且數據無壓縮。

3.2 掃描地形圖配準

掃描地形圖為該國家自己的坐標系及投影，為了在生產中作為參考數據，需對數據進行坐標配準及投影轉換，處理后的圖像為CGCS2000坐標系，高斯-克呂格投影（6°分帶），1∶50 000標準分幅。

3.3 地名數據融合

利用ArcGIS、FME、Excel等工具，采用機器判讀與人工比對相結合的方法，對原始數字地形圖地名注記、世界標準地名圖集、21世紀地名錄、世界分國地圖、GNS（GE0 Net Names Server）、Geonames、OSM（Openstreet Map）進行融合[6]。

資料使用優先順序：（1）權威地名：民政部、新華社、外交部等國家權威官方發布地名（涉及代表我國主權、立場的地名）。（2）地圖公開出版物（標準地名圖集、21世紀地名錄、世界分國地圖）。（3）公開資料中涉及的地名與公開出版物中不一致的，按照公開出版物為主。（4）GNS、Geonames、OSM數據。（5）其他來源（維基百科等）。

融合后的數據表包含各項資料的中原文（原文羅馬化拼寫）名稱、各資料數據的唯一標示碼、幾何坐標與類型，其中幾何坐標數據的選取主要依據數據的優先級。

3.4 政區數據融合

目前公開出版資料對境外政區的表達一般只能到一級行政區。該國原始基礎數據政區較混亂，為了在1∶50 000地形圖上表達較詳盡的政區分級，在原有數據的基礎上，主要參考了該國1∶50 000掃描地形圖、全球行政區劃數據庫、維基百科等，利用以上資料互相比對梳理、互相引證，研究并分析了該國的行政區劃劃分方法，政區表示到二級。

3.5 Shapefile格式向軍標數據的轉換

由于資料數據的來源和采用的數據規范不同，地理要素的編碼體系也不相同，不同數據之間要進行編碼轉換才能使用。

下面簡要介紹Shapefile格式向軍標數據的轉換方法和步驟。

（1）分析原始數據編碼體系，編寫編碼轉換對應表。

（2）數據預處理，如地名注記中的不規范符號，通過增加字段的方法區分數據屬性。

（3）數據坐標系、投影轉換，裁切分幅。

（4）依據轉換控制表通過軟件轉為軍標數據，處理重復注記，即可作為基礎資料使用。

4? 基于矢柵疊加的地圖生產更新

基于高分辨率影像和上述文中的矢量數據，采用矢量+影像疊加技術及室內影像識別判讀技術，進行影像疊加及判讀，采集更新地物要素和其他地貌數據;地名數據依據地名庫中英文標注;再結合參考資料進行入庫編輯，保證要素關系合理，完成地圖生產工作。

下面主要就多源數據在陸地交通、居民地與注記、地貌方面的綜合應用舉例說明。

4.1 陸地交通

道路是地圖中的重要制圖要素之一，是基本骨架。道路反映了一個地區的經濟、政治、文化等發展水平。道路等級要分明，定性要準確無誤。

如圖4所示，原始數字地形圖中的道路與影像差別較大，從OSM中提取的道路數據現勢性較好，與影像基本吻合，利用影像只需簡單修測一下即可，省去了根據影像采集道路的工作量。

4.2 居民地

居民地在地圖中是一種主要的制圖要素，準確無誤的居民地判讀可以反映一個地區的經濟、政治、軍事、文化等發展水平。

如圖5所示，根據影像采集居民地，利用融合后的地名添加地名注記。

4.3 地貌（解決等高線缺失）

缺失等高線的區域通過DEM生成等高線進行補充，主要數據源有3種：一是根據原始等高線生成DEM再反生等高線，二是根據ASTER GDEM V3生成等高線，三是根據SRTM 30米生成等高線。

缺失等高線區域利用以上數據源分析比對，選擇與原始數據吻合較好的進行補充。

原始數據中小區域缺失等高線（圖6（a））的地方可參考DEM數據進行補充（見圖6（b））。

5? 結語

通過任務實踐，對多源數據的綜合利用經驗可以總結為：綜合利用多源數據進行地圖制圖是一項復雜的系統工程，沒有統一模式，需根據生產的具體情況而定。要通過各種途徑和方法有目的地收集資料，對各種資料進行分類、分析和整理，確定數據資料的可利用程度。針對境外地區資料數據有限的情況，要善于利用各種數據源進行相互引證，綜合分析，從繁雜的數據資料中提取最為合理和有用的信息為生產任務所用。

參考文獻

[1] 李英，羅敏.基于多源數據整合的電子地圖快速更新技術研究——以常德市為例[J].測繪與空間地理信息，2020，43（10）：220-222.

[2] 羅文彬.柵格數據的異源數據轉換及地圖服務發布技術研究[D].杭州：浙江大學，2020.

[3] 周紫燕.基于多源遙感數據及隨機森林算法的土壤制圖研究[D].武漢：華中農業大學，2020.

[4] 陳義飛，郭勝，潘文安，等.基于多源傳感器數據融合的三維場景重建[J].鄭州大學學報工學版，2021，42 （2）：80-86.

[5] 鄭曉龍，彭泉.一種作戰區數字地圖快速生成方法探討[J].艦船電子工程，2021，41（1）：89-92.

[6] 柴璐，李樹羽，李霄.境外多源地質專題圖數據應用方法研究[J].地質與資源，2020，29（2）：202-206.