基于ArcGIS的大比例尺矢量電子地圖制圖研究

劉聞丹

【摘要】大比例尺測圖是城市規劃和建設發展中的基礎性工作，但傳統的大比例尺測圖外業工作量大、內業作業復雜、效率低、周期長。隨著科技的進步尤其是ArcGIS技術的成熟，ArcGIS技術在大比例尺測圖中成為可能。本文重點研究ArcGIS技術在大比例尺測圖中的技術路線，分析其在大比例尺測圖中的實際應用過程及可能遇到的部分問題。

【關鍵詞】ArcGIS;大比例尺矢量;電子地圖;制圖? ? ? ? ? 【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.31.115

地理信息服務平臺為公共平臺，其建設是傳統地理信息服務端改革與創新，融合了多尺度、多時相、多源頭與多類型的地理數據信息庫，可實現資源數據的有效整合，并開展動態化管控，將內外網作為依托，引入電子政務，為三方（公眾、政府及企業）提供針對性服務。電子地圖為地理信息平臺內的關鍵組成部分，其制作為平臺應用與平臺服務奠定了有效基礎。地圖包含矢量與影像兩大類，后者可直觀的為公眾呈現信息，能夠便捷、迅速更新，可實時提供地圖服務。前者選擇的是傳統地圖顯示形式，不僅可展示相應的地圖信息，還能夠為公眾信息查詢與信息分析提供關鍵載體。本文結合某地的地理信息平臺，加強服務建設，在ArcGIS軟件下，可制作大比例、矢量的電子地圖，并展現其制作流程，從定義入手，分析技術實現路徑，并分析真實案例。

1、ArcGIS技術的概述

技術人員給予GIS系統，研究出ArcGIS技術。在信息測繪技術內，包含RS遙感系統、GPS全球定位系統、GIS等，被統稱為3S系統。在早期，主要為單機化GIS軟件，在多年發展與融合內，逐步轉變為軟件平臺，且發生多樣化轉變，增加了很多功能，技術信息化水平提升顯著。

ArcGIS技術是借助無人機，在空中獲得拍攝視角，使用無人機打造不同角度的攝像機，從前后左右幾方面對地面物體進行全面攝像，獲取攝像物體頂面、側面影像信息，且圖片分辨率較高，借助建模軟件，可建設全景三維模型。

2、ArcGIS技術在大比例尺測圖中的技術路線

基于ArcGIS技術測繪大比例地形圖的技術路線主要包括準備工作、外業務航空飛行、空中三角測量與像控、三維立體建模、三維數字測圖、外業調繪、成果檢查等，見下圖1。

2.1測量前的準備工作

準備工作是前提，包括測區資料收集、空域申請、實地探勘、航線設計等。需要明確測量目標的整體范圍，明確測量的要求和標準，選擇合適的飛行設備和攝像設備，科學設計攝像角度和選擇分辨率，需要對測量目標范圍內的地形、建筑等進行明確標示，確定飛行路線和拍攝流程。

2.2 ArcGIS技術獲取

ArcGIS技術獲取是基礎，包括外業航飛、飛行質量控制、影像質量控制、ArcGIS技術數據整理、ArcGIS技術色彩調整等。

外業航飛盡量選擇在晴朗且能見度較高的天氣進行，需要關注設計航線和實際航線中的對應問題，一般需要遵守相關的操作規范并按照航線進行飛行。整個操作過程相比較于傳統的測量，沒有大宗設備需要搬運，只需要較少的人員即可進行，人力物力消耗較少，操作簡便效率高。在航攝過程中，要實時檢查像片質量，若有絕對漏洞、相對漏洞及其它嚴重缺陷的像片，必須及時補攝。航攝結束后，應及時整理ArcGIS技術數據，把航飛解算后的POS數據、像片、相機參數整理成固定格式的Excel表格。同時要調整ArcGIS技術色彩，在不失真的情況下，統一圖像色調，平衡整體圖像清晰度、亮度、對比度。

2.3像控測量與空中三角測量

為了提高測量精度，像控測量需要嚴格遵循相關要求進行像控點的布設。但是在實際的實施中，很多情況下控制點的設置都無法達到最為理想的狀態，進而影響整個攝影測量的質量，這種時候，往往利用空中三角的方式，結合像片控制點和各級影像上自動匹配的同名點，通過區域網光束法平差，獲取所有相機自檢校參數以及影像的真實空間位置和角度關系，在攝影結果之外，再次計算位置關系，并清除攝像結果中的不合理數據。

2.4 實景三維模型生產

實景三維模型生產是關鍵，運用傾斜航空攝影系統獲取的影像經過內業數據處理，獲取測區內實景三維模型。主要過程有空三加密、三維立體建模、模型檢查、模型修改等。

2.5 三維數字測圖

三維數字測圖使用軟件為清華山維EPS裸眼軟件，為3D測圖，可以在三維模型上，建設裸眼3D圖，以此完成交通設施、植物水系與附屬設施矢量化采集。

首先需要生成大比例尺的數字劃線圖，借助EPS軟件，將三維模型數據從OSGB格式轉換成DSM數據，借助傾斜三維模型繪制相應的數字地圖。比如居民地的繪制采用"以面帶點"測量方法，因采用了房檐改正算法，僅需在采集面上選擇任意一點，程序就會自動化進行房角點計算，并自動擬合;其次是采集等高線，通過EPS軟件在三維模型上自動提取等高點，基于等高點生成三角網，最后生成等高線。對于部分需要調整的等高線，可以手動選擇等高線進行修改繪制。

2.6外業調繪與成果檢查

外業人員要結合內業人員記錄的被遮蔽區域、實景三維模型難以精確展示結構的區域及需要調繪的重點區域進行實地現場調繪補測，完成信息的采集和核查。在完成三維數字化測圖和外業調繪后，需要進行成果自檢和互檢工作，最后提交質檢單位進行質量檢查。質檢主要關注大比例尺地形圖的測量和繪制精度、各種地理要素的準確度、各種屬性的科學性等，是否符合相關的規范要求，對于不滿足規范要求的需要重新繪制地形圖甚至是重新攝影測量，確保成圖的科學規范。

3、ArcGIS技術在大比例尺測圖中的問題討論

大比例尺地形圖的精度與ArcGIS技術的空間分辨率息息相關，而空間分辨率高低需要根據測量對象以及測量標準的不同選擇合適高度的無人機，并根據不同的高度、無人機運行的速度以及質量要求，選擇不同傾角的攝像設備。

除此以外，大比例尺地形圖精度與像控點采集精度、空三精度、三維模型質量精度、三維數字測圖精度等都密不可分。作業環節中的每一環節都會影響到大比例地形圖的精度。

4、應用實例

基于ArcGIS的大比例尺矢量電子地圖繪制流程大致包含數據搜集、標注處理、制圖三部分。

制圖編輯主要是為滿足不同用戶、不同群體的需求，通過構建電子地圖矢量數據，并進行數據分級，能夠獲得具體的數據，并參考CH/Z9011-2011相關規定，參考《地理信息公共服務平臺電子地圖數據規范》內的規則，遵循瓦片金字塔原則。

詳細內容包括：最小比例尺情況下，可顯示出全圖，并將其作為基準，最大比例尺要結合需求、實際數據確定，從小比例尺朝著大比例出遞進，并選擇2倍關系遞進。

制圖工作流程：第一，協調地圖信息，并進行整體顏色搭配;第二，設定POI點、水系、植被、房屋等，線符號為道路，面符號為水系、植被與房屋，科學搭配顏色;第三，標記標注、字體、方向等信息，按照等級進行顯示，對象均為綜合處理，包含：道路、POI點、房屋、河流及植被。

在進行平移或者是縮放地圖時，ArcMap能夠結合空間大小，科學調整標注。Maplex可創設高質量動態標注，實現地圖標注數量及質量優化。但是，需要結合控制標注位置，見上圖4，將標注轉換注記。Maplex技術可生成高質量的注記，通過協同使用ArcIMS服務、ArcReader技術，生成PMF文件，建設共享資源。

結語：

綜上所述，本文介紹的是ArcGIS技術矢量大比例電子地圖的相關制作流程與技術，從配色、POI點到符號化等方面入手，強化Maplex引擎使用，可創建高質量的動態標注，實現地圖圖表的優化，并基于傾斜攝影技術進行大比例尺測圖，再結合外業調繪，能大大提高測圖效率，節約成本。但仍需進一步提高測圖精度、完善作業流程，從而提高ArcGIS技術在大比例尺測圖中的應用領域。

參考文獻：

[1]胡振彪，趙軍，韓磊，等.矢量電子地圖瓦片制作性能評估與應用[J].測繪科學，2020，45（02）：138-144+165.

[2]王霏.電子地圖要素更新方法研究——以矢量電子地圖數據更新為例[J].河南科技，2019（16）：18-20.

[3]周桂英.基于圖庫一體化的矢量電子地圖制作——以“天地圖·廣東”為例[J].測繪與空間地理信息，2018，41（08）：192-194+197.

[4]姚靜.基于ArcGIS的大比例尺矢量電子地圖制圖研究[J].測繪與空間地理信息，2015，38（06）：135-136+139.

[5]邵文華.面向移動智能終端的室內矢量電子地圖系統的設計與實現[D].北京郵電大學，2018.