现代数字化地图的生产方式及技术分析

现代数字化地图的生产方式及技术分析【摘要】本文重点介绍4D数字地图产品和专题数字地图产品的生产方式。【关键词】4D产品（DLG、DEM、DOM、DRG）；数字地图产业化发展1生产方式1.1数字线划地图（DLG）数字线划地图是基础地理信息系统的核心数字产品，它采集方法很多，主要包括以下几个方面：（1）平板仪测量：平板仪测量采集的是非数字产品，它最终生成的成果是纸质或薄膜地图。它要生成DLG还需要经过内业数字化、编辑处理。目前，平板仪测量已经不是GIS野外数据采集的主要手段，它正逐渐被全野外数字测量所取代。（2）全野外数字测量：利用电子手簿、便携机或掌上电脑与全站仪相连，测量结果直接以数字形式存储，不需要经过内业数字化处理。（3）GPS测量：采用实时动态GPS测量系统，用两台或更多台GPS接收机来协同工作，将一台接收机作为基站，放在已知点上，其他接收机对空间目标测量，采集的数据存放便携电脑或掌上电脑中。（4）地图数字化：地图数字化有两种作业方式：手扶跟踪数字化和扫描矢量化。手扶跟踪数字化是使用数字化仪进行地图数字化，扫描矢量化是通过专用软件对扫描处理后的数字栅格地图进行屏幕跟踪矢量化。（5）摄影测量：摄影测量经历了模拟摄影测量和解析摄影测量阶段，随着计算机技术及其应用的发展以及数字图像处理、模式识别、计算机视觉等学科的发展，现已进入数字摄影测量阶段。长期以来，摄影测量在基本比例图生产中占据着胡里非常重要的位置，特别是发展到今天的数字摄影量阶段，摄影测量以其高效快速、生成数据产品齐全而发挥着着其他测量手段无法比拟的作用。1.2数字高程模型（DEM）数字高程模型的数据采集通常包括以下几种方法：（1）地面测量利用自动记录的测距经纬仪（常用电子速测经纬仪或全丫经纬仪）的野外实测。这种速测经纬仪一般都有微处理器，可以自动记录和显示有关数据，还能进行多种测站上的计算工作。其记录的数据可以通过串行通讯，输入计算机中进行处理。（2）现有地图数字化利用数字线划图中的高程点、等高线、特征线，通过专业软件来构建一个地区三角网，再生成数字高程模型。（3）空间传感器利用全球定位系统GPS，结合雷达和激光测高仪等进行数据采集。早在2000年，美国“奋进”号航天飞机在结束了9天的绕地飞行后，采用星载成像雷达和合成孔径雷达等高新技术，采集了地球上人类所能正常活动地区（约占地表总面积的80%）的地面高程信息，经处理可制成数字高程模型和三维地形图。此次计划所取得的测绘成果，覆盖面大、精度高、有统一的基准，不但在民用方面应用广泛，而且在导弹发射、战场管理、后勤规划等军事活动中具有重要价值，因此引起了各国军界和传媒的广泛关注。（4）数字摄影测量方法这是DEM数据采集最常用最有效的方法之一。利用附有的自动记录装置（接口）的立体测图仪或立体坐标仪、解析测图仪及数字摄影系统，进行人工、半自动或全自动的量测来获取数据。（5）LIDAR+CCD相机LIDAR也叫机载激光雷达，是一种安装在飞机上的机载激光探测和测距系统，是由GPS（全球卫星定位系统）、INS（惯性导航系统）和激光测距三大技术的集成应用系统。如加拿大OPTECH公司生产的ALTM3100系统和德国IGI公司生产的LiteMapper5600系统，ALTM3100和LiteMapper5600机载激光扫描遥感系统同时还集成了CCD相机，它与激光探测与测距系统协同作业，同步纪录探测点位的影像信息，因此它可直接获取一个地区高精度的数字高程模型（DEM）、数字地表模型（DTM）、数字正射影像图（DOM），由于这种方法可以直接获取高精度的正射影像数据，免去了影像处理的环节，它的成果可以广泛应用于城市测绘、规划、林业、交通、电力、灾害等部门。1.3数字正射影图（DOM）数字正射影像图是利用数字高程模型（DEM）对经扫描处理的数字化航空像片或高空采集的卫星影像数据，逐像元进行投影差改正、镶嵌，按国家基本比例尺地形图图幅范围剪裁生成的数字正射影数据集。对于航空像片，利用全数字摄影系统，恢复航摄时的摄影姿态，建立立体模型，在系统中对DEM进行检测、编辑和生成，最后制作出精度较高的DOM。对于卫星影像数据，可利用已有DEM数据，通过单片数字微分纠正生成DOM数据。1.4数字栅格地图（DRG）数字栅格地图是通过一张纸质或其他质地的模拟地形图，由扫描仪扫描生成一维阵列影像，同时对每一系统的灰度（或分色）进行量化，再经二值处理、图形定向、几何校正即形成一幅数字栅格地图，需要经过以下几个步骤：（1）图形扫描：采用扫描分辨率不低于500dpi的单色或彩色扫描仪扫描。（2）图幅定向：将栅格图幅由扫描仪人材变换为高斯投影平面直角坐标。（3）几何校正：消除图底及扫描产生的几何畸变。可以采用相关软件对栅格图像的畸变进行纠正，纠正时要按公里格网进行，通过仿射变换及双线性变换，实现图幅纠正。（4）色彩纠正：用PHOTOSHOP等软件进行栅格图编辑轰动单色图按要素人工设色，对彩色图作色彩校正，为使色彩统一，应按规定的RGB比例选择所用的几种色调。1.5专题数字地图产品空间信息加上专题信息就合成我们所说的专题数字地图产品。例如一张城市导游电子地图，可以通过这座城市的数字线划地图（DLG）获取它的空间信息：城区内的街道及街道名称和城郊的道网分布，城市的水系分布及名称，城市的区域范围，居民区和非居民区，城区中的小区位置和相应名称，城郊的村庄范围和名称，以及政府驻地和重要的事业单位驻地和名称等；专题信息：交通线路、旅游景点、旅行社、宾馆饭店、医院、公共信息等。配上相应的景区景点彩色图像会使整幅电子地图直接而生动起来，配上相应的改城市的公交车线路图表会使初行者方便。这些专题信息的获取则需要编制人员去实地采集或通过媒体等其他手段获取。2生产技术分析2.1数字地图产业化发展三个环节建立数字地图生产、数字地图管理与数字地图服务体系并完善相应的机构。三者之间的关系用以下图表解释。（表5—1）表5—1数字地图生产：空间数据是空间位置服务的核心内容，要加快完成从传统测绘技术向数字化技术的转变，形成内外业一体化数字地图生产体系；建立规模化的数据生产与管理机制，确保数据库建立与管理的有效实施，保障数据的现实性与完整性。数字地图管理：完成从传统的测绘生产管理向现代化生产管理体系的转变；建立适应数字化生产作业体系的质量控制体系。数字地图服务：建立完善数字地图产品开发与服务体系，实现数字地图产品开发产业化。数字地图生产、数字地图管理与数字地图服务三者的关系是相辅相承的。例如：生产一幅行政区划数字地图过程详解图表（用文字叙述方式将该过程叙述清楚。）表5—2表5—1说明如下：收集基础地理底图资料，一般采用1：5万核心要素地形图数据作为本次编制的基础地理底图。对数据进行转换和整理，1：5万核心要素数据格式为ARC/INFO格式*.E00数据，因为*.E00数据是经纬坐标，先对经纬坐标系转换为大地坐标，通过相关软件把*.E00数据转为*.dwg数据，形成缩编底图。根据印刷纸张的尺寸来确定成图比例尺。根据比例尺对基础地理底图进行缩编，在此缩编图上添加：民政部门勘定的行政区划界线；居民地名称的核对和定位；水系的核对；交通要素的核对和补充等。依据印刷需求进行颜色设置和网线的设定，（这个过程就是数字地图的生产）。形成样图，报审国土资源厅审核（批准审图号），出版社审查（发行书号），地方测管处检查，当地民政部门的认可（这个过程就是数字地图的管理）。把数字地图交付给使用部门或公开面向社会发行，根据使用的情况或社会需求进行下一个数字地图的开发。（数字地图服务）2.2数字地图产品开发的三个环节一个成功的地理信息产品在数据采集、产品开发、市场策划三个环节都是非常成功有效的。A.数据采集是一个市场化的过程，对于公众数字地图产品，数据采集直接与客户打交道。首先要制定数据采集的原则。原则的制定：先对市场进行深入的全方位考察，做出市场策划，依据市场策划和产品开发的主题，制定出数据采集的原则。这个原则要考虑市场的需求程度；体现社会公益性；展现本次产品的特点。然后依次列出本次地图产品的采集主要内容和次要内容以及补充内容。有些内容可以和客户进行互动解决，有些内容必须通过专业部门提供，对这些数据应缴纳一定费用。考虑一些内容在公共场所的影响。要对所采集的内容进行详细分类和编码，以便本次产品中的下步工序的顺利完成。通过分类，也可以利用其中的一些类别作为其他产品的开发使用。所以，在数据采集中，对已采集的数据内容进行分类与编码是数据采集的重点工作。进行分类与编码后，要对已分类的数据进行整理和完善，提出作业思路，规定作业方法。对作业方法进行详细说明，以便每一位作业人员掌握作业要领。B.数据采集的内容、分类与编码直接与产品开发有关，产品开发是实现客户需求的过程。怎样进行产品的开发呢？首先要进行广泛的社会调查，市场的需求何在，针对需求提交市场产品策划。这个策划要包括：产品应以什么样形式存在。是简单地对采集的数据进行整理，得到的数据格式形式，还是对数据进行分类、交换、制作，得到的直观的、内容丰富的、使用简单的产品。所以产品策划在产品的形式、内容、特点上都应有全面的叙述，而产品的这些特性和功能要怎样实现，都应有详细计划。这个产品所针对的消费群体，对产品进行包装和发行。C.综上所述，市场策划始终贯穿于数据采集与产品开发的全过程。这个策划是否成功，要注意以下几点：策划要体现公益性。现在的地理信息产品都是为社会服务的，大到政府部门的各项决策，小到我们日常生活中的便利，都离不开地理信息产品。所以政府应大力支持地理信息产品的开发，在个种媒体上进行宣传，在资料使用上给予方便，沟通各个渠道以利于地理信息产品的生产。所以每一个地理信息产品都离不开数据采集、产品开发、市场策划。三者互为前提和结果，相互转换。只有处理好地理信息产品的每一个环节，才能生产出好的地图产品。数据采集、产品开发、市场策划的关系见下表。（表5—3）【参考文献】[1]王飞.数字地图、电子地图与地图[J].地图：中国地图出版社，1998.[2]毛赞猷.数字地图的实用化[J].地图：中国地图出版社，1997.[3]老沈.数字地图服务趋向实用化[J].中国测绘报，2006.[4]郭华东.数字地球的概念与应用[J].中国测绘报，2008.[5]钟耳顺.地理信息要融入IT主流[J].中国测绘报，2008.