3S技術在大比例尺地形圖修測與更新中的應用

丁凌

【摘 要】3S技術是隨著科學技術不斷前進而發(fā)展起來的，所謂3S技術就是RS（遙感）、GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）、GIS（地理信息系統(tǒng)）三種技術，現(xiàn)如今，將這三種技術緊密結(jié)合起來的3S一體化技術已廣泛應用于規(guī)劃、建設、國土、農(nóng)業(yè)、氣象等各個領域。本文主要闡述了3S技術及其在大比例尺地形修測與更新中的應用，通過對更新流程、技術方法等的探討，提出了一些實用性的建議和今后的展望。

【關鍵詞】3S技術；大比例尺地形圖；地形修測與更新

0 引言

大比例尺地形圖是基礎測繪的重要成果之一，通過地形圖可以獲取多種、大量的信息，為城市規(guī)劃與管理、國土資源規(guī)劃與管理、各類工程設計與施工等方面的工作提供了保障。隨著城市化進程的加快，各地區(qū)加大了基礎設施建設的力度，拆的拆、造的造，每年的變化量極大、速度極快有目共睹，為了滿足城鄉(xiāng)發(fā)展建設的需要，提高地形數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性就顯得尤為重要，不間斷的地形修測與更新也就必不可少，而多分辨率、高精度、現(xiàn)勢性好的空間基礎地理數(shù)據(jù)則需要依靠高精度的測繪手段和體系。

1 工作流程

基于3S的地形修測與數(shù)據(jù)庫更新的工作流程圖如圖1所示。

2 3S技術在地形修測中的應用

3S技術即RS（遙感）、GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）、GIS（地理信息系統(tǒng)）三種技術，現(xiàn)如今，將這三種技術緊密結(jié)合起來的3S一體化技術已顯示出了廣闊的應用前景。以RS、GIS、GPS為基礎，將RS、GIS、GPS三種獨立技術中的有關部分有機集成起來，構(gòu)成一個強大的技術體系，可實現(xiàn)對各種空間信息和環(huán)境信息的快速、機動、準確、可靠的收集、處理與更新。

2.1 RS技術在地形修測中的應用

RS（遙感）即遙遠的感知，是利用飛機、衛(wèi)星等空間平臺上的傳感器（包括可見光、紅外、微波、激光燈傳感器），從空中遠距離對地面進行觀測，根據(jù)目標反射或輻射的電磁波，經(jīng)過校正、變換、圖像增強和識別分類等處理，快速地獲取大范圍地物特征和周邊環(huán)境信息，獲得實時、形象化、不同分辨率的遙感圖像。

遙感具有大面積觀測、時效性強、數(shù)據(jù)綜合性、受地面條件限制少等特點，這一技術已廣泛應用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、海洋、氣象、水文、軍事、環(huán)保等領域。

在大比例尺地形修測中，我們常利用分辨率為0.1米、空三加密的航空攝影成果，通過與線化圖的疊加比對分析成果作為外業(yè)調(diào)繪底圖，且部分簡單的地物（如河流、道路邊線等）可直接繪制，滿足精度要求。

2.2 GPS技術在地形修測中的應用

GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）就是利用定位衛(wèi)星，在全球范圍內(nèi)實時進行定位、導航的系統(tǒng)。它于1964年正式投入使用，隨著此后的不斷改進和完善，目前在交通管理、汽車導航、軍事等領域得到廣泛應用。GPS具有全球全天候定位、精度高、觀測時間短、測站間無需通視、儀器操作簡便等特點，已成為工程測量的重要測繪手段之一。

RTK（實時動態(tài)控制系統(tǒng)）是一種目前常用的GPS測量方法，它采用載波相位動態(tài)實時差分方法，能夠在野外實時得到厘米級定位精度的數(shù)據(jù)，為工程放樣、地形修測、各種控制測量帶來了便利，也極大地提高了外業(yè)人員的作業(yè)效率。

2.3 GIS技術在地形修測中的應用

GIS（地理信息系統(tǒng)）是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎，在計算機軟硬件的支持下，運用系統(tǒng)工程和信息科學的理論，科學管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，以提供管理、決策等所需信息的技術系統(tǒng)。

GIS技術集計算機技術、遙感技術及管理技術為一體，不僅能對地理數(shù)據(jù)進行采集、存儲、分析，并能根據(jù)用戶需求迅速獲取滿足需要的各種信息，以三維可視化的形式將成果顯示出來。它所具有的極強空間數(shù)據(jù)處理與分析能力的優(yōu)勢，為不同領域提供了平臺，也為各種決策提供了有效的依據(jù)。

GPS導出的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過GIS編輯與處理后才能滿足空間地形數(shù)據(jù)庫的技術要求，才能更好地為各業(yè)提供基礎地理數(shù)據(jù)服務。為了保證數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性，方便數(shù)據(jù)分析與應用，處理時應滿足以下技術要求：

①數(shù)據(jù)要求采用2007版新國標圖式標準《1：500、1：1000、1：2000地形圖圖式》（GB/T 20257.1-2007）。

②按照入庫設計要求及方便查詢存儲數(shù)據(jù)，必須將矢量數(shù)據(jù)嚴格分層，詳細分層見表1。

③拓撲關系的檢查。所有面狀要素（如房屋、水系、植被等）必須封閉；線狀要素（如道路、管線等）保持連續(xù)性。

④圖形接邊處理。圖形、屬性應無縫接邊。

⑤要素信息。每個要素必須有相對應的要素代碼和屬性信息，且準確無誤。要素信息內(nèi)容包括要素代碼、采集方式、采集日期、文字屬性、數(shù)字屬性、繪圖員、編碼信息等。

3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)庫更新

3.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

目前，城市基礎測繪常用的地形數(shù)據(jù)都是基于CAD平臺進行生產(chǎn)，為DWG格式數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)嚴格按照上述要求編輯完成、檢查通過后以分幅的方式保存，而對數(shù)據(jù)的管理、應用和共享則大多基于GIS平臺（如ArcGIS），所以必須進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)數(shù)據(jù)生產(chǎn)平臺與數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)應用和數(shù)據(jù)共享平臺的無縫連接。

一幅分幅地形圖所涉及的要素多達上千種，需要根據(jù)原始數(shù)據(jù)具有的要素代碼及數(shù)據(jù)庫要素代碼建立代碼關聯(lián)表，通過運用FME研發(fā)應用程序，將數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換入庫，基本可實現(xiàn)一對一轉(zhuǎn)換。

3.2 數(shù)據(jù)庫更新

目前基礎地形數(shù)據(jù)庫更新方法主要包括增量式更新和版本式更新，增量式更新是指在原有地形圖數(shù)據(jù)庫基礎上，只對發(fā)生變化部分進行相應修改，從而達到地形圖更新的目的；版本式更新則是對地形圖重新測繪后，用新測或修測地形圖數(shù)據(jù)全部替換舊地形數(shù)據(jù)。版本更新方法操作簡單，但數(shù)據(jù)量大時更新效率較低。而增量式更新是通過增量文件只更新變化的數(shù)據(jù)及相關信息，因此更新效率較高，適用于數(shù)據(jù)量大，變化較頻繁的地區(qū)。增量式更新流程如圖2。

4 結(jié)論與展望

多時相、多源的RS技術，靈活性強、精度高的GPS技術，以及具有極強空間分析處理能力及模擬現(xiàn)實能力的GIS技術為大比例尺地形修測與更新提供了新的數(shù)據(jù)來源和技術手段。通過實踐驗證，只要制定出一系列的標準與規(guī)范，就可以充分利用ArcGIS與其它軟件相配合所具有的強大數(shù)據(jù)處理效率優(yōu)勢，制作出滿足要求的大比例尺地形圖，從而滿足基礎地形數(shù)據(jù)的實用性和現(xiàn)勢性要求。

統(tǒng)一的數(shù)據(jù)成果為公安、環(huán)保、地稅、水文、供電、廣電等用戶的GIS應用系統(tǒng)提供了及時、有效的基礎數(shù)據(jù)服務，為減少基礎地理數(shù)據(jù)生產(chǎn)經(jīng)費投入，推動基礎地理信息數(shù)據(jù)共享和數(shù)字常州空間地理框架建設提供了有力的基礎數(shù)據(jù)保障。

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[責任編輯：王楠]