地形地質(zhì)圖制作的關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)

羅靖唯

摘 要：地形地質(zhì)圖是既能反應(yīng)某個(gè)地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造和地形環(huán)境的地質(zhì)圖件，通常是將地質(zhì)圖和地形圖疊加。由于地質(zhì)、地形數(shù)據(jù)的來(lái)源、保存形式及參照系的差別，地形地質(zhì)圖的制作通常遇到坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、地形要素符號(hào)庫(kù)的制作、地圖縮編等一系列問(wèn)題。本文以某地區(qū)煤田地形地質(zhì)圖的制作為例，制定了地形地質(zhì)圖制作流程，研究地圖坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等幾何數(shù)據(jù)融合，并給予EPS、CAD、ArcGIS 等平臺(tái)實(shí)現(xiàn)符號(hào)制作等技術(shù)，結(jié)果表明該方法在地形地質(zhì)圖綜合方面具有較高效率、高精度等優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)地形圖 符號(hào)庫(kù) 坐標(biāo)系 地圖縮編 EPS ArcGIS

中圖分類(lèi)號(hào)：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）06（a）-0000-00

引言

地質(zhì)圖是地質(zhì)信息最重要的載體之一，它凝聚了人們對(duì)地質(zhì)理論的研究成果和對(duì)地質(zhì)過(guò)程的理解，為有關(guān)地質(zhì)工程提供重要的信息資源。地形圖是進(jìn)行地理空間格局及其相互關(guān)系研究不可缺少的基礎(chǔ)資料，在反映地形信息的同時(shí)也充分表達(dá)了一部分地表信息，通常作為專(zhuān)題圖的定位底圖。地質(zhì)地形圖通常由地質(zhì)圖與地形圖疊加而成。本文通過(guò)以BJS54坐標(biāo)系下1：1萬(wàn)以及1：2.5萬(wàn)地質(zhì)圖以及2000坐標(biāo)系下1：1萬(wàn)原始地形圖為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)地質(zhì)圖的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、地形圖的可視化以及地圖縮編，并進(jìn)一步制作CGCS2000坐標(biāo)系下比例尺為1：1萬(wàn)以及1：2.5萬(wàn)的地質(zhì)地形圖。

1 BJ54系到CGCS2000系的轉(zhuǎn)換

BJS54坐標(biāo)系為參心坐標(biāo)系，以克拉索夫橢球?yàn)閰⒖紮E球并采用局部平差后得到的坐標(biāo)系，參考橢球長(zhǎng)半軸為6378254m，短半軸為6356863.0188m 。CGCS2000為地心坐標(biāo)系，參考橢球?yàn)榈任恍D(zhuǎn)橢球，長(zhǎng)半軸為6378137m，扁率 ，地心引力常數(shù)3.986004418 ，自轉(zhuǎn)角速度7.292115 [1]。由于兩種坐標(biāo)系采用的是兩種不同的參考橢球，在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時(shí)通常在操作區(qū)域內(nèi)均勻選定具有BJS54平面坐標(biāo)和CGCS2000平面坐標(biāo)的控制點(diǎn)，通過(guò)大地坐標(biāo)與空間直角坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換公式、高斯正反算和布爾莎-沃爾夫模型實(shí)現(xiàn)北京54平面坐標(biāo)到國(guó)家2000平面坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換[2-3]，該方法在實(shí)現(xiàn)大范圍的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換時(shí)具有較好的效果。在此只實(shí)現(xiàn)某市地區(qū)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，根據(jù)文獻(xiàn)[4]省級(jí)以下的二維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換選用平面四參數(shù)模型能夠?qū)崿F(xiàn)局部地區(qū)較為準(zhǔn)確的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，利用控制點(diǎn)計(jì)算出平移參數(shù)、旋轉(zhuǎn)參數(shù)以及尺度參數(shù)m。

利用平面四參數(shù)模型編寫(xiě)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換應(yīng)用程，分別計(jì)算比例尺為1：1萬(wàn)及1：2.5萬(wàn)坐標(biāo)系為BJS54的地質(zhì)圖到CGCS2000坐標(biāo)系地質(zhì)圖的轉(zhuǎn)換參數(shù)。由于該地區(qū)地質(zhì)圖在坐標(biāo)系中有傾斜角度，為了便于出圖和看圖習(xí)慣對(duì)坐標(biāo)系進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

2地圖概括

在此選擇的原始地形數(shù)據(jù)為國(guó)家測(cè)繪局提供的CGCS2000坐標(biāo)系下比例尺為1：1萬(wàn)的.shp文件。CGCS2000坐標(biāo)系下1：2.5萬(wàn)比例尺的地形圖的制作需要在1：1萬(wàn)地形圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行地圖的縮編，考慮到EPS軟件在輔助地圖縮編方面的強(qiáng)大功能，選擇使用EPS2008軟件進(jìn)行地形圖的可視化和地圖編繪。

3.1符號(hào)及顏色模板的設(shè)計(jì)

EPS2008提供豐富的現(xiàn)成符號(hào)庫(kù)，具備強(qiáng)大的符號(hào)編輯功能，可以制作好復(fù)雜或者個(gè)性化的符號(hào)。EPS模板其本質(zhì)是一個(gè)Access數(shù)據(jù)庫(kù)，主要包括系統(tǒng)系統(tǒng)環(huán)境設(shè)置、地理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表定義、編碼體系以及符號(hào)描述定義和用戶擴(kuò)展屬性表定義等內(nèi)容。在模板屬性表中最常用的表為IniInfoTB（系統(tǒng)環(huán)境設(shè)置）、ColorInfoTB（顏色信息）、FeatureCodeID（編碼特征）、NoteTemplate（注記分類(lèi)）和SymbolScripTB（符號(hào)描述）等，五種表的相關(guān)說(shuō)明如下：

（1）IniInfoTB 主要用于儲(chǔ)存系統(tǒng)使用的參數(shù)；（2）ColorInfoTB 系統(tǒng)的顏色值和顏色號(hào)的對(duì)照表；（3）FeatureCodeID 根據(jù)國(guó)標(biāo)代碼定制符號(hào)庫(kù)的特征碼表；（4）NoteTemplate 注記符號(hào)的分類(lèi)表；（5）SymbolScripTB 對(duì)FeatureCodeID表所定制的每一個(gè)圖示符號(hào)的詳細(xì)描述；

根據(jù)文獻(xiàn)[5]中對(duì)EPS模板中常用表的參數(shù)說(shuō)明設(shè)計(jì)1：1萬(wàn)模板。創(chuàng)建表庫(kù)并分別定義顏色數(shù)據(jù)表、系統(tǒng)環(huán)境設(shè)置、實(shí)體編碼特征表、符號(hào)描述表、注記分類(lèi)定義表。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[6，7]設(shè)計(jì)1：1萬(wàn)模板。各地形要素的屬性表主要以所顯示的地形要素具有的常見(jiàn)的屬性為字段進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中ID、GB、NAME、FeatureCode、ProjectID要素屬性表中常用字段，其他屬性表可根據(jù)需要加上TYPE、ANG、WIDTH等字段。以RESA（街區(qū)）為例說(shuō)明設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)，如表1所示。

在EPS2008系統(tǒng)中對(duì)模板進(jìn)行更新，利用1：1萬(wàn)模板將地形shapefile數(shù)據(jù)導(dǎo)入到系統(tǒng)中可視化，再確認(rèn)可視化無(wú)誤之后對(duì)數(shù)據(jù)合法性檢查和拓?fù)溴e(cuò)誤糾正，最后對(duì)地圖進(jìn)行標(biāo)注完成地形圖的制作，按照1：1萬(wàn)地質(zhì)圖范圍對(duì)地形圖進(jìn)行相應(yīng)范圍的裁取，同地質(zhì)圖一樣進(jìn)行坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)。

3.2地圖縮編

EPS綜合模塊主要包括數(shù)據(jù)導(dǎo)入、自動(dòng)縮編，其他縮編處理以及人工處理等功能，并且具有人機(jī)交互進(jìn)行地圖縮編的特點(diǎn)，如高程點(diǎn)篩選過(guò)程中可以設(shè)置“釘子點(diǎn)”實(shí)現(xiàn)高程點(diǎn)的均勻篩選。首先按照1：1萬(wàn)EPS2008系統(tǒng)模板設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)1：2.5萬(wàn)地形圖模板，以1：2.5萬(wàn)模板創(chuàng)建項(xiàng)目，并將原始地形數(shù)據(jù)導(dǎo)入EPS2008并刪除不需要表示的地物。然后根據(jù)國(guó)家基本比例尺編繪規(guī)范對(duì)1：1萬(wàn)地形圖進(jìn)行地圖縮編得到1：2.5萬(wàn)地形圖。根據(jù)國(guó)家編繪規(guī)范進(jìn)行其他地形要素的縮編工作，在縮編完成之后，將其保存為DWG格式，同樣進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)以符合視圖習(xí)慣。

3地形地質(zhì)圖制作

在CAD中匹配相關(guān)字庫(kù)保證CAD中地物注記能夠顯示，首先打開(kāi)制作完成的1：1萬(wàn)地形圖，并將CGCS2000坐標(biāo)系的1：1萬(wàn)地質(zhì)圖以塊的形式插入并分解，然后考慮到該項(xiàng)目中地質(zhì)地形圖的實(shí)用性對(duì)地質(zhì)地形圖中要素的表現(xiàn)形式和圖層顯示順序， 在CAD中根據(jù)地形地質(zhì)圖中各要素顯示的順序需要建立相關(guān)圖層對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，最后制作圖例和圖簽，并插入礦區(qū)分布示意圖、綜合地層柱狀圖以及地質(zhì)剖面圖，添加格網(wǎng)并進(jìn)行地圖整飾，如圖1。以同樣的方法對(duì)1：2.5萬(wàn)CGCS2000坐標(biāo)系下的地質(zhì)圖和地形圖進(jìn)行疊加制作1：2.5萬(wàn)地形地質(zhì)圖.

4 結(jié)束語(yǔ)

本文以某地區(qū)煤田地形地質(zhì)圖的制作為例，針對(duì)地形地質(zhì)圖中通常遇到的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、地形要素的符號(hào)以及系統(tǒng)模板制作、地圖縮編等復(fù)雜問(wèn)題的解決方法進(jìn)行研究，制定了地形地質(zhì)圖制作技術(shù)流程，研究地圖坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等幾何數(shù)據(jù)融合，并利用編程技術(shù)以及ArcGIS、EPS、CAD軟件平臺(tái)解決地質(zhì)圖制作關(guān)鍵難題， 為地形要素系統(tǒng)模板的制作以及地形圖縮編提供借鑒經(jīng)驗(yàn)，此方法節(jié)約地形地質(zhì)圖的制作成本，并且提高了地形地質(zhì)圖綜合制圖的效率和精度。

參考文獻(xiàn)

[1] 國(guó)家測(cè)繪局.國(guó)家測(cè)繪局公告（2008年第2號(hào)）.2008年6月18日中國(guó)測(cè)繪通報(bào).

[2] 李征航，黃勁松 .GPS測(cè)量與數(shù)據(jù)處理[M]. 武漢大學(xué)出版社，2005.

[3] 劉基余 .GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理與方法[M]. 北京：北京科學(xué)出版社，2003，374-421.

[4] 東海宇 .北京54坐標(biāo)系向國(guó)家2000大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換[J]. 甘肅冶金，2011，33，85.

[5] 黃芳 .基于EPS模板技術(shù)的大比例尺地理信息符號(hào)化研究[D]. 河南：河南理工大學(xué)學(xué)位論文，2013.

[6] GB/T 20257.3—2006國(guó)家基本比例尺地圖圖式 第3部分： 1：25000 1：50000 1：100000地形圖圖式[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[7] GB/T 20258.3—2006基礎(chǔ)地理信息要素?cái)?shù)據(jù)詞典 第3部分： 1：25000 1：50000 1：100000基礎(chǔ)地理信息要素?cái)?shù)據(jù)詞典[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.