地形圖空間信息提取方法研究

王文鵬 胡艷 杜凡

摘 要 為對(duì)現(xiàn)有的地形圖數(shù)據(jù)建立其完整的空間數(shù)據(jù)庫，本文基于地形圖圖幅號(hào)，研究通過地形圖圖幅號(hào)提取其空間地理范圍。由于目前新舊兩套地形圖編號(hào)體系、分幅方法基本相同，但編號(hào)差異較大，因此，本文首先研究新舊圖幅號(hào)分別計(jì)算坐標(biāo)經(jīng)緯度的方法，然后通過坐標(biāo)經(jīng)緯度得到地形圖的空間信息。

關(guān)鍵詞 地形圖圖幅號(hào);經(jīng)緯度坐標(biāo);西安80坐標(biāo)系;北京54坐標(biāo)系

引言

目前許多測繪單位從事了大量的測量、地質(zhì)調(diào)查等地學(xué)項(xiàng)目，積攢了很多的遙感影像、地形圖、控制點(diǎn)數(shù)據(jù)、項(xiàng)目報(bào)告成果、調(diào)查圖件等成果資料。所有的成果資料基本都以文件的方式存放在資料室中，僅僅建立了以目錄查詢?yōu)橹鞯臋z索系統(tǒng)。工作人員需要查詢以往工作成果，只能通過經(jīng)驗(yàn)回憶尋找，或在檢索系統(tǒng)中輸入以往項(xiàng)目成果名稱進(jìn)行查找。這種查找方式不能夠直觀地找到地形圖的空間范圍且很容易造成查找遺漏，使有些較為重要的項(xiàng)目成果永遠(yuǎn)的被遺忘在檔案柜里。因此有必要研究如何通過地形圖圖幅號(hào)得到其空間范圍，使得地形圖資料能夠被廣泛應(yīng)用[1-2]。

1 地形圖分幅

我國基本比例尺地形圖依據(jù)1993年前后的圖幅分幅與編號(hào)方法，分為新舊兩種分幅與編號(hào)。其中，1993年以前為舊分幅與編號(hào)，1993年以后的地形圖分幅與編號(hào)方法為新分幅與編號(hào)。兩種方法在1：100萬比例尺地形圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行，且1：100萬地形圖均采用行列式進(jìn)行編號(hào)。不同的是，新舊分幅與編號(hào)分別基于北京54坐標(biāo)系和西安80坐標(biāo)系，且舊圖幅編號(hào)中都是在1：100萬地形圖編號(hào)后加自然序號(hào)，采用不定長代碼編排;而新圖幅編號(hào)中則是在1：100萬地形圖編號(hào)后疊加行列號(hào)，共由10位或12位代碼組成[3]。

2 地形圖圖幅號(hào)及經(jīng)緯度換算

2.1 由舊圖幅號(hào)計(jì)算新圖幅號(hào)

（1）由1：10萬、1：25萬、1：50萬地形圖舊圖幅編號(hào)計(jì)算其對(duì)應(yīng)新圖幅編號(hào)的公式如下：

（1）

式中：H10-50、L10-50為1：10萬、1：25萬、1：50萬地形圖舊圖幅號(hào)的行列號(hào)，X10-50表示1：10萬、1：25萬、1：50萬地形圖舊圖幅號(hào)，n的含義及數(shù)值同（1）式;[]表示取整數(shù);（）表示取余數(shù)。

由1：5萬（或1：1萬）地形圖的舊圖幅號(hào)不能直接計(jì)算其對(duì)應(yīng)的新圖幅號(hào)，需要間接計(jì)算，計(jì)算公式如下：

（2）

式中：X10-50為1：10萬比例尺地形圖的舊圖幅代碼，X5（1）為1：5萬（或1：1萬）地形圖舊圖幅編號(hào);H5（1）、L5（1）為對(duì)應(yīng)比例尺地形圖新圖幅所在的行列號(hào);n為1：100萬地形圖劃分為1：50萬、1：25萬、1：10萬地形圖的列數(shù);[]表示取整數(shù);（）表示取余數(shù)。

由1：2.5萬（或1：0.5萬）地形圖的舊圖幅號(hào)不能直接計(jì)算其對(duì)應(yīng)的新圖幅號(hào)，需要間接計(jì)算，計(jì)算公式如下：

（3）

式中：H2（.5）、L2（.5）、H5（1）、L5（1）為對(duì)應(yīng)比例尺地形圖新圖幅所在的行列號(hào)。

2.2 新圖幅號(hào)計(jì)算經(jīng)緯度

圖幅號(hào)與經(jīng)緯度坐標(biāo)密切相關(guān)，以下介紹計(jì)算在同一幅1∶100萬圖幅內(nèi)1∶0.5萬～1∶50萬地形圖西南角經(jīng)、緯度相對(duì)坐標(biāo)值（假設(shè)該1∶100萬圖幅西南角經(jīng)、緯度坐標(biāo)均為0°0′0″），計(jì)算公式如下：

（4）

式中：h為所求比例尺地形圖所在的行號(hào)，l為所求比例尺地形圖所在的列號(hào)，H、L分別為1：100萬圖幅緯度帶和經(jīng)度帶字符對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼，Δλ與Δφ分別為所求比例尺地形圖的經(jīng)差和緯差。

利用地形圖西南角經(jīng)、緯度相對(duì)坐標(biāo)值計(jì)算該圖幅東北圖廓點(diǎn)的經(jīng)、緯度公式：

（5）

式中：λ′、φ′分別為該圖幅東北圖廓點(diǎn)的經(jīng)度和緯度;λ、φ、Δλ、Δφ表示同（4）式。

3 實(shí)驗(yàn)

本文對(duì)于新圖幅號(hào)直接通過新圖幅號(hào)計(jì)算經(jīng)緯度坐標(biāo)方法計(jì)算經(jīng)緯度坐標(biāo)，對(duì)于舊圖幅號(hào)則先通過公式（1）、（2）與（3）將舊圖幅號(hào)轉(zhuǎn)換為新圖幅號(hào)，然后通過公式（4）（5）得到經(jīng)緯度坐標(biāo)。

在通過圖幅號(hào)得到對(duì)應(yīng)的經(jīng)緯度坐標(biāo)后，再通過調(diào)用ArcGIS提供的功能生成地形圖范圍shp文件，以單位現(xiàn)有地形圖數(shù)據(jù)為例進(jìn)行換算得到每個(gè)地形圖對(duì)應(yīng)的空間范圍，坐標(biāo)統(tǒng)一換算到WGS84坐標(biāo)系下[4]。

4 結(jié)束語

經(jīng)緯度及新舊圖幅號(hào)之間都有一定的相關(guān)關(guān)系，本文歸納和完善了新舊圖幅號(hào)轉(zhuǎn)換計(jì)算方法，并通過計(jì)算機(jī)編程開發(fā)圖幅號(hào)批量計(jì)算地形圖、地質(zhì)圖經(jīng)緯度坐標(biāo)并輸出其空間范圍信息的工具，最后通過示例地形圖、地質(zhì)圖數(shù)據(jù)得到其對(duì)應(yīng)的空間范圍信息。地形圖的空間信息對(duì)實(shí)際工作十分有利，能夠有效管理已有資料，便于對(duì)資料檢索、查詢及利用。開發(fā)該工具不僅能夠使得數(shù)據(jù)資料廣泛利用，同時(shí)也能夠提高空間數(shù)據(jù)提取的準(zhǔn)確性及工作效率。

參考文獻(xiàn)

[1] GB/T13989-92.國家基本比例尺地形圖分幅和編號(hào)[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1992.

[2] GB/T13989-2012.國家基本比例尺地形圖分幅和編號(hào)[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[3] 劉宏林.地形圖新舊圖幅編號(hào)變換公式的探討[J].解放軍測繪學(xué)院學(xué)報(bào)，1998，15（2）：125-128，130.

[4] 劉宏林.國家基本比例尺地形圖新舊圖幅編號(hào)變換公式及其應(yīng)用[J].測繪通報(bào)，1998，（3）：36-37.