地形图缩编技术在地质调查底图生产中的应用

答星，吴克友，单静，杨晓东

(武汉市测绘研究院，湖北武汉 430022)

地形图缩编技术在地质调查底图生产中的应用

答星∗，吴克友，单静，杨晓东

(武汉市测绘研究院，湖北武汉 430022)

以武汉市城市地质调查底图生产项目为例，详细介绍了1∶1万地形图更新缩编1∶2.5万和1∶5万地形图的技术路线，针对地形图缩编生产及质量检查中发现的问题，做了一些分析和探讨。总结了多种要素的更新缩编方法，从而极大减少手工工作量，提高生产效率，并结合生产流程中的部分环节和问题进行了思考与阐述。

缩编更新；数字线划图；地图综合技术

1 引 言

随着“十二五”进程深入，大武汉的复兴规划重回国家战略视野，把武汉建设成为国家“中心城市”，奠定了未来武汉在国家发展大局中的重要地位。随着武汉建设规模的扩大和延伸，由地表向地下空间拓展，对地质背景、空间资源、环境容量等地质工作需求变得越来越广泛和迫切。为了有效推进“武汉城市地质调查项目”实施，做好城市地质调查、地质灾害防治及矿产资源管理技术支撑等工作，武汉市测绘研究院成立了地质调查工作专班，工作内容主要包含工程地质调查与勘探、水文地质调查与勘探、基岩地质调查、环境地质调查四个专项，数据涉及基岩地质、水文地质、工程地质、环境地质等多个方面。地质调查工作区域设计都市发展区、中心城区和开发区的工作精度为1∶2.5万，新城区的工作精度为1∶5万，因而利用缩编过的1∶2.5万和1∶5万地形图作为地质调查底图能为地质调查专业数据提供定向、定位的骨架和控制基础，便于展示专题现象的分布与周围地理环境的相互联系和相互制约的规律，地理底图是地质图的重要组成部分，也是编制地质要素的基本骨架。本文采用测绘领域内的先进技术，将遥感技术与地图缩编技术结合起来，并利用多种软件提高了更新生产的效率，根据生产技术方案，探讨并介绍了缩编更新的技术流程和关键技术。

2 地图缩编概念和地理底图的应用现状

地图缩编是根据已测制的大比例尺地形图和其他资料，通过一定的编绘法则和标准来编制比例尺较小的地图。地质图在地图学的分类中属于专题地图，地质图能够比文字更清晰直观的表达各种地质体之间的关系，一目了然地反映出区域地质基本特征的时、空分布规律[1]。传统地理底图编制工艺方法有两种:一是利用大比例尺地图资料缩编小比例地理底图，二是利用同比例尺地图资料进行等比例编制地理底图[2]。当前，国际地质现状和发展趋势主要有以下特点:强调国家地质图件的重要性；由专业性图件向实用性图件发展；由单一地质类图件向多学科系列图件发展；由地区性、国家级图件向洲际及全球性图件发展；由地表地质图向反映深部地壳结构图件发展；在图件结构、表现形式上进行了诸多改革；利用地质图件普及地质科学知识；由手工制图走向计算机数字制图[3]。地质制图的国外软件主要包括ArcGIS、MapGIS，国内包括Geoway，DoMap软件，同时2D数字地质图还向3D地质模型图的方向发展，其中SRTM DEM软件能增强图件的立体感和可读性，利用DEM可以对制图综合中水系的选取是否合理、地质界线对比等进行验证，以增强地质图件的精度，能为勘察过程中的勘探部署、临时用地占道、交通协调等工作提供参考数据。

3 地图缩编的关键技术

3.1 线状地物的处理方法

本次缩编生产过程中，较大一部分工作都是针对线状地物要素处理。以线状要素中的水系要素为例，主要通过资格法选取，同时要考虑连贯性问题。以1∶2.5万和1∶5万地形图中双线河流宽度为例，大于0.4 mm是用双线表示，不足0.4 mm用单线表示，而1∶1万地形图中的河流单双线表示则以0.5 mm(实地5 m)为分界，这类线状要素取舍需要熟悉对比不同比例尺缩编的规范，利用资格法进行区分。线状要素的连贯性问题则主要表现在同一编号的要素分岔情况和同一编号的要素不连通两个方面，笔者则通过核查原数据可以解决分岔问题，但对于不连通的情况，还要具体分析，如相同编号的道路通过更高等级的道路不连通为合理，而通过低等级的道路则需要核查相关资料判断。缩编后的线状要素线型可以利用ArcGIS中的Simplify Line工具自动平滑处理也可以通过人工处理，其中人工处理过程主要包括线形化简处理、线状地物移位及压盖三个问题[4]。线形化简处理可解决因比例尺缩小而带来的难以分辨的弯曲程度或简化过度妨碍了主要特征的显示的问题，可通过自动删除、合并的方法化简或手工编辑夸大特征的方式保留特有的形态。线状地物移位和压盖问题则依据相关制图规定，如各地物最小间隔小于0.2 mm的，需进行移位绘出，移位前考虑主次问题，保证主要地物不动。压盖问题如铁路和公路交叉时，铁路符号不间断，公路接在铁路上，即铁路压断公路表示。

3.2 面状地物的处理方法

整个缩编项目对于面状地物(如居民地、湖泊、水库、坑塘)的处理主要考虑图斑类要素的缩编工作。不同要素层的面状图斑在图上应构成封闭的面，因此在勾描轮廓线时需要注意线条的闭合，以避免要素间出现交叉、错位、断头的现象，使边线能构成精确闭合的面域。缩编过程中可以综合利用资格法和定额法对1∶1万中的面状地物进行取舍，如利用资格法判断湖泊面积小于8 000 m2的可舍去不表示；对密集均匀分布的同类图斑如池塘，考虑图幅荷载，也可以根据定额法取舍。对需要融合的小图斑可根据相同属性、容差范围满足相应比例尺缩编规范的要求，利用FME软件中Dissolver、featuremerger、area on area overlay等函数自动将分离的小图斑合并到邻近的满足条件的大图斑中，并统一图斑属性[5]。但由于不同比例尺地形图的综合指标的不同，部分地物不仅无法自动合并处理，还需要通过人工判读进行线型和属性的变更，如1∶1万地形图中依比例尺符号表示的房屋，在1∶5万地形图可能以不依比例尺符号表示。对于面积小于一定指标但有具有一定方位意义的面状区域，如坟地面积小于图上4 mm2的，则改换用独立符号表示，不能简单的依据指标删除或综合处理。对于面状地物中设置植被符号表示时，作业时一般按图式表示的间隔配置符号，而图斑面积较大时，符号间隔应放大1倍～3倍，同时可加注注记表示，以提高判读效率。

3.3 数字注记的精度处理方法

由于1∶2.5万比例尺地形图中数字注记类型的精度要求和1∶5万的比例尺地形图有一定的区别，如1∶2.5万的高程注记保留1位小数，而1∶5万的比例尺地形图中高程注记取整，因而需要对数字注记类图层进行处理。图幅内测量控制点相对较少，三角点、水准点、卫星定位点等缩编处理时，点符号及注记只是放大表示且无需处理小数点问题，因而宜采用人工取舍方式，保留高等级的点位注记。对于分布较多的高程点这类需要处理的小数点精度的点，宜通过图层提取，笔者利用ArcGIS中的round或FME软件中的Coordinate Rounder函数四舍五入截取坐标后的小数到设置的精度。1∶2.5万、1∶5万比例尺地形图的高程点数量密度在平原、丘陵地以10个～20个/100 cm2为宜，因而在通过1∶1万地形图更新1∶2.5万地形图的过程中，笔者首先通过利用ArcGIS软件的resample函数实现高程注记点的预处理，按面积均匀提取高程点及注记，同时对地形变化较大区域再适当人工补增一些高程注记点。该方法还适用于其他独立地物的选取，如输水渡槽、输水隧道、涵洞等，从而减少成图的负载。

3.4 等高线数据的自动综合方法

一幅地形图内通常以主要地形选取一种基本等高距，以1∶1万比例尺地形图丘陵地形为例，等高距为1m，而1∶2.5万和1∶5万比例尺地形图丘陵地等高距分别为5m和10m。利用已有1∶1万数据源中等高线数据综合缩编到1∶2.5万及1∶5万图幅数据时，等高线的抽稀取舍及等高线节点的综合删减问题是提高缩编更新效率的难点。对于等高线的抽稀取舍问题，笔者利用MicroStation提取已入库Dgn格式的等高线及注记图层，由于原图内等高线缺少高程属性，因此要根据已有注记图层，利用指定等高线高程等工具对各条等高线进行批量赋值。然后利用FME软件中的String Searcher函数对已赋高程属性的等高线，按基本等高距进行提取，最后分出计曲线、首曲线等图层。等高线节点综合删减问题，笔者借助Geoway平台的Gentools工具，根据不同的地形类别和地形特点选择不同的参数，该方法相较ArcGIS中设置统一参数进行节点批处理删减的方法更有利于表现地形的局部特性[6]。

4 项目情况简介及技术路线

4.1 项目情况简介与技术规范

根据武汉市城市地质调查工作的要求，需提供都市发展区约3 326 km2范围内1∶2.5万及1∶5万比例尺地形图作为工作底图。涉及主城区、武汉经济开发区、东湖开发区共1 517 km2的1∶2.5万数据和6个远城区共1 809 km2的1∶5万数据，缩编区域范围图如图1所示。

图1 缩编区域范围图

为衔接武汉市的系列比例尺地形图，地图投影采用高斯-克吕格投影，按3°分带，38带，中央子午线为114°。平面坐标系统采用1954年北京坐标系，高程系统采用采用1985国家高程基准，全区地形以平地、丘陵地形为主，基本等高距及注记数量依据国标1∶2.5万、1∶5万、1∶10万地形图图式[7]规定，如表1所示。

基本等高距 表1

分幅和图号命名参考国家地形图分幅标准与特点，结合武汉市测绘研究院1∶2 000、1∶5 000、1∶10 000地形图分幅规则，依据《武汉市1∶2.5万1∶5万1∶10万地形图要素分类编码及数据库标准》采用40 cm×40 cm正方形分幅，每幅1∶2.5万地形图为100 km2，每幅1∶5万地形图为400 km2。1∶2.5万，1∶5万地形图的代码均以1∶10万地形图代码“D”为基准，地形图分幅西南角XY坐标值百千米数为基础来分幅编码，图号命名规则如X(代码)-XXX(X百千米) -XXX(Y百千米)—X(基准码)—X(顺序码)，基准码为图幅比例尺的下一比例尺的编码，编码实行从左到右，从上到下，大小以1～4依次顺编[8]。

4.2 项目技术路线与缩编原则

由于现有1∶1万和1∶2.5万的地形图的现势性已不能满足基础图件要求，根据《武汉市利用1∶1万地形图缩编1∶2.5万万地形图工程项目技术设计书》，采用2012年的1∶1万正射影像图对都市发展区内1∶2.5万地形图进行比照，对新增的道路、铁路、建筑及搬迁的居民地、大面积用地性质改变的进行描绘(图上面积不小于4 mm2)，对错漏要素和删除地物在原图面进行标注更新；描绘时按地类要素分层描绘，从而减少编图工作量，对影像判读不清晰的变化区域参考最新版的1∶2 000地形图，并利用更新后的1∶2.5万地形图数据缩编1∶5万地形图。底图生产流程如图2所示。

图2 底图生产流程图

本工程涉及1∶2.5万地形图28幅，1∶5万地形图16幅，缩编取舍原则依据国标1∶2.5万、1∶5万、1∶10万地形图编绘规范中的取舍原则，地物、地形(地貌)的综合取舍遵从从主到次、从高级到低级、从整体到局部的原则，保证主要的、高等级的、具有整体意义的地形、地物的完整和位置正确[9]。对于城镇居民地的编绘、街区内房屋的综合取舍，保留其外围轮廓和街区平面图形的特征以及房屋走向、位置、排列的特点。随着比例尺缩小，道路、水系符号宽于实地大小并与居民地发生矛盾时，应保证水系、道路位置的准确，移动居民地，同等重要地物矛盾时采取相互移位。农村道路的取舍应根据地理位置的实际意义而定，村与村之间一般至少应选取一条主要连接道路。独立地物应根据重要性和分布密度选取，一般具有方位意义的地物应表示。地形、地貌编绘应正确表示自然形态和基本特征，如山顶、山脊、鞍部、斜坡、谷地等要素[10]。

5 结 论

此次地质调查底图生产工作缩编更新量大、工期紧，从数据组织到成图交付总时耗约为1月，完成了都市发展区约1 517 km2的1∶2.5万地形图数据和1 809 km2的1∶5万地形图数据更新缩编工作。成果通过了精度评定与质量检查，及时为武汉城市地质调查工作提供基础数据支撑。利用地质调查工作成果，可为武汉市第四纪地质专题调查、地下空间开发利用适宜性研究、基于GIS的地质灾害风险评价等多个科研专题奠定决策依据。本文围绕多比例尺制图综合编绘技术和要点进行阐述，制定“先更新，后缩编”的工作方案，并实行“二级检查，一级审验”制度加强中间环节的质量控制。为进一步提高生产效率，笔者总结了缩编生产环节中的若干技巧，提高了缩编更新技术水平和应急保障服务水平。

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[8] 何伟，严小平.武汉市系列比例尺地形图要素分类编码及数据库标准的编制研究[J].城市勘测，2012(5):39～43.

[9] GB/T 12343.1-2008，1∶25000 1∶50000 1∶100000地形图编绘规范[S].

[10] 姬世君，李文倩.1∶50000地形要素缩编更新技术探讨[J].测绘与空间地理信息，2009，32(6):171～173.

Discussion on Generalization Technology in Base M ap Production of Geologic Survey

Da Xing，Wu Keyou，Shan Jing，Yang Xiaodong
(Wuhan Geomatic Institute，Wuhan 430022，China)

Taking the base-map production of theWuhan geologic survey as an example，themethod of downsizing 1∶25000 and 1∶50000 topographic maps was detailed in the paper.Some problems in map generalization and quality control techniques have been developed and summarized.The generalization method involving several elements used for updating and reducing the scale was summarized，which could reduce manual work consumedly and improve work efficiency.The problems combined with actual processwere also expounded and discussed.

generalization and updating；digital line graphic；map generalization technology

1672-8262(2013)05-19-04

P208.1

B

2013—02—07

答星(1983—)，男，工程师，主要从事数字影像生产与开发应用工作。

精密工程与工业测量国家测绘地理信息局重点实验室开放基金(PF2011-6)