城市基础地理信息数据更新技术研究及应用——以长沙国家高新技术产业开发区为例

赵淑玲

（湖南省第二测绘院，湖南 长沙 410119）

城市基础地理信息数据更新技术研究及应用
——以长沙国家高新技术产业开发区为例

赵淑玲*

（湖南省第二测绘院，湖南 长沙 410119）

本文以长沙高新区为例，探索了城市地理信息数据更新原则及内容。研究了利用航空摄影数据更新数字正射影像图（DOM），采用航测内外业一体化的作业方法更新重要地理信息要素，利用电子平板及外业电子调绘的手段更新地名地址，结合更新内容探索了1∶1000矢量数据集、矢量电子地图和影像电子地图的制作方法。

地理空间框架；基础地理信息；数据更新；长沙高新区

城市基础地理信息数据是关系国家安全和社会经济发展的重要信息资源，已建成的城市基础地理信息数据库仍需持续更新维护，才能为数字城市建设提供准确、现势、权威的地理信息数据。研究城市地理信息数据更新的主要内容、原则和技术路线，构建基础数据更新技术体系具有重要的理论意义和现实意义。

本文以长沙高新区为例，在总结、借鉴已有研究成果的基础上，探索了城市地理信息数据更新原则及内容。研究了利用航空摄影数据更新数字正射影像图（DOM），采用航测内外业一体化的作业方法更新重要地理信息要素，利用电子平板及外业电子调绘的手段更新地名地址，结合更新内容探索了1∶1000矢量数据集、矢量电子地图和影像电子地图的制作方法。

1 长沙高新区城市地理信息数据更新工作内容

长沙国家高新技术产业开发区位于长沙市岳麓区，创建于1988年，1991年经国务院批准为首批国家级高新技术产业开发区，总体规划面积18.6 km2，由城中区和岳麓山集中新建区两部分组成。1997年经原国家科委批准，调整为岳麓山高科技园、星沙工业高科技园、隆平农业高科技园、远大高科技园和市内政策区等“一区四园”，其中岳麓山高科技园（即“麓谷”）是高新区直管核心园区。麓谷总体规划控制面积80 km2，现已形成15 km2开发规模。

长沙高新区城市地理信息数据更新项目利用2015年10月份获取的航空摄影数据，通过对影像数据预处理和空三加密、坐标转换，更新高新区及周边地区140 km2、0.1 m数字正射影像数据（DOM）。整合核心城区已有1∶500农村宅基地等矢量数据，采用航测法更新高新区及周边地区140 km2范围内交通、水系、建筑、公共场所、植被和行政区等要素，形成1∶1000矢量数据集。利用数字长沙高新区地名地址数据对长沙高新区约140 km2地名地址数据进行更新及补充采集，完成标志物、兴趣点、楼栋名称以及门牌地址调查。按照长沙市天地图标准，制作矢量电子地图和影像电子地图。

2 数字正射影像数据更新

利用2015年10月0.1 m航空摄影数据制作数字正射影像数据。

2.1 影像数据预处理和空三加密

影像数据预处理：依据相关技术规范对影像数据进行旋偏角、重叠度、云量、是否存在航摄漏洞等项检查，将原始航片影像数据转换为空三软件支持的TIF格式，以北方向为正方向，对原始影像数据进行旋转。

空三加密：对经预处理后的影像利用PixelGrid+PATB软件进行空三加密，采用光束法区域网平差。空三加密时相对定向连接点上下视差中误差不大于1/3像素，连接点上下视差最大残差不大于2/3像素。绝对定向后，基本定向点残差、检查点误差及公共点的较差不得大于表1规定：

2.2 DOM制作

DOM制作采用PixelGrid进行正射纠正，Geodging自动匀色，镶嵌成图、色彩精编，分幅与裁切。工艺流程如图1所示。

由PixelGrid完成的空三加密工作后，采用PixelGrid软件，直接导入完成的空三成果，生成核线影像。生成近似核线影像后，采用多机多核运行自动影像匹配再采用单机多核运行自动影像匹配，匹配完之后直接生成DEM。DEM自动生成后，在MapMatrix软件中进行DEM编辑，同时显示格网点和视差曲线，对DEM进行粗编。在立体环境下，采用高程抬高、降低、匹配点内插、量测点内插等功能，对DEM进行全面编辑。DEM编辑完成后，首先在立体环境下采集地面高程点，每平方公里均匀分布约10～20个点，利用这些点对DEM质量进行评估，保证DOM不出现位移、拉花等现象。

采用PixelGrid软件，在导入空三成果的基础上，加入已编辑过的DEM数据，对原始影像进行正射纠正，纠正时格网间距要符合规定要求，影像边缘切除100～200个像素，自动生成单片正射影像图。

影像匀色采用Geodging软件，影像背景颜色不参与计算，参照标准模板进行匀色。单片正射影像匀色后，在易拼图（EPT）软件中进行拼接和镶嵌，自动生成镶嵌线，对镶嵌线编辑和调整、色彩精细编辑，生成整块正射影像。

DOM分块编辑完成后，对数据进行接边处理。接边完成后，将数据拼接成整块，采用软件对DOM进行裁切和分幅，分幅方式按1∶2000标准50 cm×50 cm分幅外扩20 m进行裁切，影像色彩模式为24位彩色影像。

图1 DOM制作流程图Fig.1 DOM production fow chart

2.3 坐标转换

对DOM成果进行坐标系转换，形成国家2000大地坐标系（经度、纬度）和国家2000高斯投影平面坐标系各1套。

3 大比例尺线划图采集与更新

整合1∶500DLG、利用农村宅基地等矢量数据，结合2015年11月最新航拍的0.1m航空摄影数据，采用航测法更新高新区140 km2范围内交通、水系、建筑、公共场所、植被和行政区等要素，形成1∶1000矢量数据集。

本项目大比例尺数字线划图航测法成图部分数据制作，采用航测内外业一体化和图库一体化生产作业技术流程，实现采编一体化、内外业一体化、图库一体化。采编软件主要采用清华山维EPS2008+航天远景MapMatrix 4.0联机测图，成果直接输出项目所要求的mdb格式的GeoDatabase数据。技术流程见图2。

图2 1∶1000DLG制作工艺流程图Fig.2 1∶1000 DLG production process fow chart

在全数字摄影测量工作站下，导入空三加密成果，恢复航摄数字影像的立体模型，按照1∶1000地形图要求和本项目相关技术规程规范的要求，在立体环境下采集各地形要素，生成图形文件，并将采集的线划图与数字正射影像图叠加，采用幅面50 cm×50 cm、比例尺1∶1000的叠加线划的正射影像分幅图作为调绘工作用图，野外现场开展调绘，收集项目区内已有小比例尺地形图、地图册、行政区划图等资料，转标地名等工作底图上没有的要素；按照地形图图式及相关技术规范要求，对工作图进行全面的实地检查、修改、补充、地理名称校核和增补等项工作，其中重点调绘内容是航空摄影无法获得的地图要素和属性，内业采集作业出现的差、错、漏开展调绘。依据外业调绘图，进行数字线划图内业编辑，录入并完善相关属性值，并将行政界线整合进入DLG中。内业上图完成后，采用人机交互的方式对数据的图形关系、属性信息、拓扑关系等，进行规范性质量检查与处理，数据质量检查作为DLG制作的最后工序，应全面发现并彻底解决前面各工序遗留的问题，必要时返回上一工序进行处理。对大比例尺线划图成果进行坐标系转换，形成国家2000大地坐标系（经度、纬度）和国家2000高斯投影平面坐标系各1套。利用数据入库工具，对长沙高新区核心城区25 km2的1∶500的矢量数据，高新区非核心城区115 km2的1∶1000的矢量数据进行批量入库。形成最终的全要素数字线划图。

4 地名地址数据采集与更新

充分利用高新区已有1∶500、1∶1000DLG等数据，并利用民政局、公安局已有地名地址资料，建立地名地址的初步成果。补充采集高新区重要机关、企事业单位、学校、医疗卫生机构、旅游景点、村、组、街道、居民小区所在地地名以及每栋建筑的楼栋名称与地址数据，最终完成全区范围约140 km2的地名、地址数据库建设。

图3 地名地址数据库建设流程图Fig.3 The place name and address database construction fow chart

5 电子地图制作

按照长沙市天地图标准，制作高新区140 km2范围内矢量电子地图和影像电子地图。

5.1 矢量电子地图制作

矢量电子地图的制作，基于实体化后、脱密和坐标转换前的基础地理信息数据进行。为了应对电子地图数据网络化服务所针对的不同用户群体，以不同的服务发布给平台用户，分别制作基础专业、政务应用、公众服务矢量电子地图，并采用ArcGIS平台进行电子地图配图。四类矢量电子地图的制作流程基本相仿，具体制作流程见图4。

按照长沙市天地图建设的相关要求，提取包括定位水系、居民地及设施、交通、境界与政区、植被、地名等基础地理信息电子地图的内容要素。在电子地图制作平台下，根据《地理信息公共服务平台电子地图数据规范》（CH/Z 9011-2011）中线划地图符号与注记的要求，综合考虑电子地图图面显示效果，基于现有符号库基础上，修改、添加并完善18～20级符号库。根据电子地图分级与显示比例的规定，使用相应比例尺的数据源完成地图文档的初始设置，基于地图符号库，以制图模板为驱动进行快速自动配图。在制图平台下，对电子地图进行道路溶解、路面平滑、图层要素处理、注记等精细化图面编辑。按照国家天地图建设的相关要求，分别对18、19、20级各版电子地图进行瓦片裁切。跨边界的地图瓦片应保证瓦片形状完整，但本辖区界线以外的数据应做成透明效果，以免不相邻节点数据产生冲突。最后进行图层顺序、瓦片数据、图面质量检查。

图4 电子地图制作技术流程Fig.4 Electronic map production technical process

图5 矢量电子地图Fig.5 Vector electronic map

5.2 影像电子地图制作

在已有的DOM数据成果的基础上，利用专业软件完成分幅的DOM数据拼接，形成高新区整幅影像；按照长沙市天地图标准，利用地名地址数据配置影像注记；制作影像电子地图瓦片（矢量电子地图瓦片制作一致），完成影像电子地图制作。

按照国家测绘地理信息局相关规定，对高新区约2000国家大地坐标系140 km2的地名地址数据、正射影像、大比例尺的数字线划图，采用全省统一的数据脱密软件进行脱密处理，形成一套脱密版的数据。

6 结语

地理信息空间数据已成为数字城市建设的重要支撑，不同行业和部门也对基础地理信息数据的现势性和准确性提出了更高的要求。通过对城市基础地理信息更新技术的研究、探讨和总结，以及在长沙高新区基础地理信息更新项目的实际应用（其成果已成功应用于数字长沙地理空间框架二期项目建设工程），探索实践了城市地理信息更新的主要内容及原则，形成了一套科学有效的技术路线和生产流程，降低了成本，提高了工作效率；优化了作业流程、控制了作业质量。该城市基础地理信息更新的技术路线和生产流程，已经推广应用于湖南省基础测绘项目和不动产登记发证项目。

图6 影像电子地图Fig.6 Image electronic map

/References

［1］ 卢立强，苑洲云，李杰.城市基础地理信息数据库更新探讨.江西测绘，2010，（3）.

［2］ 朱宏斌，陆海英，盛琦，等.城市基础地理信息数据库更新方案研究.测绘通报，2011，（1）.

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［4］ 李秋龙.城市基础地理信息要素更新技术方案的新思路.大科技息，2013，（24）.

［5］ 吴凯.城市基础地理信息空间数据更新探讨.中国城市经济，2011，（18）.

［6］ 催洪波，周再强，李井杰.几种基础地理信息数据更新方法的比较.测绘与空间地理信息，2012，（4）.

［7］ 刘小兰.城市基础地理信息系统矢量数据更新研究.科技致富向导，2013.

［8］ 葛月娥.城市基础地理信息系统的数据维护及更新.大科技，2014.

［9］ 万远 ，史廷玉，关于城市地名数据库的应用研究.中国地名，2014，（7）.

［10］ 周婷婷.电子地图局部更新方法研究.测绘与空间地理信息，2014，（4）.

The Research and Application of Urban Fundamental Geographic Information Data Updating Technology——Taking the Changsha National High-Tech Industrial Development Zone as an Example

Zhao Shuling
（The Second Surveying and Mapping Institute of Hunan，Changsha Hunan 410119）

By taking the Changsha high-tech zone as an example，the principles and contents of updating urban geographic information data are explored.The method of updating digital ortho image map（DOM）by using aerial photography data，the method of updating the important geographic information elements by using the aerial inside and outside integration method，and the method of updating the place name and address by using electronic tablet to execute field investigation and plotting are researched.Combined with updating content，the production method of 1∶1000 vector data set，vector electronic map and image electronic map are explored.

geospatial framework； fundamental geographic information； data updating； Changsha High-Tech Zone

P208

A

1672-5603（2016）02-067-6

*第一作者简介 赵淑玲，女，1969年生，测绘工程师，地理信息工程专业，从事地理信息数据处理、三维建模、系统开发、国土调查等工作。E-mail: 598902787@qq.com

2016-1-21；改回日期：2016-5-10。