地形图空间信息提取方法研究

王文鹏 胡艳 杜凡

摘 要 为对现有的地形图数据建立其完整的空间数据库，本文基于地形图图幅号，研究通过地形图图幅号提取其空间地理范围。由于目前新旧两套地形图编号体系、分幅方法基本相同，但编号差异较大，因此，本文首先研究新旧图幅号分别计算坐标经纬度的方法，然后通过坐标经纬度得到地形图的空间信息。

关键词 地形图图幅号;经纬度坐标;西安80坐标系;北京54坐标系

引言

目前许多测绘单位从事了大量的测量、地质调查等地学项目，积攒了很多的遥感影像、地形图、控制点数据、项目报告成果、调查图件等成果资料。所有的成果资料基本都以文件的方式存放在资料室中，仅仅建立了以目录查询为主的检索系统。工作人员需要查询以往工作成果，只能通过经验回忆寻找，或在检索系统中输入以往项目成果名称进行查找。这种查找方式不能够直观地找到地形图的空间范围且很容易造成查找遗漏，使有些较为重要的项目成果永远的被遗忘在档案柜里。因此有必要研究如何通过地形图图幅号得到其空间范围，使得地形图资料能够被广泛应用[1-2]。

1 地形图分幅

我国基本比例尺地形图依据1993年前后的图幅分幅与编号方法，分为新旧两种分幅与编号。其中，1993年以前为旧分幅与编号，1993年以后的地形图分幅与编号方法为新分幅与编号。两种方法在1：100万比例尺地形图的基础上进行，且1：100万地形图均采用行列式进行编号。不同的是，新旧分幅与编号分别基于北京54坐标系和西安80坐标系，且旧图幅编号中都是在1：100万地形图编号后加自然序号，采用不定长代码编排;而新图幅编号中则是在1：100万地形图编号后叠加行列号，共由10位或12位代码组成[3]。

2 地形图图幅号及经纬度换算

2.1 由舊图幅号计算新图幅号

（1）由1：10万、1：25万、1：50万地形图旧图幅编号计算其对应新图幅编号的公式如下：

（1）

式中：H10-50、L10-50为1：10万、1：25万、1：50万地形图旧图幅号的行列号，X10-50表示1：10万、1：25万、1：50万地形图旧图幅号，n的含义及数值同（1）式;[]表示取整数;（）表示取余数。

由1：5万（或1：1万）地形图的旧图幅号不能直接计算其对应的新图幅号，需要间接计算，计算公式如下：

（2）

式中：X10-50为1：10万比例尺地形图的旧图幅代码，X5（1）为1：5万（或1：1万）地形图旧图幅编号;H5（1）、L5（1）为对应比例尺地形图新图幅所在的行列号;n为1：100万地形图划分为1：50万、1：25万、1：10万地形图的列数;[]表示取整数;（）表示取余数。

由1：2.5万（或1：0.5万）地形图的旧图幅号不能直接计算其对应的新图幅号，需要间接计算，计算公式如下：

（3）

式中：H2（.5）、L2（.5）、H5（1）、L5（1）为对应比例尺地形图新图幅所在的行列号。

2.2 新图幅号计算经纬度

图幅号与经纬度坐标密切相关，以下介绍计算在同一幅1∶100万图幅内1∶0.5万～1∶50万地形图西南角经、纬度相对坐标值（假设该1∶100万图幅西南角经、纬度坐标均为0°0′0″），计算公式如下：

（4）

式中：h为所求比例尺地形图所在的行号，l为所求比例尺地形图所在的列号，H、L分别为1：100万图幅纬度带和经度带字符对应的数字码，Δλ与Δφ分别为所求比例尺地形图的经差和纬差。

利用地形图西南角经、纬度相对坐标值计算该图幅东北图廓点的经、纬度公式：

（5）

式中：λ′、φ′分别为该图幅东北图廓点的经度和纬度;λ、φ、Δλ、Δφ表示同（4）式。

3 实验

本文对于新图幅号直接通过新图幅号计算经纬度坐标方法计算经纬度坐标，对于旧图幅号则先通过公式（1）、（2）与（3）将旧图幅号转换为新图幅号，然后通过公式（4）（5）得到经纬度坐标。

在通过图幅号得到对应的经纬度坐标后，再通过调用ArcGIS提供的功能生成地形图范围shp文件，以单位现有地形图数据为例进行换算得到每个地形图对应的空间范围，坐标统一换算到WGS84坐标系下[4]。

4 结束语

经纬度及新旧图幅号之间都有一定的相关关系，本文归纳和完善了新旧图幅号转换计算方法，并通过计算机编程开发图幅号批量计算地形图、地质图经纬度坐标并输出其空间范围信息的工具，最后通过示例地形图、地质图数据得到其对应的空间范围信息。地形图的空间信息对实际工作十分有利，能够有效管理已有资料，便于对资料检索、查询及利用。开发该工具不仅能够使得数据资料广泛利用，同时也能够提高空间数据提取的准确性及工作效率。

参考文献

[1] GB/T13989-92.国家基本比例尺地形图分幅和编号[S].北京：中国标准出版社，1992.

[2] GB/T13989-2012.国家基本比例尺地形图分幅和编号[S].北京：中国标准出版社，2012.

[3] 刘宏林.地形图新旧图幅编号变换公式的探讨[J].解放军测绘学院学报，1998，15（2）：125-128，130.

[4] 刘宏林.国家基本比例尺地形图新旧图幅编号变换公式及其应用[J].测绘通报，1998，（3）：36-37.