顾及地理国情监测的地形图测绘改进探讨

王曾珍，郑新奇，郑文华

(1．中国地质大学(北京)信息工程学院，北京100083;2．山东科技大学测绘学院，山东 青岛266590)

地理国情监测是新时期测绘发展新方向。我国地理国情监测工作起步较晚，目前主要的工作均以探索为主，还未形成较为完善的体系［1-2］。现有研究主要在宏观上把握地理国情监测与测绘的关系并提出指导思想［3-6］，对于细化的研究主要以基础地理信息要素分类和地表覆盖分类作为侧重点［7-9］。目前将地理国情监测与地形图测绘结合并提出具体改进措施的相关研究较少。

目前我国的地理国情监测工作主要存在着数据重复采集和监测技术标准不统一这两大主要问题［10］。鉴于地理国情监测与地形图测绘有许多共同点，深入思考地理国情监测与地形图测绘的关系，探讨顾及地理国情监测的地形图测绘改进方法，不仅可以协调地理国情监测与地形图测绘的关系，而且有利于提高地理国情监测效率［11］。

一、地理国情监测与地形图测绘的异同分析

1．基本要求异同分析

(1)数学基础异同分析

地理国情监测的坐标参照系:采用2000国家大地坐标系;采用地理坐标，经纬度坐标值以“度”为单位。高程基准为1985国家高程基准。

地形图测绘的坐标参照系:1987年后测制的地形图使用1980西安国家坐标系的六度带高斯平面直角坐标系。高程基准为1985国家高程基准。城市地形图多使用城市独立坐标系，工程建设用图使用工矿企业独立坐标系的较多，工程项目总平面图则多采用施工坐标系。

因此，在使用各种地形图时，一定要注意其坐标系统和高程基准，必要时需进行转换。

(2)时间要求异同分析

地理国情对于植被类的监测，宜收集利用4月至9月植物茂盛生长时的信息;对于水域类的监测，宜收集利用丰水期的基本数据。而在地形图测绘中以上两个分类只需采集实时数据［13］。因此，如果外业测绘时，测量人员能在采集实时数据时收集植被茂盛生长时的信息和水系丰水期的基本数据。同时在内业成图时表达，这样便可以避免重复测量，节省人力物力。

2．内容与指标异同分析

2013年我国发布的《地理国情普查内容与指标》(GDPJ 01—2013)系统而全面地规定了地理国情监测的各项指标与要求，而《国家基本比例尺地图图式》是我国测制地形图的重要技术标准之一。因此，根据目前地理国情对地形图比例尺的监测要求，本文将把《地理国情普查内容与指标》(GDPJ 01—2013)与《国家基本比例尺地图图式 第2部分:1∶5000 1∶10 000地形图图式》(GB/T 20257．2—2006)［14］(简称图示第2部分)进行对比，进而找出异同点。在图示第2部分无法满足地理国情监测的某些要求时再对照《国家基本比例尺地图图式 第1部分:1∶500 1∶1000 1∶2000地形图图式》(GB/T 20257．1—2007)［15］(简称图示第1部分)、《国家基本比例尺地图图式 第3部分:1∶25 000 1∶50 000 1∶100 000地形图图式》［16］(GB/T 20257．3—2006)(简称图示第3部分)寻找解决办法。

本文所述的地理要素均来自《地理国情普查内容与指标》(GDPJ 01—2013)，地物要素均来自《国家基本比例尺地图图式第2部分:1∶5000 1∶10000地形图图式》(GB/T 20257．2—2006)。

下文以耕地为例，详细分析地理国情监测与地形图测绘在内容与指标上的异同。

(1)类型定义或说明的异同分析(以耕地为例)

地理国情普查将耕地分为水田和旱地两种，而地形图中却对应着稻田、旱地、菜地、水生作物、台田条田5种。根据类型定义及说明，地形图中的稻田、水生作物对应着地理国情监测中的水田，地形图中的旱地、菜地、台田条田对应着地理国情监测中的旱地［14］，其分类对照表见表1。

表1 耕地分类对照表

(2)地表覆盖要求的异同分析(以耕地为例)

地理国情监测要求:耕地最小图斑对应的地面实地面积为400 m2，在1∶5000地形图中相当于16 mm2的图斑，在1∶10 000地形图中相当于4 mm2的图斑［13］。

图示第2部分中对以上地物(稻田、水生作物、旱地、菜地、台田条田)的要求是:图斑面积小于25 mm2的不予表示［14］。

上述以耕地分类为例，详细分析了地理国情监测与地形图测绘在内容与指标上的异同。用相同的思路和方法，对地理国情监测中的其他8项分类(园地、林地、草地、道路、构筑物、人工堆掘地、荒漠与裸地地表、水域)作详细的对比分析，分析过程这里不再赘述。

二、探索有助于实现地理国情监测常态化的地形图外业测量建议

1．简 述

根据前面的异同分析，本文提出了有助于实现地理国情监测常态化的地形图外业测量新建议。

本章将提出的建议分为6类，分别为:扩展时段信息、提高综合取舍精度及表达的详细程度、调查属性信息、区别类别定义的差异、根据地理国情监测指标补充地理要素、根据地理国情监测指标补充测量标准。其中，对于调查属性信息、根据地理国情监测指标补充地理要素两项建议，现有研究已根据《基础地理信息要素分类与代码》完成了部分总结［7］，而本文以图示第2部分为侧重点对其进行了总结完善，并根据地形图外业测量的特点和实际工作的需要提出了另外4点建议。

2．地形图外业测量新建议

(1)扩展时段信息

如第一章第1节所述，地理国情监测与地形图测绘对植被和水系的数据有不同的时间要求，因此建议在地形图外业测量时拓展植被和水系的时段信息。

1)植被:在外业测量实时数据的同时收集植物茂盛生长时的信息(植物的地表覆盖范围)，并在内业成图时加以标注。

2)水系:在外业测量实时数据的同时收集丰水期的基本数据(丰水期水崖线)，并在内业成图时加以标注。

(2)提高综合取舍精度及表达的详细程度

地理国情监测对于部分地物的综合取舍精度要求及表达详细程度要求比地形图测绘的相关要求高，因此需要提高这些地物在地形图测绘中的综合取舍精度及表达详细程度以满足地理国情监测的要求。

1)某些地物需要在1∶5000地形图和1∶10 000地形图测绘时提高综合取舍精度及表达的详细程度来满足地理国情监测的要求。这些地物包括:露天舞台、观礼台、露天体育场、网球场、运动场、球场、停车场。

2)某些地物无法通过提高1∶10 000地形图的综合取舍精度及表达详细程度来满足地理国情监测的要求，需要在1∶5000地形图测绘时提高综合取舍精度及表达的详细程度来满足地理国情监测的要求。这些地物包括:稻田、水生作物、旱地、菜地、台田条田、园地(经济林、经济作物地)、苗圃花圃、花坛、竹林、幼林、成林、灌木林。

3)某些地物无法通过提高1∶5000地形图和1∶10 000地形图的综合取舍精度及表达详细程度来满足地理国情监测的要求，因此需要利用1∶2000地形图满足地理国情监测的需要。这些地物包括:零星树木、行树。

(3)调查属性信息

部分地物在地理国情监测中需要其属性信息，但地形图测绘对此没做要求。本文以图示第2部分为侧重点总结了地形图外业测量时需特别调查属性信息的地物要素:

1)园地(经济林、经济作物地)、幼林。无论上述地物的图斑是否大于图示第2部分所规定的50 mm2，外业测量时一律调查其属性信息(产品名称，如“橡胶”、“苹”、“桑”等)，并在内业成图时加以注记。

2)高草地。根据类型定义，地形图图示中的高草地与地理国情监测中的天然草地相对应，但是与地形图测绘不同的是，地理国情监测需要地物的覆盖度信息(高覆盖度、中覆盖度、低覆盖度)。因此在外业测量时要辨别高草地的覆盖度。

3)房屋类。根据类型定义，图示第2部分中的学校、医院、体育馆、科技馆、博物馆、展览馆、厕所、气象台(站)、水文站、水位站、流量站、验潮站、地震台、天文台、环境监测站、卫星地面站、科学实验站、变电站室等与地理国情监测中的房屋建筑类对应，但是地形图测绘中需要房屋的功能属性，而地理国情监测需要房屋的层数、高度和分布密度属性。因此在外业测量时，对于房屋类需要调查其层数、大约高度和分布密度的属性信息。

(4)区别类别定义的差异

地理国情监测与地形图测绘对下列地物的定义存在差别，需在外业测量时特别区分:

1)疏林。根据类型定义，地理国情监测对疏林的定义是树木郁闭度在0．1～0．2的林地，而地形图定义的郁闭度是0．1～0．3。因此建议统一标准，以0．1～0．2的树木郁闭度作为判定疏林的指标。

2)土堆、石堆。根据类型定义，地理国情监测中的土堆、石堆强调由人工堆积形成，而地形图中的土堆、石堆可以由人工堆积形成，也可以是自然堆积形成。因此在外业测量时需要注意区分，并在内业成图时加以注记。

3)沙砾地、沙泥地。根据类型定义，地理国情监测中的沙质地表、砾石地表、泥土地表与图示第2部分中的沙砾地和沙泥地对应。因此在外业测量时，需要根据实际情况辨别地表主要覆盖的是沙、砾还是泥，然后将其按沙质地表、砾石地表、泥土地表分类并在内业成图时加以注记。

4)湖泊、池塘。图示第2部分中湖泊与池塘的符号样式相同，但在地理国情监测中它们属于不同类别，因此在外业测量时需要加以区分并在内业成图时注记。

(5)根据地理国情监测指标补充地理要素

下列地理要素是地理国情监测特有的，因此在地形图外业测量时需要根据《地理国情普查内容与指标》所给的定义进行辨别、测量，并在内业成图时使用新的符号样式表示。这些地理要素包括:乔灌混合林、高覆盖度草地、牧草地、绿化草地、固沙灌草、护坡灌草、其他人工草地、碾压踩踏地表、硬化护坡、露天堆放场、其他硬化地表、沙障、其他构筑物、冰川与常年积雪。

(6)根据地理国情监测指标补充测量标准

下列地理要素在图式第2部分中对地表覆盖没有给出明确要求，因此在外业测绘时，可按地理国情监测的要求进行测绘。这些地理要素包括:绿化林地、高覆盖度草地、中覆盖度草地、低覆盖度草地、固沙灌草、护坡灌草、其他人工草地、房屋建筑区、独立房屋建筑、道路、飞机场。

三、探索有助于实现地理国情监测常态化的地形图内业成图方式

1．简 述

根据第二章提出的地形图外业测量新建议，本章将对地形图内业成图方式进行配套的改进。根据第一章的异同分析，地形图内业成图主要需要解决两方面问题:一是在地理国情监测中需要某些地理要素构面，但地形图测绘对此没做要求，本文以图示第2部分为侧重点对需要构面的地理要素进行了总结;二是地理国情监测与地形图测绘对地物的分类要求存在差异，本文提出了一种通过一次成图便使地物要素既满足地形图分层又满足地理国情监测分类的新思路。

2．内业成图方式改进

(1)地理要素构面

根据地理国情监测要求，地形图中需要构面的地物有:水闸、船闸、水运港客运站、码头、干船坞、停泊场(锚地)、矿渣堆、地面河流、地下河段出入口、消失河段、时令河、干河床(干涸河)、洪积扇、运河、沟渠、沟堑、坎儿井、地下渠道、暗渠、输水渡槽、输水隧道、倒虹吸、涵洞、干沟、湖泊、时令湖、干涸湖、水库、池塘、冰川与永久积雪。

(2)“两测一图”思想

所谓的“两测一图”思想就是通过一次成图满足地理国情监测和地形图测绘的双重需求，具体思路如下:

1)赋地理要素代码。根据《地理国情普查内容与指标》的规定，每个地理国情监测的地理要素都有唯一对应的代码。如果在内业成图时就给地形图地物赋予对应的地理要素代码，地形图地物就具备了地理国情监测与地形图测绘需要的双重属性。具体操作可以在CASS7．0中通过“实体编码”功能实现。

2)属性切换。按地理国情监测的分类赋予地形图地物对应的地理要素代码后，就可以对代码相同的地物进行整体操作。例如，在CASS7．0中，通过“编码-图层”工具就可以将代码相同地物转换到同一指定图层，这样就可以在地理国情监测需要时对地形图中的地物进行图层转换，使地形图地物分类满足地理国情监测的要求。如此便实现了既满足地形图测绘分层又满足地理国情监测分类的一次成图方法。

四、结束语

本文对地理国情监测与地形图测绘相关内容指标进行了详细对比分析，并在此基础上提出了6项地形图外业测量建议;在地形图内业成图方面，提出了地理要素构面和“两测一图”的改进。

本文还有一些问题尚未解决。首先，第三章第2节中“赋地理要素代码”一项工作量较大，如果通过对CASS软件的二次开发，直接在CASS的地物数据格式中加入“地理要素代码”这一项内容，那么在绘制地形图时“地理要素代码”就被自动赋到了地形图的地物中。这样，在内业成图时不仅可以简化操作流程，而且能达到“两测一图”的目的;再者，地理国情监测内容分类中“地理单元”一项需要采集地理单元的边界线构面，并赋要素属性值。它的采集要求比较烦琐，目前难以在地形图内业成图时完成;由于研究水平有限，今后可以尝试继续研究本文未解决的问题，使地形图测绘更全面地为地理国情监测服务。

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［15］ 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会．国家基本比例尺地图图式 第3部分:1∶25 000 1∶50 000 1∶100 000地形图图式:GB/T 20257．3—2006［S］．北 京:中 国 标 准 出 版社，2007．