3S技术在大比例尺地形图修测与更新中的应用

丁凌

【摘 要】3S技术是随着科学技术不断前进而发展起来的，所谓3S技术就是RS（遥感）、GPS（全球卫星定位系统）、GIS（地理信息系统）三种技术，现如今，将这三种技术紧密结合起来的3S一体化技术已广泛应用于规划、建设、国土、农业、气象等各个领域。本文主要阐述了3S技术及其在大比例尺地形修测与更新中的应用，通过对更新流程、技术方法等的探讨，提出了一些实用性的建议和今后的展望。

【关键词】3S技术；大比例尺地形图；地形修测与更新

0 引言

大比例尺地形图是基础测绘的重要成果之一，通过地形图可以获取多种、大量的信息，为城市规划与管理、国土资源规划与管理、各类工程设计与施工等方面的工作提供了保障。随着城市化进程的加快，各地区加大了基础设施建设的力度，拆的拆、造的造，每年的变化量极大、速度极快有目共睹，为了满足城乡发展建设的需要，提高地形数据的现势性就显得尤为重要，不间断的地形修测与更新也就必不可少，而多分辨率、高精度、现势性好的空间基础地理数据则需要依靠高精度的测绘手段和体系。

1 工作流程

基于3S的地形修测与数据库更新的工作流程图如图1所示。

2 3S技术在地形修测中的应用

3S技术即RS（遥感）、GPS（全球卫星定位系统）、GIS（地理信息系统）三种技术，现如今，将这三种技术紧密结合起来的3S一体化技术已显示出了广阔的应用前景。以RS、GIS、GPS为基础，将RS、GIS、GPS三种独立技术中的有关部分有机集成起来，构成一个强大的技术体系，可实现对各种空间信息和环境信息的快速、机动、准确、可靠的收集、处理与更新。

2.1 RS技术在地形修测中的应用

RS（遥感）即遥远的感知，是利用飞机、卫星等空间平台上的传感器（包括可见光、红外、微波、激光灯传感器），从空中远距离对地面进行观测，根据目标反射或辐射的电磁波，经过校正、变换、图像增强和识别分类等处理，快速地获取大范围地物特征和周边环境信息，获得实时、形象化、不同分辨率的遥感图像。

遥感具有大面积观测、时效性强、数据综合性、受地面条件限制少等特点，这一技术已广泛应用于农业、林业、地质、海洋、气象、水文、军事、环保等领域。

在大比例尺地形修测中，我们常利用分辨率为0.1米、空三加密的航空摄影成果，通过与线化图的叠加比对分析成果作为外业调绘底图，且部分简单的地物（如河流、道路边线等）可直接绘制，满足精度要求。

2.2 GPS技术在地形修测中的应用

GPS（全球卫星定位系统）就是利用定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统。它于1964年正式投入使用，随着此后的不断改进和完善，目前在交通管理、汽车导航、军事等领域得到广泛应用。GPS具有全球全天候定位、精度高、观测时间短、测站间无需通视、仪器操作简便等特点，已成为工程测量的重要测绘手段之一。

RTK（实时动态控制系统）是一种目前常用的GPS测量方法，它采用载波相位动态实时差分方法，能够在野外实时得到厘米级定位精度的数据，为工程放样、地形修测、各种控制测量带来了便利，也极大地提高了外业人员的作业效率。

2.3 GIS技术在地形修测中的应用

GIS（地理信息系统）是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。

GIS技术集计算机技术、遥感技术及管理技术为一体，不仅能对地理数据进行采集、存储、分析，并能根据用户需求迅速获取满足需要的各种信息，以三维可视化的形式将成果显示出来。它所具有的极强空间数据处理与分析能力的优势，为不同领域提供了平台，也为各种决策提供了有效的依据。

GPS导出的数据必须经过GIS编辑与处理后才能满足空间地形数据库的技术要求，才能更好地为各业提供基础地理数据服务。为了保证数据的统一性，方便数据分析与应用，处理时应满足以下技术要求：

①数据要求采用2007版新国标图式标准《1：500、1：1000、1：2000地形图图式》（GB/T 20257.1-2007）。

②按照入库设计要求及方便查询存储数据，必须将矢量数据严格分层，详细分层见表1。

③拓扑关系的检查。所有面状要素（如房屋、水系、植被等）必须封闭；线状要素（如道路、管线等）保持连续性。

④图形接边处理。图形、属性应无缝接边。

⑤要素信息。每个要素必须有相对应的要素代码和属性信息，且准确无误。要素信息内容包括要素代码、采集方式、采集日期、文字属性、数字属性、绘图员、编码信息等。

3 数据转换与数据库更新

3.1 数据转换

目前，城市基础测绘常用的地形数据都是基于CAD平台进行生产，为DWG格式数据，数据严格按照上述要求编辑完成、检查通过后以分幅的方式保存，而对数据的管理、应用和共享则大多基于GIS平台（如ArcGIS），所以必须进行数据转换来实现数据生产平台与数据数据管理、数据应用和数据共享平台的无缝连接。

一幅分幅地形图所涉及的要素多达上千种，需要根据原始数据具有的要素代码及数据库要素代码建立代码关联表，通过运用FME研发应用程序，将数据进行转换入库，基本可实现一对一转换。

3.2 数据库更新

目前基础地形数据库更新方法主要包括增量式更新和版本式更新，增量式更新是指在原有地形图数据库基础上，只对发生变化部分进行相应修改，从而达到地形图更新的目的；版本式更新则是对地形图重新测绘后，用新测或修测地形图数据全部替换旧地形数据。版本更新方法操作简单，但数据量大时更新效率较低。而增量式更新是通过增量文件只更新变化的数据及相关信息，因此更新效率较高，适用于数据量大，变化较频繁的地区。增量式更新流程如图2。

4 结论与展望

多时相、多源的RS技术，灵活性强、精度高的GPS技术，以及具有极强空间分析处理能力及模拟现实能力的GIS技术为大比例尺地形修测与更新提供了新的数据来源和技术手段。通过实践验证，只要制定出一系列的标准与规范，就可以充分利用ArcGIS与其它软件相配合所具有的强大数据处理效率优势，制作出满足要求的大比例尺地形图，从而满足基础地形数据的实用性和现势性要求。

统一的数据成果为公安、环保、地税、水文、供电、广电等用户的GIS应用系统提供了及时、有效的基础数据服务，为减少基础地理数据生产经费投入，推动基础地理信息数据共享和数字常州空间地理框架建设提供了有力的基础数据保障。

【参考文献】

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[责任编辑：王楠]