城市大比列尺地形图修测更新方法及其应用探讨

周日圣

（福建省国土测绘院 福建厦门 361012）

1 引言

大比例尺地形图数据作为国家数字城市地理空间框架建设的基础性数据，其现势性的好坏是直接影响目前各地数字城市服务能力的重要因素[1-2]。厦门市的基础测绘发展迅猛，从模拟测绘到数字化测绘，再到航空摄影测量，厦门市大比例尺地形图已基本覆盖全市所有建成区和重要片区，并建立了一套完整的数字地形图数据库。无论是从用户使用需求角度，还是从经费利用、避免重复测绘角度，无论从维护数据现势性角度，还是从精准测绘、按需测绘的要求出发，目前都已经具备开展地形图修补测工作的条件[3-4]。长周期定期测绘的方式已经无法满足目前网络地理信息时代用户对数据现实性的要求。因此，有必要探索一种地形图修测更新机制，以保证地理信息系统的生命力。

本文通过介绍2015年厦门市数字地形图修补测项目的技术路线及实施办法，阐述对于地形图修补测动态更新的理解，提出了构建地形图动态更新机制的具体措施和建议。

2 测区概况

测区位于厦门市思明区，涉及鹭江街道、梧村街道、开元街道、中华街道、厦港街道、滨海街道等6个街道，南起湖里山炮台、珍珠湾花园，北至厦禾路，西起鹭江道、演武大桥，东至文屏路。测区呈不规则形状，共涉及1:1000标准图幅61幅，面积6.6平方公里。

3 地形图修测技术路线及实施办法

3.1 街坊划分

数字化地形图修补测以街坊为单位，街坊根据测区内路网的实际情况进行划分，同一宗地应归入同一街坊，数据量控制在1.4万点以内，采取从西到东，从北到南编排，街坊号以“D”加流水号表示，具体划分为D1-D18共18个街坊。图1为街坊划分示意图。

图1 街坊划分示意图

3.2 首级控制测量

平面控制：采用GPS静态测量布设首级控制网（E级控制网），尽量利用原有控制点点位。

高程控制：利用自动安平水准仪，在已知高等级水准点的基础上，选择一定数量位于主要交通路口的E级GPS点建立三等水准网，在三等水准网的基础上加密布测四等水准网，控制范围与平面控制网相适应。

3.3 内业比对

将原有地形图资料（业主方已提供的1998年版1:1000地形图为主，含局部更新的竣工成果资料）以街坊为单位与最新影像图进行比对，确定明显变化区域，对此类区域应进行全面重测。

3.4 外业调绘

原有1:1000地形图资料放大至1:500并打印作为外业调绘底图，以街坊为单位进行外业调绘，外业调绘要求全区域覆盖。调绘内容包括：

（1）全面核查新增、变化、灭失地物、地貌的情况；

（2）全面核查建筑物的层次及结构、道路的铺设材料等地物属性的表达是否完整、正确；如有用到道路、建筑物专题数据进行调绘，需要区分专题数据要素对象的数据来源：A.数据来源为“实测”（含DLG2000、UDSMS、基础测绘、成片测绘等表达外业实测的内容），则视对象要素与现场实际情况进行修测、重测或保持原样。B.数据来源为"DOM"（含DOM+年份、年份＋DOM等表达来源为非实测内容），则需要重测。

（3）全面核查、记录测区范围内的门牌楼址，以及具有独立院落的单位、企业和大厦的名称。

（4）全面核查、记录测区范围内等级控制点的保存情况。对测区内图根一级以上埋石点进行外业调绘，凡是确认完好的点位予以保留，实地已破坏的点位予以删除，做到实地控制点点位情况与图上一致。

（5）外业调绘时，不同变化情况采用不同符号和不同颜色进行记录。

3.5 修补测方案的选择

3.5.1 全面重测

原地形图出现下列情况之一时，该街坊（地块）进行全部重测：

（1）原图内地物要素总变化率超过40%；

（2）原图内居民地要素变化率超过30%；

（3）原有成果资料存在重大质量缺陷，无法有效利用。

全面重测的街坊，要求全区域加密布设图根控制网，按规范要求重新施测数字化地形图。

3.5.2 全面修测

原地形图出现下列情况之一时，该街坊（地块）进行全面修测：

（1）原图内地物要素总变化率超过30%，小于40%；

（2）变化面积大或变化区域较分散，需大范围与原有成果资料进行接边的。

全面修测的街坊（地块），全区域加密布设图根控制网，对变化的地理信息进行采集。

3.5.3 局部修测

原地形图出现下列情况之一时，该街坊（地块）进行局部修测：

（1）原图内地物要素总变化率小于30%；

（2）变化区域面积小且较为集中，未变化部分原有成果资料可利用。

局部修测的街坊，沿主要道路、街巷布设图根点，变化量相对集中、变化面积较大的区域加密布设图根导线，以满足修补测的需要；变化区域相对分散、变化面积较小的区域一般不再加密布设图根，实地无控制网的，按以下方式进行补测：

1）对个别新增、变化的小面积地形、地物、地貌，可采用距离交会法。但在补测前，要进行参照物的精度检查，确定参照物精度确实可靠；

2）采用距离交会法时，应至少有两条及以上边长可供检查验证。量边不允许采用截距法，而应采取交会法进行量取，并要有第三条边进行检查。量取时要以长边量取短边的方法进行，否则地物方向容易扭曲；

3）设站补测时，严禁后视定向距离小于测距距离，并应有多余观测，以加强检核。施测地物点时，在图根点基础上只允许连续支3站。个别新增、变化的小面积地形、地物、地貌，在图根点的基础上需支3站以上的才能施测的，可将支站数放宽至5站，且支站点必须闭合到其它已知控制点进行检测，点位闭合差应小于5cm。若超限，则施测数据不能使用，需布设附合导线或节点网后重新施测。

3.6 变化量统计，确定街坊修测方案

通过内业比对及外业巡视对居民地、地形地貌等地物的变化情况进行统计，计算地物要素总变化率，作为街坊修补测方案制定的依据。

（1）地物要素变化率采用地图格网统计法，以统计时按1cm2格网作为基本统计单元，计算公式为：a格=(m/M)*100%。式中，a格表示地物要素变化率；m表示街坊内地物要素变化总格网数；M表示街坊总格网数。

（2）地物要素变化率统计表见表1。

表1 地物要素变化率统计表

3.7 图根控制

在测区首级控制基础上，沿主要道路、街巷布设图根导线，并根据街坊修测方案进一步加密布设图根点，以满足地形图修补测的需要。

3.8 外业数据采集

对新增、变化或者灭失的地物、地貌要素进行全野外数字化采集，地物点、地形点均需实测坐标、高程。对零星变化的次要地物可采用距离交会法进行施测。

3.9 数据处理及成果汇交

利用成图软件进行数据线划图编辑，并对调绘成果进行更新、入库、汇总及精度统计，制作各类数据成果和文档报告。

图2 项目实施流程图

4 实施的技术创新与亮点

根据已经开展的城市建成区地形图修补测常规经验来看，一般采用如下方法：首先通过最新的卫片影像与原有地形图比对划定修测存在变化图斑范围，然后依据划定的变化区域进行修测工作。但此方法整体性不佳、精度不均匀，接边难度大，整体现势性较差[5]，另外，变化图斑调查和修测工程量预算是其中的重点和难点。需要业主或组织单位在各区分支部门的大力配合，才能将变化图斑调查做到必要、不漏、不重、全面，资金预算才能合理不浪费。

本项目实施方案是在成片测绘的要求与常规的修补测相结合的基础上创立了一种修补测的新方法，新方法在全区域进行内业比对、外业调查的前提下依据街坊的变化量选择不同的修测方案进行施测。与常规的基础测绘、零星修测的指标对比情况见表2。

项目完成后，不论从成果质量、节约成本等方面考量，得到了业主方及质检机构的充分肯定，其优点为：

（1）有效解决了常规修测过程中对于变化图斑调查和修测工程量确定的难点问题，可以很好的实现修测的目标任务；

表2 三种方法对比情况

（2）修测区域实现了实地全覆盖调查，变化图斑不存在漏测现象，整体性佳、精度均匀，现势性强，同时兼顾完善了修测范围内等级控制点的更新；

（3）在现势性基本上与基础测绘数字化测图处于同等质量要求，实施工期缩短，成本约是基础测绘的70%，节约了社会资源。

5 措施和建议

城市建设在快速发展，地表各类地物信息变化频繁，保持地图现势性是测绘工作者的当务之急。因此，结合日常地形图更新经验，对快速构建地图动态更新机制提出具体措施和建议。

5.1 因地制宜开展地形图修补测

地形图修补测是在原有基底数据版本的基础上，对与现状不符的地形、地物、地貌进行局部和零星修正，经过接边处理，保持原有数据完整性和现势性。由此，地形图的修补测宜在完成成片测绘后进行，或者采取边成片测绘边修补测周期轮动更新方式保持地形图数据现势性。从发达地区（深圳）实践情况来看，地形图的修补测是保持数据现势性的合理选择。

5.2 增加经费，积极推进修补测顺利开展

修补测的开展需要有足够的经费保障。修补测工作其本质上还是地形图测绘，所以一方面需要市财政给予部分专项经费支持，另一方面，随着成片基础测绘的日渐完成，在经费安排上，基础测绘经费可适当向地形图修补测倾斜。

5.3 多途径保障地图现势性

修补测实施经验的不断积累，结合现有条件，可通过以下几种方式加快地图更新频率，保障地图现势性。(1)重点项目和道路：在项目主体竣工后及时安排修测。(2)一般项目利用竣工核实测量或产权地籍调查测量成果，完成 1：500、1：1000、1：2000、1：5000系列比例尺地形图更新，同步完成天地图公众版和政务版地图更新。(3)对于条件允许区域，采用无人机航测，更新影像图。

5.4 积极探索基于要素的地形图更新方法

目前，地形图数据库的更新方法主要还是基于范围的更新，这种方法是将旧数据按照相应的范围挖空后将新数据填入，然后进行要素接边工作。这种方法费时费力，还容易出现错误。现在出现了一种"基于要素的地形图更新"方法，这种方法只针对变化的要素，可以较快的实现地形图数据更新，保持现势性，值得研究。