基于3S技术的电网专题地图矢量化的应用

摘 要：3S技术的发展给空间地理数据的采集和更新带来了方便，本文将3S技术应用到电网基础地理数据的获取。首先对亚米影像进行解译，然后再利用MapInfo，ArcGIS软件对栅格影像矢量化。GIS+RS技术结合应用能更好地支撑智能电网和“三集五大”体系中基础地理数据的建设，为GIS电网平台的空间数据提供技术支持，有效提高了数据质量，减少投资成本。

关键词：3S技术；电网信息化；影像解译；专题图

中图分类号：P208；P228 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2018）11-0039-03

Application on the Vectorization of Power Network Thematic Map

Based on 3S Technology

LI Wei

（Tianjin Land Resources and House Vocational College，Tianjin 300270，China）

Abstract：The development of “3S” technology brings convenience to the collection and update of spatial geographic data. This paper applies “3S” technology to the acquisition of basic geographic data of power grid. First，interpret the image of Yami，then use MapInfo and ArcGIS software to vectorization of raster image. The combination of GIS and RS technology can better support the construction of basic geographic data in smart grid and “three intensifications and five systems” system，provide technical support for spatial data of GIS grid platform，effectively improve data quality and reduce investment costs.

Keywords：“3S” technology；grid informatization；imagery interpretation；thematic map

0 引 言

随着国家电网公司信息化SG186工程建设的提前竣工，电网信息化建设迈向智能电网和“三集五大”体系建设服务的新里程。国家电网公司统一的电网GIS地理信息服务平台是构建在SG186工程一体化平台之内的企业级空间信息服务平台，主要为了实现电网资源的结构化管理和可视化显示，以面向服务的架构以及松耦合方式，实现与各种类业务应用的集成，提供各种电网空间信息服务。

支撑电网GIS平台运行的数据包括电网资源空间基础数据、矢量数据、电网资源的属性数据、GIS平台管理数据、电网资源的拓扑关系数据、相关文档数据这六种类型。其中，矢量数据的构建是电网GIS平台建设的重要组成部分。3S技术是指GNSS，GIS，RS技术结合的简称，本文利用GIS+RS的技术方法，完成数据矢量化的工作。高分辨率遥感数据具有多时相、面积大等诸多优点，与GIS数据处理和分析功能相结合，为电网的矢量化工作提供了有效的方法。

1 相关技术介绍

1.1 遥感技术

遥感技术是从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线，对目标进行探测和识别的技术。

1.1.1 遥感卫星

高分二号（GF-2）卫星是我国自主研制的首颗空间分辨率优于1m的民用光学遥感卫星，搭载两台0.8m高分辨率的全色相机和3.2m多光谱相机[1]，具有高定位精度、快速姿态机动能力和亚米级空间分辨率等特点，标志着我国遥感卫星技术进入了亚米级“高分时代”。

高分二号卫星作为我国首颗分辨率达到亚米级的宽幅民用遥感卫星，其在设计上具有诸多创新特点[2]：（1）亚米级、大幅宽成像技术。GF-2卫星配备两台相机，星下点地面像元分辨率全色达到0.81m、多光谱达到3.2m、幅宽45.3km，在亚米级高分辨率卫星中幅宽达到世界最高水平[2]；（2）宽覆盖、高重访率轨道优化设计。对侧摆和轨道等机动优化，使得高分二号卫星可以实现全球任意地区重访周期不大于5天，覆盖效率大幅提升；（3）高稳定度快速姿态侧摆机动控制技术。高分二号卫星首次依靠全国产化部件实现了高精度、高稳定度的姿态控制；（4）图像高定位精度设计。GF-2卫星采用了多项提高图像定位精度的措施，保障定量化应用要求；（5）图像高辐射质量设计。GF-2针对图像辐射质量提升采取了多项保证方法，采用格雷码编码降低系统噪声，确保GF-2图像信号噪声尽量小；（6）轻小型相机设计技术。GF-2相机光学系统设计首次采用小相对孔径三反同轴方案；（7）高集成度、高动态低噪声成像电路设计。GF-2为适应相机轻小型设计，相机成像电路采用了先进的高动态、低噪声、高集成度设计技术；（8）载荷多种灵活工作模式设计。GF-2设计了成像传输、记录与数据回放等多种灵活荷载工作模式，满足不同用户使用需要。

1.1.2 影像解译

遥感卫星影像通过亮度值或像元值的高低差异（反映地物的光谱信息）及空间变化（反映地物的空间信息）来表示不同地物的差异，这是区分不同地物的物理元素。

影像解译，也就是判读要素，指能直接反映和判别地物信息的影像特征，包括形状、大小、阴影、色调、颜色、纹理、图案、位置和布局。解译者利用其中某些标志能直接在图像上识别地物或现象的性质、类型和状况；或者通过已识别出的地物或现象，进行相互关系的推理分析，进一步弄清楚其它不易在遥感影像上直接解译的目标[3]，如表1所示。比如根据地貌、植被、地理位置、气候条件、人类活动和土壤的关系，判读土壤的分布和类型等。

1.2 GIS技术

GIS是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题[4]。GIS相关软件包括很多，国内的有MapGIS，SuperMap等，国外相关软件主要有MapInfo和ArcGIS。

GIS数据结构可以分为矢量数据结构和栅格数据结构。矢量数据主要应用于大比例尺地形图。矢量数据结构是将现实世界表示为有形的实体集合，包括点、线、面实体以及三者的集合。矢量数据文件占用的内在空间较小，由于这种数据文件包含独立的分离图像，可以自由无限制地重新组合。它与栅格数据相比，最大的特点是可以无限放大缩小，文件存储空间较小。

栅格数据是将空间分割为有规律的格网，每一个格网成为一个单元，并在各单元上赋予相应的属性值来表示实体的一种数据形式[5]。每一个单元都由行列号定义它的位置，单元的属性值用实体的数据形式表示。例如遥感影像属于栅格数据。

2 案例分析

本项目工作内容为根据亚米影像生产1：2000矢量数据，矢量数据生产主要包括：对采集范围内的影像进行影像解译、矢量化采集和属性编辑。

采用的是国产卫星高分二号拍摄的全色影像，影像分辨为0.8m。对遥感影像进行解译，利用MapInfo和ArcGIS软件的功能特点，综合应用到影像矢量化过程中，提高工作效率和数据质量。首先对影像解译，通过MapInfo软件进行数据矢量化以及空间数据和属性数据编辑，在ArcGIS软件中对数据进行检查。

项目矢量数据共计13个图层，线图层有线状水系，道路边线，道路面，隧道边线，铁路线；面状图层有面状水系，水利设施面，居民地面，隧道面，道路面，绿地面和范围框面；点图层有注记点层。

2.1 数据矢量化

2.1.1 加载图层及影像

加载图层：使用快捷键Ctrl+O或点击工具栏中的打开按钮，弹出打开文件对话框，找到图层（tab格式），注意视图设置为当前地图。

加载影像：同样的方法打开影像，但是在打开对话框中文件类型选择Raster Image格式，视图设置为当前地图。

2.1.2 属性编辑

根据地图矢量化的制作要求，对各个采集要素赋值，如建筑物赋值310000，绿地赋值800000，面状河流赋值210000等。方法：统一赋值或逐个赋值，当批量的要素的属性一致时，可统一赋值，否则必须逐个分开赋值。

（1）统一赋值：使用快捷键Shift+V或点击表——更新列，打开更新列对话框，设置更新表、更新列、更新值等参数，点击OK，完成统一赋值，如下面表示“建筑物图层的geocode列统一赋值为310000”；

（2）逐个赋值：按快捷键X，点击某个要素，出现要素信息对话框，编辑列表的值，即完成赋值。

2.1.3 数据格式转换

在本项目中涉及到tab-shp，tab-E00之间的格式转换，如在道路中心线矢量化中，需要将tab-E00，实现道路中心线在相交处打断的功能。而在数据整合完成之后，需要将所有数据从tab格式转换为shp格式，进而在ArcGIS软件操作平台进行检查编辑。

点击工具—Universal Translator，Universal Translator弹出数据格式转换框，设置好转换前的数据格式及之后的数据格式，导入数据，点击OK，转换成功。需要注意的是：转换的数据所在的目录不能存在中文目录，否则会转换失败。

2.2 数据检查

为了改善矢量数据加工项目人工作业模式，提升工作自动化程度，提高工作效率，针对矢量数据生产项目构建数据生产和成果数据质量检查工具。该工具通过使用ArcGIS自带编程语言Python和模型构建器构建数据制作及成果数据质量检查模块，本检查工具共包括8个质量检查模块和2个数据导出模块。检查模块为GeoCode值检查、道路符号化、复杂要素检查、拓扑错误检查、线面压盖关系检查、悬挂点检查、要素字段检查、重合点检查。

2.3 成果数据

成果数据包括矢量数据、元数据、文档资料等相关文件，矢量数据应按照各要素划分图层，分别放置相应的数据。文档资料共有4个文件，包括1：2000矢量数据生产项目检查报告、1：2000矢量数据（DLG）元数据、1：2000矢量数据产品说明书和矢量数据资料清单。

3 结 论

基础地理数据主要是作为背景底图进行使用，为电网业务运行提供空间位置参照，并且也为地名查询、路名查询、目标点定位、最佳路径分析、缓冲区分析等功能提供空间数据分析支持，支撑电网GIS平台建设。

ArcGIS具有强大的二次开发功能，通过模块的开发应用，检查程序和模型工具集进行人机交互作业，降低人为误操作概率，提高了数据生产及成果检查效率。

高分辨率遥感数据能提供最新的大面积的栅格数据，由遥感技术获取的丰富地理信息依赖GIS加以科学的管理，遥感的应用也依赖于GIS提供多种信息源进行信息融合和综合分析，以提高遥感识别分类的精度，遥感图像的定量分析同样需要GIS提供应用模型。

参考文献：

[1] 曾彩云.国产高分卫星影像质量评价及特征分析 [D].成都：成都理工大学，2017：7-9.

[2] 潘腾.高分二号卫星的技术特点 [J].中国航天，2015（1）：3-9.

[3] 戎桂风.SPOT5卫星遥感影像解译方法 [J].山西林业科技，2007（3）：42-43+52.

[4] 钟志农，李军，景宁，等.地理信息系统原理及应用 [M].北京：国防工业出版社，2013.

[5] 蒲薇，陈光荣.浅谈基于ArcGIS空间分析工具对栅格数据的分析方法 [C].云南省测绘地理信息学会学术年会，2017：42-45.

作者简介：李伟（1983-），女，汉族，天津人，讲师，硕士。研究方向：遥感专题地图制作。