大比例尺地形图在1∶10 000 DLG数学精度检测中的应用

纪冬华，付 超，牛海鹏

(江苏省基础地理信息中心，江苏 南京 210013)

0 引 言

1∶10 000地形图是我国基本比例尺用图，是经济社会可持续发展的重要支撑，其数据精度和现势性直接决定了政府决策是否正确[1]。数学精度是评价地形图质量高低的关键因素，主要包括高程精度、平面位置精度及相对位置精度。传统检测方法通过GPS-RTK配合全站仪进行实地散点法检测平面位置和高程精度。该方法因独立获取检测数据，故精度高，检测结果可靠，但在大范围使用时，需要投入大量人员和仪器设备，且检测周期长[2]。

江苏省已于2016年全面完成所有县(市、区)级数字城市建设，其基础地理空间数据是基于无人机航测法配合全野外法测制的1∶1 000数字线划图，数据精度高，成果可靠。笔者从政府权威部门收集了现势性强的基础数据后，提出了一种基于大比例尺地形图的1∶10 000 DLG数学精度检测方法。

1 坐标转换

收集到的大比例尺地形图坐标系统有CGCS2000独立坐标系和西安80地方坐标系2种形式，而1∶10 000 DLG是基于CGCS2000的3°分带高斯坐标系测制，此时需要将大比例尺地形图的坐标系统转换到CGCS2000的3°分带高斯坐标系下，以便于2套数据的叠加分析。为控制坐标转换的误差累积，本文以ArcGIS为平台，实现对独立坐标系或地方坐标系向CGCS2000坐标系的严格转换。基于ArcGIS平台，在“Projections and Transformations”工具中，通过“Create Custom Geographic Transformation”与“Feature-Project”2个步骤，即可完成原始坐标系统向CGCS2000的3°分带高斯坐标系的转换，下面以西安80地方坐标系向CGCS2000的3°分带高斯坐标系转换为例，阐述基于ArcGIS软件的坐标转换方法(图1)。

其中定义目标坐标系可在ArcToolbox中选择“Create Custom Geographic Transformation”工具，进行坐标转换前的相关参数定义。值得注意的是，中央子午线须选择CGCS2000的3°分带的中央子午线，七参数方法须选择Coordinate_Frame，并输入前期通过西安80和CGCS2000两套坐标系的公共点求解的转换七参数。然后再选择“Feature-Project”工具，分别输入需转换的数据图层、输出数据图层名称及已定义的地理坐标变换名称，即可实现西安80地方坐标系向CGCS2000的3°分带高斯坐标的转换[3-4]。

2 精度检测要求与流程

2.1 精度检测要求

(1)检测点点位选取要求：检测点应分布均匀、位置明显[4]。平面位置检测点一般采集独立地物、线状地物交点或地物拐点上(拐角应在30°～150°之间)，弧形地物不能作为目标；高程检测点一般选在地势平缓的线状地物交会处、地角等，在山区常选在平山顶以及坡度变化较缓的圆山顶、鞍部等处，狭沟、太尖的山顶和高程急剧变化的斜坡不宜作为目标[6]。

图1 基于ArcGIS软件的坐标转换流程图

(2)检测点数量要求：每幅图平面和高程检测点各选取20～50个[5]。

(3)检测点精度指标：地物点相对附近野外控制点的平面位置中误差和高程中误差精度见表1。

表1 地物点平面及高程精度指标

特殊困难地区(大面积的森林、沼泽等)地物点平面位置中误差不得大于图上0.75 mm，高程中误差按上表相应地形类别放宽0.5倍，以两倍中误差值为限差。

2.2 精度检测流程

(1)平面位置检测流程：在ArcGIS中，添加1∶10 000 DLG中的以下图层，按照GB码筛选待校点，如是面层RESA层数据，则可直接拾取无投影一侧房角点。值得注意的是，筛选待校点时，须在原图层字段中做好标记，最终需按标记导出待校点。将导出的待校点数据与大比例尺地形图数据叠加分析，逐一比对并从大比例尺地形图中提取其对应的检测点数据，如提取出的大比例尺地形图数据是线或面层数据，则需先计算线或面的几何中心点，再与待校点较差计算(表2)。

(2)高程检测流程：在1∶10 000 DLG中筛选有高程注记的山顶、鞍部、谷底平地和明显地物点后与大比例尺地形图数据叠加并通过缓冲区分析，关联2套数据的高程值再较差计算。

2.3 精度评定

根据《测绘成果质量检查与验收》(GB/T24356—2009)的规定，高精度检测时，中误差计算公式为：

表2 1∶10 000 DLG中待校点名称与GB码对应表

(1)

式中，Δi为检测点与待校点较差，n为检测点总数。经计算，得到1：10 000 DLG样本图幅的平面位置和高程中误差统计(表3)。

表3 1∶10 000 DLG检测精度统计

从表3可以看出，除第7批检测样本高程中误差超出标准中误差外，其他检测样本的平面位置和高程检测中误差均小于标准中误差，经图面分析和进一步求证后得知：因原1∶10 000 DLG中的高程采用雷达测高数据，在山区雷达激光未穿透植被而呈现出伪高程所致，通过GPS-RTK在原点附近验证，该点确为伪高程，用真实值计算的高程检测中误差为±1.978，小于标准中误差，满足现有国家规范的要求。

3 结 语

(1)利用ArcGIS软件将大比例尺地形图坐标系统向CGCS2000的3°分带高斯坐标系的严格转换，控制了误差累积，为基于大比例尺地形图的1∶10 000 DLG数学精度检测奠定了基础。

(2)检测高程精度时，须注意剔除原10 000 DLG中因雷达激光未穿透植被而出现的伪高程，以免检测精度超限。

(3)基于大比例尺地形图的1∶10 000 DLG的平面位置和高程检测中误差均小于标准中误差，满足现有国家规范的要求，可用于对1∶10 000 DLG的数学精度检测。另与传统检测方法相比，本文使用的方法极大地减少测量人员和仪器设备的投入，且检测周期大幅缩短，值得应用与推广。

(4)利用大比例尺地形图检测1∶10 000 DLG的数学精度与大比例尺地形图的比例尺和现势性有关，比例尺越大，检测结果越可靠；现势性越强，抽样检测样本越丰富。