基于ArcGIS的大比例尺矢量电子地图制图研究

刘闻丹

【摘要】大比例尺测图是城市规划和建设发展中的基础性工作，但传统的大比例尺测图外业工作量大、内业作业复杂、效率低、周期长。随着科技的进步尤其是ArcGIS技术的成熟，ArcGIS技术在大比例尺測图中成为可能。本文重点研究ArcGIS技术在大比例尺测图中的技术路线，分析其在大比例尺测图中的实际应用过程及可能遇到的部分问题。

【关键词】ArcGIS;大比例尺矢量;电子地图;制图          【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.31.115

地理信息服务平台为公共平台，其建设是传统地理信息服务端改革与创新，融合了多尺度、多时相、多源头与多类型的地理数据信息库，可实现资源数据的有效整合，并开展动态化管控，将内外网作为依托，引入电子政务，为三方（公众、政府及企业）提供针对性服务。电子地图为地理信息平台内的关键组成部分，其制作为平台应用与平台服务奠定了有效基础。地图包含矢量与影像两大类，后者可直观的为公众呈现信息，能够便捷、迅速更新，可实时提供地图服务。前者选择的是传统地图显示形式，不仅可展示相应的地图信息，还能够为公众信息查询与信息分析提供关键载体。本文结合某地的地理信息平台，加强服务建设，在ArcGIS软件下，可制作大比例、矢量的电子地图，并展现其制作流程，从定义入手，分析技术实现路径，并分析真实案例。

1、ArcGIS技术的概述

技术人员给予GIS系统，研究出ArcGIS技术。在信息测绘技术内，包含RS遥感系统、GPS全球定位系统、GIS等，被统称为3S系统。在早期，主要为单机化GIS软件，在多年发展与融合内，逐步转变为软件平台，且发生多样化转变，增加了很多功能，技术信息化水平提升显著。

ArcGIS技术是借助无人机，在空中获得拍摄视角，使用无人机打造不同角度的摄像机，从前后左右几方面对地面物体进行全面摄像，获取摄像物体顶面、侧面影像信息，且图片分辨率较高，借助建模软件，可建设全景三维模型。

2、ArcGIS技术在大比例尺测图中的技术路线

基于ArcGIS技术测绘大比例地形图的技术路线主要包括准备工作、外业务航空飞行、空中三角测量与像控、三维立体建模、三维数字测图、外业调绘、成果检查等，见下图1。

2.1测量前的准备工作

准备工作是前提，包括测区资料收集、空域申请、实地探勘、航线设计等。需要明确测量目标的整体范围，明确测量的要求和标准，选择合适的飞行设备和摄像设备，科学设计摄像角度和选择分辨率，需要对测量目标范围内的地形、建筑等进行明确标示，确定飞行路线和拍摄流程。

2.2 ArcGIS技术获取

ArcGIS技术获取是基础，包括外业航飞、飞行质量控制、影像质量控制、ArcGIS技术数据整理、ArcGIS技术色彩调整等。

外业航飞尽量选择在晴朗且能见度较高的天气进行，需要关注设计航线和实际航线中的对应问题，一般需要遵守相关的操作规范并按照航线进行飞行。整个操作过程相比较于传统的测量，没有大宗设备需要搬运，只需要较少的人员即可进行，人力物力消耗较少，操作简便效率高。在航摄过程中，要实时检查像片质量，若有绝对漏洞、相对漏洞及其它严重缺陷的像片，必须及时补摄。航摄结束后，应及时整理ArcGIS技术数据，把航飞解算后的POS数据、像片、相机参数整理成固定格式的Excel表格。同时要调整ArcGIS技术色彩，在不失真的情况下，统一图像色调，平衡整体图像清晰度、亮度、对比度。

2.3像控测量与空中三角测量

为了提高测量精度，像控测量需要严格遵循相关要求进行像控点的布设。但是在实际的实施中，很多情况下控制点的设置都无法达到最为理想的状态，进而影响整个摄影测量的质量，这种时候，往往利用空中三角的方式，结合像片控制点和各级影像上自动匹配的同名点，通过区域网光束法平差，获取所有相机自检校参数以及影像的真实空间位置和角度关系，在摄影结果之外，再次计算位置关系，并清除摄像结果中的不合理数据。

2.4 实景三维模型生产

实景三维模型生产是关键，运用倾斜航空摄影系统获取的影像经过内业数据处理，获取测区内实景三维模型。主要过程有空三加密、三维立体建模、模型检查、模型修改等。

2.5 三维数字测图

三维数字测图使用软件为清华山维EPS裸眼软件，为3D测图，可以在三维模型上，建设裸眼3D图，以此完成交通设施、植物水系与附属设施矢量化采集。

首先需要生成大比例尺的数字划线图，借助EPS软件，将三维模型数据从OSGB格式转换成DSM数据，借助倾斜三维模型绘制相应的数字地图。比如居民地的绘制采用"以面带点"测量方法，因采用了房檐改正算法，仅需在采集面上选择任意一点，程序就会自动化进行房角点计算，并自动拟合;其次是采集等高线，通过EPS软件在三维模型上自动提取等高点，基于等高点生成三角网，最后生成等高线。对于部分需要调整的等高线，可以手动选择等高线进行修改绘制。

2.6外业调绘与成果检查

外业人员要结合内业人员记录的被遮蔽区域、实景三维模型难以精确展示结构的区域及需要调绘的重点区域进行实地现场调绘补测，完成信息的采集和核查。在完成三维数字化测图和外业调绘后，需要进行成果自检和互检工作，最后提交质检单位进行质量检查。质检主要关注大比例尺地形图的测量和绘制精度、各种地理要素的准确度、各种属性的科学性等，是否符合相关的规范要求，对于不满足规范要求的需要重新绘制地形图甚至是重新摄影测量，确保成图的科学规范。

3、ArcGIS技术在大比例尺测图中的问题讨论

大比例尺地形图的精度与ArcGIS技术的空间分辨率息息相关，而空间分辨率高低需要根据测量对象以及测量标准的不同选择合适高度的无人机，并根据不同的高度、无人机运行的速度以及质量要求，选择不同倾角的摄像设备。

除此以外，大比例尺地形图精度与像控点采集精度、空三精度、三维模型质量精度、三维数字测图精度等都密不可分。作业环节中的每一环节都会影响到大比例地形图的精度。

4、应用实例

基于ArcGIS的大比例尺矢量电子地图绘制流程大致包含数据搜集、标注处理、制图三部分。

制图编辑主要是为满足不同用户、不同群体的需求，通过构建电子地图矢量数据，并进行数据分级，能够获得具体的数据，并参考CH/Z9011-2011相关规定，参考《地理信息公共服务平台电子地图数据规范》内的规则，遵循瓦片金字塔原则。

详细内容包括：最小比例尺情况下，可显示出全图，并将其作为基准，最大比例尺要结合需求、实际数据确定，从小比例尺朝着大比例出递进，并选择2倍关系递进。

制图工作流程：第一，协调地图信息，并进行整体颜色搭配;第二，设定POI点、水系、植被、房屋等，线符号为道路，面符号为水系、植被与房屋，科学搭配颜色;第三，标记标注、字体、方向等信息，按照等级进行显示，对象均为综合处理，包含：道路、POI点、房屋、河流及植被。

在进行平移或者是缩放地图时，ArcMap能够结合空间大小，科学调整标注。Maplex可创设高质量动态标注，实现地图标注数量及质量优化。但是，需要结合控制标注位置，见上图4，将标注转换注记。Maplex技术可生成高质量的注记，通过协同使用ArcIMS服务、ArcReader技术，生成PMF文件，建设共享资源。

结语：

综上所述，本文介绍的是ArcGIS技术矢量大比例电子地图的相关制作流程与技术，从配色、POI点到符号化等方面入手，强化Maplex引擎使用，可创建高质量的动态标注，实现地图图表的优化，并基于倾斜摄影技术进行大比例尺测图，再结合外业调绘，能大大提高测图效率，节约成本。但仍需进一步提高测图精度、完善作业流程，从而提高ArcGIS技术在大比例尺测图中的应用领域。

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