探究地形图制作过程中的误差源及其处理方法

摘要：随着地理信息系统技术和遥感技术的发展，地形图的精确制作日益重要。本文探讨了地形图制作过程中的主要误差源及其处理方法。误差源包括：测量误差、地图投影误差、地形表示误差以及数据处理误差。针对这些误差，文中提出了相应的处理策略：利用现代测量技术减少测量误差，采用适当的地图投影方法以减轻投影误差，通过精细化地形分类提高地形表示的准确性，以及使用高效的数据处理技术来降低数据处理误差。本文的研究对提高地形图的质量和可靠性具有重要意义。

关键词：地形图制作误差源误差处理测量技术地图投影

ExploringErrorSourcesintheProductionProcessofTopographicMapsandTheirProcessingMethods

ZONGWeiguang

WeishanCountyInstituteofArchitecturalDesign，Jining，ShandongProvince，277600China

Abstract：Withtheadvancementofgeographicinformationsystemtechnologyandremotesensingtechnology，thepreciseproductionoftopographicmapsisbecomingincreasinglyimportant.Thisarticlediscussesmainerrorsourcesintheproductionprocessoftopographicmapsandtheirprocessingmethods.Errorsourcesincludemeasurementerrors，mapprojectionerrors，topographicrepresentationerrorsanddataprocessingerrors.Inordertoaddresstheseerrors，thearticleproposescorresponding processingstrategies：reducingmeasurementerrorsbymodernmeasurementtechniques，reducingprojectionerrorsbyappropriatemapprojectionmethods，improvingtheaccuracyoftopographicrepresentationbyrefiningtopographicclassification，andreducingdataprocessingerrorsbyefficientdataprocessingtechniques.Theresearchinthisarticleisofgreatsignificanceforimprovingthequalityandreliabilityoftopographicmaps.

KeyWords：Topographicmapproduction;Errorsource;Errorprocessing;Measurementtechnology;Mapprojection

地形图是理解地球表面特征的重要工具，其精度直接影响到地理信息的可靠性和实用性。制作地形图过程中的误差会导致信息的失真，从而影响决策和应用。误差源的识别与处理是地形图制作领域中的一项重要研究内容。

1误差源及其处理方法的研究背景

地形图作为地球表面形态和地理现象最主要的载体，在城市规划和环境管理中有着广泛的应用。但是地形图在生产过程中面临着很多误差源，主要有测量误差、地图投影误差、地形表示误差以及数据处理误差等。为提高地形图精度，研究人员及技术人员研制出许多处理方法。对于测量误差可使用高精度仪器及改进测量技术。地图投影误差可通过选择适当的投影类型及优化方法降低。在地形表示上，提高了分辨率与分类精细度以及采用计算机图形技术强化视觉效果。数据处理误差需使用先进软件及算法来保证数据质量控制及处理流程准确。综合运用多学科知识对误差源进行深入了解是提高地形图生产精度与控制质量的重点。

2地形图制作过程中的误差源

2.1测量误差

地形图生产中普遍存在着测量误差这一复杂问题，测量误差一般来自诸多方面。一是仪器误差，其中就包括所用测量工具本身精度的局限性，比如全站仪、GPS设备以及水准仪等，这些仪器都有着各自的精度等级以及使用条件。二是操作误差，它涉及测量中的人为操作失误，如仪器误校，使用不当或者读取测量数据有误等。三是环境误差，其会影响测量结果，如气候条件（温度、湿度、风速）和地理环境（地面稳定性、电磁干扰）会造成测量数据出现偏差。四是理论误差，因为测量基础理论假设和现实世界复杂性不同，例如地球模型简化、大地测量基准面选取等，都有可能产生不同程度误差。测量误差的存在必然会在随后地形图绘制过程中不断积累并被放大，从而影响到整张地形图绘制精确度[1]。所以，对这些误差进行辨识，分析与修正是非常重要的，它需要测量人员有较高专业技能并在测量中采用有效技术与方法以减小误差，例如：用精度较高仪器多次测量求平均值；用校正算法校正原始数据等。

2.2地图投影误差

地图投影误差又是地形图测绘中一个大问题，起始于把地球上的曲面变换为二维平面所必须经过的工序。地球曲面三维特征不可能完美映射为二维平面，在这一几何转换中必然会出现形状、区域，距离或者方向等形变。选取地图投影是个需全面考虑的决策问题，各种投影方法都对应有各种变形特性。例如：等角投影可以保持角的真实性，适合海图和其他要求准确导航的地图；等面积投影保持面积比较真实，适用于统计及资源分布图；而且等距离投影可以在指定方向保持距离恒定，在航空图中经常使用。但每一种投影均有它的局限性，任何投影均不能从各个方面保持逼真。所以选择适当的投影方式对于降低投影误差至关重要。另外地图制作者需要考虑投影标准线（或点）的选取，它会直接影响变形在地图中的分布。在实践中，可以采用电子计算技术优化投影过程并通过建立数学模型精确控制投影变形最小化。

2.3地形表示误差

地形表示误差在地形图绘制中起着至关重要的作用，其主要源于地形复杂性和在图上简化表示。地形的多样性和复杂性要求制图者在有限的图面上按特定的比例尺进行抽象和概括，这就必然涉及到对实际地形特征的简化，包括高程、坡度、地貌等的表示。比例尺的选取直接影响地形表示误差，比例尺（如1：100000）越小意味着概括越粗略，比例尺（如1：10000）越大可以提供更为细致的资料。另外制图符号的选择与运用也是引起地形误差的原因之一，用不同符号与色彩来表示不同地形地貌特征的精确度与一致性直接关系到地图的可读性与准确性。与此同时，在地形绘制中需要凭借专业知识与技术对地面高程、坡度以及等高线进行精确刻画，其中任何一个因素出现偏差，都可能造成地形表达的不真实。在现代地形图的测绘过程中，数字高程模型（DigitalTerrainModel，DTM）与地理信息系统（GeographicInformationSystem，GIS）的应用能够帮助降低地形表示的误差，采用计算机辅助设计，提高了地形的准确表达能力，使得等高线、坡度、地形图层生成更自动化、更准确[2]。但是，虽然在先进技术辅助下，地形表示误差仍然需要经过地图审查、现场验证及持续校正与更新等环节加以控制与管理。

2.4数据处理误差

数据处理误差对地形图生产过程起着至关重要的作用，它覆盖了数据收集，储存到加工，输出等全过程。来源于数据收集阶段，误差可包括传感器读数不准，野外测量数据记录有误，地面真实情况和数据采集时间点不符。在数据存储阶段，由于编码错误、数据压缩损失或数据管理不善等原因，都会造成信息的缺失或变形。在处理过程中，数据处理算法是否准确、数据插值方法是否合理、数字模型构建是否合理都有可能是误差产生的根源。另外，在数据输出阶段硬件设备的局限性会对最终地形图质量造成损害，例如打印机分辨率的局限性。为使这些错误最小化，地图制作者必须利用先进的数据处理软件、准确的算法和严格的质量控制过程。如GIS软件实现空间分析与数据处理时，应保证算法正确，并采用合适的插值技术对缺失数据进行处理，与此同时，对最后产出的地形图还需严格校对及质量检测。

3地形图制作过程中误差源的处理方法

3.1测量误差的处理方法

在地形图的制作过程中，测量误差的处理是确保最终产品准确性的关键步骤。处理测量误差首先需要通过选择合适的测量设备和技术来降低仪器误差，例如使用高精度的全站仪和GPS设备，并确保这些设备得到妥善的维护和定期校准。在操作层面，提升测量人员的专业技能和采用标准化的测量流程对减少人为误差至关重要。在实际操作中，测量人员应采取多次测量以消除随机误差，利用统计方法如误差分析和最小二乘法来确定最可靠的测量结果。环境误差可通过选择适当的测量时间和环境条件来控制，例如在气候稳定无风的条件下进行测量，或使用能够自动校正环境因素的智能仪器。对于理论误差，可以通过使用改进的地球模型和更加精确的大地水准面来降低影响[3]。在数据处理阶段，还应使用先进的软件和算法对原始测量数据进行系统校正，消除系统误差。测量数据完成后，进行交叉检验和现场验证是不可或缺的步骤，以确保测量数据的一致性和准确性。

3.2地图投影误差的处理方法

地图投影误差在地图绘制中无法避免，但是可采用合理方法有效管理并最小化。选择最合适具体使用目的地图投影为投影误差控制的第一步。比如做世界地图可能会选用一个等面积投影来精确地表达每个大陆的范围，做航海图则可能会选用等角投影来保持航路的视角逼真。选定投影之后，可通过投影参数的调整对投影效果进行优化，如选取适当的标准线或者标准点，减小关键地区变形等。数字化制图时代下，计算机辅助地图投影技术能够实现较为准确的投影变形控制。使用GIS等高级软件可通过投影变换算法准确地处理原始数据，将投影变形结果可视化，使制图者能够直观地了解投影误差。另外，对具体地区详细地形图选择局部投影代替全球投影能明显减小误差。加工结束时，投影误差影响评价也是重要步骤，其中一般会涉及专业地图审查与误差分析。

3.3地形表示误差的处理方法

地形表示误差的处理在地形图制作过程中占有重要地位，它涉及如何准确地在图上反映地面的实际情况。为了降低地形表示误差，需要选择合适的比例尺，以平衡细节的展示和图纸的可读性。对于复杂地形，采用较大的比例尺可以更精确地描绘细节；而对于较为平坦或特征较少的区域，则可以使用较小的比例尺。次要地形特征的概化是减少表示误差的一种方法，通过省略不影响总体认识的细节来简化地图。同时利用数字化技术，如数字高程模型（DEM）和地理信息系统（GIS），可以通过三维模拟和分析来优化地形的表示。在地形图上使用合理的符号和标注，可以帮助用户正确地理解地形特征。对于等高线，需要准确地描绘，以保证它们能够真实地反映地面的高低变化和坡度。此外，采用现场验证的方法，对地形图上的表示进行检查和校对，同样是减少地形表示误差的有效手段[4]。在整个地形表示过程中，进行专业的质量控制和错误检测是不可或缺的，它包括同行评审、地图审查和用户反馈等。

3.4 数据处理误差的处理方法

数据处理误差在地形图的生产过程中是不可避免的，但通过合理的方法可以有效地控制和最小化这些误差。首先，确保数据收集的准确性是基础，这包括使用高精度的测量设备，以及确保数据采集过程中的标准化操作。在数据录入阶段，采取双人验证等策略可以有效减少人为输入错误。数据处理阶段，正确选择和应用数据处理算法至关重要，应使用验证过的算法，并通过仿真或历史数据进行比较测试。应用高级的数据处理软件，可以帮助识别和校正系统性误差。例如，在GIS中进行空间分析时，选择正确的插值方法和分析工具对于保证结果的准确性是非常重要的。数据存储和管理方面，建立健全的数据备份和恢复机制，以及维护良好的数据存储环境，对于防止数据丢失或损坏也是必要的。在数据输出阶段，考虑到输出设备的限制，应选择适当的分辨率和格式，以确保最终产品的质量满足要求[5]。在整个数据处理过程中，实施严格的质量控制措施，包括定期的审查和校验流程，是保证数据处理准确性的关键。

4结语

本文系统地分析了地形图制作过程中的主要误差源，提出了相应的处理方法，致力于提升地形图的精确度和可用性。实施这些方法有助于减少地形图中的误差，从而为用户提供更可靠的地理信息。未来的研究可以集中在进一步提高这些方法的效率，以及探索新的技术以应对不断变化的测绘挑战。

参考文献

[1]焦旺.基于倾斜摄影数据的大比例尺地形图制作方法研究[D].西安：西安科技大学，2020.

[2]温小花.高中地理实验专题式教学的案例研究[D].兰州：西北师范大学，2020.

[3]杨倩.基于无人机的大比例尺数字地形图的制作及精度实证研究[D].赣州：江西理工大学，2019.

[4]TRISA，ROSLIS，MOKHTARS，etal.Utilisationofseismicrefractionmethodinproducingshaletopographymapofsungaibatuancientriver[J].JournalofPhysicalScience，2019，30（1）：169-178.

[5]JORDANB.Contestingtheconfederacy：Mobilememoryandthemakingofblackgeographiesinbrazil[J].FOCUSonGeography，2019，62：1.