境外地图生产中多源数据的综合应用研究

韩冬梅

摘  要：随着各种测绘技术的应用和获取空间信息途径的多样化，可用于地图生產的资料越来越多。如何科学合理地综合应用多源数据，对提高数字地图成果的质量和现势性起着至关重要的作用。结合境外地区地图生产任务，基于WorldView高分辨率影像，以及矢量地图数据，深入研究了地图生产中多源数据的综合应用方法。本文主要从数据资料的分类整理、分析、数据处理以及综合应用几个方面来阐述。经过生产证明，综合利用多源数据进行地图制图是一项复杂的系统工程，没有固定模式，需根据生产的具体情况而定。本文阐述的技术方法和路线解决了由于测区原始资料不全、现势性差、数据空间表达不一致、坐标系和投影不一致等导致的无法按照军用标准生产地形图的问题，达到了该测区地图数据全境、全要素覆盖，满足了任务要求。

关键词：多源数据  数据分析  地图制图  数据融合  地图投影

中图分类号：P208                             文献标识码：A                 文章编号：1674-098X（2021）06（a）-0068-04

Research on Comprehensive Application of Multi-source Data in Overseas Map Production

HAN Dongmei

（The 1205 Factory of the Chinese People's Liberation Army， Beijing， 100088 China）

Abstract： With the application of various surveying and mapping technologies and the diversification of ways to obtain spatial information， more and more materials can be used for map production. How to apply multi-source data scientifically and rationally plays a vital role in improving the quality and current status of digital map results. Combined with map production tasks in overseas regions， based on WorldView high-resolution images and vector map data， the comprehensive application method of multi-source data in map production was deeply studied. The article mainly elaborates from several aspects of data classification， analysis， data processing and comprehensive application. It has been proved by production that the comprehensive utilization of multi-source data for cartography is a complex system engineering， and there is no fixed model， which depends on the specific production conditions. The technical methods and routes described in this article solved the problems of incomplete original data of the survey area， poor current situation， inconsistent data space expression， inconsistent coordinate system and projection， etc. This method achieved the full coverage and full element coverage of the map data of the survey area， and met the mission requirements.

Key Words： Multi-source data; Data analysis; Cartography; Data fusion; Map projection

随着各种测绘技术的应用和获取空间信息途径的多样化，可用于地图生产的数据（资料）越来越多，针对境外地区地图生产任务，如何科学合理地综合应用多源数据，对提高数字地图成果[1]的质量和现势性起着至关重要的作用。本文以境外某国家地图生产任务为背景，探讨了数字地图制图中多源数据（资料）综合应用的技术方法[1]，主要介绍了数据资料的搜集、分析、分类整理和综合应用。

1  地图生产中多源数据综合技术流程

多源数据在地图生产中的综合应用流程图如图1所示。

2  数据整理与分析

2.1 数据（资料）分类

及时有效地搜集资料是多源数据应用的基础，境外地图资料种类繁多、格式多样、语言不同，可直接使用的资料少，因此使用前需对其进行分类，根据任务需求制定相应的分类方法[2]，资料分类如图2所示。

2.2 资料分析

搜集到的数据资料要经过分析、比对，针对地图生产任务的性质、使用要求从数据的可靠性、现势性、数学精度、数据格式[3]等方面，对多源数据进行分析比对，去伪存真，选出最合适的资料以供地图生产使用，分析方法如图3所示。

3  数据处理

在地图制图中多源数据的综合利用首先必须统一坐标系和地图投影。由于各国使用的参考椭球不同，地球上同一点在不同椭球参照系中的地理坐标不同，因此必须先统一坐标系;统一坐标系后，对于地图制作，由于有地图投影的要求，还必须统一地图投影方式，换算成制图坐标单位[4]。

其次，需要解决数据编码体系转换、符号转换、要素空间表达方式以及数据存储方式的转换工作。

通过以上数据处理，才能将多源数据统一到生产平台中进行融合使用。

3.1 影像数据处理

WorldView高分辨卫星影像，是地图更新的主要依据。原始影像的数学基础均为WGS-84，为了统一在生产平台中将各种数据源进行叠加，需将影像数据进行投影转换及分幅处理，处理后的影像为CGCS2000坐标系[5]，高斯-克吕格投影（6°分带），1∶50 000标准分幅，且数据无压缩。

3.2 扫描地形图配准

扫描地形图为该国家自己的坐标系及投影，为了在生产中作为参考数据，需对数据进行坐标配准及投影转换，处理后的图像为CGCS2000坐标系，高斯-克吕格投影（6°分带），1∶50 000标准分幅。

3.3 地名数据融合

利用ArcGIS、FME、Excel等工具，采用机器判读与人工比对相结合的方法，对原始数字地形图地名注记、世界标准地名图集、21世纪地名录、世界分国地图、GNS（GE0 Net Names Server）、Geonames、OSM（Openstreet Map）进行融合[6]。

资料使用优先顺序：（1）权威地名：民政部、新华社、外交部等国家权威官方发布地名（涉及代表我国主权、立场的地名）。（2）地图公开出版物（标准地名图集、21世纪地名录、世界分国地图）。（3）公开资料中涉及的地名与公开出版物中不一致的，按照公开出版物为主。（4）GNS、Geonames、OSM数据。（5）其他来源（维基百科等）。

融合后的数据表包含各項资料的中原文（原文罗马化拼写）名称、各资料数据的唯一标示码、几何坐标与类型，其中几何坐标数据的选取主要依据数据的优先级。

3.4 政区数据融合

目前公开出版资料对境外政区的表达一般只能到一级行政区。该国原始基础数据政区较混乱，为了在1∶50 000地形图上表达较详尽的政区分级，在原有数据的基础上，主要参考了该国1∶50 000扫描地形图、全球行政区划数据库、维基百科等，利用以上资料互相比对梳理、互相引证，研究并分析了该国的行政区划划分方法，政区表示到二级。

3.5 Shapefile格式向军标数据的转换

由于资料数据的来源和采用的数据规范不同，地理要素的编码体系也不相同，不同数据之间要进行编码转换才能使用。

下面简要介绍Shapefile格式向军标数据的转换方法和步骤。

（1）分析原始数据编码体系，编写编码转换对应表。

（2）数据预处理，如地名注记中的不规范符号，通过增加字段的方法区分数据属性。

（3）数据坐标系、投影转换，裁切分幅。

（4）依据转换控制表通过软件转为军标数据，处理重复注记，即可作为基础资料使用。

4  基于矢栅叠加的地图生产更新

基于高分辨率影像和上述文中的矢量数据，采用矢量+影像叠加技术及室内影像识别判读技术，进行影像叠加及判读，采集更新地物要素和其他地貌数据;地名数据依据地名库中英文标注;再结合参考资料进行入库编辑，保证要素关系合理，完成地图生产工作。

下面主要就多源数据在陆地交通、居民地与注记、地貌方面的综合应用举例说明。

4.1 陆地交通

道路是地图中的重要制图要素之一，是基本骨架。道路反映了一个地区的经济、政治、文化等发展水平。道路等级要分明，定性要准确无误。

如图4所示，原始数字地形图中的道路与影像差别较大，从OSM中提取的道路数据现势性较好，与影像基本吻合，利用影像只需简单修测一下即可，省去了根据影像采集道路的工作量。

4.2 居民地

居民地在地图中是一种主要的制图要素，准确无误的居民地判读可以反映一个地区的经济、政治、军事、文化等发展水平。

如图5所示，根据影像采集居民地，利用融合后的地名添加地名注记。

4.3 地貌（解决等高线缺失）

缺失等高线的区域通过DEM生成等高线进行补充，主要数据源有3种：一是根据原始等高线生成DEM再反生等高线，二是根据ASTER GDEM V3生成等高线，三是根据SRTM 30米生成等高线。

缺失等高线区域利用以上数据源分析比对，选择与原始数据吻合较好的进行补充。

原始数据中小区域缺失等高线（图6（a））的地方可参考DEM数据进行补充（见图6（b））。

5  结语

通过任务实践，对多源数据的综合利用经验可以总结为：综合利用多源数据进行地图制图是一项复杂的系统工程，没有统一模式，需根据生产的具体情况而定。要通过各种途径和方法有目的地收集资料，对各种资料进行分类、分析和整理，确定数据资料的可利用程度。针对境外地区资料数据有限的情况，要善于利用各种数据源进行相互引证，综合分析，从繁杂的数据资料中提取最为合理和有用的信息为生产任务所用。

参考文献

[1] 李英，罗敏.基于多源数据整合的电子地图快速更新技术研究——以常德市为例[J].测绘与空间地理信息，2020，43（10）：220-222.

[2] 罗文彬.栅格数据的异源数据转换及地图服务发布技术研究[D].杭州：浙江大学，2020.

[3] 周紫燕.基于多源遥感数据及随机森林算法的土壤制图研究[D].武汉：华中农业大学，2020.

[4] 陈义飞，郭胜，潘文安，等.基于多源传感器数据融合的三维场景重建[J].郑州大学学报工学版，2021，42 （2）：80-86.

[5] 郑晓龙，彭泉.一种作战区数字地图快速生成方法探讨[J].舰船电子工程，2021，41（1）：89-92.

[6] 柴璐，李树羽，李霄.境外多源地质专题图数据应用方法研究[J].地质与资源，2020，29（2）：202-206.