摘要：文章介紹了我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家在地形圖更新方面的基本政策和更新情況，討論了包括大比例尺地形圖縮編技術(shù)在內(nèi)的幾種常用更新方法，最后對(duì)地形圖數(shù)據(jù)庫(kù)的增量式更新進(jìn)行了闡述，比較得出增量式更新與版本式更新各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：地形圖更新技術(shù)；地圖縮編；增量式更新；版本式更新；大比例尺地形圖 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：P217 文章編號(hào)：1009-2374（2015）36-0141-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.36.070

近年來，我國(guó)測(cè)繪部門完成了國(guó)家級(jí)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的“初始建庫(kù)”，隨著社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的不斷深入以及城市基礎(chǔ)建設(shè)步伐的不斷加快，中國(guó)大地上正發(fā)生著日新月異的變化，數(shù)據(jù)生產(chǎn)不再是基礎(chǔ)測(cè)繪工作的重點(diǎn)，數(shù)據(jù)更新成為整個(gè)地理信息系統(tǒng)發(fā)展的重要因素。地形圖更新主要是對(duì)地形地貌、地物、土地覆蓋等要素的更新，不同比例尺的地形圖反映的側(cè)重點(diǎn)不同，而不同的要素的更新特點(diǎn)亦然不同。因此，在進(jìn)行實(shí)際操作時(shí)，要采取不同的更新模式和更新周期。至今，國(guó)家大型基礎(chǔ)地理信息更新工程一般是在數(shù)年內(nèi)完成一次全國(guó)范圍內(nèi)的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)更新，稱為“定期全面更新”。對(duì)于我們這個(gè)幅員遼闊的大國(guó)來講，數(shù)年的更新周期顯然不能滿足用戶的需求，一些用戶甚至需要獲得在數(shù)天或者數(shù)十天內(nèi)某特定區(qū)域或某要素的最新地理信息，這就對(duì)地形圖的更新技術(shù)提出了更高的要求，也正是由于這種旺盛的需求，吸引了大量的人力、物力用以進(jìn)行地形圖更新研究，促進(jìn)了地形圖更新技術(shù)的發(fā)展。

1 國(guó)外地形圖更新狀況

第一，在2001年，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局測(cè)繪部曾提出國(guó)家地圖計(jì)劃，該計(jì)劃明確指出，要建立數(shù)據(jù)的近實(shí)時(shí)更新機(jī)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在數(shù)天或者數(shù)月內(nèi)更新。隨著航空航天遙感等空間數(shù)據(jù)獲取技術(shù)的不斷進(jìn)步，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化集成的不斷發(fā)展，近實(shí)時(shí)更新機(jī)制正逐步成為可能。

第二，德國(guó)聯(lián)邦測(cè)繪局開發(fā)了小比例尺修測(cè)系統(tǒng)，單要素矢量更新地圖的十個(gè)圖層，解決了柵格數(shù)據(jù)矢量化、不同格式下的數(shù)據(jù)源轉(zhuǎn)換、地圖無縫拼接等地圖更新常見問題全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)每5年為一個(gè)周期的航測(cè)影像圖更新。作為數(shù)據(jù)庫(kù)中更新頻率最高的道路圖層，因其在地圖更新中的重要性，每半年更新一次。

第三，歐盟籌建的全球環(huán)境與安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用不同分辨率的對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星影像和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)全世界各地環(huán)境變化和國(guó)防軍事情報(bào)，快速獲取突發(fā)事件所在地的影像變化情況。

第四，芬蘭國(guó)家測(cè)繪局在已有數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上逐年更新道路信息，部分更新1∶20000地圖數(shù)據(jù)庫(kù)，以5～10年為一周期全面更新數(shù)字正攝影像圖數(shù)據(jù)庫(kù)，并開始著手建立以地籍系統(tǒng)為基礎(chǔ)的居民地實(shí)時(shí)自動(dòng)更新體制。

總的來看，國(guó)外機(jī)構(gòu)和部門對(duì)地形圖更新十分重視，針對(duì)存在的問題提出了一系列的政策規(guī)范并取得了一定成效，但仍有很多問題亟待解決。

2 國(guó)內(nèi)地形圖更新狀況

2006年，國(guó)家測(cè)繪局開始了1∶50000地圖數(shù)據(jù)庫(kù)更新工作，目標(biāo)在5年內(nèi)更新19000幅核心地圖。重慶、廣東等省市嘗試更新1∶10000地圖數(shù)據(jù)庫(kù)，浙江省測(cè)繪局計(jì)劃每?jī)赡瓴糠指乱淮未蟊壤呋A(chǔ)地理數(shù)據(jù)，每五年全面更新1∶10000基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，并研究完成全面快速更新大比例尺基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的技術(shù)。全國(guó)部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的大、中型城市如上海、北京已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了城市范圍內(nèi)的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)更新。

以武漢市為例，按市基礎(chǔ)測(cè)繪成果更新規(guī)劃，繪圖地塊每三年全面更新一次，重要區(qū)域逐年更新，快速獲取突發(fā)事件所在地區(qū)的空間分布并及時(shí)更新，實(shí)現(xiàn)主城規(guī)劃區(qū)重點(diǎn)更新，在建項(xiàng)目、重點(diǎn)工程實(shí)時(shí)更新，整個(gè)成圖區(qū)域周期更新的要求。采用的3種地圖更新基本模式為：（1）縮編大比例尺基本地理信息數(shù)據(jù)，整合工程測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)國(guó)家與省市測(cè)繪職能部門間測(cè)繪數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)管理；（2）內(nèi)外業(yè)一體化數(shù)字測(cè)圖；（3）利用高分辨率衛(wèi)星影像或數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。

與此同時(shí)，上海市也在大力發(fā)展地理信息系統(tǒng)在各行各業(yè)中的應(yīng)用。上海市政府于1993年將基礎(chǔ)測(cè)繪作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展計(jì)劃之一，在經(jīng)濟(jì)上予以大力支持，使得上海1∶500～1∶50000的基本大比例地形圖的更新周期固定為2～5年，并形成了以航空航天遙感、全野外數(shù)據(jù)采集為主，其他數(shù)據(jù)采集和成圖方式為輔的數(shù)據(jù)更新機(jī)制，為數(shù)字化生產(chǎn)測(cè)繪產(chǎn)品提高保障。

3 地形圖更新的常見方法

地形圖更新的手段多種多樣，常見的有全站儀野外測(cè)圖、數(shù)字化已有測(cè)量成果、縮編大比例尺地形圖等應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的更新方法。與繪制地形圖不同，在地形圖更新過程中，舊有的測(cè)繪成果作業(yè)質(zhì)量高，可靠性強(qiáng)，具有重要的參考價(jià)值，應(yīng)重視舊有成果的利用。

3.1 全站儀數(shù)字測(cè)圖方法

全站儀是由電子測(cè)角、電子測(cè)距、微型機(jī)及其軟件組合而成的智能光電測(cè)量?jī)x器，它的問世使得野外數(shù)據(jù)的采集方式產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。國(guó)內(nèi)外大量測(cè)量機(jī)構(gòu)研發(fā)了形式多樣的全站儀大比例尺成圖系統(tǒng)，并大規(guī)模投入生產(chǎn)實(shí)踐。全站儀數(shù)字測(cè)圖具有靈活度大、測(cè)圖精度高、受測(cè)量環(huán)境影響小等優(yōu)勢(shì)，能夠適應(yīng)城市復(fù)雜環(huán)境的測(cè)圖需求，是面向城市數(shù)字測(cè)圖及地圖更新的主要手段

之一。

3.2 利用遙感影像或數(shù)字正射影像更新地形圖

全站儀數(shù)字化成圖方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、時(shí)效性差，且很多地方無法實(shí)現(xiàn)測(cè)量，遙感影像瞬間成圖，一次性獲得大量地表信息，它是更新地理數(shù)據(jù)最主要、最有效的數(shù)據(jù)來源。隨著QuickBird等高分辨率遙感衛(wèi)星的出現(xiàn)，遙感影像的精度得以不斷提高。這些高分辨率影像的商業(yè)化使用，為利用遙感影像更新地形圖提供了可能。李德仁院士分析了利用遙感影像進(jìn)行變化檢測(cè)的可行性與困難性，并介紹和比較了進(jìn)行變化檢測(cè)的7種方法，指出利用遙感影像更新地形圖的難點(diǎn)在于自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化地實(shí)現(xiàn)地圖更新。

利用影像進(jìn)行數(shù)字測(cè)圖，攝影測(cè)量能獲得相較遙感影像更高的測(cè)圖精度，可用于繪制大、中比例尺地形圖，除獲得數(shù)字線劃圖外，數(shù)字地面模型和數(shù)字正射影像圖這類4D產(chǎn)品更容易進(jìn)行生產(chǎn)。

在實(shí)際的地形圖更新過程中，通常將現(xiàn)勢(shì)性好的遙感影像或數(shù)字正射影像與待更新地形圖疊合，通過目視判斷的方法繪制地形圖。通過影像完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化更新的方法仍處于研究階段，尚未有一套成熟的、完善的理論或者方法用于生產(chǎn)實(shí)踐。

3.3 大比例尺地形圖縮編

近年來，基于地圖自動(dòng)綜合理論的地圖縮編技術(shù)研究越來越受到專家、機(jī)構(gòu)的重視，該方法利用新的大比例尺地形圖繪制小比例尺地圖，正逐漸成為地圖更新的又一主要方式?？s編更新小比例尺地形圖具有明顯優(yōu)勢(shì)，諸敏秋運(yùn)用Au-toLISP這種“選擇集”的操作方法，運(yùn)用開放式的編程結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)字地形圖的半自動(dòng)縮編。艾廷華等人研制了地圖綜合縮編軟件DoMap，從軟件開發(fā)的角度討論了地圖綜合系統(tǒng)功能的層次化劃分及在軟件中的圈層式結(jié)構(gòu)組織，地圖綜合操作環(huán)境的建立，綜合規(guī)則的形式化表達(dá)，綜合算子的設(shè)計(jì)與軟件實(shí)現(xiàn)。

目前，一些常見的地圖軟件已經(jīng)開發(fā)出相應(yīng)的地圖縮編功能，如武漢大學(xué)的Automap系統(tǒng)，采用人機(jī)交互的作業(yè)模式，合理分解地圖綜合過程，適時(shí)予以人工干預(yù)，能夠快速地按照客戶的需求完成大比例尺地圖的縮編；LengthStar軟件也開發(fā)了地圖自動(dòng)縮編模塊。不過現(xiàn)有軟件縮編功能的自動(dòng)化程度并不高，只能達(dá)到整個(gè)縮編工作量的20%～30%。

4 地形圖的增量式更新方法

根據(jù)更新信息提供形式的不同，地形圖更新可分為版本式更新和增量式更新兩種方式。版本式更新對(duì)整個(gè)地形圖進(jìn)行重新測(cè)量，繪制整幅地圖以替代舊有地圖數(shù)據(jù)。增量式更新則是在原有地圖數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上，修改發(fā)生變化的部分，建立空間-時(shí)間的四維地圖，反映地圖繪制地域隨時(shí)間變化情況，實(shí)現(xiàn)歷史與現(xiàn)實(shí)的響應(yīng)。目前，大多數(shù)國(guó)家的測(cè)繪單位仍以版本式方法提供更新信息，之前所述的四種更新方法，也大都是采用版本式更新的方法，重新繪制成圖區(qū)域內(nèi)的所有地理要素，僅有英國(guó)軍械測(cè)量局生產(chǎn)的Mas2terMap矢量數(shù)據(jù)和國(guó)際海道測(cè)量組織規(guī)定的數(shù)字航海數(shù)據(jù)能較好地支持增量式更新。雖然增量式更新具有主數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜等劣勢(shì)，但總體而言，增量式更新的優(yōu)勢(shì)大于劣勢(shì)，無論對(duì)于數(shù)據(jù)的生產(chǎn)者還是數(shù)據(jù)的使用者均利大于弊。

5 結(jié)語

盡管地形圖更新的研究獲得了越來越多國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的關(guān)注和深入研究，但總的來說還需要不斷摸索。用戶對(duì)地圖現(xiàn)勢(shì)性的要求越來越高，對(duì)更新技術(shù)的要求也會(huì)越來越全面，唯有建立合理的數(shù)據(jù)更新機(jī)制，明確地圖更新的具體細(xì)則，如種類、周期等，地圖規(guī)范化更新、標(biāo)準(zhǔn)化更新才能指日可待。

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作者簡(jiǎn)介：廖敏（1988-），女，供職于成都大學(xué)，碩士，研究方向：空間信息分析與應(yīng)用、數(shù)字圖像處理。

（責(zé)任編輯：蔣建華）