浅谈数字城镇数据源建设的实现

中图分类号：F290

摘要：数字城市是数字中国的重要组成部分和优先建设内容，而数字城市基础数据源的采集，又是数字城市建设的重要内容，国家测绘局高擎构建数字中国的大旗，以数字城市地理空间建设为抓手，全面推进数字中国地理空间框架建设。因此探讨一种适合数字城市基础数据源采集的方法尤为重要，本文就其实现过程做了分析。

关键词：数字城市；数据源；GNSS;高程模型

一、引言

为推进数字中国地理空间框架建设，充分发挥测绘工作在社会主义新农村建设中的先行作用，促进数字乡镇、数字区域乃至数字省域信息化建设，建设服务于电子政务、电子商务、乡镇规划、建设和管理，服务于政府、企业、公众，服务于人口、资源环境、经济社会的可持续发展的信息基础设施和应用体系。本文就数据源采集过程作了分析。

二、实现方法

1．本文适用范围

本文只适用于数字城镇地理空间框架建设项目或“数字城镇”或“一乡一图”项目；适用比例尺为：1：500；适用的作业方法为：内外业一体化成图和航空摄影测量方法成图。

2、需要利用的资料

各行政辖区范围内已经完成的C级；D级GNSS三维大地空间控制网，并联测了等级水准；这些控制点均可以作为数字城镇测绘的基础控制点使用。各省测绘局不同时期测制的1：10000地形图，可以作为项目的主要设计和引导用图。

3、技术支撑文件

1《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2001）；

2《国家三、四等水准测量规范》（GB 12898-91）；

3《城市测量规范》（CJJ8-99）；

4 《1∶5001∶1 000 、1∶2 000外业数字测图技术规程》（GB/T 14912—2005）；

5、《新农村建设测绘保证服务技术指南》（国家测绘局 2008年5月 征求意见稿）；

6、《国家基本比例尺地图图式第1部分：1∶5001：10001∶2000地形图图式》

4、成果规格和主要技术指标

4.1平面坐标系统、投影方式和高程基准

平面坐标系统采用2000国家大地坐标系，采用高斯正形投影3°带的平面直角坐标系统。

测区长度变形大于2.5cm/km的区域，为减弱长度变形，宜采用投影于抵偿高程面上的高斯正形投影3°带的平面直角坐标系统。计算公式为：

高程基准采用1985国家高程基准。

4.2、成果比例尺

基本数字线划图（DLG）的比例尺为1：500；彩色数字正射影像图（DOM）的比例尺为1：1000。

5、技术路线

按照有关的技术标准和规范，充分利用现有调查成果和资料，利用全球导航定位系统（GNSS）、地理信息系统（GIS）和遥感技术（RS），采用数码航空摄影，获取黑色、真彩色、彩红外数据；采用GNSS技术建立控制网，施测像控点；运用JX4、Virtuozo等全数字摄影测量系统进行空三加密和数据采集，在生成数字高程模型基础上制作1：1000数字正射影像图；利用内业测图模块，采集数据生成图形文件，结合外业调绘成果进行房檐改正和数据编辑，制作符合要求的1：500数字线划图。

6、控制测量

6.1、一级控制网的有关技术要求

6.2.1、一级导线点应进行图上设计，根据设计到实地落实点位,点位应选取在土质坚实的地方，便于埋石与观测,点位埋设永久性标石，采用GNSS技术观测一级导线点，应满足GNSS观测技术的要求。保证导线点相邻点通视。

6.2.2、一级导线的点平差计算在计算机上利用经过鉴定或验证的软件进行严密平差。

6.3.3、应用RTK—GNSS测量图根点的高程时，应最少采集三组高程数据，互差不超过2厘米时，取中数使用，否则应重测。

7、像片控制点测量

7.1、像片控制点的精度要求

像片控制点的起算点为基本控制点。平面控制点和平高控制点相对邻近基本控制点的平面位置点位中误差不超过图上0.1mm。高程控制点和平高控制点相对邻近高程控制点的高程中误差不超过0.1m。

7.2、航测像片野外控制点的布设

（1）、.布设的控制点应满足以下像片条件

应布设在航向及旁向六片或五片重叠范围内，使布设的控制点能够满足内业数字测量模型要求。控制点距像片边缘的距离应大于0.8cm；距像片上各类标志不小于1mm；离开通过像主点且垂直于方位线的直线不大于1cm。

控制点应在旁向重叠的中线附近，离开方位线的距离应大于4.5cm。当旁向重叠过大而不能满足上述要求时，应分别布点；若旁向重叠过小，致使相邻航线点不能公用时，须分别布点，但控制范围所裂开的垂直距离应小于1cm。

（2）、当用于加密平面控制点和平高控制点时，可沿周边布设8个或6个平高点，区域网中，还应布设至少两个检查点，分布要均匀。

（3）、航线首末端上下两控制点尽量位于通过像主点且垂直于方位线的直线上。困难时互相偏离不应大于半条基线。

（4）、航线中间两控制点应布设在首末控制点中线上，困难时可分别向两侧偏离一条基线，力求其中一个在中线上。

7.3、像片控制点联测

像片控制点联测包括制定像片控制点联测计划、选点（判点、刺点）、观测、计算、成果整理、控制像片整饰等。像片控制点的坐标高程采用GNSS高程拟合法测定。

7.4、像片控制点的选择及刺点要求

在实地根据相关地物寻找影像点的同名地物点，经确认无误后，设立标志，并在像片上刺点，刺点误差和刺孔直径均不得大于0.1mm，并用直径8mm的红色圆圈进行正面整饰，按顺序统一编号，分式注记点号、高程，平高点编号前冠以“P”，高程点编号前冠以“G”；反面用2cm×2cm正方形铅笔方框绘制点位略图，并进行点位说明。

8、空三加密

采用全数字摄影测量系统进行空中三角测量。空三计算使用用光束法区域网平差软件来解算加密点的平面坐标和高程。各限差规定如下：内定向时，测标应严格对准框标，框标坐标量测误差不得大于0.01mm。相对定向标准点残余上下视差不超过?0.005mm，检查点残余上下视差不超过?0.008mm。模型连接平面位置较差Δl≤0.06?mt?10-3，高程较差Δz≤0.04?mtfk?10-3/b。其中，Δl—平面位置较差，m；Δz—高程较差，m；mt—像片比例尺分母；fk—航摄仪焦距，mm；b—像片基线长度，mm。内定向测标应严格对准框标，框标坐标量测误差不得大于0.01mm。

9、数字模型

9.1、数字高程模型（DEM）采集

9.1.1、在空三加密工作结束后，应用系统功能，利用加密成果，自动建立测区内的所有立体模型。测量前，应对用于绝对定向的加密点点位进行确认，确保正确无误。

9.1.2、DEM的生成，在数字摄影测量工作站上自动完成。作业时，应设置好是否旋转、DEM格网间距等DEM参数。DEM格网间距要求输入5米。

9.1.3、DEM以图幅为单位进行编辑和存贮，通过人工干预并适当引入特征点和线对其进行有效的修改和编辑，通过模型拼接并要求相互进行接边处理，在接边差小于规范要求时，取中数作为最后结果，从而生成符合项目要求的DEM 数据。

9.2、数字正射影像（DOM）数据制作

利用数字摄影测量系统自动完成DOM的生成。处理前需要正确输入影像参数，如影像地面分辨率，单位为米/像素。作业时要求作业员根据实际情况进行必要的人工干预，以增强影像的易读和美观。

10、1：500数字地形图测绘

数字线划图采用航测成图方法，精度应满足1：500比例尺成图要求。数字线划图的成图比例尺为1:500。采用JX4和Virtuozo等全数字摄影测量工作站进行立体数字测图，利用航空数字影像建立立体模型，采集数据，生成图形文件。利用外业调绘成果，进行房檐改正和数据编辑，最终形成符合规范要求的数字线划图。数据编辑采用cass软件；数字线划图文件存储格式为dwg格式。

10.1、内业测图

采用空三导入的方法进行。绝对定向平面对点误差，平地、丘陵地一般不大于图上0.2mm，最大不得大于图上0.3mm，最大不应大于图上0.4mm。平面对点误差经配赋后，误差应大致相等，且误差方向大致成对相反。定向点残余误差必须改至最小。高程误差按丘陵地要求≤0.4m。

10.2、外业调绘

外业调绘是利用内业立体测绘的回放线划图，到实地进行定性调绘；对图上已有要素进行图面检查和全面的巡视检查；对内业测绘有把握的部分要作抽查，并将量距结果整饰到图上；对图上未定性的地物、地貌进行定性；对所有遗漏和有疑问地物、地貌进行补调和修改。

10.3.1、使用cass软件来进行DLG数据的生产、加工、整理。DLG成果以cass软件生成的DWG格式为最终成果。

10.3.2、数据分层按照《1：500、1：1000、1：2000地形图要素分类代码》GB14804-93为基础的扩展编码方式。

10.3.3、图形要素数据以充分满足GIS分析、应用的需要为主，兼顾制图。所有地形图要素的采集必须符合空间地理数据的基本要求，概括为：线要连通、面要闭合、点要准确。

11、数据库建库

按照国家有关标准完成空间基础信息数据库建库。数据格式为ArcGIS Enterprise Geodatabase 9.1。

采用数据格式转换模式进行数据建库。建库应遵循实用性原则、先进性原则、规范性原则、可扩展性、可靠性原则、安全性和保密性、可操作性、维护性原则等。建库工作主要包括工作准备和数据预处理；数据采集；数据处理及建库；数据库更新；其中质量控制贯穿于工作的整个过程。

三、结束语

数字城市的内容包括数字化、网络化、智能化与可视化等几个方面。数字城市的广泛应用，对城市的繁荣稳定及可持续发展都有着巨大的促进和推动作用。数字城市的建立，需要把的一切信息通过数字技术表现出来，通过数字城市提供的多种分析手段和模型，对城市现象进行更多的定量分析，从而进一步提高规划的科学性、可操作性和前瞻性。本文通过以上步骤，实现了数字城市基础数据源的采集。希望此方法为数字城镇建设提供便捷服务。

参考文献

1、《基础地理信息要素数据字典第2部分：1∶ 5000、1∶10000基础地理信息要素数据字典》(GB/T 20258.2-2006 )

2、周忠漠，易杰军.GPS卫星测量原理与应用[M]，北京:测绘出版社，1992, 1-10,57一166.

4、基础地理信息要素分类与代码》(GB/T 13923-2006)

5、王忠良，朱达成.GB/T 18314-2001全球定位系统(GPS)测量范[M]，北京:中国标准出版社，2001, 3-150

6、洪立波，蒋达善，顾效烈等.CJJ 8-99城市测量规范[M]，北京:中国建筑工业出版社，1999, 2-40

7、《城市地理信息系统设计规范》（GB/T 18578—2001）

作者简介：

禹旭（1981.12.05），男，助理工程师，主要从事基础控制及航外相关技术的生产工作。

祁礼刚助工 河南省测绘工程院 从事大地测量与遥感内外业工作

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。