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南水北调中线工程带状地形图数字化采集规程2002年10月29日南水北调中线工程带状地形图数字化采集规程1任务和目的将南水北调中线工程河北段主干线上1：5000比例尺带状地形图约320幅，进行数字化采集，生产数字线划图（DLG），在此基础上经编辑整理，建立南水北调中线工程（带状）地形数据库，和生产数字高程模型（DEM）,为南水北调工程建设管理系统建设做数据库准备。11作业技术依据1、1：5000、 1：10000地形图图式，GB/T5791-93，以下简称“图式”；2、南水北调中线工程总干渠河北段工程测绘技术总结；3、1：5000 、 1：10000 、 1：25000、1：50000、1：100000地形图要素分类与代码，GB 14804-93以下简称“分类代码”；4、1：5000地理信息特征要素编码分类方案。12已有资料的搜集、分析和利用1、南水北调中线工程河北段主干线1:5000地形平面图共320幅，幅面为40cm*50cm，为聚脂薄膜图1991年成图，数据中矢量部分的中误差精度应达到：平地、丘陵地：0.1mm，约合5米。山地: 0.1mm，约合5米。最大限值为中误差的3倍。其中高程的信息为：基本等高距：山地、高山地为1米；丘陵地1米；平地0.5米。高程为1985年基准高程格网线为0.5km * 0.5km数据分幅按照40cm*50cm矩形自由分幅，个别图幅面积较小时，按破图廓处理；图幅编号采用图廓西南角坐标，不取注图名。南水北调中线工程河北段主干线位于太行山东，山前地区，多为冲击扇及丘陵地貌。总长400多公里。南水北调中线工程测区为南北长条形分布。13数学基础设计1:5000比例尺基础地理信息数据中，矢量格式采用ARC/INFO数据格式。数据投影为高斯-克吕格投影，按3分带。平面坐标基准采用1954年北京坐标系，大地坐标与地理坐标同时入库。数据高程基准采用1985年国家高程基准。地形图分别按所在的投影区域成图。在地形图数字化和数据入库作业中，第一坐标系采用原地形图坐标系。为便于数据入库、图形拼接、无缝漫游，第二坐标系中央子午线统一设定为114。利用ARC/INFO的ARCGIS模块，设置数学基础：坐标系统：Transverse Mercator Beijing 1954 Krassovsky椭球参数工作单位：主单位m 子单位cm 分辨率：100cm per m54系经纬度到54系高斯投影坐标转换（投影转换示例一）（投影文件如下：）INPUTPROJECTION GEOGRAPHICSPHEROID KRASOVSKYUNITS DDPARAMETERSOUTPUTPROJECTION TRANSVERSSPHEROID KRASOVSKYUNITS METERSPARAMETERS1.0中央经线（117 0 0）0 0 05000000END54系到54系高斯投影坐标换带投影（投影转换示例二）INPUTPROJECTION TRANSVERSSPHEROID KRASOVSKYUNITS METERSPARAMETERS1.0中央经线（114 0 0）0 0 05000000OUTPUTPROJECTION TRANSVERSSPHEROID KRASOVSKYUNITS METERSPARAMETERS1.0邻带中央经线（117 0 0）0 0 05000000END13地理信息特征要素分层编码方案（编码方案参见地形图要素分类与代码编码方案）考虑到地形图制图的要求，在进行矢量化时采用尽量满足制图需求，和在符合制图需求的基础上，分离地形数据制作数字高程模型数据库。因此数据分层采用两个方案：制图数据分层方案、数字高程模型地形数据分层方案。注记层由相应的线、多边形文件从数据库中直接生成制图数据分层表层名数据内容属性项RJMD.WP居民地RJTX.WP双线公路等RSHX.WP面状水系（双线河、湖泊、坑塘、水库等）RQT.WP其他面状要素（各种其它地类）LDGX.WL等高线（首曲线、计曲线、间曲线、示坡线）为做DEM使用LPDGX.WL等高线（首曲线、计曲线、间曲线、示坡线）出图需要LDXX.WL各种地性线（冲沟、陡崖（陡坎）、山脊、山谷线、深坑、土堆、崩崖、不成面状斜坡等）LJTX.WL单线铁路、单线公路、机耕路、农路、小路、单线街道等道路LSHX.WL线状水系（单线河、单线渠等）LQTXZDW.WL其它线状地物（电力线、电话线、人工建筑、水工建筑、单线道路的桥、示坡线短线、铁丝网、）LXZHJ.WL行政界线（省界、县界、乡界、村界等）LDLJ.WL地类界线（线状地类界、点状地类界、居民点边界、双线河、双线公路、双线渠、双线街、围墙、面状斜坡、季节双线河、桥线等）PGCD.WT离散高程点、含有高程值的井状符号、含有高程值的机井符号、含有高程值的其它符号PGCZHJ.WT高程注记（不打高程注释）、比高注记、井或机井旁高程比高注记PKZD.WT控制点符号（小三角点、三角点、水准点、桩号、埋石图根点）PKZDZJ.WT控制点的注记、总干渠线的参数说明PFH.WT各种地类符号（菜地、果园、林地、疏林地、苗圃、油井、砖瓦窑、独立工矿、点状土堆、变压器、狭长林带、不依比例尺的无树坟地、涵洞、窖洞、山隘、不能通车水闸、独立坟地等）、交通附属符号、水系附属符号、比高点、河流指示线等PZHJ.WT除高程外的注记（居民点、公路、铁路、水系等的名称）LFGW.WL图廓、方格网、接图表线、比例尺线LFGWZJ.WT图幅的名称、图廓周边坐标点、图廓周边注记LZGQX.WL总干渠线、总干渠边界线ATNLK辅助层地形数据分层表层 名数 据 内 容属性项LDGX.WL等高线（首曲线、计曲线、间曲线、示坡线）为做DEM使用LDXX.WL各种地性线（冲沟、陡崖（陡坎）、山脊、山谷线、深坑、土堆、崩崖、不成面状斜坡等）PGCD.WT离散高程点、含有高程值的井状符号、含有高程值的机井符号、含有高程值的其它符号PGCZHJ.WT高程注记（不打高程注释）、比高注记、井或机井旁高程比高注记14要素属性设计地形图要素属性分为基本属性和扩展属性两种。基本属性指特征代码、特征名称、特征类型，扩展属性是指除基本属性外需加入的其它属性如居民地名称、行政隶属、人口、河道工程类型、名称、防洪功能等。根据各属性项内容，进行属性数据库结构设计。主要的数据文件数据库结构如下：RJMD.WP （居民点）数据项名数据类型数据长度编码短整型4居民点名称字符24RJT.WP （面状交通线）数据项名数据类型数据长度编码短整型4交通线名称字符24RSHX.WP （面状水系）数据项名数据类型数据长度编码短整型4水系名称字符24LDGX.WL （等高线）数据项名数据类型数据长度编码短整型4高程双精度7（小数点后2位）LDXX.WL （地性线）数据项名数据类型数据长度编码短整型4类型字符12LJTX.WL （线性交通要素）数据项名数据类型数据长度编码短整型4名称字符30类型字符12宽度双精度长度双精度LSHX.WL （线性水系）数据项名数据类型数据长度编码整型4名称字符30类型字符12宽度双精度长度双精度PGCD.WT （离散高程点）数据项名数据类型数据长度编码整型4高程双精度2数据采集精度要求以及参数设置21 数据采集限差栅格图象图幅定向后，内图廓点、格网点坐标偏差= 图上0.1 mm；点状要素等点位误差= 图上0.15mm；线状地物采集误差= 图上0.2mm；采点密度一般为0.5-2.0mm,平直地方可适当放宽，但不得超过20mm；接边误差不= 平面位移中误差的2倍。22数据采集、编辑参数工程扫描仪型号：Contex Fss 12300 DSP扫描分辨率= 300DPIFUZZY=0.1mmCLEAN=0.2mmDANGLE=0.3mmSNAP=O.2mmNODESNAP=0.1mmTIC-MATCH=0.1mmWEED=0.2mmGERALIZE=0.1mm23 DEM实验要求在全线1：5000地形图高程数据的基础上，建立输送水路线一定宽度范围内的数字高程模型数据库, 格网分辨率为2米. 正射彩色影像图，加数字高程模型制作影像高程模型。西部山区和山前地区用1：50000 iknos影像，加数字高程模型制作影像高程模型。3软、硬件配置环境要求1、 要求扫描仪的扫描分辨率高于300dpi，支持.tiff数据格式。2、 矢量化软件为MAPGIS6.1，输出数据格式为.EOO。3、 MAPGIS6.1，用于分图幅矢量化及整图拼接。4、ARC/INFO软件，用于生成.EOO DEM的BILL或GRID文件。5、 硬件配置： 主频500M以上，Pentium III 处理器，128 M内存，20G硬盘；Windows 2000环境， windows server 服务器，100M星型局域网，共14个工作站。4数字化采集技术方案41成图方法、主要精度指标和成图规格1、1:5000地形图采用扫描矢量化的方法，单幅扫描、矢量化，再整体拼接矢量图。扫描分辨率不低于300dpi，扫描图象数据格式为TIFF，2、成图精度：栅格图象图幅定向后，内图廓点、格网点坐标偏差不大于图上0.1 mm，扫描点位误差不大于0.15mm，线划误差不大于0.2mm，接边误差不大于平面位移中误差的2倍。42作业流程：是否运行MAPGIS6.1创建工程文件定义数据库结构图幅定向设置图层定制图例板矢量图形输入属性及代码输入图形及属性编辑文件存储分幅质量检验质量合格编辑修改数据接边数据合成地形要素提取高程自动赋值数据转换（ArcInfo）DEM生成地图扫描分幅矢量化图1 DEM数据生产作业流程1、地图扫描：扫描所用低图为聚脂薄膜图，为保证各要素的线条光滑、实在、不粘连，应根据图面的信息量适当调节扫描分辨率，最低不小于300dpi。基于Contex x300 Fss12300工程扫描仪，建议使用阀值为：扫描分辨率取300dpi，采用黑白二值扫描。2、利用MAPGIS6.1软件分图幅采集矢量数据，可支持的栅格图象文件格式：BMP、TIFF，软件自身格式为.MSI，其输出接口有：MapInfo的MIF、ArcInfoE00、AutoCAD的DXF、MapGIS明码格式等。 矢量数据采集作业方法简明如下：1）、运行MAPGIS6.1 ，进入主界面。点击输入编辑模块进入数据输入状态。2）、创建工程文件。根据数字化命名规则创建工程文件中的点、线、面各层数据文件（如图2）。图2 工程资源管理器3）定义数据库结构：根据要素属性设计部分设计数据库结构，使之符合要求后存盘。（图3）图3 属性结构编辑4）、图幅定向：是将扫描栅格地图坐标变换成为用户需要的坐标系的坐标。定向点不少于4个，一般取四个内图廓点。此过程可以在输出数据之前随时进行。图幅定向采用MapGIS软件的图像校正模块见图4：图4 图像校正4）、设置图层：按“图层”菜单下的“修改层名”，弹出“修改图层名称”对话框，可以进行图层的“ “改名”操作，根据数字化编码方案对图层名称进行设置（如图5）。 图5 修改图层名称5）、定制图例板：图例板的使用可以提高图形矢量化的速度和准确率，矢量化时可以通过图例板获得当前的点、线、面的具体参数，而不用每次输入参数。（图6）图6 定制图例板5）、矢量图形输入：进行手工输入点、线、多边形、圆、弧、文字等矢量数据。点击工具箱按扭，可以显示、隐藏工具箱，工具箱中包括了一些常用的图形编辑工具，如：单点输入、折线输入、曲线输入、中心圆、三点圆、三点弧、正交控制多边形、直角改正多边形等手动输入方式，还特别提供了线跟踪的单线跟踪和双线跟踪的交互式自动跟踪功能，交互式跟踪功能在使用时要设置好自动跟踪的参数，本次矢量化采用的参数暂定为图7所示参数：图7 矢量化参数6）、数据的属性及代码输入：鼠标点击工具栏中的“修改属性”按钮，可修改矢量图形的属性、代码；也可以选择“设置矢量化参数”设置“及时属性赋值”，这样在每输入一条矢量数据后，MAPGIS V6.0自动弹出属性输入对话框，供用户输入属性数据。在输入矢量数据时可以随时打开或关闭图形符号化，以查看属性代码是否正确。7）、图形及属性编辑：MAPGIS6.1提供了一些共性工具：移动、拷贝、删除等，对线和面数据可对其节点进行移动、增加、删除、合并等操作，对线可进行打断、和并等操作。8）、矢量采集后，文件存盘。本幅图中全部矢量采集完成，可以输出外部数据，如MapIfo，ArcInfo，AUTOCAD的DXF格式等。输出时只将单独一层显示，按代码输出。9)、使用软件过程中一些常用的快捷键：F5：屏幕图形放大 F6：将光标位置移动到屏幕中心并刷新 F7：屏幕图形缩小 F8：矢量化加点 F9：矢量化退点 F11：矢量化改向F12：线段捕捉Shift键：坐标点捕捉10)、关于一些技巧及详细说明，请参见MAPGIS6.1 用户手册。3、分图幅数据质量初步检验4、分图幅数据接边5、分幅数据合成一个数据文件6、提取地形要素，进行进一步的数据规范化，使其符合DEM生成之前的数据要求，地形要素共分4 层，编码参见地理信息特征要素分层编码方案，地形要素分层如下： 等高线：含首曲线、计曲线、间曲线、示坡线等； 地性线、断裂线：含山脊线、山谷线、冲沟、断崖、梯田坎等； 测量控制点：要求采集等级控制点（点层），图根点不采集； 离散高程点：图中具有高程值的独立点 高程注记：通过MapGIS6.1把数据库中的高程值自动生成；7、等高线高程自动赋值。8、数据转换，将MapGIS数据转换成ArcInfo数据。9、生成DEM5采集要求：51 采集技术要求1. 矢量线不偏移或漂移栅格线。2. 单幅地形图中所有要素以同一文件采集后分层输出。3. 测量控制点层、注记层，在单幅图中不采集，在拼接矢量图形后统一生成。4. 要素采集的图层顺序为水系、居民地、铁路、公路、境界、关系要协调。5. 在对要素采集时，进行图形编辑的同时要保持数据的拓扑关系；6. 处理和协调要素间关系如面状水系与等高线的关系，沟、坎与等高线的走向关系、铁路与附属设施的关系；7. 异层数据共线的，应先采集自然要素具有定位意义的，然后在复制到其他要素所在层；8. 图幅要全部接边。52 地理数据拓扑关系处理(ArcInfo)1. 本次数据采集涉及17个层，每个层涉及一个或两个属性表，即AAT或PAT；2. 每个属性表的属性项要正确赋值；3. 每层要建立正确、完整的拓扑关系；4. 面状多边形有且只有一个标识，无悬挂点和伪节点，无破碎的多边形。5. CODE、GB码不得出现空值。6. 建立拓扑关系的命令：CLEAN,线、面；BUILD，点、线、面53数据编辑的方法1. MapGIS中的编辑技巧等高线采用交互式矢量化，矢量化参数（见图7），像素连续的地方系统自动跟踪，像素不连续或遇到线的交叉点时用F8加点，跟踪不正确时，用F9退点。采用预先定义的图例板进行矢量化，减少图形参数的输入时间和输入错误。采用等高线高程自动赋值对数字化好的等高线进行自动赋值，提高速度。选择“矢量化”菜单中的“高程自动赋值”子菜单，用鼠标左键托出一条橡皮线，系统弹出高程设置对话框（图8），要求输入当前高程、高程增量和高程域名，然后系统将与该橡皮线相交的等高线，根据已设置的当前高程为基值，自动逐条按高程增量递增赋值，若原先有值，则被自动更新。图8 高程自动赋值 可以采用Windows中通用的剪切、复制、粘贴等快捷键在文件之间或文件内部复制移动图形要素。2. ARCINFO中数据编辑主要针对点、线、面及属性项等的操作，涉及方法如下：点：增加、移位、删除、更改属性项等（ADD，MOVE，DELETE，PUT，CALCULATE，MOVEITEM）；线：增加、移位、删除、更改属性项等（RESAPE，ADD，MOVE，DELETE，SPLIT，SPLINE，EXTEND，COPY。ARCSANP，CALCULATE，MOVEITEM）；面：增加、修改图形、删除、更改属性项等，检查悬挂节点（CLEN）；属性项：增加、修改、删除属性项、赋值（ADD，ADDITEM，ALTER，TRASFER，CALCULATE，DROPITEM，KILL，DBASEINFO，UPDATE）； 后悔操作OOPS，UNDO、54文件、目录管理数据文件以树状结构存储，第一级目录名为：NSBDHBZX（取“南水北调河北段中线”之意）；第二级目录名为：DLG（取数字线划图之意）、DXDLG（取数字线划图地形要素之意）、DEM（取数字高程模型之意）；第三级目录名为各单幅地形图图名（取各图幅编号加图幅名）和拼接后的整幅图目录名JDLG、JDXDLG(取合成之意)；第四级为各单幅矢量图层文件名、工程文件名(.MPJ)、拼接后的整幅图文件层等（详见图9）。NSBDHBZXDEMDLG108.0-536.094.0-533.594.0-536.096.0-533.5JDLGLDGX.WLLDXX.WLPGCD.WTLDLJ .WLRJMD.WPDLG96.0-533.5.MPJDXDLGJDXDLG108.0-536.094.0-533.594.0-536.096.0-533.5LDGX.WLLDXX.WLLGCD.WTPKZHD.WTPGCHZHJ.WTDXDLG96.0-533.5.MPJ图9 文件、目录管理 检查验收的文件另存为