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新一代城市地形图产品初探

时间:2013-4-10 10:28:38 点击:

  核心提示:摘要:随着城市信息化建设不断深入,我国原有的城市大比例尺4D产品越来越不能很好地满足许多实际应用的需求。为此,本文对世界领先的英国框架性空间数据产品OS MasterMap的各个方面进行了简要的描述,并对新一代城市地形图产品的体系、建设思路和服务思路进行了初步探讨。 关键词:OS Masterma...

1 引言

目前,城市常用的1:5001:20001:10000比例尺4D产品是城市主要的基础地理信息来源。随着城市信息化建设不断深入,空间信息应用更为广泛。城市地形图,作为空间信息的重要载体,在数字城市的建设过程中起到了重要的、不可或缺的作用。然而,随着“数字城市”的发展,地理信息系统(GIS)技术门槛的降低,大众化程度越来越高,使得地理信息的应用与服务在方式、广度、深度上飞速发展,社会对地理数据和地理信息系统的认知度不断提高,对城市空间信息的需求也就越来越多、要求越来越高,原有产品越来越不能满足许多实际应用的需求。

英国军械测量局Ordnance Survey是英国全国性的地图测绘机构。作为这一领域世界领先的机构,它涉及大量的大范围地图、计算机数据,以及其它商业、休闲、教育和行政用的地理信息的生产、维护和市场运作活动。测量局从1983年开始完全改制成一个民用组织;在19993月独立于英国政府部门和行政机构,成为一个商业基金组织。这一组织特性使其作为一个公共部门组织,具备商业上的自由。当前英国军械测量局的核心任务是维持和更新全国地形图数据库,其旗舰产品OS MasterMap在市场上广受用户好评,是世界领先的地形图产品

本文分析了我国现有城市地形图产品改进的需求,并在对世界领先的英国框架性空间数据产品OS MasterMap的各个方面进行简要分析的基础上,初步探讨了新一代城市地形图产品的体系、建设思路和服务思路。

2 我国现有城市地形图产品

我国现有城市地形图产品主要指各类大比例尺4D产品,即数字线划图、数字栅格图、数字高程模型和正射影像图产品。现有4D产品具有统一的标准规范、稳定的生产工艺流程,是城市建设、规划等应用中不可或缺的部分。然而,随着空间数据在各行各业中的广泛应用,现有城市地形图产品不能很好地满足许多实际应用的需求,主要表现在:

1)属性信息不足。目前地形图上属性信息严重缺乏,而对于许多不需要较高精度定位的应用来说,如果仅有地形信息,用户更倾向于使用遥感影像而非地形图;

2)现有基础空间数据是其他专题要素的空间定位基础,但空间结构不一致。这点在道路图层尤为突出,现有地形图道路层与导航电子地图的要求相去甚远;

3)数据现势性较差。多工序、大分工的生产模式使得面向用户的4D产品代表的是过去,而不是现在;

4)更新维护存在问题。由于目前更新时产品之间不具有延续性,用户不清楚新旧两个版本之间的变化,导致挂接在原先地形图要素上的信息需要全部重新挂接;

5)很多方面沿用过去模拟地图的规则,仅仅考虑图形,一方面,导致数据不符合应用需求,如道路边线断续、重要信息(如单位名称等)由于制图需要被舍弃;另一方面,制图表达以规范的地形图图式为准,对于非专业用户和公众来说,专业性太强,不容易看懂;

6)不提供UTM-WGS84坐标系的数据。随着GPS的普及,用户(如交通部门和一些需要自己进行野外专项调查的用户)对此方面的需求激增。目前,由于政策方面的原因,尚不能提供此坐标系下的数据;

7)数据资料分散。资源分散在各持有者手中,需要时到处搜集,非常不便。

3英国军械测量局OS MasterMap地图产品

3.1 英国军械测量局(OS)地图产品概述

产品名称

数据内容

OS Mastermap®

地形(Topography)、地址(Address)、集成交通网(Integrated Transport NetworkITN)和影像(Imagery)等四个层(Layer

欧洲地图

euro geogrphics(一个欧洲公益地图机构)提供的Euro boundary mapEuro Globe mapEuro Regional Map

栅格数据

1:1万,1:2.5万、1:5万、1:25万、1100DRG1:5万地名字典、历史DRG

OS LandPlan Data:显示土地、围栏、地块边界、道路名称和房屋,比例尺为1:1

OS Street View:街道级,比例尺为1:1

OS Locator:可搜索,如能和1:1万、1:2.5DRG以及OS Streetview一起使用,最为理想

制图数据

行政区

土地规划

矢量数据

Address-Point3月更新一次,根据OS地图数据库与皇家邮局邮政编码地址文件(2700万各地址)匹配而来

Boundary-Point2年更新一次,1:1万边界,包括各种级别的选举和行政边界

Code-Point1700万个邮箱的准确地址

Code-Point with Polygons:加上了每个邮编的管辖范围

Land-From Profile:提供间距为25m(山区50m)的DTM与高程信息

Land-Form Profile PLUS:高精度数字地面模型,误差为0.5RMSE2m格网(郊区5m、山区10m),以5平方公里一景提供

Meridian:中等比例尺,表现其运输网与地形主题

OS SiteMap:把数据以不同格式、不同比例尺分发给用户

Points of Interest390万各地理和商业要素,全部标有位置和功能,以及邮政地址

Strategi:从1:2.5万而来,适用于全国范围分析与决策

此外,OS还提供GPS和定位服务,包括:

1)实时高精度GPS 纠正服务:由100GPS接收机组成的网OSNET,有最新的硬件以及2010OSNET规划;

2)免费服务:包括GPS UTM-WGS84坐标系与OS的英国大地格网坐标转换、OSNET的近30天的RINEXT数据下载、遗留的控制数据库提供(不再更新维护,在线提供了所有传统的水平和垂直控制测量信息)

3.2 OS MasterMap概述

OS MasterMap是英国军械测量局的旗舰产品,与其他OS产品不同的地方在于,它是完全按照数字国家框架(DNF)的理念来构造的。OS Mastermap是全世界最大型的空间数据库之一,其矢量数据以压缩GML格式提供,地形层大小为37G,地址层大小为2G,集成交通网层大小为515M;栅格数据以TIFF等格式提供,每幅大小约为46M。其中,地形层是其最详细的一层,自200111月开始生产以来,截至20096月,共有4.25亿个要素。

OS Mastermap产品体系主要包括:

1)地址层:拥有最全、最复杂的国家空间地址数据集,基于皇家邮政局的邮编地址文件形成,0.1m精度。

2)影像层:无缝、25cm分辨率航空遥感影像,全数据集高质量色彩均衡、保证与OS Mastermap同步更新。除一般航片外,还有Blom Pictometry产品,该产品是由全世界最大的倾斜数字影像公司生产的包含了倾斜与垂直视图的影像。

3)集成交通网层:包括RRI(道路路径,含高度、重量、宽度限制;交通稳静化(如减速带等);转向限制;单向路;车辆准入及时间限制)以及Road Network Theme(道路路网专题,包含了各种路,从机车路到主路到有名的无名的次要道路和街道)。每6周更新一次,更新来源:大比例尺地形图、DFT的信息、高速公路代理、高速公路管理局和现场测绘。另外还有两个补充数据文件,一个是道路宽度与重量限制信息(主要是桥梁),另一个是陡坡信息。

4)地形层:可提供全面更新和6周一次的变量更新两种更新方式。提供MGBS服务,可为用户及时更新全英国的矢量和栅格数据。提供MGBS服务,可全面更新数据。提供默认的符号库。在地形层中根据不同的要素类型又进一步划分为主要建筑物(Building),次要建筑物(Structrue)、宗地(Land),公路(Roads)、铁路(Rails)、水系(Water)、行政边界(Administrative Boundaries),高程(Terrain and Height)、古迹(Heritage and Antiquities)等九个主题(Theme)。

3.3 OS Mastermap的特点

1)按点、线、面来表示现实世界的要素,每个要素有一个无意义的、唯一的16TOID编码;

2)要素具有生命周期属性,要素的TOID在一个生命周期内不变;

3)无缝数据,无图幅概念;

4)全图比例尺并不一致,要素越多的地方,比例尺越大;

5)更新方式分为连续更新和循环更新两种。对于核心要素,主要是建设、人工类要素,采用连续更新的方式,6个月更新一次,完全靠地面测量;对于自然环境要素,固定周期,用航片更新,更新周期慢,2-10年完全更新。

6)矢量型数据能够向其用户提供批量式(Full Update)和变量式(Change-only Update)两种更新服务方式,批量式更新服务,变量式服务,可仅向用户提供变化部分的信息;

7)提供在线订购系统,用户可以方便的订购所需数据,而对于使用全英数据的用户来说,使用Managed GB Set服务,所有OS Mastermap,包括影像,只要有变化,就会将更新自动发送给用户;

8)快速的基于数据库的更新:每个员工要对负责区域的信息运用电脑对测绘和数字化信息进行更新。测绘区域的地图数据文件从中心数据库下传到手动操作的电脑上,并进行实时更新。更新后的数据发送回到南安普敦的主数据库,并连夜进行处理,使得新的信息能够在测绘后一天内迅速进入数据库。

9)不含等高线,仅含高程点信息。

作者:陶迎春 陈品祥 来源:(北京市测绘设计研究院,北京 100038)
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