1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

本课题主要讨论的是面向GIS数据库更新的大比例尺地形图的生产研究，通过相关资料的收集与了解，现做如下总结：

一　运用GIS数据库进行大比例尺地形图的数据更新的重要性：

基础地理信息是国家空间数据基础设施的重要组成部分,是国家信息化的权威、统一的定位基准和空间载体,是国家经济建设、社会发展、国防建设中不可或缺的基础性和战略性信息资源[1]。最能直观表现基础地理信息内容的当属于地形图，地形图是国家在建设发展中不可或缺的重要资料，可以依据其获取大量多种有效信息[2]加强基础地理信息数据库的动态维护，有效提高数据更新速度，提高基础地理信息服务的质量，不断满足城市规划、建设、管理等领域的信息需求，促进各类基础地理信息的深度挖掘，若运用传统管理手段进行地理信息数据的更新，不仅是耗时耗力，对经费的要求也是甚巨。而运用GIS数据库手段进行大比例尺地形图的数据更新，可以使得城市规划更加直观和理性，利用GIS技术的海量存储数据和强大的图形操作功能对土地管理实现集成化可以即时方便地了解城市土地利用状况及土地权属界线等信息，使城市规划用地更具科学性和透明性，给城市土地利用的合理使用以强大利用。为此,国家测绘地理信息局于2012年启动了1∶25万数据库的更新工作,利用1∶5万数据库动态更新成果,对1∶25万数据库进行快速联动更新[3]。

二　数据更新的概念和方法

数据更新在GIS系统中可以分成软件更新和数据更新两大部分，软件更新是指面向组件技术、模块技术的软件功能上的完善和更新，是对软件系统整体性能上的提升和改善；数据更新从本质上可以分为两大部分，即图形更新和属性更新。图形更新解决了现有数据的空间位置表象的变化问题，属性更新解决的是图形不变但附属的相关信息发生变化的现象[4]。数据更新的模式划分，按照传输媒介、更新方式、存储方式和终端策略的不同等划分，结果如下表所示

数据更新从本质上来讲是数据的添加和删除两个操作，对于数据的修改实际上可以分成删除旧要素和增加新要素两个步骤，因此，在数据更新时重点设计添加数据和删除数据两个算子。传统的CAD地形图大都以图幅为单位进行存储和管理，随着数据库技术的发展，这些数据陆续通过Oracle等数据库来维护，数据存储和管理效率都得到提高，但是，数据的更新经常还是以图幅单位进行，即按照图幅的更新方式。

三　大比例尺地形图更新的主要内容

1.地形图采集的主要内容

地形图应表示测量控制点、居民地、垣栅、工矿建（构）筑物及其它设施、交通及附属设施、管线及附属设施、水系及附属设施、境界、地貌和土质、植被等各项地物、地貌要素，以及地理名称注记等。并着重显示与城市规划、建设有关的各项要素。

2.地形图更新的主要内容

在地形图中，主要变化的地物包括建筑物、道路、水系、植被、注记和属性[5]。作为城市建设规划、土地管理等必需的基础地形图，它要求各类地形要素和属性内容表示详细。其更新的主要内容为新增的地物、地形、地貌及地理名称。上一轮更新时注记的”正建”、”施工”、”拒测”地区。主要表现在城市建设地区，如城市旧城改造。大片小区的建设；重点工程建设项目；新建或改建的已成型的公路、铁路、高铁、轨道交通，各种变化的桥梁、涵洞、管线等；市政公共设施，新架设或拆除的高压电力线（35KV以上）、主干电信线和无轨线路，新开的河道、主干渠以及治理的和改修的旧河道，环境的综合整治，大面积的城市绿化、休闲广场、城市景观等。

3.地形图建立数据库

目前地形图建库的途径主要有三种，一是利用野外测量数据直接建库，二是航测数据直接建库，三是利用现有地形图资料数字化建库，第三种途径是目前最普遍的建库方式[6]。

对于已经建立了地形图数据库的用户来说，地形图数据库的更新包括以下步骤：① 外业巡视发现地物变化；② 从地形图数据库中提取相应区域的地形图实施地形图修测；③ 修测结果与数据库原始数据比较，找出变化地物；④ 更新数据库中发生变化的地物[7]。

4.地形图维护精度控制

保证地形图的精度是维护成败的关键。如果控制点保存完好，全部修补测工作均在控制点上完成，精度当然是可以保证的[8]。

如果控制点被破坏，则可以采用测量新增地物和图上已知的明显地物。至少保证有3个明显地物点供嵌入时定位、定向与检查时使用，且套测变化地物不能超出此处明显地物点组成的三角形外接圆包括的范围。

5.使用RTK进行地形图更新

目前，GPS RTK（Real Time Kinematic）技术已经广泛应用于测绘工作中，RTK 技术是以载波相位测量与数据传输技术相结合的以载波相位测量为依据的实时差分GPS 测量技术。它将GPS 与无线数据通讯技术相结合，进行数据的实时解算，实现了实时定位[9]。

RTK具有作业半径大，定位精度高，使用方便且测量时无需通视等优点，近年来已经得到了广泛应用。在大比例尺地形图更新中使用RTK技术，可以达到缩短工期，减轻外业劳动强度，提高工作效率的目的[10]。

地形图更新时，使用原有控制点更新是最好的方法，但原有控制点由于路面修整、人为破坏等原因，丢失严重，需要更新区域往往存在控制点不通视、只有一个控制点甚至没有控制点的情况，无法直接使用原有控制点进行更新，而RTK可以快速建立满足碎部测量要求的控制点，极大的减少了工作量，提高了工作效率。

地形图更新时变化较大的一般是地物信息，高程信息变化较小，一般不需要更新。多个文献表明，RTK高程精度也已经达到5CM以内，完全可以达到图根点的高程要求，因此，可以直接使用RTK的三维测量成果，省去水准测量。

四 地图更新资料的现势性研究

与各类地形图相比，城市大比例尺地形图变化最快，更新速度最快。如北京市测绘设计研究院实现了大比例尺地形图数据库更新的一体化技术[11]。为确保大比例尺地形图更新数据的现势性，应不断对所绘地形图进行跟踪修测，同时为保证GIS数据库中数据的现势性必须要实时进行数据更新。当进行现势资料的收集与分析时，应收集地形图出版原图的数据资料或符号化后的地形图数据作为基本资料，还应收集以下各种补充资料。

（1）地形图资料：可供数据更新使用的与成图比例尺相同或较大比例尺的最新制作的地形图、数字线划图、数字栅格地图、数字正射影像图等；

（2）影像资料：验收合格的航摄像片、卫星影像资料等；

（3）成果资料：原图测绘时的外业控制成果及航摄内业成果图时的加密成果以及相关的元数据、各种记录资料、原图成图时检查验收及质量评估报告等；

（4）其他辅助资料：有关的文字资料和各种专业图等。

有针对性地、适时地对需要更新的地点采取跟踪修测的动态更新方法,保证了大比例尺地形图的现势性[12]。通过准确把握地理数据信息的现势性，可大幅提高在基础数据更新周期中数据更新的质量对于城市基础地理信息的更新，一定要准确及时地对基础数据进行更新，以保证基础数据的现势性。基础数据是对城市目前发展状况的一个很重要的反映，只有保证其现势性，才能充分发挥出城市基础地理信息系统的作用。

五 基于GIS数据库的大比例尺地形图更新方法研究

GIS不仅能存储、分析和表达各种对象的属性信息，而且能够处理其空间定位特征，将其空间位置和属性信息有机地结合起来，从空间和属性两个方面对现实对象进行查询、检索和分析，并将结果以各种直观的形式精确地表达出来[13]。

目前，我国大部分地区使用的更新模式为全要素更新模式，全要素更新模式是结合已有的相关资料，重新测制地形图，通过对上一代地形图的检核，可以发现原来地形图调绘要素内容的增减，又可以消除图中可能存在的地名、境界甚至是高程的误差，确保地形图的准确性[14]。但是这种模式必然是要花费大量人力、物力、财力，并且全要素更新的模式更新周期都比较长，这样对于地形图的现势性就难以保证。

传统的CAD地形图大多是以图幅为单位进行储存和管理，即便是通过GIS数据库的方式来维护，仍然是以图幅为单位进行，我国的国家基本比例尺地形图的图幅号命名也都是要遵循规范的。大比例尺地图通常采用矩形分幅与编号， 图幅的图廓线为平行于坐标轴的直角坐标格网线，以整公里（或百米) 坐标进行分幅， 图幅大小可为40*40或50*50，矩形分幅的编号方法通常可以按图廓西南角坐标编号、按流水号编号、按行列号编号或以1:5000比例尺图为基础编号[15]。据了解，我国大部分城市地形数据采用了行业标准中的两级分幅形式，一级索引按照图幅所在坐标，二级索引按照自然序数索引，这样，对于更新一幅地形图而言，其基本处理流程有：（1）从数据库中导出本幅地形图数据；（2）以本幅图为工作底图，通过各种前期作业得来的数据对本幅地形图内容进行修测，并添加相关的属性；（3）通过入库更新程序，删除原图幅的所有数据，再导入修测完毕的数据；（4）为了数据的一致性和完整性，我们需要进行图幅的接边；（5）图幅的管理通常需要借助元数据，所以我们要记录下图幅更新的状态，方便以后进行检索和查询，因此，元数据同样需要进行维护更新。

参考文献

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[4] 刘玉财, 何涛. 基础地形图GIS数据更新方法研究[J]. 城市建设理论研究:电子

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[5] 陈瑞霖.利用快鸟卫星影像进行1：5000地形图更新技术探讨[J].福建建设科技，

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[6] 陈艳. 大比例尺地形图数字化建库模式探讨[J]. 城市勘测, 1996(2):19-22.

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[10] 马会军. RTK在大比例尺地形图更新中的应用[J]. 西部探矿工程, 2011,

[11] 张保钢, 袁燕岩. 城市大比例尺地形图数据库中地物变化的自动发现[C]// 数字

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[12] 谢士杰. 南京市大比例尺地形图的动态更新和维护研究[J]. 测绘通报,

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[15] 潘正风, 邹进贵. 城市基础地理信息系统中大比例尺地形图分幅与编号[C]//

全国特种工程和城市测绘新技术研讨会. 2002:34-35.

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本毕业论文拟通过研究目前大比例尺地形图生产满足gis数据库更新的现状以及存在的问题，结合南京市大比例尺地形图动态维护，分析现阶段实现的手段及方法。具体的研究手段如下：

１． 通过查阅文献资料，掌握大比例尺测图的规范和技术；掌握gis数据库的数据建库标准；掌握数据建库成图软件和操作方法。

２． 参与到与研究课题相关的实际生产项目，了解一般的生产流程图，并通过参与流程图的某一环节，加强自身对课题的理解，如对数据的预处理：将数据进行格式转换。