王康,于德浩,楊清雷,胡畔,龍凡,楊彤,3,王李
(1.沈陽第二工程科研設(shè)計所,沈陽110162;2.國土資源部航空地球物理與遙感地質(zhì)重點實驗室,北京100083;3.吉林大學(xué)地球探測科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,長春130026)
軍事遙感地質(zhì)編圖方法
王康1,2,3,于德浩1,2,楊清雷1,2,胡畔1,龍凡1,楊彤1,3,王李1
(1.沈陽第二工程科研設(shè)計所,沈陽110162;2.國土資源部航空地球物理與遙感地質(zhì)重點實驗室,北京100083;3.吉林大學(xué)地球探測科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,長春130026)
軍事地質(zhì)成果產(chǎn)品體系是軍事地質(zhì)工作展示應(yīng)用業(yè)績的重要平臺,而軍事遙感地質(zhì)調(diào)查成果圖件是軍事遙感地質(zhì)調(diào)查的核心成果,其編圖方法尤為重要。為了滿足特殊遙感地質(zhì)調(diào)查需求及規(guī)范成果圖件編圖標(biāo)準(zhǔn),提出了軍事遙感地質(zhì)編圖方法,并對其精度要求、圖形編輯方法以及制圖工作技術(shù)流程進(jìn)行了初步探討。通過對編圖方法的規(guī)范,提高軍事遙感地質(zhì)圖件的專業(yè)性與適用性,從而為戰(zhàn)場建設(shè)、軍事行動保障和非戰(zhàn)爭行動等方面提供信息支撐。
編圖方法;軍事;遙感地質(zhì);水文地質(zhì)
不同于民用地質(zhì)調(diào)查,軍事地質(zhì)調(diào)查具有極強(qiáng)的戰(zhàn)場特性、敵情特性、時域特性、氣候特性和應(yīng)用對象的特殊性。因此,將傳統(tǒng)的遙感地質(zhì)編圖方法應(yīng)用到軍事遙感地質(zhì)編圖工作中就容易忽略軍事地質(zhì)遙感調(diào)查的特殊性,難以滿足軍事遙感地質(zhì)調(diào)查的需要。而軍事遙感地質(zhì)調(diào)查成果圖件是軍事遙感地質(zhì)調(diào)查的核心成果,其編圖方法尤為重要。所謂的軍事遙感地質(zhì)編圖就是以軍事遙感地質(zhì)調(diào)查成果為數(shù)據(jù)源,以地形等高線、水系、交通和居民地等為基本地理要素,通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、拼接、內(nèi)容取舍、制圖綜合與編輯等編繪技術(shù)獲取符合成圖比例尺要求的軍事遙感地質(zhì)基礎(chǔ)成果圖件、專題成果圖件的過程。
雖然民用遙感地質(zhì)的編圖方法已經(jīng)趨于成熟,但在軍事遙感地質(zhì)編圖方面研究還較少,主要涉及圖件編制的原則和流程方面[1]。本文主要通過對軍事遙感地質(zhì)編圖過程中精度要求、圖形編輯方法及制圖工作技術(shù)流程的探討,以軍事水文地質(zhì)圖為例,研究了其繪圖技術(shù)要求,提出了軍事遙感地質(zhì)編圖方法。通過對編圖方法的要求與規(guī)范,可提高軍事遙感地質(zhì)圖件的專業(yè)性與適用性,從而為戰(zhàn)場建設(shè)、軍事行動保障和非戰(zhàn)爭行動等方面提供信息支撐。
軍事遙感地質(zhì)編圖的基本思路主要以同(或大)比例尺遙感解譯成果或模型運算成果為信息源,以基礎(chǔ)地理信息圖為底圖,經(jīng)過投影變換、制圖綜合、圖形整飾和注記等編輯過程形成的符合成圖比例尺要求的成果圖件。
編圖工作程序可按準(zhǔn)備工作、制圖數(shù)據(jù)采集(資料預(yù)處理、數(shù)據(jù)取舍與概括和數(shù)據(jù)接邊)、圖件編輯(圖框制作、制圖數(shù)據(jù)符號化編輯、成果圖接邊、整飾和分色)等程序進(jìn)行,最終根據(jù)成果圖件類型(基礎(chǔ)地質(zhì)圖件和專題地質(zhì)圖件)及繪圖技術(shù)要求編制相應(yīng)成果圖件。
(1)最新測制的符合精度要求的全要素數(shù)字地形圖或紙質(zhì)地形圖。當(dāng)選用紙質(zhì)地形圖時,其幅面應(yīng)平整,掃描后無明顯的幾何變形[2];
(2)最新測量控制點成果;
(3)地面空間分辨率優(yōu)于5 m的DEM數(shù)據(jù)或立體像對;
(4)最新航空或航天遙感數(shù)據(jù),應(yīng)優(yōu)先選用國產(chǎn)數(shù)據(jù),1∶25萬比例尺圖件空間分辨率優(yōu)于25 m,1∶5萬比例尺圖件空間分辨率優(yōu)于5 m,1∶1萬比例尺圖件空間分辨率優(yōu)于1 m;
(5)最新有關(guān)行政區(qū)劃、交通、水利和地名等的專題圖及文字資料。
以上資料在精度和空間分辨率方面需滿足制圖要求。
3.1 制圖資料選取
成果數(shù)據(jù)選用同等比例尺或更大比例尺地質(zhì)遙感解譯成果數(shù)據(jù)以及經(jīng)特定模型運算后的成果數(shù)據(jù),圖形界線圓滑,拓樸關(guān)系正確,屬性完整;地理底圖數(shù)據(jù)可從現(xiàn)勢性好的大一級比例尺全要素地形圖或符合精度要求的遙感影像中提取。地形等高線可用DEM數(shù)據(jù)獲取,對于1∶25萬比例尺成果圖件DEM數(shù)據(jù)空間分辨率需優(yōu)于30 m;1∶5萬比例尺成果圖件DEM數(shù)據(jù)空間分辨率優(yōu)于10 m;1∶1萬比例尺成果圖件DEM數(shù)據(jù)空間分辨率優(yōu)于2 m。
3.2 圖框制作
空間投影是常規(guī)民用遙感影像制圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ),也是軍事遙感地質(zhì)編圖不可缺少的環(huán)節(jié)。由于軍事地理測繪技術(shù)已經(jīng)非常成熟,空間投影參照最新的軍事地形圖標(biāo)準(zhǔn)制作[2],而軍事遙感地質(zhì)制圖時圖框可根據(jù)制圖區(qū)域范圍選擇標(biāo)準(zhǔn)分幅或自由分幅。圖框采用理論數(shù)據(jù)計算生成,精度、內(nèi)圖廓線、公里格網(wǎng)、北回歸線和注記等要素應(yīng)符合制圖要求[3]。多幅標(biāo)準(zhǔn)分幅拼接制圖時,整個圖幅的投影帶可選用居中位置圖幅(若2幅居中時可任選1幅)的投影帶。
3.3 制圖資料預(yù)處理
制圖資料預(yù)處理要求(以1∶5萬比例尺圖件制圖為例):
(1)對紙質(zhì)資料(如地形圖等)可預(yù)先掃描成柵格圖后再進(jìn)行矢量化,柵格圖應(yīng)保持原圖色彩,分辨率應(yīng)大于300 dpi;
(2)對數(shù)字化的數(shù)據(jù)資料應(yīng)進(jìn)行幾何糾正,糾正誤差不超過0.5個像元;
(3)對制圖數(shù)據(jù)應(yīng)按照成圖比例尺的圖幅范圍進(jìn)行投影變換;
(4)對小于制圖范圍的同類數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)鑲嵌,其誤差不超過0.1 mm;
(5)對超出圖幅范圍的數(shù)據(jù)資料應(yīng)按制圖圖幅范圍進(jìn)行裁切;
(6)對從大于制圖比例尺圖幅中獲取的圖形資料和從DEM數(shù)據(jù)中提取的地形等高線等,應(yīng)在保持其精度要求或幾何形狀不失真的前提下進(jìn)行圓滑處理。
3.4 數(shù)據(jù)的取舍與概括
對制圖數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合選取和圖形概括需根據(jù)最新收集資料,對現(xiàn)勢性要素進(jìn)行修改、補(bǔ)充和完善。對地理數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合取舍時,可以同比例尺的數(shù)字柵格地圖(digital raster graphic,DRG)數(shù)據(jù)為參考。
3.5 數(shù)據(jù)接邊
相鄰圖幅的數(shù)據(jù)在取舍與概括后應(yīng)進(jìn)行接邊處理,接邊內(nèi)容應(yīng)包括要素的幾何圖形、屬性和各類名稱注記等。
接邊的一般原則為:同期制作的圖幅,本圖幅負(fù)責(zé)西、北圖廓邊與相鄰圖廓邊的接邊工作;后期制作的圖幅負(fù)責(zé)與前期圖幅(已完成驗收)的接邊;相鄰圖幅之間接邊時,接邊要素不應(yīng)出現(xiàn)重復(fù)和遺漏。同期制作的圖幅,同一要素在圖上相差0.3 mm以內(nèi)的,可只移動一邊要素直接接邊;相差0.3~0.6 mm的,兩邊要素平均移位接邊;相差超過0.6 mm的,應(yīng)查明原因,必要時進(jìn)行返工。與已完成驗收的圖幅接邊時,相差不超過0.5 mm的,移動本幅要素進(jìn)行接邊;相差超過0.5 mm的要素可不必強(qiáng)行接合,但應(yīng)查明原因并進(jìn)行記載。因數(shù)據(jù)的綜合取舍或(和)圖形概括而造成的接邊處差異應(yīng)進(jìn)行協(xié)調(diào)處理。此外,接邊應(yīng)達(dá)到各要素相對位置正確、屬性一致、線劃光滑流暢和關(guān)系協(xié)調(diào)合理等要求。
4.1 制圖數(shù)據(jù)符號化編輯
圖式、符號和線型需按規(guī)定的樣式對制圖數(shù)據(jù)要素進(jìn)行符號化編輯,參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 958—2015、GB 12328—1990和DZ/T 0160—1995等規(guī)定執(zhí)行,符號化編輯時,應(yīng)按各要素避讓關(guān)系處理原則正確處理好基礎(chǔ)要素與水系、道路、居民地和地貌等要素之間的相互關(guān)系[4-6]。
當(dāng)制圖要素符號化后出現(xiàn)矛盾時,其避讓關(guān)系的處理原則為:主要要素不動,移動次要要素;自然要素不動,移動人工要素;有重要意義或定位標(biāo)志的要素不動,移動其他要素;雙線狀地物符號相距很近時,應(yīng)采用共線表示。
數(shù)據(jù)符號化后引起的位移值一般不應(yīng)超過規(guī)定的中誤差,特殊情況下最大位移值不應(yīng)超過2倍中誤差[2]。符號化后若地物密度過大時,應(yīng)按其重要性進(jìn)行二次取舍。有特殊意義不宜舍去的,應(yīng)將符號略為縮小表示。水系岸線和道路等要素在圖形概括后,其形狀應(yīng)分別與其相鄰的等高線和地貌等地理要素相協(xié)調(diào);境界符號化后,應(yīng)利用國家最新正式簽訂的邊界條約(議定書)及其附圖、最新勘界成果和最新行政區(qū)劃變動資料進(jìn)行認(rèn)真校核。
4.2 顏色與填充
4.2.1 用色原則
顏色系統(tǒng)采用CMYK系統(tǒng)(色料四原色,采用減色法原理),必要時可轉(zhuǎn)換為RGB系統(tǒng)(色光三原色,采用加色法原理)[7-8]。色彩擬定時,CMYK色值設(shè)置步長一般為5或10,以留出微調(diào)余地,供實際使用時按需調(diào)整。當(dāng)CMYK系統(tǒng)某個數(shù)值為0時,不予表示。
4.2.2 填充原則
各類線型、符號、注記、填充色和圖案顏色按DZ/T 0179—1997規(guī)定執(zhí)行。圖形的一級類型以不同色調(diào)區(qū)分,二級類型以同色調(diào)顏色的深淺或不同圖案區(qū)分[8]。
填充顏色選取原則:主次分明,美觀大方;同類(級)同色調(diào),層次分明;級別(或數(shù)值)從高到低,顏色從暖到冷;填充顏色應(yīng)不影響河流、等高線以及各類注記、符號和線型等要素的顯示[9]。
4.3 注記
按注記規(guī)格和數(shù)據(jù)綜合要求進(jìn)行注記。
4.4 接邊
對符號化后的圖形應(yīng)進(jìn)行相鄰圖幅間的再接邊處理,處理的要素應(yīng)保持圖形過渡自然、形狀特征和相對位置正確。
4.5 圖幅整飾
圖名用橫列注記在圖幅上方中間,其長度為圖廓邊長的3/4為宜,最長不得超過圖廓邊長。比例尺應(yīng)同時繪制數(shù)值比例尺和線段比例尺。標(biāo)準(zhǔn)分幅的平面圖件,比例尺應(yīng)繪于圖廓下方正中位置;任意分幅的圖件比例尺應(yīng)繪制在圖名下方正中位置。接圖表規(guī)格一般為39 mm×21 mm,均分為3行3列;自由圖幅或合幅圖的接圖表,可適當(dāng)放大。圖例宜置于右圖廓線外側(cè),距右外圖廓線最小距離為5 mm,而當(dāng)圖內(nèi)有較大空白時,也可放在圖內(nèi)。圖例的寬度根據(jù)其內(nèi)容確定,當(dāng)圖例中有圖、表時,圖例的布局應(yīng)合理、美觀,并盡可能減小圖幅寬度。圖例框的長寬比一般為12∶8或15∶8。除地形圖上慣用符號外,圖例中應(yīng)包括圖內(nèi)所繪的各種符號、線型及顏色。責(zé)任表(圖簽)的大小一般為74 mm× 36 mm,也可根據(jù)需要放大至90 mm×42 mm[3]。
5.1 成果數(shù)據(jù)綜合
(1)最小上圖圖斑為1 mm2。地質(zhì)界線建議選用黑色線劃,最小寬度0.1 mm。不同等級的地質(zhì)界線,每增加一級,線寬增加0.1 mm(分級較多時線寬增加0.05 mm),最大線寬不超過0.5 mm。
(2)斷層應(yīng)主次分明。斷層相交時,新斷層應(yīng)錯斷老斷層;斷層線上的產(chǎn)狀符號應(yīng)與斷層線垂直,當(dāng)斷層線較長時,產(chǎn)狀符號應(yīng)重復(fù)繪出,間隔要均勻。位于斷層傾向變化部分的產(chǎn)狀符號不能移位;推測斷層與第四系地層(或幾個延續(xù)地層)界線相接時,應(yīng)斷開以實部相接表示。當(dāng)斷層切割的地層產(chǎn)生位移時,斷層兩側(cè)的地層界線應(yīng)斷開且錯位表示[10]。
(3)褶皺符號繪制成中間粗兩頭尖的狹長軸線,軸線最粗部分不超過3 mm。褶皺線與斷層線相交時,軸線在斷層線上應(yīng)中斷,其兩側(cè)的褶皺線要錯開。褶皺線與地層界線相交時不能中斷。
(4)巖脈按GB 958—2015規(guī)定繪成尖梭狀,并力求均勻?qū)ΨQ[4]。新、老巖脈相互穿插時,新巖脈連貫,老巖脈中斷。
(5)不整合界線的小點、平行不整合界線的虛線應(yīng)加在年代較新的地層一側(cè)。第四系與其他老地層呈超覆不整合時,不加小點。
(6)地質(zhì)體的代號等注記以識圖方便、整體美觀為原則。地質(zhì)體內(nèi)的代號注記,一般不得注出地質(zhì)體外或壓蓋地質(zhì)界線。特殊情況地質(zhì)體內(nèi)無法注記時,可以用引線法引出體外注記。引線長度一般不得超過7 mm,同時要盡量避免引線穿越多個地質(zhì)體。當(dāng)?shù)刭|(zhì)體面積較大或圖形較復(fù)雜時,可同時配置多個注記,而其周圍10 mm以內(nèi)的同類地質(zhì)體,不再另行注記;與同類地質(zhì)體相距超過10 mm的孤立地質(zhì)體均應(yīng)注記;相鄰的幾個同類地質(zhì)體可共用一個注記,但不能將注記注在斷層線上以說明兩側(cè)的地質(zhì)體。
(7)褶皺和區(qū)域性以上斷層應(yīng)注記編號,有名稱的應(yīng)注記名稱。編號注記于構(gòu)造符號的左側(cè)或下方,名稱注記于構(gòu)造符號的右側(cè)或上方,字列沿構(gòu)造排列,字頭一律朝北。
5.2 地理底圖數(shù)據(jù)綜合
地理底圖要素包含:水系(如天然河流、運河、渠道、湖泊、水庫、島嶼、沼澤、蓄洪區(qū)、鹽田、井、泉、水系其他附屬物、海岸線、海島、礁石、干出灘、海底地貌、海洋要素的名稱注記)、居民地、道路、地貌(如等高距、等高線、高程點、等高線高程注記、等深線水深注記、地貌名稱注記等)、境界以及其他要素等,可參照GB/T 12343.1—2008和DZ/T 0160—1995執(zhí)行[2,6]。
由于軍事地質(zhì)圖件表達(dá)形式太專業(yè),無論是首長機(jī)關(guān)、指揮員還是施工人員,由于缺乏專業(yè)的地質(zhì)知識,在圖件使用過程中,就會出現(xiàn)圖面內(nèi)容難理解和操作使用不方便等實際問題。因此,在軍事遙感地質(zhì)編圖時,應(yīng)跳出傳統(tǒng)地形圖和地質(zhì)圖編圖思維框架,提出了采用新型數(shù)值指數(shù)型軍事地質(zhì)成果圖件編圖方法。
該編圖方法思路為:根據(jù)地質(zhì)要素與軍事活動之間的關(guān)系建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)映射模型,將生硬難懂的專業(yè)地質(zhì)語言,轉(zhuǎn)化為簡單易懂的數(shù)字代碼,并通過查閱圖式圖例中數(shù)值對應(yīng)表的方法提高圖件的易讀性和通用性。初步解決了軍事遙感地質(zhì)成果圖件給誰用、怎樣用的問題。
本文以軍事水文地質(zhì)圖為例開展了軍事遙感地質(zhì)編圖方法研究。
軍事水文地質(zhì)圖是反映一個地區(qū)地下水情況及其與自然地理與地質(zhì)因素相互關(guān)系的基礎(chǔ)性圖件,可用于給水保障時使用。
(1)成圖要素。地層巖性及其富水性、地質(zhì)構(gòu)造、井、泉和地理底圖數(shù)據(jù)。
(2)地層/巖性。古近系至第四系按成因類型編圖(表1)[11-12],前新近系地層編圖單位為組或段[4]。侵入巖類按五分法方案(表2)編圖。編圖最小圖斑面積為2 mm×2 mm。對具有重要意義但規(guī)模小于編圖原則規(guī)定的最小圖斑,可適當(dāng)夸大表示。
表1 新生界劃分標(biāo)準(zhǔn)(按成因類型)Tab.1 Classification of the Cenozoic according to the genetic types
續(xù)表
表2 中三疊統(tǒng)侵入巖類劃分Tab.2 Classification for the intrusive rocks of M iddle Triassic
(3)地質(zhì)構(gòu)造。編圖最小長度10 mm。
(4)井、泉。用注記方式標(biāo)注。
(5)標(biāo)注格式。地層巖性和井、泉按GB/T 14158—1993規(guī)定標(biāo)注[13]。
(6)地下水類型及地層富水性等級按表3劃分[12]。富水性等級用普染色色調(diào)深淺或不同圖案區(qū)分。
表3 地下水類型及富水性等級劃分標(biāo)準(zhǔn)Tab.3 Types of groundwater and grading of the water abundance
根據(jù)以上編圖方法,結(jié)合軍事需求,編制了某幅松散巖類孔隙水富水條件綜合指數(shù)圖,如圖1所示,由于軍事要求,其中地名、公路名稱和江河名稱等要素未標(biāo)注。
從圖1中可以發(fā)現(xiàn),根據(jù)松散巖類孔隙水富水條件與軍事活動之間的關(guān)系,建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)映射模型,將富水性轉(zhuǎn)化富水條件指數(shù),并通過配備圖式圖例中的數(shù)值對應(yīng)表,提高了圖件的易讀性和通用性。
本文提出的軍事遙感地質(zhì)編圖方法,通過對其精度要求,各要素的綜合取舍及要求,圖形編輯方法,線型、符號和顏色等圖式以及制圖工作技術(shù)流程等編圖方法進(jìn)行相應(yīng)的要求與規(guī)范,可提高軍事遙感地質(zhì)圖件的專業(yè)性與適用性,從而為戰(zhàn)場建設(shè)、軍事行動保障和非戰(zhàn)爭行動等方面提供信息支撐。同時,下一步應(yīng)針對不同軍兵種、不同應(yīng)用對象、不同指揮級別間開展系列制圖方法研究,以適應(yīng)不同使用對象對軍事地質(zhì)圖件的特殊需求。
[1] 李遠(yuǎn)華.陸域遙感軍事地質(zhì)圖件編制方法研究[J].科技通報,2012,28(2):36-38.
[2] 國家測繪局測繪標(biāo)準(zhǔn)化研究所.GB/T 12343.1—2008國家基本比例尺地圖編繪規(guī)范第1部分:1∶25 000 1∶50 000 1∶100 000地形圖編繪規(guī)范[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.
[3] 國家測繪局測繪標(biāo)準(zhǔn)化研究所.GB/T 15968—2008遙感影像平面圖制作規(guī)范[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.
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M apping method ofm ilitary remote sensing geology
WANG Kang1,2,3,YU Dehao1,2,YANG Qinglei1,2,HU Pan1,LONG Fan1,YANG Tong1,3,WANG Li1
(1.The Second Engineering Research Institute,Shenyang 110162,China;2.Key Laboratory of Airborne Geophysics and Remote Sensing Geology,Ministry of Land and Resources,Beijing 100083,China;3.College of Geo-Exploration Science and Technology,Jilin University,Changchun 130026,China)
The product system ofmilitary geology is an important platform for showing themilitary geology works.And themilitary remote sensing geologicalmaps are themain achievements ofmilitary geological survey by remote sensing.Therefore,the mapping method ofmilitary remote sensing geology is important.In order to meet the needs of special geological survey by remote sensing,the authors made the mapping rules for military geology maps,and put forward themappingmethod ofmilitary remote sensing geology.The precision requirement,graph editing method and mapping workflow were also preliminarily discussed.With the specification of the mapping rules,the speciality and applicability of themaps ofmilitary remote sensing geology can be improved,which can provide data support for battlefield construction,military guarantee,and non-warmilitary operations.
mappingmethod;military;remote sensing geology;hydrogeology
TP79;P285.1;E994
A
2095-8706(2017)03-0083-07
(責(zé)任編輯:劉永權(quán))
10.19388/j.zgdzdc.2017.03.13
王康,于德浩,楊清雷,等.軍事遙感地質(zhì)編圖方法[J].中國地質(zhì)調(diào)查,2017,4(3):83-89.
2017-03-10;
2017-04-24。
中國地質(zhì)調(diào)查局“全國邊海防地區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)遙感調(diào)查(編號:DD20160076)”、國土資源部航空地球物理與遙感地質(zhì)重點實驗室“航遙青年創(chuàng)新基金(編號:2016YFL14、2013YFL12)”和國家“863”計劃“缺水地區(qū)地下水勘查與污染控制技術(shù)(編號:2012AA062601)”項目聯(lián)合資助。
王康(1988—),男,博士研究生,主要從事遙感信息提取、工程選址和遙感地質(zhì)等方面研究。Email:akang2005126@sina.com。
于德浩(1981—),男,博士后,高級工程師,主要從事遙感地質(zhì)和工程選址等領(lǐng)域的研究工作。Email:gsrs_fish@163.com。