本发明涉及地图制图技术，特别是涉及一种基于公共数据的遥感影像地形图制图法。
背景技术：
铁路、公路、管线等线状工程制图大多数采用带状图，以往这种带状地图主要采用国家测绘部门提供的标准分幅地图进行扫描、拼接或者直接采用标准分幅的电子图纸进行拼接。而2012年以来的国家保密新规定，禁止对国家标准大中比例尺地图进行扫描和打印，因此工程用图受到很大影响。此外，由于从国家相关部分申请、购买地形图手续繁琐，采购周期一般以月计，这很难快速适应，国内、国际竞争日趋激烈的铁路基础设施建设浪潮。
在网络技术逐渐成熟，全球卫星定位技术不再被少数国家垄断，特别是大数据时代的到来，遥感影像数据、DEM数字高程模型数据、基础地理信息数据(制图原始数据三要素)的获取不再过分依赖传统途径。如果数量巨大的公共数据没有得到合理利用，那将是更大程度上的浪费。因此，研究一种基于公共数据的遥感影像地形图制图法，是破解新保密形势下的数据困局最好的办法。
技术实现要素：
针对新的保密形势，以及传统制图方法中存在的问题，本发明提出一种基于公共数据的遥感影像地形图制图法，其目的在于，合理使用公共遥感影像数据、公共DEM数字高程模型数据、公共基础地理信息数据，通过适当的数据预处理，进行数据间的无缝套合。遥感影像带状地图具有国际通用坐标系，在不违反保密规定的同时，为勘察设计行业提供可靠的数据支持。
本发明涉及的一种基于公共数据的遥感影像地形图制图法，技术步骤包括：公共遥感影像瓦片数据的获取(S1),公共DEM数字高程模型数据的获取(S2),公共基础地理信息数据的获取(S3),公共遥感影像瓦片数据预处理(S4),公共DEM数字高程模型数据预处理(S5),公共基础地理信息数据的预处理及符号化(S6),高程点及等高线的生成及符号化(S7),遥感影像地形图的制图综合(S8)。
S1、公共遥感影像瓦片数据的获取
获取时相两年以内，云雾覆盖少于10％的遥感影像瓦片数据。采用的高分辨率瓦片数据为DigitalGlobe系列数据：WorldView-2亚米级卫星数据。常用的高分辨率瓦片数据是通过商业软件在GoogleEarth、GoogleMap、BingMap、天地图、百度地图等公共平台上下载。
S2、公共DEM数字高程模型数据的获取
从公共网络平台获取SRTM(Shuttle Radar Topography Mission)数据，高程点原始采样间隔为3孤秒；GDEM(先进星载热发射和反射辐射仪全球数字高程模型)数据，高程点原始采样间隔为30米。
S3、公共基础地理信息数据的获取
公共基础地理信息数据主要指既有公路、铁路及其附属设施数据，山川、河流、居民地数据。获取方式是在公共网络平台上进行点、线、面数据的采集。其中对不同信息采用不同的颜色：铁路采用黑色、公路采用棕色、注记采用白色，并且按不同类型进行图层的分组存储。采集得到的公共基础地理信息数据格式为KML、KMZ、DWG格式。
S4、公共遥感影像瓦片数据预处理
对获取的遥感影像瓦片数据按出图要求进行文件格式、坐标系统的转换，并且按出图分辨率进行输出，其坐标系统采用UTM投影，WGS84椭球世界通用坐标系；当同一种瓦片数据不能满足成图质量要求时，需要综合多种数据源，对有云雾覆盖区域进行修正处理；对输出的公共遥感影像数据进行光谱增强处理，采用“RGB单通道、RGB多通道曲线—CMYK单通道选取颜色—RGB单通道、RGB多通道曲线”交替进行的处理模式。
S5、公共DEM数字高程模型数据预处理
按相同坐标系统，相同采样间隔输出TIFF格式SRTM数据与GDEM数据，利用SRTM数据对GDEM数据进行粗差剔除，剔除方法是采用矩阵运算的方法，给定先验阀值，对矩阵运算差值大于阀值的高程点进行剔除，同时保留那些差值小于阀值的高程点，完成DEM数字高程模型数据的优化；对优化后的公共DEM数字高程模型进行格式、坐标系的转换，并且按30米格网点间距，输出GRID格式数据，其坐标系统采用UTM投影，WGS84椭球世界通用坐标系。
S6、公共基础地理信息数据的预处理及符号化
对S3公共基础地理信息数据的获取步骤获取的数据进行多段线接长、密集点抽稀、属性编辑，其中多段线接长和密集点抽稀采用自动化的方式进行；进行数据格式转换，坐标系统采用UTM投影，WGS84坐标系，输出时采用DWG格式；对输出成果进行符号化以及属性赋值，包括图层编码、线型、线宽、颜色属性的赋予。
S7、高程点等高线的生成及符号化
利用S5公共DEM数字高程模型数据预处理生成的GRID数据，按照国家标准自动生成高程点和等高线数据，1：50000图等高距采用10米～20米，1：10000图等高距采用5米～10米；按照国家标准对成果进行符号化，按照国家标准定义图层编码，赋予对应的线型、线宽、颜色属性。
S8遥感影像地形图的制图综合
将步骤S4公共遥感影像瓦片数据预处理、S6公共基础地理信息数据的预处理及符号化、S7高程点等高线的生成及符号化得到的光栅数据与矢量数据成果进行套合；参照遥感影像底图，对遗漏的基础地理信息进行修测；调整地物之间的拓扑关系，处理注记与线条之间的叠压等问题；对基础地理信息数据属性标签的加密或者抽稀。
本发明涉及的一种基于公共数据的遥感影像地形图制图法，采用的遥感影像数据、DEM高程数据、基础地理信息数据均为公共数据，数据获取周期短，可选数据源多，采用的后处理方法技术先进，成图效率高，得到的影像地形图成果数据具有国际通用坐标，不违反国家保密规定，为勘察设计各专业提供了可靠的数据支持。
附图说明
图1为本发明涉及的一种基于公共数据的遥感影像地形图制图法的流程图。
图中标标记说明：
S1、公共遥感影像瓦片数据的获取
S2、公共DEM数字高程模型数据的获取
S3、公共基础地理信息数据的获取
S4、公共遥感影像瓦片数据预处理
S5、公共DEM数字高程模型数据预处理
S6、公共基础地理信息数据的预处理及符号化
S7、高程点及等高线的生成及符号化
S8、遥感影像地形图的制图综合
具体实施方式
本发明涉及的一种基于公共数据的遥感影像地形图制图法，技术步骤包括：公共遥感影像瓦片数据的获取(S1),公共DEM数字高程模型数据的获取(S2),公共基础地理信息数据的获取(S3),公共遥感影像瓦片数据预处理(S4),公共DEM数字高程模型数据预处理(S5),公共基础地理信息数据的预处理及符号化(S6),高程点及等高线的生成及符号化(S7),遥感影像地形图的制图综合(S8)。
S1、公共遥感影像瓦片数据的获取
获取时相两年以内，云雾覆盖少于10％的GoogleEarth15级遥感影像瓦片数据，数据原始分辨率为3.8米，数据具有WGS84椭球大地坐标，数据格式为GEOTIFF。数据整体质量良好，存在一定数量的色块，色块区域间偏色程度不同，且存在色差，有小面积云覆盖。从BingMap、天地图平台下载DigitalGlobe系列：WorldView-2亚米级卫星数据，以及国产卫星数据，用于有云雾覆盖区域数据修补。
S2、公共DEM数字高程模型数据的获取
从公共网络平台下载相关区域的SRTM数据与GDEM数据，原始数据都采用EGM96地球重力场模型，平面坐标系为WGS84大地坐标。SRTM数据具有较高的可置信度，但格网点间距为90米，不能满足1：50000影像地形图制图要求，GDEM格网点间距为30米。
S3、公共基础地理信息数据的获取
在公共网络平台上采集基础地理信息数据包括：公路、铁路及其附属设施数据，山川、河流、居民地数据。获取方式是进行点、线、面数据的采集，其中对不同信息采用不同的颜色，铁路采用黑色、公路采用棕色、注记采用白色，并且按不同类型进行图层的分组存储,分为铁路、公路、居民地图层组。采集得到的公共基础地理信息数据具有WGS84大地坐标，采集得到的公共基础地理信息数据格式为KML、KMZ、DWG格式。
S4、公共遥感影像瓦片数据预处理
对获取的遥感影像瓦片数据，按JPEG文件格式输出、投影坐标系统为WGS84第50带(以中国华北地区为例)，按5米地面分辨率输出；对输出的公共遥感影像数据进行光谱增强处理，由于数据存在云覆盖区域，因此综合该区域内的BingMap、天地图15级数据，对有云雾覆盖区域进行替换处理；根据图内色块制作相应选区，在选区内应用：RGB单通道、多通道曲线和CMYK单通道选取颜色两种处理手段进行光谱增强，同时，采用“RGB单通道、RGB多通道曲线—CMYK单通道选取颜色—RGB单通道、RGB多通道曲线”交替进行的处理模式。最终得到色彩均匀，无色差的遥感影像底图数据。
S5、公共DEM数字高程模型数据预处理
按UTM投影，WGS84-50坐标系统，30米采样间隔输出GEOTIFF格式SRTM数据与GDEM数据，利用SRTM数据对GDEM数据进行粗差剔除。主要按如下步骤进行：
①SRTM数据与GDEM数据的坐标转换，采用WGS84-50投影坐标系。
②按照30米格网采样间隔，分别输出GEOTIFF格式SRTM数据与GDEM数据。
③设置先验阀值F为20米，设某位置GDEM高程点高程为H(g)，该位置的SRTM高程点高程为H(s)，该位置修正后高程为H(m)按如下公式进行矩阵运算，对两种数据中的高程点逐一判断。
H(m)＝if(abs(H(g)-H(s))≤F,H(g),H(s))
④将运算得到的剔除粗差的DEM数据成果添加到SRTM数据中，形成最终的优化后的DEM成果。
S6、公共基础地理信息数据的预处理及符号化
对S3公共基础地理信息数据的获取步骤获取的公共基础地理信息数据进行多段线接长、密集点抽稀、属性编辑，其中多段线接长和密集点抽稀采用自动化的方式进行；进行数据格式转换，使用WGS84椭球，UTM投影第50带投影坐标，输出采用DWG格式；对输出成果进行符号化以及属性赋值，包括图层编码、线型、线宽、颜色属性的赋予。铁路采用的图层编码为410100，高速公路采用的图层编码为420100，市界图层编码为640000。
S7、高程点等高线的生成及符号化
利用S5公共DEM数字高程模型数据预处理生成的GRID数据，按照国家标准自动生成高程点和等高线数据，例如：等高距采用10米、高程点间距采用1000米；按照国家标准对成果进行符号化，按照国家标准定义图层编码，赋予对应的线型、线宽、颜色属性。等高线图层编码为710101、710102，高程点图层编码为720100。
S8、遥感影像地形图的制图综合
将步骤S4公共遥感影像瓦片数据预处理、S6公共基础地理信息数据的预处理及符号化、S7高程点等高线的生成及符号化得到的光栅数据与矢量数据成果进行套合；参照遥感影像底图，对遗漏的基础地理信息进行修测；调整地物之间的拓扑关系，处理注记与线条之间的叠压等问题；对基础地理信息数据属性标签的加密或者抽稀。