浅谈数字海图无缝拼接技术_中国投影网,无缝拼接，大屏拼接,数字,投影资讯

引言

　　海图是开发利用海洋资源、维护海上安全不可缺少的工具，也是研究航行海区的地理环境、选择航线和制定航行计划、定位和解算有关的航海问题以及海上作战等不可或缺的工具。与地形图相比较，海图（主要指航海图）比例尺本身不成系列，海图图幅不是按系统的经、纬差分幅，而且图幅之间有一定的重叠― 即同比例尺成套海图的相邻图幅之间有一定的叠幅（叠幅是为了在航行换图时方便、准确地转移航线，以保证航行安全）。对于给定的海区，连续分布而又相互分离的单张海图使得完整的海洋地理空间发生人为的割裂。

　　随着信息技术的发展，海洋地理信息的存储介质由纸张发展为计算机，作为计算机可识别存储介质上的有序集合― 数字海图仍延用最初的分幅方式。分幅表达海洋空间信息存在着这样的弊端：① 分幅方式本身破坏了地理实体的完整性。分幅表达在物理上割裂了地理实体的完整性，使得同一地理实体穿越多个图幅，在计算机系统中完整的目标要分块或分段存储，这种存储上的分散导致地物整体一致性维护的复杂性；② 它不便于数据库的分布式管理。对于同一地理实体，存储分布于不同的网络结点上，检索和存取效率将难以优化提高；查询也要在多个图幅间进行，这要求系统能够在多个相邻图幅间靠地物标识进行空间和逻辑上的匹配、关联等操作；③ 海图分幅的叠幅特点使得相邻海图的叠幅部分的海洋信息重复获取与存储，这会产生裂隙和数据冗余，致使资源空间在使用上浪费。排除上述弊端的措施是利用计算机方法实现数字海图无缝拼接― 将分片的数字海洋信息处理成连续无缝的数据，并进一步建立相应的数据模型进行无缝管理。

2 缝隙来源及无缝的含义

2 . 1 数字海图缝隙的来源

　　空间地理数据的缝隙主要源自数据获取、数据的表示与组织以及数据处理等方面［' ］。在数据获取方面，连续的地表空间被划分为若干个相互链接的子空间，使得该空间中的同一地物相应地被划分成若干个部分，分布于不同的图幅中，从而产生缝隙（如图1 ，局部完整的海岸线被分割于分离的连续图幅中）。值得注意的是，数字海图的自由分幅与数字地形图的经纬线分幅有所区别：数字地形图采用高斯一克吕格投影，依照国家基本比例尺系列按不同的经差、纬差分幅，图廓线由经纬线构成，相邻比例尺地形图之间完全连续，同比例尺相邻图幅之间没有间隙，也没有重叠；而同比例尺成套航海图则采用墨卡托投影，按航线规划，自由分幅，不存在分带投影问题。但邻幅之间有一定的重叠（也称为叠幅部分），重叠的范围不绝对，视海区的自然状况和航海需要而定（一般不超过图幅的四分之一，宽度不窄于10cm ，广阔海域可窄于10 ℃ m 甚至边接边，边接边可视为叠幅范围为零）。另外，对于数字海图而言，传统的纸质海图作为一种基本的空间数据源，在进行数字化时，设备精度与采集精度会使海图在叠幅部分的重复内容处产生缝隙。

　　在数据表示方面，虽然以经纬度表示的地理坐标系可以连续无缝地覆盖整个椭球面，但以高斯一克吕格投影坐标来描述的椭球面不可避免的会遭遇跨带所导致的裂缝问题（如图3 ）。例如我国1 : 2 . 5 万一1 : 印万地形图均采用高斯一克吕格投影，分分带；1 : 1 万及更大比例尺的地形图和1 : 2 万及更大比例尺的航海图则采用高斯一克吕格投影，3o 分带。在数据的存储和管逛色上，按图幅以文件形式来组织和存储空间几何数据，造成不同的图幅之间存在缝隙。理过程的不一致会产生缝隙。在数字化或节点聚合的过程中，若两点间的距离在容差范围内，可以认为是同一点，当数据精度要求更高时，就容易产生缝隙。

2 . 2 数字海图无缝的几个方面

　　两个相邻图幅数字海图的空间数据在结合处可能存在逻辑缝隙和物理缝隙。数字海图无缝拼接的目的是实现逻辑无缝和物理无缝。逻辑缝隙有两种情形：一种是同一地物在相邻图幅的两个分离的数据文件中具有不同的地物编码A 与B ；另一种是同一地物在这两个数据文件中具有不同的属性信息。那么对于相邻图幅之间的逻辑缝隙，一方面要使同一目标在相邻图幅中的地物编码和属性赋值取得一致，另一方面是将同一目标在相邻图幅中的空间实体数据在逻辑上链接在一起。这样处理后的两个相邻图幅之间链接上的无缝称为逻辑无缝。在图形显示时，两图幅的内容看上去也不存在裂缝。然而，逻辑无缝的相邻图幅，却可能存在着物理存储上的分离― 物理缝隙，即一个完整的地物被分割于不同的数据文件之中。那么，当两个相邻图幅合并成一个大区域后，只有在被分割的对象完成几何合并和对应的属性合并后，即两图幅在物理存储上合并成为一个文件，才实现了物理无缝。在逻辑无缝的情形下，当我们对一个完整的目标进行查询时，如果可以完整地选取目标而不出现断裂，并可以获得与该目标整体相关的信息，那便是取得了与物理无缝情形下相同的查询结果。这样的逻辑无缝查询对于海洋地理信息系统空间分析功能的实现是有意义的此时，尽管物理上空间数据是有缝隙的，但空间数据在使用上具有连贯性，即数据在逻辑使用上是无缝的。如果数字海图中某一目标的几何特征被改变时，其相应的属性数据并不与之同步改变，这说明了属性数据与几何数据之间存在缝隙，这种缝隙的消除要通过空间数据库的物理层与概念层之间合理的内部映射来实现，即取决于数据模型的设计。

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