第２１卷第ｌ期２００２年３月
海洋技术
Ｖｏｉ．２１，Ｎｏ．１
ＯＣＥＡＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｍａｒｃｈ，２００２
关于海域面积精确计算的若干问题探讨＊
王进华
张
鹰
王艳君
（南京师范大学地理科学学院，南京２１００９７）
摘要：海域面积精确计算是实现海洋功能区划的基础和关键之一。本文通过对江苏省海洋功能区划工作中误差的分析，并针对其产生原因，在地图投影的选择和坐标的变换、扫描精度的控制、配准精度的控制、图象的数字化和图形编辑等方面，提出了相应的优化处理方法，提高了海域面积计算的精度，将其中误差控制在估计值范围内，从而在实际工作中有一定的应用价值。
关键词：海域；地理信息系统；误差；数字化中图分类号：Ｐ７２
文献标识码：Ａ
文章编号：１００３—２０２９（２００２）０１—００６４—０４
日！Ｊ百
１地图投影的选择和坐标的变换
地图的数学基础主要包括地图投影、坐标系和高程系。地图投影的主要矛盾是曲面（地球椭球体或球体表面）和平面（地图平面）之间的矛盾。在解决曲面和平面的转换问题的过程中，必然会产生变形（角度、面积和长度的变形）。因此笔者认为地图投影方式的选择主要依据是（１）地图内容和用途；（２）制图
江苏省是一个海洋大省，拥有９５３．８７５９ｋｍ的
大陆海岸线和６７．７６２９ｋｍ的岛屿岸线以及１６个岛屿。海岸带（陆界为离海岸１０ｋｍ，海界为１５ｍ等深
线）的面积约３．５万ｋｍ２，其中沿岸陆地０．５万
ｋｍ２，潮间带近０．５万ｋｍ２，浅海部分约２．５万ｋｍ２。１９９２年完成的小比例尺海洋功能区划，沿海区比例尺为１：３０万，在外海区为１：１００万到１：２５０万，工
区域的大小；（３）制图区域形状和地理位置等。［２１在海洋功能区划中面积精确计算中，实现面积不变是工作的关键。在这一工作过程中，主要任务是选择适
当的地图投影和实行统一的地图投影变换。１９９３年国家标准《数字地形图产品模式》中的高斯一克吕格投影（简称高斯投影）是等角横轴切椭圆柱投影，没有角度变形，面积比是长度比的平方，最大变形在投
作尺度和精度很难满足海洋综合管理工作的需要。
为了进一步加强国家对海洋开发利用的宏观调控和
综合管理职能，协调各涉海产业部门之间用海矛盾，解决海洋开发中的无序、无度、无偿造成的海洋生态环境恶化、资源衰退和浪费等问题，确保以海洋资源合理开发利用为载体的海洋经济持续、稳定、协调发展，江苏省海洋局从２０００年开始组织开展大比例尺
海洋功能区划工作。本次海洋功能区划的比例尺为１：５万，区划范围是以领海以内的海域，陆域可选择距海岸线１～５ｋｍ范围内的区域，区划总面积约为４
影带的赤道两端，在６。带范围内，赤道两端有
０．１３８％的最大长度变形和０．２７％的最大面积变
形，但该投影的变形仍然是很小的，在采用这种投影
的地形图上，因这种变形产生的误差很小，甚至没有超出绘图和量图作业所产生的误差范围。因此高斯
万ｋｍ２。如何实现面积的精确计算是实施整个功能区划的关键，是解决、协调各涉海产业部门之间用海
矛盾的关键，是实现海洋综合管理的先决条件之一。
投影是本次海洋功能区划工作的标准投影方式。
在本次海洋功能区划中，地形图作为基本工作
底图，是实现其他类型图的配准、数字化、拼接和面
本文就本次海洋功能区划工作中实现面积精确计算
的几个问题阐述相对应的处理方法。
积计算的基础，它应首先转换到与国家标准一致。我
国现用的８０年代初的１：５万地形图均采用１９５４年
收稿日期：２００１—０６—２１
＊江苏省海洋功能区划资助项目
北京坐标，克拉索夫斯基椭球体，６。带高斯一克吕格投影。１９５６年黄海高程系。在实施海洋功能区划工
第１期
王迸华等：关于海域面积精确计算的若干问题探讨
６５
作中，这些资料的数学基础需要进行适当转换后才能应用，具体为坐标系改用８０西安坐标系（椭球参
数采用的是１９７５第十六届ＩＵＧＧ大会推荐的参
数），高程基准面转换为１９８５国家高程系，投影方式
和分带不变（或仍采用１９５４年北京坐标）。
实现坐标的变换，采用的处理方法是：利用地理信息系统软件ＡＲＣ／ＩＮＦＯ将８０年代的１：５万地形
图按其原来的数学基础建立图幅控制点（Ｔｉｃｓ）记录
其大地坐标，再对扫描地形图进行数字化，建立一个只具有控制点（Ｔｉｃｓ）的空数据层（Ｃｏｖｅｒａｇｅ）并建立各个数据层（包含控制点的数据层），再应用ｐｒｏ—
ｄｅｆｉｎｅ定义坐标系统对Ｔｉｃｓ实施从数字化单位到大地坐标的投影变换，根据投影变化后的控制点的转换。
海域管理的精度决定了扫描方式的选择和分辨ｄ一（２．５／ｘ）Ｒ
（１）
（１）式中∥为空间分辨率的长度，．７Ｃ为地形图
扫描格式用灰度模式，一方面地形图上采用的扫描的图象在图象处理软件Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ中，还幅图象在进行拼接时，边界不能准确的吻合，增加数
字化接边的难度，增大了数字图象中的误差。具体方法为：选取“图象”＞“旋转画布”＞“任意角度”进行
变换使得图象合乎地图的基本方位要求“上北下南，
左东右西”。
３栅格图象的配准
栅格图象的配准就是利用控制点对图象作精纠
正，使图象的几何位置符合某种地理坐标系统，并调整亮度值，从而得到比较精确的图象数据。配准的精度影响到图象数字化的精度，相应的影响到面积精确计算的精度。这里要处理好以下几个方面的问题。
３．１控制点的数量
在地理信息系统软件Ｍａｐｉｎｆ０６．０中，描写变换前图形坐标与变换后图象坐标之间的转算公式是一次多项式，至少需要选取３个控制点，得到６个坐标值，可求出未知６个系数。为了使校正后的图形各处纠正效果都比较好，必须使控制点选取在图形各处且分布比较均匀，特别是边界，四角要有控制点，以保证对整幅图象进行的几何校正，在地面特征变化较大的地图中，还要多选一些控制点以提高配准
的精度，控制点数量一般要大于最低值，控制点一般６～９个为宜。因为虽然控制点数量增加越多，但位置精度增加很少而计算量却增加很多。在对较大的
区域范围内进行配准时，可以采用分幅的方法，以避
免控制点之间的距离过大和在进行曲面的拟合时与
实际位置变化较大等不足。３．２控制点的选择
对于地形图的配准中，使用的是四角公里网来配准。在功能区划草图的配准中，为了保证控制点本身的准确，一般选用在图象上易分辨且目标较小的突出特征，如道路的交叉点、河流的分叉处、闸、桥
等，而且这些特征在较长的时间范围内没有变化。在
被校正图象的边缘处，要想办法进取控制点，不要漏掉。因为这种曲面的拟合，特别是高次曲面，在离控
制点较远的区域会按区域内的变化趋势继续延伸，
外推的结果会产生较大的错误，从而产生了图象校
正的畸变。处理方法为延长线间交点位置作为控制点。
３．３配准时比例尺的控制
为了保证配准的精度，减少配准误差，利用
ｊｅｃｔＴｉｃｓ，对地图数据层实施从数字化坐标到大地坐标２扫描精度的控制和图象的变换
率大小。通常扫描仪上分辨率使用的ｄｐｉ的数值表示，在进行地形图的扫描时，可以计算其空间分辨
率：
扫描分辨率ｄｐｉ的值，Ｒ为地形图的比例尺的分母。
按照《海洋功能区划图件绘制技术规程》中规定，图幅符号点误差不超过±０．２ｍｍ即实际空间长度为±１０ｍ，这就要求ｄ＜１０００ｃｍ，ｚ＞１２５ｄｐｉ，考虑到数
字化地图误差的产生是多方面的：图象扫描误差、图象校正误差、图象配准误差和数字化误差等，而且由
于扫描精度越大，数据量更大，巨大的数据量需要巨
大的存储空间，同时不易实现快速处理，所以合理的
扫描分辨率４５０～６００ｄｐｉ。
是四元色，可以尽可能的记录地形图上的数据（特别
是水下－等高线），另一方面，图象处理软件Ｐｈｏｔｏ—ｓｈｏｐ中部分编辑选项不能用于黑白模式的位图图象，通常最好是在灰度模式中编辑图象。
得进行位置和方向的变换，这是因为在地理信息系
统软件Ｍａｐｉｎｆｏ中，即使进行精纠正的图象，配准后仍然不能进行自动地翻转和方向的变换，这样多
６６海洋技术第２１卷
Ｍａｐｉｎｆｏ进行图象、图象与地形图进行配准时，应将图象放大。特别是在利用图象与地形图进行配准时，
误差由测图误差、绘图误差及数字化误差三部分组
成，本文仅讨论数字地图误差中的数字化误差，根据
草图上用球积仪求得面积、经纬网格的梯形面积与
应将地形图和图象都放大，而且尽量放大到同一比
例尺。配准时，要求十字丝与控制点的位置准确重合。
在Ｍａｐｉｎｆｏ的配准对话框中，配准误差是以像
数字化后的计算面积分别进行比较，从而进行有关
要素的精度评定。
文中的实验区主要分布在赣榆、射阳、东台、启东等，由１２个地块组成。每个县市有一个经纬网格的梯形（经度和纬度都为１５”）和两个地块（ｉＮ个海域使用的功能区）。地块计算面积和测量面积最大为
３５７８８．８ｍ２最小为６９５７．８ｍ２，平均为１３８９３．１ｍ２，
素的形式表示，是整数值。将其转换为实际距离单位
为
ｄ一（２．５／ｋ）・Ｒ・ｚ
（２）
（２）式中ｄ为误差的实际长度，ｋ为扫描分辨
率，Ｒ为图象的比例尺的分母，ｚ为像素的个数。按
照《海洋功能区划图件绘制技术规程》中规定，图幅符号点误差不超过土０．２ｍｍ即实际空间长度为±１０ｍ，这就要求ｄ＜１０００ｃｍ，当ｋ为４５０ｄｐｉ是，ｚ≤
地块平均顶点数为７个。表１中列出了由数字化所得面积的有关精度信息（差值和中误差的单位为
ｍ２）。
表１面积精度统计数据
面积差值最大差值最小差值平均差值中误差
第一次
２８．３７．５１４．８
单位：ｍ２
第二次
２９．５５．６１３．８
３．６，考虑到其他的误差因素，ｚ≤１为最大允许误
差。如果有１到２个控制点的误差较大，则坐标转换不能进行，需要重新选择控制点，调整匹配精度。一旦匹配，精度得到满足，则栅格坐标将转化为投影坐标。
１６．８１５．１
４实现精确数字化和矢量图形的编辑
在对配准的图象进行数字化时，一定要将图象
由文献［１］，可按下式
一／厂—磊ｍｐ—ｍ。￣／Ｐ＾／ｓｉｎ竺
Ｖ
（３）
Ｙｌ
放大到大于其本身的比例尺。在对１：５万比例尺的海域管理的部门草图进行数字化时，应将其比例尺
控制在１：２．５万来进行数字化，增强数字化的精度，以减少数字化的误差。
来估算数字化面积中误差．将户一１３８９３ｍ２、胛
一７及数字化点位误差ｍ。（两次分别为０．１６８ｍｍ
和０．１４６ｍｍ）代入，可估算得在两次采样中的数字
化面积中误差分别为１７．５１ｍ２和１５．２２ｍ２，由试验数据计算得的数字化面积中误差（表１）均比相应的计算误差值小。故本次海洋功能区划面积精确计算
的精度基本符合国家要求。
在地理信息系统软件Ｍａｐｉｎｆｏ中每个多边形
的所有外边界在数字化后成为一个独立的空间实
体，而每个多边形的所有边界都存贮在一起。问题是
相连多边形的边界将被数字化两次。这样就导致了
数据记录的冗余以及同一条直线的两次数字化结果
的不重合。由此，将会产生许多的碎片多边形。另外当线的端点不达结点时，即对于两个独立的多边形
６结论
实现海域面积精确计算是大比例尺海洋功能区划工作中的关键。在将各个县市区划草图输入计算机的过程中，进行误差的分析和针对误差产生相应的原因进行一定的处理，以提高图形精度，将图形的中误差控制在计算的中误差内。投影方式的选择和
来说，在线的端点和结点之间存在着间隙，需要进行
连接编辑。编辑过程中充分利用Ｍａｐｉｎｆｏ中的层管理和自动跟踪功能。
５数字化面积精度的统计分析
通过数字化方式得到的图形能否满足相应的精度要求，是本次海洋功能区划的主要问题。数字地图
转换、图象扫描过程中精度的控制、配准中控制点的
选择和数量的确定、图象的数字化等是误差产生的主要过程，优化这些过程就是海域面积计算精度的
提高过程。
第１期王进华等：关于海域面积精确计算的若干问题探讨
６７
参考文献
１高井祥，张书毕，马金铃．面积量算的方法、精度及其评价．矿山量测，１９９７（１）：３７～４２２国家技术监督局．海洋功能区划技术导则．２０００
３张超，陈丙咸等．地理信息系统．北京：高等教育出版社，１９９５，４７～５５
ＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｆＳｏｍｅ
ＰｒｏｂｌｉｍｓａｂｏｕｔＡｃｃｕｒａｔｅＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆＳｅａＡｒｅａ
Ｗａｎｇｊｉｎｈｕａ
ＺｈａｎｇＹｉｎｇ
ＷａｎｇＹａｎｊｕｎ
（ＧｅｏｇｒａｐｈｙＳｃｉｅｎｃｅＣｏｌｌｅｇｅ
ｏｆＮａｎｊｉｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９７）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｃｃｕｒａｔｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎＯｆ
Ｔｈｅ
ｅｒｒｏｒｓ
ｓｅａａｒｅａ
ｉｓ
ｏｎｅ
ｏｆｔｈｅｂａｓｅｓａｎｄｋｅｙｓｔｏｒｅａｌｉｚｅ
ｏｃｅａｎ
ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｄｉｖｉｓｉｏｎ．ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｉｍｉｎｇ
ａｔ
ｔｈａｔｅｘｉｓｔｉｎｔｈｅ
ｐｒｏｊｅｃｔｏｆ
ｏｃｅａｎ
ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｄｉｖｉｓｉｏｎｉｎＪｉａｎｇｓｕｐｒｏｖｉｎｃｅ
ａｒｅ
ｔｈｅｉｒｃａｕｓｅｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓ
ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｓｕｐｅｒｉｏｒｍｅｔｈｏｄｓｉｎｆｏｌｌｏｗｉｎｇａｓｐｅｃｔｓ：ｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｍａｐ
ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ，ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ
ｏｆｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ，ｃｏｎｔｒｏｌ
ＳＯ
ｏｆ
ｓｃａｎ
ａｃｃｕｒａｃｙ
ｓｅａ
ａｒｅａ
ａｎｄｒｅｇｉｓｔｅｒａｃｃｕｒａｃｙ，ｄｉｇｉｔｉｚａｔｉｏｎｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ
ｃａｎ
ｉｍａｇｅｓ，ｅｄｉｔｏｆｆｉｇｕｒｅｓ，ａｎｄｍｅｄｉａ
ｅｒｒｏｒｓ
ｃａｎ
ｏｎ．Ｔｈｕｓ，ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆ
ａ
ｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄ，ａｎｄｔｈｅ
ｂｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｗｉｔｈｉｎｅｓｉｍａｔｉｏｎ，ａｎｄｃｅｒｔａｉｎａｐｌｉｃａｔｉｏｎｖａｌｕｅ
ｃａｎ
ｂｅａｃｈｉｅｖｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄ：ｓｅａ
ａｒｅａ
ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ｄｉｇｉｔｉｘａｔｉｏｎｅｒｒｏｒ，ＧｅｏｇｒａｐｈｙＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ
海洋领域８６３—８１９海洋生物技术（“九五’’期间）
目标
以促进海水养殖业的持续发展和推进高技术产业化发展、开始海洋生物天然产物的新兴产业群为发
展目标，重点发展关键性的海洋生物基因工程、细胞工程和生化工程技术，力争到２０００年使部分领域达到
９０年代中期的世界先进水平。
主要研究成果在海洋生物功能基因、基因工程药物、转基因生物研究等方面，缩小了与发达国家的差距，取
得了一批达到国际先进水平和国内领先水平的成果；获得多个抗盐蔬菜品种和品系；研制了具有我国自主知识产权的一类抗艾滋病海洋药物已进入二期临床，开发了一批农业和工业用海洋生物制品；加速了我国海洋生物资源开发与利用，使我国的海洋生物高技术研究在国际上占有一席之地。
第２１卷第ｌ期２００２年３月
海洋技术
Ｖｏｉ．２１，Ｎｏ．１
ＯＣＥＡＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｍａｒｃｈ，２００２
关于海域面积精确计算的若干问题探讨＊
王进华
张
鹰
王艳君
（南京师范大学地理科学学院，南京２１００９７）
摘要：海域面积精确计算是实现海洋功能区划的基础和关键之一。本文通过对江苏省海洋功能区划工作中误差的分析，并针对其产生原因，在地图投影的选择和坐标的变换、扫描精度的控制、配准精度的控制、图象的数字化和图形编辑等方面，提出了相应的优化处理方法，提高了海域面积计算的精度，将其中误差控制在估计值范围内，从而在实际工作中有一定的应用价值。
关键词：海域；地理信息系统；误差；数字化中图分类号：Ｐ７２
文献标识码：Ａ
文章编号：１００３—２０２９（２００２）０１—００６４—０４
日！Ｊ百
１地图投影的选择和坐标的变换
地图的数学基础主要包括地图投影、坐标系和高程系。地图投影的主要矛盾是曲面（地球椭球体或球体表面）和平面（地图平面）之间的矛盾。在解决曲面和平面的转换问题的过程中，必然会产生变形（角度、面积和长度的变形）。因此笔者认为地图投影方式的选择主要依据是（１）地图内容和用途；（２）制图
江苏省是一个海洋大省，拥有９５３．８７５９ｋｍ的
大陆海岸线和６７．７６２９ｋｍ的岛屿岸线以及１６个岛屿。海岸带（陆界为离海岸１０ｋｍ，海界为１５ｍ等深
线）的面积约３．５万ｋｍ２，其中沿岸陆地０．５万
ｋｍ２，潮间带近０．５万ｋｍ２，浅海部分约２．５万ｋｍ２。１９９２年完成的小比例尺海洋功能区划，沿海区比例尺为１：３０万，在外海区为１：１００万到１：２５０万，工
区域的大小；（３）制图区域形状和地理位置等。［２１在海洋功能区划中面积精确计算中，实现面积不变是工作的关键。在这一工作过程中，主要任务是选择适
当的地图投影和实行统一的地图投影变换。１９９３年国家标准《数字地形图产品模式》中的高斯一克吕格投影（简称高斯投影）是等角横轴切椭圆柱投影，没有角度变形，面积比是长度比的平方，最大变形在投
作尺度和精度很难满足海洋综合管理工作的需要。
为了进一步加强国家对海洋开发利用的宏观调控和
综合管理职能，协调各涉海产业部门之间用海矛盾，解决海洋开发中的无序、无度、无偿造成的海洋生态环境恶化、资源衰退和浪费等问题，确保以海洋资源合理开发利用为载体的海洋经济持续、稳定、协调发展，江苏省海洋局从２０００年开始组织开展大比例尺
海洋功能区划工作。本次海洋功能区划的比例尺为１：５万，区划范围是以领海以内的海域，陆域可选择距海岸线１～５ｋｍ范围内的区域，区划总面积约为４
影带的赤道两端，在６。带范围内，赤道两端有
０．１３８％的最大长度变形和０．２７％的最大面积变
形，但该投影的变形仍然是很小的，在采用这种投影
的地形图上，因这种变形产生的误差很小，甚至没有超出绘图和量图作业所产生的误差范围。因此高斯
万ｋｍ２。如何实现面积的精确计算是实施整个功能区划的关键，是解决、协调各涉海产业部门之间用海
矛盾的关键，是实现海洋综合管理的先决条件之一。
投影是本次海洋功能区划工作的标准投影方式。
在本次海洋功能区划中，地形图作为基本工作
底图，是实现其他类型图的配准、数字化、拼接和面
本文就本次海洋功能区划工作中实现面积精确计算
的几个问题阐述相对应的处理方法。
积计算的基础，它应首先转换到与国家标准一致。我
国现用的８０年代初的１：５万地形图均采用１９５４年
收稿日期：２００１—０６—２１
＊江苏省海洋功能区划资助项目
北京坐标，克拉索夫斯基椭球体，６。带高斯一克吕格投影。１９５６年黄海高程系。在实施海洋功能区划工
第１期
王迸华等：关于海域面积精确计算的若干问题探讨
６５
作中，这些资料的数学基础需要进行适当转换后才能应用，具体为坐标系改用８０西安坐标系（椭球参
数采用的是１９７５第十六届ＩＵＧＧ大会推荐的参
数），高程基准面转换为１９８５国家高程系，投影方式
和分带不变（或仍采用１９５４年北京坐标）。
实现坐标的变换，采用的处理方法是：利用地理信息系统软件ＡＲＣ／ＩＮＦＯ将８０年代的１：５万地形
图按其原来的数学基础建立图幅控制点（Ｔｉｃｓ）记录
其大地坐标，再对扫描地形图进行数字化，建立一个只具有控制点（Ｔｉｃｓ）的空数据层（Ｃｏｖｅｒａｇｅ）并建立各个数据层（包含控制点的数据层），再应用ｐｒｏ—
ｄｅｆｉｎｅ定义坐标系统对Ｔｉｃｓ实施从数字化单位到大地坐标的投影变换，根据投影变化后的控制点的转换。
海域管理的精度决定了扫描方式的选择和分辨ｄ一（２．５／ｘ）Ｒ
（１）
（１）式中∥为空间分辨率的长度，．７Ｃ为地形图
扫描格式用灰度模式，一方面地形图上采用的扫描的图象在图象处理软件Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ中，还幅图象在进行拼接时，边界不能准确的吻合，增加数
字化接边的难度，增大了数字图象中的误差。具体方法为：选取“图象”＞“旋转画布”＞“任意角度”进行
变换使得图象合乎地图的基本方位要求“上北下南，
左东右西”。
３栅格图象的配准
栅格图象的配准就是利用控制点对图象作精纠
正，使图象的几何位置符合某种地理坐标系统，并调整亮度值，从而得到比较精确的图象数据。配准的精度影响到图象数字化的精度，相应的影响到面积精确计算的精度。这里要处理好以下几个方面的问题。
３．１控制点的数量
在地理信息系统软件Ｍａｐｉｎｆ０６．０中，描写变换前图形坐标与变换后图象坐标之间的转算公式是一次多项式，至少需要选取３个控制点，得到６个坐标值，可求出未知６个系数。为了使校正后的图形各处纠正效果都比较好，必须使控制点选取在图形各处且分布比较均匀，特别是边界，四角要有控制点，以保证对整幅图象进行的几何校正，在地面特征变化较大的地图中，还要多选一些控制点以提高配准
的精度，控制点数量一般要大于最低值，控制点一般６～９个为宜。因为虽然控制点数量增加越多，但位置精度增加很少而计算量却增加很多。在对较大的
区域范围内进行配准时，可以采用分幅的方法，以避
免控制点之间的距离过大和在进行曲面的拟合时与
实际位置变化较大等不足。３．２控制点的选择
对于地形图的配准中，使用的是四角公里网来配准。在功能区划草图的配准中，为了保证控制点本身的准确，一般选用在图象上易分辨且目标较小的突出特征，如道路的交叉点、河流的分叉处、闸、桥
等，而且这些特征在较长的时间范围内没有变化。在
被校正图象的边缘处，要想办法进取控制点，不要漏掉。因为这种曲面的拟合，特别是高次曲面，在离控
制点较远的区域会按区域内的变化趋势继续延伸，
外推的结果会产生较大的错误，从而产生了图象校
正的畸变。处理方法为延长线间交点位置作为控制点。
３．３配准时比例尺的控制
为了保证配准的精度，减少配准误差，利用
ｊｅｃｔＴｉｃｓ，对地图数据层实施从数字化坐标到大地坐标２扫描精度的控制和图象的变换
率大小。通常扫描仪上分辨率使用的ｄｐｉ的数值表示，在进行地形图的扫描时，可以计算其空间分辨
率：
扫描分辨率ｄｐｉ的值，Ｒ为地形图的比例尺的分母。
按照《海洋功能区划图件绘制技术规程》中规定，图幅符号点误差不超过±０．２ｍｍ即实际空间长度为±１０ｍ，这就要求ｄ＜１０００ｃｍ，ｚ＞１２５ｄｐｉ，考虑到数
字化地图误差的产生是多方面的：图象扫描误差、图象校正误差、图象配准误差和数字化误差等，而且由
于扫描精度越大，数据量更大，巨大的数据量需要巨
大的存储空间，同时不易实现快速处理，所以合理的
扫描分辨率４５０～６００ｄｐｉ。
是四元色，可以尽可能的记录地形图上的数据（特别
是水下－等高线），另一方面，图象处理软件Ｐｈｏｔｏ—ｓｈｏｐ中部分编辑选项不能用于黑白模式的位图图象，通常最好是在灰度模式中编辑图象。
得进行位置和方向的变换，这是因为在地理信息系
统软件Ｍａｐｉｎｆｏ中，即使进行精纠正的图象，配准后仍然不能进行自动地翻转和方向的变换，这样多
６６海洋技术第２１卷
Ｍａｐｉｎｆｏ进行图象、图象与地形图进行配准时，应将图象放大。特别是在利用图象与地形图进行配准时，
误差由测图误差、绘图误差及数字化误差三部分组
成，本文仅讨论数字地图误差中的数字化误差，根据
草图上用球积仪求得面积、经纬网格的梯形面积与
应将地形图和图象都放大，而且尽量放大到同一比
例尺。配准时，要求十字丝与控制点的位置准确重合。
在Ｍａｐｉｎｆｏ的配准对话框中，配准误差是以像
数字化后的计算面积分别进行比较，从而进行有关
要素的精度评定。
文中的实验区主要分布在赣榆、射阳、东台、启东等，由１２个地块组成。每个县市有一个经纬网格的梯形（经度和纬度都为１５”）和两个地块（ｉＮ个海域使用的功能区）。地块计算面积和测量面积最大为
３５７８８．８ｍ２最小为６９５７．８ｍ２，平均为１３８９３．１ｍ２，
素的形式表示，是整数值。将其转换为实际距离单位
为
ｄ一（２．５／ｋ）・Ｒ・ｚ
（２）
（２）式中ｄ为误差的实际长度，ｋ为扫描分辨
率，Ｒ为图象的比例尺的分母，ｚ为像素的个数。按
照《海洋功能区划图件绘制技术规程》中规定，图幅符号点误差不超过土０．２ｍｍ即实际空间长度为±１０ｍ，这就要求ｄ＜１０００ｃｍ，当ｋ为４５０ｄｐｉ是，ｚ≤
地块平均顶点数为７个。表１中列出了由数字化所得面积的有关精度信息（差值和中误差的单位为
ｍ２）。
表１面积精度统计数据
面积差值最大差值最小差值平均差值中误差
第一次
２８．３７．５１４．８
单位：ｍ２
第二次
２９．５５．６１３．８
３．６，考虑到其他的误差因素，ｚ≤１为最大允许误
差。如果有１到２个控制点的误差较大，则坐标转换不能进行，需要重新选择控制点，调整匹配精度。一旦匹配，精度得到满足，则栅格坐标将转化为投影坐标。
１６．８１５．１
４实现精确数字化和矢量图形的编辑
在对配准的图象进行数字化时，一定要将图象
由文献［１］，可按下式
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（３）
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放大到大于其本身的比例尺。在对１：５万比例尺的海域管理的部门草图进行数字化时，应将其比例尺
控制在１：２．５万来进行数字化，增强数字化的精度，以减少数字化的误差。
来估算数字化面积中误差．将户一１３８９３ｍ２、胛
一７及数字化点位误差ｍ。（两次分别为０．１６８ｍｍ
和０．１４６ｍｍ）代入，可估算得在两次采样中的数字
化面积中误差分别为１７．５１ｍ２和１５．２２ｍ２，由试验数据计算得的数字化面积中误差（表１）均比相应的计算误差值小。故本次海洋功能区划面积精确计算
的精度基本符合国家要求。
在地理信息系统软件Ｍａｐｉｎｆｏ中每个多边形
的所有外边界在数字化后成为一个独立的空间实
体，而每个多边形的所有边界都存贮在一起。问题是
相连多边形的边界将被数字化两次。这样就导致了
数据记录的冗余以及同一条直线的两次数字化结果
的不重合。由此，将会产生许多的碎片多边形。另外当线的端点不达结点时，即对于两个独立的多边形
６结论
实现海域面积精确计算是大比例尺海洋功能区划工作中的关键。在将各个县市区划草图输入计算机的过程中，进行误差的分析和针对误差产生相应的原因进行一定的处理，以提高图形精度，将图形的中误差控制在计算的中误差内。投影方式的选择和
来说，在线的端点和结点之间存在着间隙，需要进行
连接编辑。编辑过程中充分利用Ｍａｐｉｎｆｏ中的层管理和自动跟踪功能。
５数字化面积精度的统计分析
通过数字化方式得到的图形能否满足相应的精度要求，是本次海洋功能区划的主要问题。数字地图
转换、图象扫描过程中精度的控制、配准中控制点的
选择和数量的确定、图象的数字化等是误差产生的主要过程，优化这些过程就是海域面积计算精度的
提高过程。
第１期王进华等：关于海域面积精确计算的若干问题探讨
６７
参考文献
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ｃａｎ
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ｅｒｒｏｒｓ
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ｏｎ．Ｔｈｕｓ，ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆ
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ｂｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｗｉｔｈｉｎｅｓｉｍａｔｉｏｎ，ａｎｄｃｅｒｔａｉｎａｐｌｉｃａｔｉｏｎｖａｌｕｅ
ｃａｎ
ｂｅａｃｈｉｅｖｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄ：ｓｅａ
ａｒｅａ
ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ｄｉｇｉｔｉｘａｔｉｏｎｅｒｒｏｒ，ＧｅｏｇｒａｐｈｙＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ
海洋领域８６３—８１９海洋生物技术（“九五’’期间）
目标
以促进海水养殖业的持续发展和推进高技术产业化发展、开始海洋生物天然产物的新兴产业群为发
展目标，重点发展关键性的海洋生物基因工程、细胞工程和生化工程技术，力争到２０００年使部分领域达到
９０年代中期的世界先进水平。
主要研究成果在海洋生物功能基因、基因工程药物、转基因生物研究等方面，缩小了与发达国家的差距，取
得了一批达到国际先进水平和国内领先水平的成果；获得多个抗盐蔬菜品种和品系；研制了具有我国自主知识产权的一类抗艾滋病海洋药物已进入二期临床，开发了一批农业和工业用海洋生物制品；加速了我国海洋生物资源开发与利用，使我国的海洋生物高技术研究在国际上占有一席之地。