陳建城

(寧夏水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司測(cè)繪分公司 銀川 750004)

在地形圖中,表示地貌起伏的一種重要手段——等高線。在常規(guī)平板測(cè)圖中,等高線是由人在野外手工繪制的。在自動(dòng)化成圖中,計(jì)算機(jī)自動(dòng)勾繪等高線的算法是相當(dāng)復(fù)雜的,也是自動(dòng)化制圖系統(tǒng)的難點(diǎn)之一。瑞得數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)RDMS4.5是由武漢瑞得信息工程有限公司開發(fā)的成圖軟件,它首先要建立數(shù)字高程模型,即把野外采集到的不相干的離散點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化,即建立起相應(yīng)離散點(diǎn)之間的聯(lián)系,然后直接在網(wǎng)絡(luò)模型上進(jìn)行內(nèi)插而勾繪出等高線 (也稱等值線),RDMSDTM采用大量?jī)?yōu)化的構(gòu)網(wǎng)建模算法,具有速度快、模型形態(tài)優(yōu)良、自動(dòng)化程度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),大大提高了制圖的工作效率。南方CASS地形地籍成圖軟件是基于AUTOCAD平臺(tái)二次開發(fā)的數(shù)字測(cè)圖數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng),它廣泛應(yīng)用于地形成圖、土地整理、空間數(shù)據(jù)庫等領(lǐng)域。RDMS4.5與CASS2008成圖系統(tǒng)中關(guān)于山區(qū)等高線畫法的相比,具有成圖速度快,線型質(zhì)量好,修飾方便等有優(yōu)點(diǎn)。

1 等高線的勾繪與相關(guān)要求

等高線 (contour)是地圖上地面高程相等的相鄰各點(diǎn)所連成的曲線。等高線分為首曲線、計(jì)曲線、間曲線。等高距是地圖上相鄰等高線的高程差。我省南部山區(qū),地處我國(guó)半干早黃土高原向干旱風(fēng)沙區(qū)的過渡地帶,由于樹木繁多,地形起伏,高差大等特點(diǎn),使得成圖后的等高線密集,有時(shí)顯示懸崖或峭壁使得投影面上某處線條太密集出現(xiàn)重疊現(xiàn)象。

(1)在 《地形圖測(cè)量規(guī)范》規(guī)定,地形圖上高程點(diǎn)注記,當(dāng)?shù)雀呔酁?.5m時(shí),應(yīng)精確至0.01m,當(dāng)?shù)雀呔啻笥?.5m時(shí)應(yīng)精確至0.1m,地貌宜以等高線表示,明顯的特征地貌,應(yīng)以符號(hào)表示,山頂、鞍部、凹地、谷底及傾斜變換點(diǎn)處,必須測(cè)注高程點(diǎn),露巖、獨(dú)力石、斗陡等,應(yīng)注記高程或比高。

(2)根據(jù)地面傾角α劃分地形類別,平坦地:α＜3°;丘陵地 3°≤α＜10°;山地:10°≤α＜25°;高山地:α≥25°,然后根據(jù)工程階段不同用途的比例尺,決定選則的地形圖的等高距見表1。

表1 地形圖的等高距

(3)《地形圖圖式》對(duì)等高線繪制的要求。

①間曲線表示時(shí)可不閉合,但應(yīng)表示至基本等高線間隔小、地貌傾斜相同的地方為止。在表示小山頂、小洼地、小鞍部等地貌形態(tài)時(shí),可縮短其實(shí)部和虛部的尺寸。

②山區(qū)在等高線比較密的等傾斜地段,當(dāng)兩計(jì)曲線間的空白小于2mm時(shí),首曲線可省略不表示。

③等高線如遇到房屋、窯洞、公路等符號(hào)時(shí),應(yīng)表示至符號(hào)邊線。

④單色圖上等高線遇到各類注記、獨(dú)立地物植被符號(hào)時(shí),應(yīng)間斷0.2mm。

2 利用RDMS4.5和CASS2008繪制等高線的方法和比較

RDMSDTM 系統(tǒng)的地形處理部分,首先建立了基于Delaunay三角網(wǎng)的數(shù)字高程模型(DTM),改善了網(wǎng)形的形態(tài),然后根據(jù)各種地性線、斷裂線和地物符號(hào)對(duì)網(wǎng)形進(jìn)行修正,從而保證了DTM根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)最大程度地還原地形原貌。再跟據(jù)這個(gè)精確的DTM追蹤等高線繼而保證了等高線的精度。最后,將等高線對(duì)地物符號(hào)的曲線多邊形進(jìn)行斷開,較好地解決了等高線對(duì)地物符號(hào)的曲線多邊形邊界進(jìn)行斷開,較好的解決了等高線遇地物,特別是重疊地物和大面積地物的斷開處理問題。RDMSDTM的處理流程由RDMS系統(tǒng)主菜單選擇“等高線處理”,自動(dòng)進(jìn)入等高線處理模塊RDMSDTM見圖1。

圖1 RDMSDTM的處理流程

CASS2008是根據(jù)野外三維數(shù)據(jù)建立DTM,采用擬合的復(fù)合線生成等高線?？紤]陡坎和地性線與等高線關(guān)系,自動(dòng)切除穿過地物、陡坎、注記等的等高線。

2.1 RDMS4.5與CASS2008關(guān)于繪制等高線方法比較

2.1.1 關(guān)于建立DTM方法

RDMS4.5與CASS2008在建立DTM時(shí)都是把所有實(shí)測(cè)高程點(diǎn)進(jìn)行構(gòu)網(wǎng),保證了等高線能夠真實(shí)反映實(shí)際地貌。

CASS2008在建立DTM時(shí)等高線穿過陡坎,固軟件考慮坎高,它提示輸入固定坎高值,然而實(shí)地測(cè)繪中,所有的坎高是變化的,就使得生成的等高線需要人工再去重新修改。

RDMS4.5較好考慮了地性線的影響,它不需要輸入坎高,直接采用實(shí)測(cè)坎下點(diǎn)構(gòu)網(wǎng),反映了變化坎高的情況,而且軟件中默認(rèn)陡坎即為地性線,固不需要像CASS2008專門去把陡坎選擇為地性線進(jìn)形構(gòu)網(wǎng),不給制圖增加額外時(shí)間。

2.1.2 關(guān)于修改數(shù)字地面高程模型方法

由于地貌復(fù)雜性,使得兩個(gè)軟件都設(shè)置了修改三角網(wǎng)功能,更加反映了地貌特征及真實(shí)性。如:過濾三角形、刪除三角形、增加三角形、三角形內(nèi)插點(diǎn)、刪三角形頂點(diǎn)、重組三角形、刪三角網(wǎng)等功能。通過以上命令修改了三角網(wǎng)后,一定要選擇“等高線”菜單中的“修改結(jié)果存盤”項(xiàng),把修改后的數(shù)字地面模型存盤,否則修改無效。

2.1.3 關(guān)于等高線擬合方式

CASS2008常采用4種擬合方式,不擬合、張力樣條擬合、三次B樣條擬合和S P L I N E擬合四種。其中利用三次B樣條擬合方法生成的等高線數(shù)據(jù)比較大,速度會(huì)稍慢。但線條比較清晰,缺點(diǎn)在于截后就不會(huì)是樣條曲線了,增加了許許多多的夾持點(diǎn)進(jìn)而增大了文件量。所以當(dāng)使用“BREAK”命令截?cái)嗲€時(shí),先采用“PEDIT”命令提示“輸入選項(xiàng)[閉合(C)/合并(J)/寬度(W)/編輯頂點(diǎn)(E)/擬合(F)/樣條曲線(S)/非曲線化(D)/線型生成(L)/放棄(U)]”

中D命令使得曲線變成多段線,即可減少夾持點(diǎn)數(shù)量。

RDMS4.5除具有CASS2008的擬合方式外,還具有自己的曲線擬合方式,線型比CASS2008要好,修改時(shí)容易,不發(fā)生曲線彎曲時(shí)因?yàn)樯冱c(diǎn)而使圖形發(fā)生變形不易修改等。

2.1.4 關(guān)于注記等高線的方法

CASS2008軟件提供了兩種注記等高線高程的方法:單個(gè)高程注記與沿直線高程注記。其中前者可以實(shí)現(xiàn)對(duì)圖上單根等高線高程的注記,即首先選擇需要注記高程的計(jì)曲線,再選擇相鄰的高程較高的等高線,這樣可以保證等高線注記字頭朝向高處。對(duì)于后者,要求首先垂直于等高線方向從高程低處向高處畫直線,然后選擇該線,執(zhí)行等高線注記功能,即可得到所需的等高線注記值。

RDMS4.5高程注記與等高線斷開對(duì)話框如圖2所示,用戶可以設(shè)置散點(diǎn)注記間隔、散點(diǎn)注記字符高度、散點(diǎn)注記字符寬度、計(jì)曲線注記字符高度、注記小數(shù)點(diǎn)后有效位數(shù)等參數(shù)。它不用像CASS2008逐個(gè)去注記等高線,而只是設(shè)置了該對(duì)話框就能使得所繪圖得到相應(yīng)的注記內(nèi)容,可以減少成圖時(shí)間,提高效率。如果需要加注特征高程點(diǎn),用“注記高程點(diǎn)(單點(diǎn))”命令。

圖2 DMS4.5高程注記與等高線斷開

2.1.5 關(guān)于修飾等高線的方法

CASS2008軟件提供了批量修剪等高線、切除指定二線問線與切除指定區(qū)域內(nèi)等高線等功能。

批量修剪等高線是指修剪穿地物等高線與修剪記符號(hào)等高線,其中前者包括處理穿越建筑物、圍墻、坡坎、控制點(diǎn)注記等;后者提供高程、文字等的消隱與修剪功能。另外該軟件使用局部替換功能,能處理簡(jiǎn)單的等高線,復(fù)雜線型用此功能,軟件速度較慢,不宜采用。

RDMS4.5軟件修飾等高線時(shí),可用“點(diǎn)移動(dòng)”和“局部刪除”。它可以彌補(bǔ)在CASS2008中的編輯等高線的不足,使得在繪制需要增刪等高線提供方便。

2.2 RDMS4.5與CASS2008關(guān)于繪制等高線方法結(jié)合

如何快速的修剪等高線,又彌補(bǔ)等值線濾波帶來的失真,RDMS4.5的功能是完全可以實(shí)現(xiàn)的,它減少了CASS2008修剪等高線時(shí)重復(fù)的利用軟件進(jìn)行線型形式變換,避免了刪除曲線點(diǎn)造成的夾持點(diǎn)的增加,擬合曲線逼真反映實(shí)際地形。然而CASS2008除了畫等高線方面有一定的缺陷外其它的CAD功能也非常強(qiáng)大,如無級(jí)縮放功能;修剪穿越陡坎、建筑物的剪切功能就比RDMS4.5要快捷等。鑒于RDMS4.5生成和修飾等高線的便捷,我將CASS2008與RDMS4.5功能進(jìn)行融合,可以提高成圖效率。

2.3 利用RDMS4.5和CASS2008繪制等高線的實(shí)際應(yīng)用

在實(shí)際中,將一幅經(jīng)過RDMS4.5軟件成圖的地形圖(如寧東圖),最終變成CASS2008軟件版本的地形圖,以滿足各單位版本地形圖的統(tǒng)一,和對(duì)老版本RDMS4.5的更新,適應(yīng)成果圖按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)入庫(注:寧東圖和清水河4都為采用CASS2008版本中的CASS7.0軟件所作圖)。

在CASS2008軟件中利用CAD自帶的“設(shè)計(jì)中心”對(duì)話框同時(shí)打開寧東圖和清水河4兩幅地形圖,將 RDMS4.5成圖的寧東地形圖導(dǎo)入至CASS2008中時(shí)圖層只是0～90個(gè)圖層編號(hào),而且圖層無屬性值;清水河4是CASS2008軟件所成圖好的地形圖,其具有CASS2008的標(biāo)注樣式、布局、塊、圖層文字樣式線型等,然后把清水河4的所有圖層拖動(dòng)至寧東圖即可使得它具有了清水河4的圖層類別,如圖3。

圖3 設(shè)計(jì)中心增加圖層

寧東圖是 RDMS4.5版本修飾的等高線,其線型質(zhì)量好,無需再CASS2008中重復(fù)修改等高線形狀,不用再使用等高線注記和斷開功能模塊;RDMS4.5的等高線節(jié)點(diǎn)可用CASS2008中的批量選取等高線,然后進(jìn)行復(fù)合線濾波使得圖形節(jié)點(diǎn)減少;CASS2008軟件的“圖層圖層”轉(zhuǎn)換功能實(shí)現(xiàn)0～90圖層向 CASS相應(yīng)圖層轉(zhuǎn)換;然后進(jìn)行CASS2008給實(shí)體附加屬性功能,通過“S”命令實(shí)現(xiàn)圖形屬性和文字注記屬性轉(zhuǎn)換,最后進(jìn)行地形圖整體綜合繪制(得下圖4)。

圖4 地形圖整體綜合繪制

3 結(jié)語

做好等高線的繪制與修飾,需要兩軟件之間的取長(zhǎng)補(bǔ)短來共同合作,也需要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。畢竟軟件的設(shè)計(jì)都是最理想化的,因此不能只單純依靠軟件,要想繪出合理美觀的等高線,還是要從整體入手,處理好細(xì)節(jié)問題,在真正理解等高線意義的基礎(chǔ)上,結(jié)合實(shí)地情況來繪制與修飾。

1 武漢瑞得信息工程有限公司.瑞得數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)

2 GB/T 14911-2008.中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

3 南方測(cè)繪儀器有限公司.數(shù)字化地形地籍成圖系統(tǒng)CASS2008參考手冊(cè)

4 梁珣,高潤(rùn)泉.利用設(shè)計(jì)中心瀏覽圖形資源信息.AutoCAD2000實(shí)用教程:自然科學(xué)版,2000,10(1):264-275