劉小華

(福建省測(cè)繪院,福建 福州350003)

0 引 言

當(dāng)前測(cè)量數(shù)據(jù)整理后一般用AutoCAD軟件(含AutoCAD平臺(tái)二次開發(fā)的軟件,如廣州南方測(cè)繪科技股份有限公司的CASS)處理、編輯成圖,高程點(diǎn)(GCD層)與等高線(DGX)分屬不同圖層,作業(yè)人員依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形地貌特征和所采集的高程點(diǎn),先由CASS軟件自動(dòng)生成等高線,再由人機(jī)交互方式進(jìn)行修整;或由人工勾畫等高線計(jì)曲線、再加密等高線首曲線的方式進(jìn)行繪制。質(zhì)檢人員則根據(jù)高程點(diǎn)、等高線、溝、坎、斜坡等特征線進(jìn)行逐條逐點(diǎn)人工檢查,費(fèi)時(shí)費(fèi)力、準(zhǔn)確率低;且在檢查過程中,經(jīng)常發(fā)現(xiàn)高程點(diǎn)與等高線不匹配、高程點(diǎn)顯示值與高程點(diǎn)的H值不一致等情況。

Visual LISP(以下簡稱 VLISP)是 AutoCAD內(nèi)置的二次開發(fā)軟件,具有功能強(qiáng)大、語言學(xué)習(xí)比其他高級(jí)語言入門快、可被AutoCAD完全兼容,且程序段可直接在AutoCAD 2000以上版本中運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。

本文以福建省測(cè)繪院數(shù)字地形圖內(nèi)等高線區(qū)域進(jìn)行高程點(diǎn)檢查為例,研究在現(xiàn)有AutoCAD和CASS軟件基礎(chǔ)上,利用VLISP在AutoCAD平臺(tái)上開發(fā)編寫程序代碼的方式進(jìn)行高程點(diǎn)與等高線匹配性檢查,以提高質(zhì)檢效率和準(zhǔn)確率。

1 數(shù)字地形圖中的點(diǎn)線矛盾

1.1 點(diǎn)線矛盾

等高線是與高程點(diǎn)配合表達(dá)地貌特征的,它們之間有緊密的邏輯關(guān)系。點(diǎn)線矛盾主要是指等高線與高程點(diǎn)之間的邏輯錯(cuò)誤。常見的點(diǎn)線矛盾主要有如下幾個(gè)方面。

(1)高程值矛盾:高程點(diǎn)的高程值和等高線高程值存在矛盾。

(2)等高距矛盾:高程點(diǎn)之間等高線數(shù)目與基本等高距矛盾。

(3)等高線高程值錯(cuò)誤。

1.2 點(diǎn)線矛盾發(fā)生原因分析

經(jīng)過對(duì)地形圖檢查后分析,問題產(chǎn)生主要的原因有:① 由人機(jī)交互的方式按高程點(diǎn)及實(shí)地地形走向勾畫的等線,存在高程點(diǎn)與等高線匹配度誤差過大,在生產(chǎn)和檢查中未發(fā)現(xiàn)、改正;② 人工勾畫或計(jì)算機(jī)按DEM生成的等高線,為使等高線更光滑,往往采用多段線樣條曲線化,最終可能使等高線與高程點(diǎn)之間的相互關(guān)系產(chǎn)生偏差;③ 在進(jìn)行人工修編過程中,發(fā)生諸如偏移、復(fù)制、移動(dòng)等捕捉高程錯(cuò)誤等誤操作,造成圖形發(fā)生改變;④ 近來出現(xiàn)的CAD病毒專門對(duì)AutoCAD文件進(jìn)行屬性和圖層篡變、地物高程修改等情況。

1.3 點(diǎn)線矛盾解決方法研究

針對(duì)上述原因分析,經(jīng)過研究,問題解決的方法有:①通過高程點(diǎn)與等高線匹配度檢查,如誤差過大則按要求作出注記,提醒作業(yè)人員對(duì)等高線走向進(jìn)行人工修改;② 樣條曲線化等高線,由程序?qū)ζ溥M(jìn)行取消樣條曲線化,改為擬合的方式進(jìn)行曲線化光滑等高線;③Z值和顯示值不一致錯(cuò)誤、CAD病毒引起的高程點(diǎn)標(biāo)高錯(cuò)誤,則按等高線內(nèi)插高程點(diǎn)的方式進(jìn)行標(biāo)高糾正,由程序?qū)ζ鋃值和顯示值同時(shí)進(jìn)行修正。

基于Visual LISP功能強(qiáng)大、語言學(xué)習(xí)入門較快、與AutoCAD數(shù)據(jù)完全兼容、可直接在AutoCAD環(huán)境中直接運(yùn)行等特點(diǎn),選擇Visual LISP程序設(shè)計(jì)處理高程點(diǎn)與等高線之間的矛盾。

2 高程點(diǎn)檢查程序設(shè)計(jì)

2.1 具體算法研究

當(dāng)一個(gè)高程點(diǎn)地處兩條最近的不同高程的等高線區(qū)域中,高程點(diǎn)到任意一條等高線中最近點(diǎn)的距離與最近兩條等高線之間最近的距離的比等于相應(yīng)高差與兩條等高線的高差比;計(jì)算高程點(diǎn)位置應(yīng)插入的高程計(jì)算值,將高程計(jì)算值與現(xiàn)有的值進(jìn)行比較,分析兩者較差是否在誤差允許范圍內(nèi),進(jìn)行不同方法處理:① 當(dāng)誤差在允許范圍內(nèi),則不對(duì)其進(jìn)行任何的變動(dòng);② 當(dāng)誤差大于允許范圍時(shí),則按要求進(jìn)行標(biāo)注符號(hào)或?qū)Ω叱逃?jì)算值按其高程Z值進(jìn)行替換,同時(shí)對(duì)高程點(diǎn)的顯示值進(jìn)行更新。

等高線與高程點(diǎn)之間的檢查,主要對(duì)兩者的匹配度、高程點(diǎn)顯示值與H值一致性進(jìn)行檢查,其主要任務(wù)為:① 高程點(diǎn)與相鄰等高線匹配度是否正確;② 高程點(diǎn)顯示值與高程點(diǎn)的實(shí)際H值的取位后是否一致。

在AutoCAD數(shù)據(jù)中,利用組碼查詢或修改的方式,獲取高程點(diǎn)的平面坐標(biāo)、Z值、顯示值、最近點(diǎn)等高線及其標(biāo)高等數(shù)據(jù)的獲取較為便利,一般只需要引用Visual LISP內(nèi)置函數(shù)就可以完成。

2.2 程序設(shè)計(jì)

在AutoCAD文件中,圖上的點(diǎn)、線、面均有相應(yīng)組碼與之相應(yīng)。DWG文件均會(huì)有設(shè)置本圖的繪制比例尺,一般用(*1000(getvar“celtscale”))的方法求出比例尺,并設(shè)置誤差值允許范圍和等高線搜索范圍(可以用多段線圈出、選擇全部或點(diǎn)選方式);選擇等高線和高程點(diǎn),讀取相應(yīng)組碼中的高程賦值,并進(jìn)行匹配比對(duì)。當(dāng)比例誤差或高程誤差大于允許范圍,即兩者匹配度出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí),可根據(jù)先行設(shè)置要求,做相應(yīng)處理(可將高程點(diǎn)改變顏色、改變圖層或在高程點(diǎn)上畫紅色圓圈,以提醒檢查人員高程點(diǎn)可能有誤)。具體流程圖如下所示(圖1)。

2.3 數(shù)據(jù)分析

(1)組碼的獲取:對(duì)AutoCAD文件進(jìn)行分析,圖中地物的組碼擴(kuò)展數(shù)據(jù)均可用“(entget(ssname(ssget)0)'(“*”))”函數(shù)讀出(中文雙引號(hào)不輸入,可在AutoCAD平臺(tái)的命令行輸入,獲取組碼信息,如高程點(diǎn)與等高線組碼信息)。

圖1 作業(yè)流程圖

(2)高程點(diǎn)的組碼為“((-1.＜圖元名:7eeaa4c8＞)(0.INSERT)……(2.GC200)(10 X Y H)……(-3(SOUTH(1000.202101))))”,其中“(2.GC200)”說明其中高程點(diǎn)插入的塊名為“GC200”;“(10 X Y H)”中,X Y H 在組碼中為數(shù)字,此處用X Y H表示其三維坐標(biāo),在與等高線數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配;“(-3(SOUTH(1000.202101)))”為CASS軟件對(duì)數(shù)據(jù)的編碼(即為高程點(diǎn))等信息。

(3)等高線的組碼為“((-1.＜圖元名:7eec6cb8＞)(0.LWPOLYLINE)……(8.DGX)(6.Continuous)(100.AcDbPolyline)(90.8)(70.128)(43.0.15)(38.173.0)(39.0.0)(10 X1 Y1)(40.0.15)(41.0.15)(42.0.0)……(-3(SOUTH(1000.201101))))”,同理可得到類似高程點(diǎn)的各種信息。

2.4 程序編寫

根據(jù)方案設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析,在VLISP編輯器內(nèi)寫出代碼,并在AutoCAD中運(yùn)行、調(diào)試、改錯(cuò),直至程序代碼全部順利運(yùn)行并完成設(shè)計(jì)目標(biāo),最后編譯為FAS文件。

3 程序運(yùn)行檢驗(yàn)

3.1 程序檢驗(yàn)

利用本程序,對(duì)福建省測(cè)繪院在泉州市泉港區(qū)324國道以西區(qū)域施測(cè)的地形圖項(xiàng)目進(jìn)行試運(yùn)行檢驗(yàn)。這項(xiàng)目面積為7.69 km2,其中完全等高線區(qū)域有6.97 km2,種植區(qū)域有0.34 km2,居民地區(qū)域有0.15 km2,水域有0.23 km2,共檢查有22 293個(gè)高程點(diǎn),成功率約93%(表1)。

檢查失敗原因分析:程序在AutoCAD軟件加載后,由人機(jī)交互方式進(jìn)行操作,經(jīng)數(shù)據(jù)驗(yàn)算表明,對(duì)于一般地形地貌的高程點(diǎn)和等高線檢查,高程點(diǎn)較好選中了最近等高線,軟件運(yùn)行效率較高,差錯(cuò)率小;但在坎、斜坡、陡崖、鞍部、山頂、山底、圖幅邊角處等比較特殊的地形地貌區(qū)域進(jìn)行檢查時(shí),選中的理論最近等高線其實(shí)不是真實(shí)的等高線,所以存在一定誤差。種植區(qū)域、居民地區(qū)域、水域由于等高線較稀少,高程點(diǎn)和等高線匹配成功率較低。

表1 高程點(diǎn)檢查情況表

3.2 程序檢驗(yàn)運(yùn)行效果

在AutoCAD中運(yùn)行,對(duì)完全等高線區(qū)域進(jìn)行等高線與高程點(diǎn)之間匹配度進(jìn)行檢查,運(yùn)行中截取小區(qū)域范圍進(jìn)行說明(圖2)。如圖2(a),選擇地形圖中的3個(gè)高程點(diǎn)進(jìn)行檢查,程序發(fā)現(xiàn)較差已超出允許值,視為粗差,將高程點(diǎn)的塊顏色變成 “藍(lán)色”,以提示本高程點(diǎn)匹配出現(xiàn)粗差(如圖2b所示)。當(dāng)作業(yè)人員進(jìn)行修改完整后,應(yīng)重新進(jìn)行匹配度檢查,直至全部合格為址。

圖2 地貌對(duì)比圖

4 結(jié) 語

本文根據(jù)等高線與高程點(diǎn)之間的匹配關(guān)系,利用VLISP編程的特點(diǎn),編寫了等高線內(nèi)高程點(diǎn)檢查軟件。該軟件具有較好實(shí)用性,且操作簡單容易上手,目前已在福建省測(cè)繪院數(shù)字化地形圖測(cè)繪的等高線區(qū)域中檢查得到較好應(yīng)用,顯著提高了質(zhì)量檢查效率。