RDMS4.5与CASS2008关于等高线绘制方法与实际中的应用

2011-09-05陈建城

水利规划与设计 2011年4期

陈建城

(宁夏水利水电勘测设计研究院有限公司测绘分公司银川 750004)

在地形图中,表示地貌起伏的一种重要手段——等高线。在常规平板测图中,等高线是由人在野外手工绘制的。在自动化成图中,计算机自动勾绘等高线的算法是相当复杂的,也是自动化制图系统的难点之一。瑞得数字测图系统RDMS4.5是由武汉瑞得信息工程有限公司开发的成图软件,它首先要建立数字高程模型,即把野外采集到的不相干的离散点进行网络化,即建立起相应离散点之间的联系,然后直接在网络模型上进行内插而勾绘出等高线 (也称等值线),RDMSDTM采用大量优化的构网建模算法,具有速度快、模型形态优良、自动化程度高、稳定性好等优点,大大提高了制图的工作效率。南方CASS地形地籍成图软件是基于AUTOCAD平台二次开发的数字测图数据采集与处理系统,它广泛应用于地形成图、土地整理、空间数据库等领域。RDMS4.5与CASS2008成图系统中关于山区等高线画法的相比,具有成图速度快,线型质量好,修饰方便等有优点。

1 等高线的勾绘与相关要求

等高线 (contour)是地图上地面高程相等的相邻各点所连成的曲线。等高线分为首曲线、计曲线、间曲线。等高距是地图上相邻等高线的高程差。我省南部山区,地处我国半干早黄土高原向干旱风沙区的过渡地带,由于树木繁多,地形起伏,高差大等特点,使得成图后的等高线密集,有时显示悬崖或峭壁使得投影面上某处线条太密集出现重叠现象。

(1)在《地形图测量规范》规定,地形图上高程点注记,当等高距为0.5m时,应精确至0.01m,当等高距大于0.5m时应精确至0.1m,地貌宜以等高线表示,明显的特征地貌,应以符号表示,山顶、鞍部、凹地、谷底及倾斜变换点处,必须测注高程点,露岩、独力石、斗陡等,应注记高程或比高。

(2)根据地面倾角α划分地形类别,平坦地:α＜3°;丘陵地 3°≤α＜10°;山地:10°≤α＜25°;高山地:α≥25°,然后根据工程阶段不同用途的比例尺,决定选则的地形图的等高距见表1。

表1 地形图的等高距

(3)《地形图图式》对等高线绘制的要求。

①间曲线表示时可不闭合,但应表示至基本等高线间隔小、地貌倾斜相同的地方为止。在表示小山顶、小洼地、小鞍部等地貌形态时,可缩短其实部和虚部的尺寸。

②山区在等高线比较密的等倾斜地段,当两计曲线间的空白小于2mm时,首曲线可省略不表示。

③等高线如遇到房屋、窑洞、公路等符号时,应表示至符号边线。

④单色图上等高线遇到各类注记、独立地物植被符号时,应间断0.2mm。

2 利用RDMS4.5和CASS2008绘制等高线的方法和比较

RDMSDTM 系统的地形处理部分,首先建立了基于Delaunay三角网的数字高程模型(DTM),改善了网形的形态,然后根据各种地性线、断裂线和地物符号对网形进行修正,从而保证了DTM根据实测数据最大程度地还原地形原貌。再跟据这个精确的DTM追踪等高线继而保证了等高线的精度。最后,将等高线对地物符号的曲线多边形进行断开,较好地解决了等高线对地物符号的曲线多边形边界进行断开,较好的解决了等高线遇地物,特别是重叠地物和大面积地物的断开处理问题。RDMSDTM的处理流程由RDMS系统主菜单选择“等高线处理”,自动进入等高线处理模块RDMSDTM见图1。

图1 RDMSDTM的处理流程

CASS2008是根据野外三维数据建立DTM,采用拟合的复合线生成等高线。考虑陡坎和地性线与等高线关系,自动切除穿过地物、陡坎、注记等的等高线。

2.1 RDMS4.5与CASS2008关于绘制等高线方法比较

2.1.1 关于建立DTM方法

RDMS4.5与CASS2008在建立DTM时都是把所有实测高程点进行构网,保证了等高线能够真实反映实际地貌。

CASS2008在建立DTM时等高线穿过陡坎,固软件考虑坎高,它提示输入固定坎高值,然而实地测绘中,所有的坎高是变化的,就使得生成的等高线需要人工再去重新修改。

RDMS4.5较好考虑了地性线的影响,它不需要输入坎高,直接采用实测坎下点构网,反映了变化坎高的情况,而且软件中默认陡坎即为地性线,固不需要像CASS2008专门去把陡坎选择为地性线进形构网,不给制图增加额外时间。

2.1.2 关于修改数字地面高程模型方法

由于地貌复杂性,使得两个软件都设置了修改三角网功能,更加反映了地貌特征及真实性。如:过滤三角形、删除三角形、增加三角形、三角形内插点、删三角形顶点、重组三角形、删三角网等功能。通过以上命令修改了三角网后,一定要选择“等高线”菜单中的“修改结果存盘”项,把修改后的数字地面模型存盘,否则修改无效。

2.1.3 关于等高线拟合方式

CASS2008常采用4种拟合方式,不拟合、张力样条拟合、三次B样条拟合和S P L I N E拟合四种。其中利用三次B样条拟合方法生成的等高线数据比较大,速度会稍慢。但线条比较清晰,缺点在于截后就不会是样条曲线了,增加了许许多多的夹持点进而增大了文件量。所以当使用“BREAK”命令截断曲线时,先采用“PEDIT”命令提示“输入选项[闭合(C)/合并(J)/宽度(W)/编辑顶点(E)/拟合(F)/样条曲线(S)/非曲线化(D)/线型生成(L)/放弃(U)]”

中D命令使得曲线变成多段线,即可减少夹持点数量。

RDMS4.5除具有CASS2008的拟合方式外,还具有自己的曲线拟合方式,线型比CASS2008要好,修改时容易,不发生曲线弯曲时因为少点而使图形发生变形不易修改等。

2.1.4 关于注记等高线的方法

CASS2008软件提供了两种注记等高线高程的方法:单个高程注记与沿直线高程注记。其中前者可以实现对图上单根等高线高程的注记,即首先选择需要注记高程的计曲线,再选择相邻的高程较高的等高线,这样可以保证等高线注记字头朝向高处。对于后者,要求首先垂直于等高线方向从高程低处向高处画直线,然后选择该线,执行等高线注记功能,即可得到所需的等高线注记值。

RDMS4.5高程注记与等高线断开对话框如图2所示,用户可以设置散点注记间隔、散点注记字符高度、散点注记字符宽度、计曲线注记字符高度、注记小数点后有效位数等参数。它不用像CASS2008逐个去注记等高线,而只是设置了该对话框就能使得所绘图得到相应的注记内容,可以减少成图时间,提高效率。如果需要加注特征高程点,用“注记高程点(单点)”命令。

图2 DMS4.5高程注记与等高线断开

2.1.5 关于修饰等高线的方法

CASS2008软件提供了批量修剪等高线、切除指定二线问线与切除指定区域内等高线等功能。

批量修剪等高线是指修剪穿地物等高线与修剪记符号等高线,其中前者包括处理穿越建筑物、围墙、坡坎、控制点注记等;后者提供高程、文字等的消隐与修剪功能。另外该软件使用局部替换功能,能处理简单的等高线,复杂线型用此功能,软件速度较慢,不宜采用。

RDMS4.5软件修饰等高线时,可用“点移动”和“局部删除”。它可以弥补在CASS2008中的编辑等高线的不足,使得在绘制需要增删等高线提供方便。

2.2 RDMS4.5与CASS2008关于绘制等高线方法结合

如何快速的修剪等高线,又弥补等值线滤波带来的失真,RDMS4.5的功能是完全可以实现的,它减少了CASS2008修剪等高线时重复的利用软件进行线型形式变换,避免了删除曲线点造成的夹持点的增加,拟合曲线逼真反映实际地形。然而CASS2008除了画等高线方面有一定的缺陷外其它的CAD功能也非常强大,如无级缩放功能;修剪穿越陡坎、建筑物的剪切功能就比RDMS4.5要快捷等。鉴于RDMS4.5生成和修饰等高线的便捷,我将CASS2008与RDMS4.5功能进行融合,可以提高成图效率。

2.3 利用RDMS4.5和CASS2008绘制等高线的实际应用

在实际中,将一幅经过RDMS4.5软件成图的地形图(如宁东图),最终变成CASS2008软件版本的地形图,以满足各单位版本地形图的统一,和对老版本RDMS4.5的更新,适应成果图按国家标准入库(注:宁东图和清水河4都为采用CASS2008版本中的CASS7.0软件所作图)。

在CASS2008软件中利用CAD自带的“设计中心”对话框同时打开宁东图和清水河4两幅地形图,将 RDMS4.5成图的宁东地形图导入至CASS2008中时图层只是0～90个图层编号,而且图层无属性值;清水河4是CASS2008软件所成图好的地形图,其具有CASS2008的标注样式、布局、块、图层文字样式线型等,然后把清水河4的所有图层拖动至宁东图即可使得它具有了清水河4的图层类别,如图3。

图3 设计中心增加图层

宁东图是 RDMS4.5版本修饰的等高线,其线型质量好,无需再CASS2008中重复修改等高线形状,不用再使用等高线注记和断开功能模块;RDMS4.5的等高线节点可用CASS2008中的批量选取等高线,然后进行复合线滤波使得图形节点减少;CASS2008软件的“图层图层”转换功能实现0～90图层向 CASS相应图层转换;然后进行CASS2008给实体附加属性功能,通过“S”命令实现图形属性和文字注记属性转换,最后进行地形图整体综合绘制(得下图4)。