浅谈用南方CASS9.0绘制等高线的方法

2016-02-23陈伟华

西部探矿工程 2016年8期

关键词：三角网等高线绘制

陈伟华

（河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院，河南洛阳471023）

浅谈用南方CASS9.0绘制等高线的方法

陈伟华*

（河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院，河南洛阳471023）

在地形图中，常用等高线来反映地貌的起伏。介绍了等高线相关定义、性质和形成过程，以南方CASS9.0软件为例对等高线的内业绘制方法做了详细介绍，主要包括高程点预处理、绘制地性线、地面高程模型（DEM）建立与修改、绘制等高线和修饰等高线的方法，并针对产生的问题，提出了解决办法。

CASS9.0；地面高程模型（DEM）；等高线；绘制；地性线；修饰

在测量工作中，等高线是大比例尺地形测图显示地貌的基本方法。南方CASS9.0是较广泛应用的数字化成图软件，数字化成图是将地面模型以数字形式表示，经由电子计算机处理后，再经过人机交互的屏幕编辑，形成数字化地形图。数字化测图点位精度高，成图速度快，便于成果的更新传输、处理、利用和管理；信息包含量大，可成为GIS重要信息来源等。数字化测绘地形图目前已广泛地应用于水电、公路、城建规划、环境保护工程等诸多领域。

1　等高线的相关定义

等高线指的是地形图上高程相等的相邻各点所连成的闭合曲线。把地面上海拔高度相同的点连成的闭合曲线，垂直投影到一个水平面上，并按比例缩绘在图纸上，就得到等高线。等高线也可以看作是不同海拔高度的水平面与实际地面的交线，所以等高线是闭合曲线。等高线具有密陡舒缓的特性，能反映地表起伏的势态和地表结构的特征。

等高线按其作用不同，分为首曲线、计曲线、间曲线与助曲线4种。

（1）同一条等高线上的点高程相等；

（2）等高线为闭合曲线，不在图内闭合就在图外闭合，因此在图内，除遇房屋、道路、河流等地物符号而外，不能中断；

（3）除遇悬崖等特殊地貌，等高线不能相交；

（4）等高距相同的情况下，等高线越密，即等高线平距越小，地面坡度越陡；反之，等高线越稀，即等高线平距越大，地面坡度越缓；

（5）等高线遇山脊线或山谷线应垂直相交，并改变方向。

2　《城市测量规范》与《地形图图式》对等高线绘制要求

（1）城市建筑区和不便于绘制等高线的地方，可不绘制等高线；

（2）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；

（3）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；

（4）等高线遇到房屋、窑洞、公路、双线表示的河渠、冲沟、陡崖、路堤、路堑等符号时，应表示至符号边线；

（5）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；

（6）大面积的盐田、基塘区，视具体情况可不绘等高线。

3　等高线的绘制

利用南方CASS9.0在绘制等高线时，先用外业采集高程点建立数字地面模型，然后采用轻量线来自动生成等高线，充分考虑到实际地形的复杂性，结合必要的人工干预，勾绘正确合理的等高线。

3.1地面高程模型（DEM）预处理

外业数据采集完成后，由于频繁变换棱镜高或者使用免棱镜观测了错误点位，甚至有些是在房顶测得点位，用这些点生成的等高线肯定是错误的，因此必须对高程点进行必要的预处理。

（1）删除错误高程点。如果外业观测过程中，发现了这些错误并即时做了记录，可以在绘制等高线之前，直接将高程数据文件中对应数据删除或修改应剔除；明显高出地面不能代表当地高程的碎部点，把其高程改为零即可；另外先自动生成等高线，观察等高线与实际地貌异常，出现特别密集，圆锥或者漏斗形状，其顶端处一般为错误的高程点，需要剔除其数据，最后查出该错误点的点号，在DAT文件中直接删除它，并在CAD图中直接删除错误点高程及点名。

（2）增补不足高程点。我们在碎部测地形图时，坎顶坎底坡顶坡底拐点必测，山谷山脊山顶山脚及变坡点必测，房角拐角坑底坑边等必测。有时我们在野外不可能做到一个点不漏的测完整，我们内业发现了，根据情况我们可以去补测还可以直接根据情况加点。

3.2建立数字地面模型及绘制等高线

（1）等高线绘制的总体流程：建立DEM→编辑三角网→绘制等线→根据等高线对三角网进行编辑（反反复复，参考等高线编辑三角网，在等高线和三角网之间切换，直到满意为止，三角网和等高线之间的关系是严密的逻辑关系，错误的三角网绝对不能用来生等高线）→等高线的修饰与注记。

（2）建立地面高程模型（DEM）：经过预处理后的地面高程模型（DEM）要使用“选择地性线”功能，使DEM的三角网边经过地性线，一般要将山脊线、山谷线、坡度变化线、地貌变向线、坡顶线和坡底线等用复合线绘出，在建立DEM时考虑地性线，当然陡坎的坎上和坎下没有同时测量时，应在建DEM之前先绘出，并注意输入坎高，然后建立DEM时根据提示选择考虑陡坎。只有这样才能生成合理的DTM三角网，进而绘出准确逼真的等高线。如果不考虑这些地性线，而用坐标数据文件直接生成三角网，往往会出现三角网边横穿陡坎、山脊线等不合理现象，以此绘制的等高线将失真。另外在南方CASS软件中提供了对三角网中的三角形进行增加、删除、调整等功能，可使最终的DEM更加合理。

①生成三角网：有“数据文件生成”和“图面高程点生成”两种，一般情况下等高线都是分片来生成，所以首先都在图面上编辑好足够的高程点，然后用“图面高程点生成”来生成。

②初步三角网编辑：这是绘制等高线的核心技术，原则为“三角网不能跨越地性线连接”即地性线两边的高程点不能连接进行内插（地性线：山脊线、山谷线、山脚线、陡坎、沟心线等）。充分利用的功能有：三角网复制（任意复制一个三角形，然后将其3个端点移动到对应的高程点上）、捕捉（CAD提供的捕捉功能，是按照电脑屏幕的像素范围来进行，达到精确定位。当拉动三角网的顶点到高程点时，只允许打开圆心捕捉）、重组（通过1次重组甚至2次重组，可以达到三角网正确连接的效果）、加地性线、删除三角网（直接输入e命令对三角网进行删除）、加高程点“g”，“删除三角网顶点”。达到的效果：坎上连坎上，坎下连坎下，坎中的上下不连三角网，但坎头和坎尾两个端点坎上和坎下要相连，形成一个坎上坎下三角网。

③完善三角网：用不光滑的折线生成等高线（由于是临时绘制等高线，等高距输入1m为宜），对照等高先进行三角网的编辑（检查高程错误的高程点、检查遗漏的三角网、连错的三角网等）；删除等高线，保存修改后的三角网结果，重新绘制等高线，如此反复，只到三角网没有问题为止。

（3）绘制等高线：决定三角网的正确性后，用3次B样条线绘制等高线（注意不要用折线绘制，否则拉等高线的时间会成倍增加），然后对有疙瘩、有“鸭嘴”等的高线进行编辑（注意：由于此时为了便于拉等高线，等高线是S拟合的，所以绝对不能打断等高线。如果要打断就必须先将其变成“不拟合”才能打断，否则文件容量会大大增加）。利用到的功能：“等高线局部替换”、拉节点、复合线内加点、复合线上删点。

（4）等高线的修饰：等高线绘制好后，由于等高线是S拟合，所以文件容量势必很大。利用“删除复合线多余点（阀值为0.02）”，将会使等高线既美观文件容量又小，同时设计用户还可以随便编辑图形。然后将计曲线和首曲线的图层分开，宽度分别为0.15mm和0。“等高线过滤“功能，用来对0.5m等高距的等高线变成1m或者2m等高距的等高线，常用在1∶500转1∶1000或者1∶2000中使用。“等高线内插“功能，用来在2根有高程信息的等高线之间内插若干根等高线并自动赋上高程值。等高线一般为闭合圆滑曲线，当遇坎时坎上的等高线要接坎，坎下的等高线要接到坎的示坡线边，而不是接到坎顶，等高线不能垂直于坎子，即在交的地方不论坎上还是坎下都应该有一定的角度，表示出地形的走向。坎下的田埂，要接到坎的示坡线边，而不是接到坎顶，坎上的田埂要接到坎顶，坎与坎相交或其他线状地物与坎相交时时也要按具体情况参照田埂的处理方法来处理。沟，小路过坎时要将坎断开。遇小路、电线沟的等高线可不必断开，但遇围墙、房屋、坎等地物时一定要断开。注意加等高线注记和示坡线。