数字地形图方里网自动处理技术研究

林春峰　黄华平

(中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都　610031)



数字地形图方里网自动处理技术研究

林春峰黄华平

(中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都610031)

Automatic Coordinate Grid Lines Processing Research of Digital Topographic Maps

LIN ChunfengHUANG Huaping

摘要该方里网自动处理软件以地形图内图廓线为基础，给定比例尺后，能够自动生成方里网和方里网注记；通过算法，方里网注记能够自适应选择标注位置；该软件不仅适用于航测制图时方里网处理，而且对已经完成方里网处理，坐标变换后需要方里网修正的地形图亦能高效处理。工程实践表明，该软件操作简单，自动化程度高，能显著提高方里网处理效率，减少内业人员工作量。

关键词数字地形图分幅方里网AutoCAD

铁路勘测设计中，数字地形图是沿着铁路中线、具有一定宽度的带状图。由于顾及投影变形差的要求，铁路工程一般采用任意中央经线、具有投影面高的工程独立坐标系[1，2]。因此，铁路工程中数字地形图应该根据测区的实际情况进行地形图带状分幅，而不是按照国家标准分幅[3，4]。方里网自动处理软件以地形图内图廓线为基础，给定比例尺后，能够自动生成方里网和方里网注记；通过算法，方里网注记能够自适应选择标注位置；该软件不仅能够适用于航测制图时方里网处理，而且对已经完成方里网处理，坐标变换后需要方里网修正的地形图亦能高效处理。工程实践表明，该软件操作简单，自动化程度高，能显著提高方里网处理效率，减少内业人员工作量。

1方里网生成

铁路工程数字地形图分幅不采用正南北向的标准图幅，而是按照线路走向自由分幅：每幅图的内图廓线长度不一；内图廓为闭合多边形，边数任意；内图廓脚点的坐标不规则。

假设待生成方里网的内图廓形状如图1所示。生成方里网的流程如下：

图1　内图廓线

(1)获得内图廓各条线，根据获取的内图廓线得到最小外界矩形范围数据：minX、minY、maxX、maxY。

(2)将最小外界矩形范围外扩Δd，得到新的范围数据minX-Δd，minY-Δd，maxX+Δd，maxY+Δd，如图2所示。

图2　外扩范围

(3)根据地形图比例尺{mScale|mScale=500，1 000，2 000，5 000，10 000}，得到方里网间距cellSize=0.1mScale。

(4)计算得到外扩的范围内、cellSize整倍数坐标值对应方里网的横线和纵线，如图3所示。

图3　方里网纵横线

(5)分别计算横线、纵线与内图廓线的交点。连接交点，得到新的横线和纵线，即得到方里网，如图4所示。

图4　方里网成果

2方里网注记

方里网生成后，需要在其横线和纵线的交点处进行坐标值注记，坐标注记的内容包括：N坐标值和E坐标值[3，4]。为了顾及地形图图面要素表达的轻重关系及整洁性和易读性，一般只在内图廓线附近对方里网进行注记[5]。

为了实现程序自动化注记，结合方里网横线、纵线分别是东西向和南北向的特点，内图廓线附近待注记的方里网注记点可以分为东、南、西、北四个方向类别。用户可以选择方向类别进行注记。本单位约定注记的一般样式如图5所示。

图5　方里网注记一般样式

为了避免方里网注记与内图廓线相交，注记位置可以在待注记的方里网横线和纵线交点附近变动。假设以待注记点为原点，横线为X轴，纵线为Y轴，那么注记位置将在第一、二、三、四象限中选择，如图6所示。

图6　注记位置

以注记东方向(注记N坐标值)为例进行说明。

假设纵线为C={ci|i=1，2，…m}，横线为R={ri|i=1，2，…n}。流程如下：

(1)遍历纵线集合C，取得纵线ci；

(2)遍历横线集合R，取得横线rj；

(3)计算ci与rj的交点，如果无交点，返回(2)；如果有交点，假设交点为Pij(E，N)，注记字高为THeight，字宽为TWidth。计算Pij距离ci最北端的距离为Dis1；Pij到rj最东端的距离为Dis2。rj的长度为Lj。

如果Dis1≥cellSize，则该点不在内图廓线附近，无需注记，如图7所示。

图7　无需注记示意(一)

如果Lj

图8　无需注记示意(二)

否则：

如果Dis1≤THeight时

①当Dis2>TWidth时，注记位置在第四象限，如图9(a)所示。

②当Dis2≤TWidth时，注记位置在第三象限，如图9(b)所示。

如果Dis1>THeight且Dis1

①当Dis2>TWidth时，注记位置在第一象限，如图10(a)所示。

②当Dis2≤TWidth时，注记位置在第二象限，如图10(b)所示。

图9　注记位置判断(一)

图10　注记位置判断(二)

(4)返回第(2)执行；当R被遍历完成后，返回第(1)执行；当C被遍历完成后，完成方里网注记。

3软件设计与实现

铁路工程数字地形图数据一般以AutoCAD软件的DWG格式存储[2，6，7]。因此，本软件以AutoCAD为基础平台，利用其提供的ObjectArx.net开发接口进行功能插件开发[8-10]。

针对新绘制的数字地形图，只需要人工进行图幅划分、绘制内图廓线后，软件即可以按照上述方法进行方里网生成和注记；同时，软件亦可以针对已经完成方里网处理、经过坐标变换后的数字地形图进行方里网修正处理，软件界面如图11所示。

启事

近期，有假冒的《铁道勘察》网站及投稿系统出现，欺骗或误导投稿作者。本刊声明：目前，本刊唯一的投稿方式为电子邮箱 tdkc@263.net，请大家提高警惕，防止上当受骗。

《铁道勘察》编辑部

2016年2月

图11　软件运行界面

执行之前，只需要设置内图廓线所在的图层等信息，选择比例尺，输入新坐标系统信息，选择注记方向后，既可以单个或者批量进行数字地形图方里网处理，整个过程完全自动化。

某海外铁路项目地形图数据共37幅，原始坐标系为WGS84 UTM投影，为了满足项目需要，通过收集到的控制点，利用基于公共点平面坐标转换的方法将其转换到当地坐标系，利用该软件对坐标转换后的地形图进行方里网处理，设置相关参数后执行软件，耗时约2 min；经过人工检查，方里网处理完全正确。

4结束语

直接以AutoCAD为平台，设计并实现一个铁路项目数字地形图方里网自动处理软件。该软件以分幅的内图廓线为基础，给定比例尺后，能够自动生成方里网和方里网注记；通过算法，方里网注记能够自适应选择标注位置。工程实践表明，该软件操作简单，自动化程度高，能显著提高方里网处理效率。

参考文献

[1]梅熙，王国祥.高速铁路坐标转换方法探讨[J].高速铁路技术，2012(4):6-10

[2]杨锋.一种易实现的铁路工程地形图投影变换软件[J].铁道勘察，2015(1):1-4

[3]黄华平.AUTOLISP语言在铁路航测制图中的应用[C]∥2006年铁道勘测技术学术会议论文集.北京：铁道勘测技术专业委员会，2006:58-60

[4]黄华平.AUTOCAD二次开发在铁路航测制图中的应用[J].四川测绘，2006(29):39-41

[5]杨德严，赵俊三，李红波，等.地图图幅整饰自动化技术[J].计算机工程，2011(22):279-280

[6]王义.基于Autocad地形图坐标转换系统研究[J].铁道勘察，2015(2):1-4

[7]林春峰，程昂.基于AutoCAD的高程点和等高线快速赋值软件设计与实现[J].铁道勘察，2014(6):11-14

[8]于萧榕，郭昌言，陈刚.结合Objectarx和C#进行AutoCAD二次开发框架的研究[J].科学技术与工程，2010，10(20):5085-5090

[9]林春峰，黄华平，闵世平.基于AutoCAD平台的线路横断面线提取系统的设计与实现[J].铁道勘察，2013(4):6-9

[10]杨锋，林春峰，程昂.基于ObjectArx的地形图数据标准统一软件的设计与实现[J].铁道勘察，2014(5):5-7

中图分类号：U212.24

文献标识码：A

文章编号：1672-7479(2016)01-0008-03

作者简介：第一林春峰(1987—)，男，2011年毕业于武汉大学遥感信息工程学院地图学与地理信息系统专业，硕士，工程师。

收稿日期：2015-12-28