基于大比例尺的地形图缩编方法研究

沙华征

（郑州市规划勘测设计研究院，河南　郑州　450052）

基于大比例尺的地形图缩编方法研究

沙华征

（郑州市规划勘测设计研究院，河南郑州450052）

大比例尺地形图作为基础地理信息系统里的主要空间数据来源，已在城市规划与管理，国土资源规划与管理，工程设计与施工等领域起着十分重要的作用，本文基于大比例尺的地形图缩编方法，并结合AutoCAD、GeneMap、Cass7.0和EPSG四种软件平台的功能，分别对地形图的缩编技术及其应用进行了探讨，希望能减轻地形图缩编的作业强度.

大比例尺；地形图缩编；方法

1　前言

地形图是将地球上的地物和地貌按水平投影的方法（俯视角度观看），并按一定的比例尺缩绘到图纸上，即地表起伏形态、地理位置以及地理形状在水平面上的投影图.由于地形图的特点不同，如按照经纬度的分幅，常用的比例尺有1:500，1:2000，1:5000，1:10000，1:100000以及1:50000等等，比例尺大小不同的地形图，其在各领域的具体用途也会有所不同，但从根本上讲，它们所表达的效果基本一样，即不同比例尺的地形图能精确而又详细地表示地面上的地貌、水文、地形、土壤、植被等这些自然地理要素，以及居民房屋、交通网线、边界线、工程建筑等社会经济要素，通常来说，根据现场地形测量或者航拍资料绘制的地形图，其误差和投影变形量基本都比较小.

随着我国城市化快速地发展，不得不要求我们不断更新地形图，对不同比例尺的选取以及地形图的制作，均有严格的要求.我们从地形图自动综合的理论技术出发，将原先的小比例尺数据用现在的大比例尺替换，得到了一些尝试性成果，但是，从目前计算机全自动缩编数字化地形图的研究现状来看，还存在许多难题需要攻破.因此，本文利用半自动的数字化缩编技术，分别从AutoCAD、GeneMap、Cass7.0、EPSG四个软件平台的二次开发着手，对大比例尺的地形图缩编进行了探讨，并结合笔者多年从业经验，将其应用到实际工作中.

2　基于大比例尺的地形图缩编的四种方法

2.1基于AutoCAD的大比例尺地形图缩编及其应用

由于具有图形绘制、图形编辑、能二次开发、格式转换、数据交换以及操作简单等特点，使得AutoCAD软件在各个领域被广泛运用，测绘工程领域也不例外，AutoCAD在测绘工程行业的应用，开启了数字化成图之门，而对地形图的缩编，目前还没有统一的软件制作，其基本采用用半自动数字化技术.因此，利用AutoCAD的二次开发功能，本文从测绘工程角度，尝试性地寻求一套相对比较快捷的缩编方法，并将该缩编方法应用到福建省三明市泰宁县1∶500地形图缩编1∶2 000地形图的制作中去.

图1 缩编流程图

本文的缩编地形图采用的是福建省地质测绘院2004 月12月绘制的数字地形图，现对地物类型进行一些删除、合并、简化、夸大以及移位等细节处理，如采用AutoCAD创建的选择集对层名、块名和线形名等这些地方进行修改；利用AutoCAD软件里的AutoLISP编程功能来处理简化和合并工作；在AutoCAD软件窗口中手动调整地形图的符号和标注位置等，为了快速完成缩编工作，减少一些不必要的工作量，笔者事先制定了如图1的工作流程.具体操作步骤:一、在AutoCAD软件的命令窗口中输入“INSERTBLOCK”命令，将泰宁县16幅1∶500地形图自动拼接，然后分别输入“SCALE”和“MOVE”命令，将放大4倍后的新图廓进行整饰，得到1∶2 000地形图草图.二、在1∶2 000草图中，删掉一些面积较小的面状地物和大部分块状符号、路面材料注记等，如小于20m2的房屋、广告牌、门牌号等，这些可以利用编程加以解决，即创建符号与块名对应的“TXT”文件（如表1所示），利用程序对文件进行删除，对于注记部分则利用字的“STYLE”或者“CONTENTS”属性功能进行批量删除.三、在原图中删除所有注记的高程点，选择属性中的“POSITION Z”功能，将会自动生成注记的高程点.这里需要说明的是在AutoCAD软件里并没有自动生成注记的功能，因此，我们必须把所有注记的高程点全部导入其他像GEOWAY软件里，然后选择1∶2 000的比例尺，并使用第三缩编软件里的高程转注记功能，将其自动生成符合相关规范的注记，最后再将其导回AutoCAD软件里.四、对地形图中的点状地物符号和注记进行放大以及其它符号替换处理.五、利用程序将原先泰宁县16幅1∶500地形图中的线形全部提取出来，设置为不同的新层，然后将其分别放置.六、合并一些小的面状物，删掉一些字体，改用符号代替以及符号、标注的移位以便能清晰视图等.七、根据国家相关标准，进行成图检查.八、地形缩编图输出.

表1　符号与块名对应表

2.2基于GeneMap的大比例尺地形图缩编及其应用

在地理信息数据处理软件Geoway的基础上二次开发的GeneMap软件，和一些传统地形图缩编软件相比，更加趋于智能化和自动化.GeneMap软件在进行地形图缩编时有三种作业模式，即基于规则库的一致性的全自动综合、智能化交互式综合以及手工数据编辑.由于本文篇幅有限，以下只对智能化交互式综合与规则库批处理相结合的缩编作业进行叙述，其余作业模式参见相关文献.GeneMap软件采用的是智能化交互式综合与规则库批处理相结合的缩编作业，智能化交互式综合以人机交互的方式进行半自动综合处理，即能用软件处理的就尽量用软件处理，不能用软件处理的实现人工处理，这样人机相互交替进行，以下是以北京市1:2000数字化地形图缩编1:10000地形图为例，对居民地（建筑物）、水系以及交通网的图像处理.

图2　居民地综合效果示意图

通常采用建筑物形状简化、合并以及转换方法对居民地进行图像处理，或者采用具有代表性的合并算子对居民地进行自动合并，并将各种参数记录在规则库中，采用交互式综合工具对地形图进行缩编，得到如图2所示的居民地综合效果示意图，从图中可以明显看出居民地综合前后的效果差别，其中对集团式城镇居民地的建筑物采用的是边角垂直改正，对城郊散列式的部分居民地建筑物是根据其特征线状地物（如河流等）和散列分布来选择绘图走向的，而相对单一且又不需要合并的面状地物，采用面等级变换操作后在规则库中直接进行批量处理.

对于水系的综合处理，基本都是采用河流简化、邻近湖泊的合并以及河流中轴化，当双线河宽度小于综合指标时，将其简化为单线河，而在选取单线河后，需要删掉一些阈值以下的弯曲河流，这些被删掉的弯曲河流则用规则库交互式方式来处理.对于高速公路以及等外公路的处理，采用规则库批量获取形式直接将其保留，从而实现道路的中心线提取.

2.3基于Cass7.0的大比例尺地形图缩编及其应用

图3　某地区缩编前1:500地形效果示意图

图4　某地区缩编后1:1000地形效果示意图

与前面介绍的AutoCAD和GeneMap两种软件所遇到问题一样，Cass7.0软件在进行大比例尺地形图缩编工作时，也会出现类似的问题，即自动化批量处理和人机交互式处理过程中的细节处理问题.其中自动化批量处理则是删除次要地物、修剪等高线和符号替换；人机交互式处理则是符号抽稀、地物取舍与合并、图面和图幅整饰、块地划分.由于前面已经叙述，这里不再叙述，现对待处理的地形图进行以上操作，并进行地理精度、整饰质量以及入库等方面的检查，采用南方Cass7.0软件将某地区1∶500地形图缩编成1∶1000地形图，其缩编前后的效果示意图分别如图3和图4所示.

2.4基于EPSG的大比例尺地形图缩编及其应用

EPSG软件是在EPS软件基础上二次开发的、集自动与半自动为一体的综合制图软件，其绘图模版规范化和可视化，图形编辑操作快捷灵活以及内载大量缩编算法等特点，深受大家所喜爱.而EPSG软件里的部分全自动综合缩编处理，主要是根据先主要地物后次要附属物；先面状和线状，后点状的原则，进行相关参数的设置，从而达到自动识别和综合处理.

在数据预处理方面，进行自动查找重叠对象，并过滤删除重复线、面等，图幅分割线上绿地面与河流面的合并等；在交通道路网处理方面，优先选取等级较高且又有意义的道路，对比邻近地区道路的疏密程度，并结合道路网平面图形特征，将不能表达的弯曲道路应简化；在水系处理方面，不能改变该地区的地貌特征，但是可以先进行拓宽，然后进行化简和删除.在建筑物处理方面，需要正确表示居民建筑物的位置、轮廓、分布等，因此就必须对居民建筑物进行综合，简化，变化等相关处理.在等高线和高程点处理方面，筛选必要的等高线，对线的节点进行抽稀，保留能清晰识别的道路和交叉口点；在植被处理方面，将同属类型的地面进行整合、取舍及合并.

采用EPSG软件进行地形图缩编时，仍然有部分工作需要手动处理，而EPSG软件由于其编辑处理功能强大使得工作十分方便，如对水系、植被、数据检查处理等，大多数都是在缩编过程中对地形图的细节处理，而绝大多数地形图缩编软件的细节处理，基本是取舍，整饰、合并、修正以及移位等，这里不再重复叙述，详见前面.

3　结论

通过上述运用AutoCAD、GeneMap、Cass7.0以及EPSG软件来缩编大比例尺地形图，我们可以发现，目前我国对大比例尺的地形图还没有达到完全自动缩编的地步，但就本文四种大比例尺的地形图缩编方法探讨来看，还是能够满足日常工程需要的.同时，在进行大比例尺的地形图缩编时，我们需要注意以下几个方面:

（1）缩编软件的二次开发，需要事先制定好具体的工作流程，严格按照相关标准进行缩编，对成图质量要进行检查，以防造成缩编后的地形图不规范或者不清晰，给工程使用者带来不必要的经济损失和时间浪费.

（2）GeneMap改进了AutoCAD软件的手工缩编方式，使其制图较为自动化，对周期不断更新和缩编工作量的加大比较很好地适应.

（3）实列说明采用Cass7.0软件进行的地形图缩编，能有效利用资源、缩短成图周期，且缩编后的地形图符合国家相关规范.

（4）运用缩编软件，对大比例尺的地形图进行缩编时，不仅加快了各比例尺间的数据转换速度，而且也提高了数据的再次利用效率，AutoCAD、GeneMap、Cass7.0以及EPSG四个软件进行地形图缩编，不会使得原数据库不够完善，因为通过任意一种比例尺地形图可以实现不同比例尺地形图间的转换，及时更新测绘数据，保障数据的有效性和现势性.

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