一种应用于铁路工程制图的地形图缩编方法

2016-12-06刘俊萍

铁道勘察 2016年5期

关键词：原图等高线线形

刘俊萍

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251)

一种应用于铁路工程制图的地形图缩编方法

刘俊萍

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251)

针对铁路工程地形图缩编的特殊性，以南方CASS地形图编辑软件为例，深入分析和比较普通地形图缩编与铁路制图中地形图缩编的差异性，阐述一种用于铁路工程制图的地形图缩编方法，实践证明，该方法能满足铁路工程制图应用的需求。

地形图缩编 CASS 等高线

1 概述

铁路勘察设计不同阶段需要使用不同比例尺的地形图，在无航摄资料或航摄资料时效性差的情形下，收集和购买测区的既有地形图资料，或对既有大比例尺地形图进行缩编处理是比较常见的获取相应比例尺地形图的方式。铁路工程制图与普通地形图制图相比，专业性更强，其制图规范与国标相比既有相似性，也有一定差别，在地物表现内容和形式上更具有铁路行业需求的特殊性。因此，应用于铁路工程地形图缩编的处理与普通的国标规范相比也有其特殊性，目前专门用于铁路工程制图的地形图缩编处理方案并没有统一标准。利用南方CASS软件，通过大量的生产实践，经总结分析，形成一套适用于铁路的地形图缩编方法。

2 铁路制图中地形图缩编的特点

不同比例尺地形图的各种地物地貌所对应的符号和颜色线形、线宽不同，地形图缩放实际上就是把原图依据国标改成符合新比例尺要求的地形图，缩编后的地形图要兼顾国家标准和铁路标准的图式符号库，其图层定义须基于国家标准地形图要素分类与代码的规定。地形图缩放的基本思路是：先利用常用编图软件(如：CASS)将图形转入，并自动解释相应的符号样式、线形、注记大小、图层颜色、填充样式等。对于植被密度、等高线、高程点处理则需要手工作业，根据实际情况对地图要素综合取舍(删除、合并等)处理，最后形成新的地形图。

铁路制图中，地形图主要用于铁路勘察设计，对于铁路设计线位所经区域的地物，特别是可能影响铁路工点设计、线路方案稳定性的地物(例如：宗教建筑、坟地、文物等)，以及涉及搬迁、改造、拆迁、重建、赔偿等关键地物需重点表示，尽量保留详细信息，对于其他地物则可以根据地形图表达的美观性，合理进行综合取舍。由此可见，相对于国家规范标准来讲，铁路沿线地物表达要更详细，而距离线路较远的地物表达有所简略，这样既满足设计专业用图的目的，又能提高制图效率。

3 铁路地形图缩编的流程

铁路地形图缩编的流程如图1所示。

图1 铁路地形图缩编流程

3.1 地形图缩编预处理

不同比例尺地形图中各种地物地貌所对应的符号和颜色线形、线宽不同，需要通过CASS软件将原地形图的线形和符号进行统一处理。例如：将地形图由1∶2 000缩编为1∶10 000时，设置1∶10 000地形图线形比例为10，采用国标1∶10 000地形图线形，程序会自动完成比例尺和线形符号的统一处理，这一步相对比较简单，这里不再赘述。

预处理后的地形图虽然自动改变了地形图比例尺，以及部分线形符号，但还有部分线形、符号、文字与铁路制图规范要求不一致，会出现图面不协调的现象，必须进行人工精细处理。

3.2 地物缩编精细处理

通过分析铁路工程制图的特点，地物缩编精细处理的内容主要包括对点状地物、线状地物、面状地物，以及高程注记点、等高线等的处理。

(1)点状地物处理

主要处理形状大小因比例尺变化而发生改变的独立地物，此时需要对其进行选取和概括，通过资格法滤掉无须表现的独立地物，通过数量特征概括简化点状地物，利用图形移位的方法保持点状地物在图面上分布的合理性(如图2所示)。

图2 点状地物取舍

(2)线状地物处理

线状地物的概括则需要考虑物体形状的基本规律，如铁路工程制图中，复线铁路、道路等地物在缩编时可能由双线变为单线表示，梯田坎的符号大小也会随着比例尺的变化而改变，有些特殊地物(如乡村道路)对铁路勘察设计意义特殊(例如穿越设计方案的小路需要修建涵洞)，也需要单独保留，需要手工进行处理(如图3所示)。

图3 线状地物取舍

(3)面状地物处理

在地形图缩编中，比例尺的改变除了影响地物颜色、填充、线形外(如房屋的填充角度、水涯线的颜色、双线干沟的线形等)，比例尺的变化必然导致面状地物的形状、数量和特征发生较大的变化，从大比例尺地形图到小比例次地形图缩编时需要进行大量的简化。比如，在大比例尺地形图中复杂轮廓的碎部形状在缩编后会略掉，对铁路勘察设计要求的重要节点形状，则采取夸大方式表现。在对面状对象进行合并时，还需要保持整个对象的结构对比协调统一，以及合并物体间的面积平衡。另外，当面状对象与点、线对象产生冲突时，还应严格按照制图规则进行处理(如图4所示)。

图4 面状地物取舍

(4)高程注记点处理

高程点的属性和文字大小在缩编后也需要改变。不同比例尺地形图中高程点的疏密程度不一样，一方面，缩放后高程点的平均间距会根据比例尺的变化而改变，对高程点需要进行抽稀，同时还要最大限度的保证地形的精度以及特征点的高程。在这种情形下，为了尽可能维持原图地貌，同时提高缩编效率，通常将原图高程注记进行抽稀处理以获得满足要求的高程点注记，如CASS软件高程点过滤功能即可完成该工作，同时还要手动调整高程点的位置和数量。以1∶2 000图缩编为1∶10 000图为例，地貌特征点受比例尺变化也应重新选择，一般选在最能反映地貌特征的山脊线、山谷线等地性线上，如水边点、山顶、鞍部，山脊和山谷的地形变换处，山坡倾斜变化处以及山脚地形变化处(如图5所示)。

图5 高程注记点取舍

(5)等高线的处理

等高线处理一般有两种方式，一种基于原地形图提取等高线、高程点以及特征线重新构建TIN三角网，生成DEM，然后基于DEM生成新比例尺地形图需要的等高线；第二种是最大程度利用原图中既有的等高线，不足之处再利用方式一补充。由于原图等高线由人工立体采集，可靠性更高，因此，采用方式二等高线的精度会更高，但同时缩编效率会降低。以1∶2 000图缩编为1∶10 000图为例，基本等高距从2 m变为5 m，原图中10 m倍数的等高线可以直接用于缩编后的图形中，基于DEM重新构网后生成5 m基本等高距的等高线图形。通过与原图10 m倍数等高线叠加比较，可以发现同高度等高线不能完全重叠，而通过这种差异性可以评价和检核DEM不合理之处。通过更改构网的要素后重新构网建立DEM，循环进行要素更改DEM构网等高线生成与检核的步骤，直至与原图线基本吻合为止。利用CASS软件最后将新生成的5 m倍数等高线与原图10 m倍数等高线融合，即完成新比例尺5 m基本等高距等高线的缩编工作(如图6所示)。