地形图点线矛盾检查软件开发

胡现辉，胡茂林，王三军 ，钱 进

(1.西南电力设计院有限公司，四川 成都 610021；2. 广州市城市规划勘测设计研究院，广东 广州 510060)

等高线和高程点是地形图数据的重要组成部分，但总是不可避免的会产生一些错误，如何消除或减少这些错误，是地形图质量控制的一项重要工作。在正常情况下两根等高线之间高程点的高程应介于等高线高程之间，如果其中有的高程点的高程不能满足上述条件，则称该高程点与两条等高线高程矛盾，俗称点线矛盾。点线矛盾检查是保证地形图精度的必要前提，等高线和高程点由于数据量大，高程属性不直观等原因采用人工目视检查点线矛盾费事费力、容易导致检查错漏、产生新的人为错误，尤其对大批量的数据人工检查无法提高检查效率，同时数据的正确性也难以把握和控制。

同时由于地形图质量直接影响土石方量，随着经济的发展、工程成本的提高和工程预算制度的严格执行，设计计算土石方与实际土石方不合的矛盾日益突出，这也是目前工程施工中易反馈的问题。所以地形图点线矛盾检查就显得十分重要，因此通过编写软件实现点线矛盾自动检查是非常有必要的。

1 软件设计思路

软件主要思路是根据等高线与高程点(有高点和注记点)的特性，利用TIN模型的基本原理，对等高线节点或高程点(有高点和注记点)作为节点构TIN，根据待检查点的平面位置，逐点循环判断出待检查点是否位于TIN中的某个三角形内。对普通三角形根据三角形角点高程直接判断，对平三角形和特殊三角形需在TIN中进行双线性内插得到内插高程，然后对内插高程与待检查点的高程进行比较。

软件开发涉及的算法包括：用于将离散点构造三角网的构造狄洛尼三角网算法、判断高程点是否在三角网中某一三角形中的点在三角形内算法、在三角网中使用三角形角点坐标高程内插指定坐标高程的双线性内插算法。软件流程图见图1。

图1 软件流程图

2 软件实现方法

2.1 等高线节点构TIN检查法

等高线节点构TIN检查法是以等高线节点建立TIN，再遍历地形图内所有高程点，获得每个高程点所在的三角形，或者遍历每个三角形，获得三角形内的高程点，判断高程点与所在的三角形的三个角点的高程值是否矛盾。将等高线所有节点使用逐点插入算法构Delaunay三角网算法较为复杂，运行速度较慢，但准确率高检查结果可靠，可将实际错误全部查出。由于使用等高线节点构TIN时除生成的三角形多数为普通三角形(两个角点高程相同的三角形)外，部分区域会生成平三角形(三个角点高程相同的三角形)与特殊三角形(三个角点高程各不相同的三角形)，在平三角形与特殊三角形区域判断点线矛盾会出现疑似错误，如在山顶、鞍部、地形图边缘处。等高线节点构TIN示意图见图2。

图2 等高线节点构TIN示意图

2.2 高程点构TIN检测法

高程点构TIN检测法是以高程点(有高点或注记点)建立TIN 网，再遍历图内所有等高线节点，获得每个等高线节点所在的三角形，或者遍历每个三角形，获得三角形内的等高线节点，判断等高线节点与所在的三角形的三个角点的高程值是否矛盾。高程点(有高点)构TIN示意图见图3。

图3 高程点(有高点)构TIN示意图

2.3 软件详细流程图

以等高线节点构TIN方法检查有高点为例，算法部分详细流程图见图4，其余三种检查方法算法与此类似。

图4 等高线节点构TIN方法检查有高点算法详细流程图

3 结语

3.1 算法优缺点比较

软件采用构TIN法进行点线矛盾检查，该算法相比较于放射线法优点为算法一次到位，不需要多次循环，判定简洁；缺点为构TIN和内插过程相对复杂及地形复杂区域、地形图边缘区域难以判定点线矛盾。

等高线节点构TIN方法与高程点构TIN方法比较：

(1)等高线节点构TIN方法，由于等高线节点数量大，构TIN速度慢，但准确率较高，但地形图内部分区域因构TIN产生平三角形和特殊三角形，会出现疑似错误，如等高线回旋较大区域和山顶、鞍部区域。

(2)高程点构TIN方法，速度较快，但图内一些特殊地形，会出现疑似错误。

3.2 软件总结

(1)数字化地形图测量的生产中，高程值的质量好坏直接关系到地形图产品的质量。而高程值的检查对于有效地进行质量检测，提高数字化生产的效率与可靠性具有重要的意义。采用软件自动化进行点线矛盾检查，明显提高了地形图质量检查的准确性。

(2)开发的地形图点线矛盾检查软件效率高、运行速度快、使用简便，特别对于地形坡度较大、等高线较密集的山区等地形有更加明显的效果。从而在一定程度上解决了数字化地形图生产检查难的问题，降低了人工检查的工作量，提高了生产效率和产品质量。

(3)随着工程精细化管理的提高，对设计、施工管理日益细化、经济指标量化，对土石方工程量计算提出了更高要求，进行地形图点线矛盾检查，提高地形图成品质量可以减少施工过程中土石方工程量不符合的矛盾。