數(shù)字制圖中河流漸變方法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

于 蕾, 王 歡, 岳 耀, 許連華

(中國人民解放軍61175部隊(duì)， 山東 淄博 255000)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們對地理信息的需求日益強(qiáng)烈, 數(shù)字制圖技術(shù)在城市規(guī)劃、國土管理、測繪業(yè)務(wù)管理、辦公自動化等許多領(lǐng)域中發(fā)揮著越來越重要的作用.利用數(shù)字制圖技術(shù)編制地圖已經(jīng)成為地圖快速更新、出版的關(guān)鍵技術(shù)[1].數(shù)字制圖中河流漸變的實(shí)現(xiàn)是快速處理空間矢量數(shù)據(jù)、縮短成圖周期的難點(diǎn)和重點(diǎn).河流是普通地圖中重要的表示內(nèi)容之一，由于地圖比例尺的關(guān)系，河流分為單線河和雙線河兩類，一般規(guī)定圖上河寬小于0.4mm的采用半依比例尺符號表示成單線河流，大于該指標(biāo)的采用依比例尺符號表示成雙線河流，單線河流與雙線河流之間的銜接要過渡自然.在數(shù)字制圖中，我們常采用河流粗度漸變的方法表示單線河，使河流自源頭起線寬由細(xì)到粗依次變化，從而正確地反應(yīng)出單線河的流向及形狀，并區(qū)分主支流[2].

1 河流漸變的要求

在河流漸變過程中，河流的表示需要滿足以下幾方面的要求[3]：

1)從源頭按照流向方向表示時，河流要由細(xì)到粗依次表示，一般不能出現(xiàn)由粗到細(xì)的變化，而且線粗的變化要平滑，不能出現(xiàn)粗度的突變.

2)源頭在圖幅內(nèi)的河流起始點(diǎn)的線粗應(yīng)為最小尺寸0.08mm，源頭不在圖幅內(nèi)的河流起點(diǎn)線粗要適當(dāng)?shù)脑龃?，不能為最小尺?

3)河流粗細(xì)的變化程度要根據(jù)河流的長度及等級確定，一般來說，較長的、等級較高的河流，在河流漸變過程中，線粗的變化要比較短的、等級較低的河流大.

4)在主支流交匯處，支流的線粗不能大于此處的主流線粗.

5)河流線粗變化的緩急程度要符合科學(xué)美觀的要求.

2 河流漸變的設(shè)計(jì)方案

2.1 漸變線型表示法

數(shù)字制圖中，單線河通常采用半依比例尺的線狀符號表示，因此可以通過制作由細(xì)逐漸變粗的特殊線型來表示河流的漸變[4].在實(shí)際的數(shù)字地圖生產(chǎn)中，有很多軟件可以實(shí)現(xiàn)線型的構(gòu)建.MicroStation V8在很多方面具有獨(dú)特的強(qiáng)大功能，其繪圖中每個要素都有如顏色、線型、線寬、層信息等屬性，并可以對直線、折線、曲線、封閉線、符號和注記進(jìn)行各種設(shè)計(jì)與修改[5].以MicroStation V8軟件為作業(yè)平臺，可以輕松實(shí)現(xiàn)漸變線型的制作，供以該平臺為數(shù)字地圖生產(chǎn)作業(yè)工具的用戶進(jìn)行調(diào)用.漸變線型的制作界面如圖1所示.在該界面中創(chuàng)建漸變河流線型，將反復(fù)項(xiàng)的計(jì)數(shù)值設(shè)置為1，短劃線的長度設(shè)置為變量，長度值為10mm,然后根據(jù)需要設(shè)置線型的起點(diǎn)寬度和終點(diǎn)寬度，并保存即可.這種方法可以很好地表示單線河流的漸變情況，準(zhǔn)確反映出河流的形狀及流向.它的不足之處主要表現(xiàn)在：(1)由于漸變線型是一條逐漸變粗的線，不能控制其變粗的速度和變粗的位置，因此在主支流交匯處，很難保證支流的線粗比主流細(xì)；(2)用該方法表示源頭不在圖幅內(nèi)的河流時，其起點(diǎn)處的線粗無法實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)脑龃?，仍然為最小尺?

圖1 漸變線型的制作界面

2.2 河流分段表示法

河流分段是指將一條完整的河流按照一定的規(guī)律分割成若干段，然后將分割后的各段河流的粗度進(jìn)行修改，使之呈現(xiàn)由起點(diǎn)到終點(diǎn)粗度依次遞增的效果，從而表示河流的漸變[6].采用這種方法表示河流漸變簡單可行，具有較高的可操作性，同時能夠較好地反映河流的流向、形狀，主支流表示清晰.同時，還可以通過控制河流起點(diǎn)線粗來準(zhǔn)確表示源頭不在圖幅內(nèi)的河流.這種表示方法的缺點(diǎn)也是顯而易見的，主要是在各段河流的交點(diǎn)處由于線粗不一致，容易造成河流粗度的突變.

2.3 河流緩沖區(qū)表示法

緩沖區(qū)是空間分析中常用的一種方法，它是根據(jù)地圖中點(diǎn)、線、面等地理實(shí)體自動建立其周圍一定寬度范圍的多邊形[7].緩沖區(qū)的寬度不一定是相同的，可以根據(jù)需要設(shè)置不同的緩沖區(qū)寬度，以形成寬度逐漸變化的緩沖區(qū)[8].

采用河流緩沖區(qū)的方式表示河流漸變，就是以河流的中心線為中心，根據(jù)需要建立寬度漸變的多邊形來表示河流.因?yàn)閱尉€河的最大寬度為0.4mm，所以河流緩沖區(qū)的最大寬度不能大于該值，否則就要使用雙線河來表示.單線河流緩沖區(qū)表示法如圖2所示.河流緩沖區(qū)表示法本質(zhì)上是使用面狀的多邊形來表示線狀的河流.采用河流緩沖區(qū)來表示河流漸變，保證了單條河流的完整性，漸變效果也比較好，不足之處在于緩沖區(qū)建立復(fù)雜，編輯修改困難，工作量大，一般的制圖系統(tǒng)較難實(shí)現(xiàn).

圖2 單線河流緩沖區(qū)表示法

3 河流漸變表示方法的實(shí)現(xiàn)

以上三種河流漸變表示方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，考慮到實(shí)際地圖制圖的作業(yè)效率和漸變效果等因素，目前采用較多的是漸變線型和河流分段相結(jié)合的表示方法.具體實(shí)現(xiàn)方法如下：

1)首先制作12個不同等級的漸變河流線型，如表1所示，它們的線寬依次從0.08mm逐漸變粗至0.4mm，用來表示分段后每段河流.

表1 漸變河流分級表

2)利用Visual C++進(jìn)行MDL二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)河流的分段表示.MDL 是MicroStation 開發(fā)語言庫，它是一種基于C/C++的開發(fā)語言，用于開發(fā)專業(yè)級的MicroStation應(yīng)用程序，分PureMDL和NativeCode兩種開發(fā)方式.同樣長度的河流，分段的數(shù)量越多，則每段河流長度越短，漸變效果越明顯.一般河流最少分三段，然后根據(jù)河流長度以及等級適當(dāng)?shù)卦黾雍恿鞯姆侄螖?shù)量.圖3為利用MDL開發(fā)的河流分段表示界面.

3)河流分段以后，每段采用不同等級的漸變河流線型表示，相鄰兩段河流采用的河流等級不可能產(chǎn)生跨越，以免造成線段粗度的突變，主支流交匯處的支流線型等級不能高于主流，從而正確區(qū)分主支流關(guān)系[9].圖4所示為河流漸變效果，由圖4可知，該方法能夠很好地滿足河流漸變的要求，較好地反映河流實(shí)際情況，簡單易行，且提高了作業(yè)效率.

圖3 河流的分段表示界面

圖4 河流漸變效果

4 結(jié)束語

本文對實(shí)現(xiàn)河流漸變的幾種方法進(jìn)行了比較與分析，充分考慮了實(shí)際生產(chǎn)中可能會出現(xiàn)的各種問題，通過Visual C對Microstation V8進(jìn)行二次開發(fā)，編程實(shí)現(xiàn)了河流分段表示河流漸變.該方法整合了漸變線型和河流分段的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了各自的不足，并在相關(guān)單位的生產(chǎn)應(yīng)用中取得了良好的效果，確保了地圖生產(chǎn)過程中水系編繪的質(zhì)量和美觀，提高了工作效率.

[1] 楊夢梅,王輝. 利用基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)編制公開版地圖的關(guān)鍵技術(shù)探討[J]. 測繪技術(shù)裝備， 2008(2)：4-5.

[2]王家耀,孫群. 地圖學(xué)原理與方法[M]. 北京：科學(xué)出版社， 2006.

[3]王光霞. 地圖設(shè)計(jì)與編繪[M]. 北京: 測繪出版社， 2011.

[4] 周元.地圖與地圖制圖[M].武漢:武漢大學(xué)出版社，2011.

[5]許斌,宋宏偉,于燕青，等. 基于Microstation的數(shù)字測圖軟件及使用[M]. 北京：解放軍出版社， 2001.

[6]蔡林,李學(xué)義. 應(yīng)用數(shù)字測圖中的幾點(diǎn)體會[J]. 黑龍江水利科技， 2005(1)：23-23.

[7]彭李，何貞銘，劉少華，等. 一種有效的線狀緩沖區(qū)生成算法[J].測繪與空間地理信息， 2008(5)：11-13.

[8]崔爽,蘇鴻,葉良松,等.一種基于空間對象的緩沖區(qū)分析算法[J].地理與地理信息科學(xué)，2011(1):6-7.

[9]祝國瑞.地圖學(xué)[M].武漢:武漢大學(xué)出版社， 2004.