淺析等高線在數(shù)字測圖各環(huán)節(jié)的技術處理

張文選

摘要：等高線作為現(xiàn)階段地貌信息表達的主要手段，隨著測繪數(shù)字技術的不斷發(fā)展，其數(shù)據(jù)精度和生成效率都有了不斷地提升，但是對于山區(qū)復雜地形地貌的細部特征和地性表述仍面臨許多問題。為進一步提升等高線繪制的技術處理能力，本文從外業(yè)數(shù)據(jù)采集、內(nèi)業(yè)綜合成圖等兩個環(huán)節(jié)概況地闡述了不同階段等高線在數(shù)字測圖中的技術處理方法，并建立了等高線與地形地貌要素的關系。通過分析等高線在數(shù)字測圖各環(huán)節(jié)的技術處理的方法，能進一步提高數(shù)字測圖中等高線的圖面合理性和數(shù)學精度。

關鍵詞： 數(shù)字測圖；地貌；等高線；技術處理

1、引言

建立高精度、多尺度的地面數(shù)字模型（DTM）是進行數(shù)字地形分析和應用的基礎，隨著數(shù)字信息化技術在測繪領域的快速發(fā)展和廣泛應用，目前大比例尺數(shù)字化測圖比較普遍采用全站儀或RTK采集數(shù)據(jù)應用內(nèi)外業(yè)一體化成圖，地物和地貌的測量數(shù)據(jù)精度和生成效率都有了很大的提升。作為地貌特征表達最理想、最直觀、最普遍且具有科學依據(jù)的等高線在線狀要素中占比很大，因此等高線在野外數(shù)據(jù)采集和室內(nèi)成圖過程中各環(huán)節(jié)的技術處理對成圖質(zhì)量至關重要。本文結(jié)合山區(qū)地形的特點，對實踐中等高線的外業(yè)數(shù)據(jù)采集和南方CASS內(nèi)業(yè)軟件自動化成圖過程中容易出現(xiàn)的問題進行技術處理分析。

2、外業(yè)數(shù)據(jù)采集技術處理

由于山區(qū)復雜的地形條件等因素的影響，山區(qū)大比例尺數(shù)字化測圖常出現(xiàn)局部關鍵點的漏測或者是點位不太均勻的現(xiàn)象。因此，在外業(yè)數(shù)據(jù)的采集環(huán)節(jié)中要建立區(qū)域地貌特征點反應真實等高線的數(shù)據(jù)信息必須做到：

（1）在野外作業(yè)前，按照設計和規(guī)范要求，進行技術交底，并布設測量方案。

（2）對于重要的地貌特征點必須采集，如坎頂、坎底、坡頂以及坡底的拐點，山谷、山脊、山頂、山腳以及變坡點，獨立地物是必需要數(shù)據(jù)采集；對于坡度均勻的地段需按規(guī)范間距要求進行均勻地加密采集。

（3）對于地形特別破碎的區(qū)塊，需要現(xiàn)場編繪地形草圖，同時用手機做好影像資料備用，在必要的坡坎點測量注記高差。

3、內(nèi)業(yè)綜合成圖技術處理

3.1 高程點的預處理

在野外的采集過程時，由于棱鏡高頻繁變化或者RTK信號接收問題影響，往往會出現(xiàn)一些測量數(shù)據(jù)明顯錯誤的高程點，這時需要進行預處理。

（1）刪除一些錯誤的高程點。將所有采集點數(shù)據(jù)直接生成等高線，然后查找異常的等高線的具體點號，并直接刪除這些錯誤點的高程和點的名稱。

（2） 增補一些高程點。在外業(yè)漏測的一些高程點或者通過對照草圖注記的破碎點，需要對這些高程點進行增補。

（3）特殊位置上特殊高程值的處理

山體鞍部點或者制高點的高程值正好是等高距的整倍數(shù)，常造成等高線在此處相交或點線不符，處理時一般在鞍部點的高程值上加上或減去一個不影響該點高線，以避免點線不符和等高線相交的情況。

在遇到處理湖泊、水庫、池塘等水面時，由于測量誤差和立尺點位置原因，就會出現(xiàn)等高線穿過水面的現(xiàn)象。處理時，在不影響圖面高程精度的前提下，根據(jù)實際情況修改大于或小于等高線值的髙程點的高程值，使該水涯線上所有點的高程值低或髙于該等高線高程值，使等高線高于水面的陸地上繪出即可。

3.2地性線繪制

開始繪制地性線的工作之前，須進行CAD對象捕捉設置，設置選項當中主要有節(jié)點和圓心，然后再用多段線把一些坎底的高程點、斜坡頂部的高程點以及斜坡底部的高程點來分別的進行連線，并繪制實際的山谷線和山脊線，這些多段的線再連同所有的陡坎就組成了所需要的地性線。在建立DTM時為了更加方便手選地性線，則須要用編組的命令，把所有的地性線都進行統(tǒng)一的編組，并將編組設置成開的狀態(tài)。

3.3 DTM的建立與修改

地性線是地貌形態(tài)的骨架線，是描述地貌形態(tài)時的控制線，它主要包括山脊線和山谷線。

在建立DTM時，首先以地性線為骨架線的基礎上進行三角網(wǎng)的擴展后，計算高程等值點并自動追蹤等高線，從而保證所繪制的等高線能真實地描述實際的地形地貌。

在連接地性線時一種方法是給每一個地性線高程點編碼，然后進行自動連接；另一種方法是根據(jù)高程點的標記手工連接，確保同一條山脊或山谷的地性線連通，最后在地性線的基礎上構建三角網(wǎng)。

3.4等高線繪制

不同的地勢要選擇不同的方法，并盡量考慮多方面的因素綜合確定，以保證能夠繪制出真實反映地貌形態(tài)的等高線效果。

在較為平坦的丘陵地區(qū)，一般選擇SPLINE的擬合方法進行等高線擬合；在山區(qū)一般選擇三次樣進行擬合方；高山區(qū)則主要選擇張力樣條擬合。

3.5 等高線的后處理

等高線在自動繪制完成后，有時會出現(xiàn)一些高程點點位過密、高程點注記遭到了遮蓋、等高線直接穿越了地物、陡坎、河流等問題，以及等高線的局部不光滑等各種現(xiàn)象，這時需要應用局部替換的功能來進行處理，一般是采用新畫線的方法來進行替換。注意的是在處理全封閉的等高線替換的問題時，一定要按照順時針的方向繪制具體的復合線，不然就會出現(xiàn)替換錯誤。

4、等高線與地形地貌要素的關系

（1）當出現(xiàn)等高線直穿陡坎現(xiàn)象時，主要原因是坎下點未采集，需要進行內(nèi)業(yè)在坎下加點后處理。

（2）在沒有河坎的較寬雙線河上，等高線應對稱繪出，并保持垂直關系；在有路堤和路塹的區(qū)域則按等高線與陡坎的關系處理。

（3）在遇到湖泊、水庫、池塘等水面時，等高線要從高于或低于水面的陸地通過，以避免等高線從水面的中間通過的現(xiàn)象。

5、結(jié) 語

隨著工程建設對測繪技術的要求不斷提高，測繪和地理信息也必將向著高精度、嚴標準的方向發(fā)展。特別是山區(qū)城市規(guī)劃建設需要測繪服務的質(zhì)量提升和技術革新，優(yōu)化地形地貌等高線的大數(shù)據(jù)采集、成圖的技術，提高科技含量，為數(shù)字城市、智慧城市的建設提供更好平臺，建議行業(yè)科研人員加強野外數(shù)據(jù)采集無人機航測應用和多要素協(xié)同的等高線自動綜合技術的研究和推廣，減少數(shù)字成圖中需要專業(yè)人員二次技術處理的環(huán)節(jié)，全面提高測繪和地理信息數(shù)字成圖的質(zhì)量和效率。

參考文獻

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