數字地形圖方里網自動處理技術研究

林春峰　黃華平

(中鐵二院工程集團有限責任公司，四川成都　610031)

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數字地形圖方里網自動處理技術研究

林春峰黃華平

(中鐵二院工程集團有限責任公司，四川成都610031)

Automatic Coordinate Grid Lines Processing Research of Digital Topographic Maps

LIN ChunfengHUANG Huaping

摘要該方里網自動處理軟件以地形圖內圖廓線為基礎，給定比例尺后，能夠自動生成方里網和方里網注記；通過算法，方里網注記能夠自適應選擇標注位置；該軟件不僅適用于航測制圖時方里網處理，而且對已經完成方里網處理，坐標變換后需要方里網修正的地形圖亦能高效處理。工程實踐表明，該軟件操作簡單，自動化程度高，能顯著提高方里網處理效率，減少內業人員工作量。

關鍵詞數字地形圖分幅方里網AutoCAD

鐵路勘測設計中，數字地形圖是沿著鐵路中線、具有一定寬度的帶狀圖。由于顧及投影變形差的要求，鐵路工程一般采用任意中央經線、具有投影面高的工程獨立坐標系[1，2]。因此，鐵路工程中數字地形圖應該根據測區的實際情況進行地形圖帶狀分幅，而不是按照國家標準分幅[3，4]。方里網自動處理軟件以地形圖內圖廓線為基礎，給定比例尺后，能夠自動生成方里網和方里網注記；通過算法，方里網注記能夠自適應選擇標注位置；該軟件不僅能夠適用于航測制圖時方里網處理，而且對已經完成方里網處理，坐標變換后需要方里網修正的地形圖亦能高效處理。工程實踐表明，該軟件操作簡單，自動化程度高，能顯著提高方里網處理效率，減少內業人員工作量。

1方里網生成

鐵路工程數字地形圖分幅不采用正南北向的標準圖幅，而是按照線路走向自由分幅：每幅圖的內圖廓線長度不一；內圖廓為閉合多邊形，邊數任意；內圖廓腳點的坐標不規則。

假設待生成方里網的內圖廓形狀如圖1所示。生成方里網的流程如下：

圖1　內圖廓線

(1)獲得內圖廓各條線，根據獲取的內圖廓線得到最小外界矩形范圍數據：minX、minY、maxX、maxY。

(2)將最小外界矩形范圍外擴Δd，得到新的范圍數據minX-Δd，minY-Δd，maxX+Δd，maxY+Δd，如圖2所示。

圖2　外擴范圍

(3)根據地形圖比例尺{mScale|mScale=500，1 000，2 000，5 000，10 000}，得到方里網間距cellSize=0.1mScale。

(4)計算得到外擴的范圍內、cellSize整倍數坐標值對應方里網的橫線和縱線，如圖3所示。

圖3　方里網縱橫線

(5)分別計算橫線、縱線與內圖廓線的交點。連接交點，得到新的橫線和縱線，即得到方里網，如圖4所示。

圖4　方里網成果

2方里網注記

方里網生成后，需要在其橫線和縱線的交點處進行坐標值注記，坐標注記的內容包括：N坐標值和E坐標值[3，4]。為了顧及地形圖圖面要素表達的輕重關系及整潔性和易讀性，一般只在內圖廓線附近對方里網進行注記[5]。

為了實現程序自動化注記，結合方里網橫線、縱線分別是東西向和南北向的特點，內圖廓線附近待注記的方里網注記點可以分為東、南、西、北四個方向類別。用戶可以選擇方向類別進行注記。本單位約定注記的一般樣式如圖5所示。

圖5　方里網注記一般樣式

為了避免方里網注記與內圖廓線相交，注記位置可以在待注記的方里網橫線和縱線交點附近變動。假設以待注記點為原點，橫線為X軸，縱線為Y軸，那么注記位置將在第一、二、三、四象限中選擇，如圖6所示。

圖6　注記位置

以注記東方向(注記N坐標值)為例進行說明。

假設縱線為C={ci|i=1，2，…m}，橫線為R={ri|i=1，2，…n}。流程如下：

(1)遍歷縱線集合C，取得縱線ci；

(2)遍歷橫線集合R，取得橫線rj；

(3)計算ci與rj的交點，如果無交點，返回(2)；如果有交點，假設交點為Pij(E，N)，注記字高為THeight，字寬為TWidth。計算Pij距離ci最北端的距離為Dis1；Pij到rj最東端的距離為Dis2。rj的長度為Lj。

如果Dis1≥cellSize，則該點不在內圖廓線附近，無需注記，如圖7所示。

圖7　無需注記示意(一)

如果Lj

圖8　無需注記示意(二)

否則：

如果Dis1≤THeight時

①當Dis2>TWidth時，注記位置在第四象限，如圖9(a)所示。

②當Dis2≤TWidth時，注記位置在第三象限，如圖9(b)所示。

如果Dis1>THeight且Dis1

①當Dis2>TWidth時，注記位置在第一象限，如圖10(a)所示。

②當Dis2≤TWidth時，注記位置在第二象限，如圖10(b)所示。

圖9　注記位置判斷(一)

圖10　注記位置判斷(二)

(4)返回第(2)執行；當R被遍歷完成后，返回第(1)執行；當C被遍歷完成后，完成方里網注記。

3軟件設計與實現

鐵路工程數字地形圖數據一般以AutoCAD軟件的DWG格式存儲[2，6，7]。因此，本軟件以AutoCAD為基礎平臺，利用其提供的ObjectArx.net開發接口進行功能插件開發[8-10]。

針對新繪制的數字地形圖，只需要人工進行圖幅劃分、繪制內圖廓線后，軟件即可以按照上述方法進行方里網生成和注記；同時，軟件亦可以針對已經完成方里網處理、經過坐標變換后的數字地形圖進行方里網修正處理，軟件界面如圖11所示。

啟事

近期，有假冒的《鐵道勘察》網站及投稿系統出現，欺騙或誤導投稿作者。本刊聲明：目前，本刊唯一的投稿方式為電子郵箱 tdkc@263.net，請大家提高警惕，防止上當受騙。

《鐵道勘察》編輯部

2016年2月

圖11　軟件運行界面

執行之前，只需要設置內圖廓線所在的圖層等信息，選擇比例尺，輸入新坐標系統信息，選擇注記方向后，既可以單個或者批量進行數字地形圖方里網處理，整個過程完全自動化。

某海外鐵路項目地形圖數據共37幅，原始坐標系為WGS84 UTM投影，為了滿足項目需要，通過收集到的控制點，利用基于公共點平面坐標轉換的方法將其轉換到當地坐標系，利用該軟件對坐標轉換后的地形圖進行方里網處理，設置相關參數后執行軟件，耗時約2 min；經過人工檢查，方里網處理完全正確。

4結束語

直接以AutoCAD為平臺，設計并實現一個鐵路項目數字地形圖方里網自動處理軟件。該軟件以分幅的內圖廓線為基礎，給定比例尺后，能夠自動生成方里網和方里網注記；通過算法，方里網注記能夠自適應選擇標注位置。工程實踐表明，該軟件操作簡單，自動化程度高，能顯著提高方里網處理效率。

參考文獻

[1]梅熙，王國祥.高速鐵路坐標轉換方法探討[J].高速鐵路技術，2012(4):6-10

[2]楊鋒.一種易實現的鐵路工程地形圖投影變換軟件[J].鐵道勘察，2015(1):1-4

[3]黃華平.AUTOLISP語言在鐵路航測制圖中的應用[C]∥2006年鐵道勘測技術學術會議論文集.北京：鐵道勘測技術專業委員會，2006:58-60

[4]黃華平.AUTOCAD二次開發在鐵路航測制圖中的應用[J].四川測繪，2006(29):39-41

[5]楊德嚴，趙俊三，李紅波，等.地圖圖幅整飾自動化技術[J].計算機工程，2011(22):279-280

[6]王義.基于Autocad地形圖坐標轉換系統研究[J].鐵道勘察，2015(2):1-4

[7]林春峰，程昂.基于AutoCAD的高程點和等高線快速賦值軟件設計與實現[J].鐵道勘察，2014(6):11-14

[8]于蕭榕，郭昌言，陳剛.結合Objectarx和C#進行AutoCAD二次開發框架的研究[J].科學技術與工程，2010，10(20):5085-5090

[9]林春峰，黃華平，閔世平.基于AutoCAD平臺的線路橫斷面線提取系統的設計與實現[J].鐵道勘察，2013(4):6-9

[10]楊鋒，林春峰，程昂.基于ObjectArx的地形圖數據標準統一軟件的設計與實現[J].鐵道勘察，2014(5):5-7

中圖分類號：U212.24

文獻標識碼：A

文章編號：1672-7479(2016)01-0008-03

作者簡介：第一林春峰(1987—)，男，2011年畢業于武漢大學遙感信息工程學院地圖學與地理信息系統專業，碩士，工程師。

收稿日期：2015-12-28