一種應用于鐵路工程制圖的地形圖縮編方法

劉俊萍

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300251)

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一種應用于鐵路工程制圖的地形圖縮編方法

劉俊萍

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300251)

針對鐵路工程地形圖縮編的特殊性，以南方CASS地形圖編輯軟件為例，深入分析和比較普通地形圖縮編與鐵路制圖中地形圖縮編的差異性，闡述一種用于鐵路工程制圖的地形圖縮編方法，實踐證明，該方法能滿足鐵路工程制圖應用的需求。

地形圖縮編 CASS 等高線

1 概述

鐵路勘察設計不同階段需要使用不同比例尺的地形圖，在無航攝資料或航攝資料時效性差的情形下，收集和購買測區的既有地形圖資料，或對既有大比例尺地形圖進行縮編處理是比較常見的獲取相應比例尺地形圖的方式。鐵路工程制圖與普通地形圖制圖相比，專業性更強，其制圖規范與國標相比既有相似性，也有一定差別，在地物表現內容和形式上更具有鐵路行業需求的特殊性。因此，應用于鐵路工程地形圖縮編的處理與普通的國標規范相比也有其特殊性，目前專門用于鐵路工程制圖的地形圖縮編處理方案并沒有統一標準。利用南方CASS軟件，通過大量的生產實踐，經總結分析，形成一套適用于鐵路的地形圖縮編方法。

2 鐵路制圖中地形圖縮編的特點

不同比例尺地形圖的各種地物地貌所對應的符號和顏色線形、線寬不同，地形圖縮放實際上就是把原圖依據國標改成符合新比例尺要求的地形圖，縮編后的地形圖要兼顧國家標準和鐵路標準的圖式符號庫，其圖層定義須基于國家標準地形圖要素分類與代碼的規定。地形圖縮放的基本思路是：先利用常用編圖軟件(如：CASS)將圖形轉入，并自動解釋相應的符號樣式、線形、注記大小、圖層顏色、填充樣式等。對于植被密度、等高線、高程點處理則需要手工作業，根據實際情況對地圖要素綜合取舍(刪除、合并等)處理，最后形成新的地形圖。

鐵路制圖中，地形圖主要用于鐵路勘察設計，對于鐵路設計線位所經區域的地物，特別是可能影響鐵路工點設計、線路方案穩定性的地物(例如：宗教建筑、墳地、文物等)，以及涉及搬遷、改造、拆遷、重建、賠償等關鍵地物需重點表示，盡量保留詳細信息，對于其他地物則可以根據地形圖表達的美觀性，合理進行綜合取舍。由此可見，相對于國家規范標準來講，鐵路沿線地物表達要更詳細，而距離線路較遠的地物表達有所簡略，這樣既滿足設計專業用圖的目的，又能提高制圖效率。

3 鐵路地形圖縮編的流程

鐵路地形圖縮編的流程如圖1所示。

圖1 鐵路地形圖縮編流程

3.1 地形圖縮編預處理

不同比例尺地形圖中各種地物地貌所對應的符號和顏色線形、線寬不同，需要通過CASS軟件將原地形圖的線形和符號進行統一處理。例如：將地形圖由1∶2 000縮編為1∶10 000時，設置1∶10 000地形圖線形比例為10，采用國標1∶10 000地形圖線形，程序會自動完成比例尺和線形符號的統一處理，這一步相對比較簡單，這里不再贅述。

預處理后的地形圖雖然自動改變了地形圖比例尺，以及部分線形符號，但還有部分線形、符號、文字與鐵路制圖規范要求不一致，會出現圖面不協調的現象，必須進行人工精細處理。

3.2 地物縮編精細處理

通過分析鐵路工程制圖的特點，地物縮編精細處理的內容主要包括對點狀地物、線狀地物、面狀地物，以及高程注記點、等高線等的處理。

(1)點狀地物處理

主要處理形狀大小因比例尺變化而發生改變的獨立地物，此時需要對其進行選取和概括，通過資格法濾掉無須表現的獨立地物，通過數量特征概括簡化點狀地物，利用圖形移位的方法保持點狀地物在圖面上分布的合理性(如圖2所示)。

圖2 點狀地物取舍

(2)線狀地物處理

線狀地物的概括則需要考慮物體形狀的基本規律，如鐵路工程制圖中，復線鐵路、道路等地物在縮編時可能由雙線變為單線表示，梯田坎的符號大小也會隨著比例尺的變化而改變，有些特殊地物(如鄉村道路)對鐵路勘察設計意義特殊(例如穿越設計方案的小路需要修建涵洞)，也需要單獨保留，需要手工進行處理(如圖3所示)。

圖3 線狀地物取舍

(3)面狀地物處理

在地形圖縮編中，比例尺的改變除了影響地物顏色、填充、線形外(如房屋的填充角度、水涯線的顏色、雙線干溝的線形等)，比例尺的變化必然導致面狀地物的形狀、數量和特征發生較大的變化，從大比例尺地形圖到小比例次地形圖縮編時需要進行大量的簡化。比如，在大比例尺地形圖中復雜輪廓的碎部形狀在縮編后會略掉，對鐵路勘察設計要求的重要節點形狀，則采取夸大方式表現。在對面狀對象進行合并時，還需要保持整個對象的結構對比協調統一，以及合并物體間的面積平衡。另外，當面狀對象與點、線對象產生沖突時，還應嚴格按照制圖規則進行處理(如圖4所示)。

圖4 面狀地物取舍

(4)高程注記點處理

高程點的屬性和文字大小在縮編后也需要改變。不同比例尺地形圖中高程點的疏密程度不一樣，一方面，縮放后高程點的平均間距會根據比例尺的變化而改變，對高程點需要進行抽稀，同時還要最大限度的保證地形的精度以及特征點的高程。在這種情形下，為了盡可能維持原圖地貌，同時提高縮編效率，通常將原圖高程注記進行抽稀處理以獲得滿足要求的高程點注記，如CASS軟件高程點過濾功能即可完成該工作，同時還要手動調整高程點的位置和數量。以1∶2 000圖縮編為1∶10 000圖為例，地貌特征點受比例尺變化也應重新選擇，一般選在最能反映地貌特征的山脊線、山谷線等地性線上，如水邊點、山頂、鞍部，山脊和山谷的地形變換處，山坡傾斜變化處以及山腳地形變化處(如圖5所示)。

圖5 高程注記點取舍

(5)等高線的處理

等高線處理一般有兩種方式，一種基于原地形圖提取等高線、高程點以及特征線重新構建TIN三角網，生成DEM，然后基于DEM生成新比例尺地形圖需要的等高線；第二種是最大程度利用原圖中既有的等高線，不足之處再利用方式一補充。由于原圖等高線由人工立體采集，可靠性更高，因此，采用方式二等高線的精度會更高，但同時縮編效率會降低。以1∶2 000圖縮編為1∶10 000圖為例，基本等高距從2 m變為5 m，原圖中10 m倍數的等高線可以直接用于縮編后的圖形中，基于DEM重新構網后生成5 m基本等高距的等高線圖形。通過與原圖10 m倍數等高線疊加比較，可以發現同高度等高線不能完全重疊，而通過這種差異性可以評價和檢核DEM不合理之處。通過更改構網的要素后重新構網建立DEM，循環進行要素更改DEM構網等高線生成與檢核的步驟，直至與原圖線基本吻合為止。利用CASS軟件最后將新生成的5 m倍數等高線與原圖10 m倍數等高線融合，即完成新比例尺5 m基本等高距等高線的縮編工作(如圖6所示)。

圖6 等高線取舍

4 結束語

基于本文所述方法，在多個地形圖縮編項目中進行了生產驗證，通過大量鐵路工程制圖項目的驗證，表明本方法效果良好，具有良好的通用性和適用性，提高了生產效率，且在一定程度上使得地形圖質量有很大提高。

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New Generalization Method of Digital Topographic Map applied in the Railway Engineering

LIU Junping

2016-06-27

劉俊萍(1964—)，女，2000年畢業于北方交通大學鐵道工程專業，工程師。

1672-7479(2016)05-0042-03

P284

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