利用免費DEM數據及制圖軟件繪制跨斷層場地圖

李菲菲,高麗君

(四川省地震局測繪工程院，四川 雅安 625000)

1985年12月，四川省地震局地震測量隊周如品等同志根據搜集到的資料編纂了《川西大地形變測量網、點布設圖集》。圖集中記載了川西大地形變測量場地的基本情況及場地圖。其中，場地圖選用四川省測繪局1984年9月編制印刷的1∶150萬《四川省地圖》作底圖。圖集中的場地圖多年來被廣泛應用于會商報告、異常核實報告以及涉及跨斷層觀測資料的科研論文中。三十多年來，道孚、折多塘等場地的測網曾被重新布設，很多場地的觀測環境也發生了較大改變。2017年3月，由中國地震局監測預報司統一組織管理，中國地震局第一監測中心牽頭和協調管理，包括四川省地震局在內的十多家單位分片具體實施的財政專項——全國跨斷層場地優化改造項目啟動。依托該項目，四川省地震局測繪工程院(以下簡稱“測繪院”)對28個跨斷層場地進行了優化改造和測點維護。至此，《川西大地形變測量網、點布設圖集》中的場地圖已幾乎不再適用，所以有必要繪制新的場地圖。一幅完整的場地圖包含了地形、地貌、地物等要素，實地測圖的工作量及工作成本都太大。高分辨率的地形數據可通過空間數據服務商訂購，但費用昂貴；即便在測繪地理信息局購買，一幅1∶1萬DEM數據的價格也需要2 000元。在不具備無人機這樣先進的航測設備的情況下，測繪院利用免費的DEM數據及Google earth、Global Mapper等軟件重新制作了28個跨斷層場地的矢量場地圖。

1 獲取DEM數據

目前國內主流的免費高程數據資源主要有SRTM、ASTER GDEM、DLR三種。公開的SRTM地形數據的空間分辨率精度為90 m，可通過SRTM官方網站http://srtm.csi.cgiar.org/srtmdata/或地理空間數據云網站http://www.gscloud.cn/下載。ASTER GDEM V1原始數據局部地區存在異常；ASTER GDEM V2版則采用了一種先進的算法對V1版GDEM影像進行了改進，提高了數據的空間分辨率精度和高程精度，其全球空間分辨率為30 m。DLR數據是2000年2月11日德國航天局在美國發射的“奮進”號航天飛機上用X波段雷達進行地形測繪所獲得的數據，數據呈網狀，有些地方覆蓋不全，但在能覆蓋到的地方精度比ASTER GDEM V2高，約為10 m。綜合考慮三種數據的優缺點后，選擇ASTER GDEM V2版數據作為場地圖的DEM數據。以侏倭場地為例，其概略坐標平均值為(100.3°E，31.6°N)。在地理空間數據云網站中，找到“GDEMV2 30M 分辨率數字高程數據”列表，檢索侏倭場地所在的數據文件并進行下載，即可得到名為“ASTGTM2_N31E100.zip”的文件。

2 制作草圖

以場地坐標為制圖中心，在MapInfo軟件中繪制600 m×600 m的矩形框，記錄矩形框的邊界坐標(用于控制生成等高線的區域邊界)，同時在矩形框中繪制比例尺、棄測測點、在用測點、測線等要素(如圖1)。

3 生成等高線

解壓下載到的數據文件，用Global Mapper打開文件名中帶“dem”的tif格式文件。通過Analysis-Generate Contours (from Terrain Grid)，生成目標區域的等高線。通過File-Export-Export Elevation Grid Format，輸出Surfer Grid格式的高程網格數據。用Surfer軟件打開高程網格數據，發現等高線中存在一些小的彎曲，可用軟件自帶的低通濾波器剔除這些小的彎曲(如圖2)。

圖3 濾波前后等高線對比

4 數字化地物

從MapInfo軟件中將矩形框導出到Google earth軟件中(由于將矩形框的海拔高度設置為“貼近地面”，導致顯示出的矩形框有變形)。在Google earth軟件中將矩形框內的道路、河流、房屋的輪廓線及斷層線、植被分界線繪制出來(如圖3)，并分別保存為kml格式文件。在Global Mapper中，將所有用“線”表示的要素逐一打開，并分別輸出為Surfer BLN矢量格式的文件。

5 編輯顏色、標注、圖例等

在Surfer中，將等高線、道路、河流、房屋、測點、測線、斷層線等各要素分圖層打開，并“按坐標疊加圖形”。編輯各圖層的線條屬性、填充屬性，添加標注文字。選中所有對象，導出為emf格式文件。用Adobe Illustrator軟件打開并編輯emf格式文件。需要編輯的內容包括房屋的填充圖案、小路的虛線表示、圖框的加粗、標注文字的移動等，編輯完成后的成果圖如圖4(b)所示。

圖4 侏倭場地新舊場地圖對比(圖4(a)來自《川西大地形變測量網、點布設圖集》)

6 討論

重新繪制后的場地圖，測點、測線及各個地物的位置均由坐標控制，保證了各要素之間相對位置的準確性。場地圖中各要素均以矢量格式保存，方便編輯及不同要求的圖形輸出。由于Google earth影像圖并非實時更新，依靠Google earth影像圖提取的部分地物信息也具有一定的滯后性，滯后時間短則幾個月，多則幾年。盡管如此，用上述方法繪制出的場地圖已能滿足各類報告中對觀測場地的展示需求。每年更新一次場地圖可改善地物信息的滯后性，但要獲取實時的、精細的場地圖，建議配備專業航測設備及配套的內業處理軟件。