大比例尺全野外数字测图等高线的绘制

大比例尺全野外数字测图等高线的绘制
作者：石强
[摘要]利用计算机进行等高线的自动生成具有速度快的优点，然而等高线的生成受原始资料数据和测图软件的影响，往往无法达到令人满意的效果。

在使用CASS数字测图软件过程中，如何选择地形特征点，针对各种地貌的特点构建三角网，生成数字地面模型，是本文讨论的问题。

[关键词] CASS数字测图软件等高线地面高程模型计算机
1概述
随着地面数字测图软件的日臻完善，全站仪及计算机的广泛运用，大比例尺全野外数字测图手段迅猛发展，已经取代了常规白纸测图。

我公司自应用南方CASS测图软件以来，完成了大量的各种比例尺、各种地形地貌的数字地形图测绘工作，取得良好的社会效益和经济效益，也积累了一定的实践经验，现将数字测图中等高线的绘制方法和经验介绍如下，供大家参考。

等高线是地形图表示地形最常用的方法，利用计算机进行等高线的自动生成具有速度快、弹性大等优点，然而等高线的生成受原始资料数据、和测图软件的影响，往往无法达到令人满意的效果。

现在根据地形特征点和地性线绘制等高线是测绘大比例尺地形图等高线的主要方法，如何正确地选择地形特征点，如何利用地性线构建三角网是是绘制等高线的关键。

2地形特征点的选择
全站仪采集数据时，外业司镜员的测量经验和碎部点选择的合理性直接影响内业等高线的生成质量。

绘图员必须指挥司镜员选择地物、地貌点，并跟随司镜员一起观察地貌，描绘地性线，对于局部特殊的地貌应在草图上开窗详细描绘。

在进行地貌采点时，可以用多镜测量，一般在地性线上要采集足够密度的点，尽量多观测特征点。

例如在沟底测了一排点，也应该在沟边再测一排点，地貌变向点和坡度变换点都要立镜，山脊、山谷、鞍部等的宽度要测出，困难地区可采用丈量的方法并在草图上表示，斜坡坎、陡崖，应该在坎上边缘、崖上边缘和坎下边缘、崖下边缘分别立镜测量，并记录坎、崖的走向，测量陡坎时，最好坎上坎下同时测点，也可以在坎上边缘立尺，量出坎下点的比高。

这样生成的等高线才能真实的反映实际地貌。

在其它地形变化不大的地方，可以适当放宽采点密度。

测量数据传入计算机后，应先对照草图和实地情况对数据进行查错，剔除错误的高程点，对不参加构建数字地面高程模型的点要标识，如在测量居民区时，有时难免要在房顶上立镜，此类不能代表当地高程的碎部点，应使其高程为零，即让内业建地面高程模型时不予考虑这些点。

3组成三角网建立地面高程模型
采用三角网法构成地面高程模型，若只考虑几何条件构网，最大的问题是在某些区域可能出现与实际地形不相符的情况。

如在山脊线处出现三角形穿入地下；山谷线处出现三角形悬空；也有可能出现三角形的边跨越断裂向的情况。

这些情况下勾绘的等高线必然是错误的。

要想得到高精度的地面高程模型，具体的做法如下：
（1）首先在建立地面高程模型之前，应剔除明显高出地面不能代表当地高程的碎部点，把其高程改为零即可。

使用CASS软件的“选择地性线”功能，使三角网边经过地性线，一般要将山脊线、山谷线、坡度变化线、地貌变向线、坡
顶线和坡底线等用复合线绘出，在自动构网时首先检索出地性线并组成控制边，在此基础上构成三角网。

（2）陡坎在地形图上是用图式符号表示，在外业采集数据时，一般都是在陡坎上边缘或下边缘采集特征点高程，然后量出相应的比高。

在建立地面高程模型前系统自动沿着坎毛的方向插入坎底点（坎底点的高程等于坎顶线上已知点的高程减去坎高），这样新建坎底的点便参与三角网组网的计算。

因此在构网之前必须要先将野外的点位展出来，再用捕捉最近点方式将陡坎绘出来，然后还要赋予陡坎各点坎高。

只有这样才能在陡坎处构成合理的三角网，保证等高线不穿过陡坎符号。

（3）斜坡坎和陡崖在外业采集数据时，直接获取了上、下两边缘线上的特征点的坐标和高程，在建地面高程模型时，斜坡坎和陡崖上、下的点应分别构成三角网，而让中间形成一个断裂带，使等高线不能直接穿过。

（4）在地形图上，有一定的区域范围，等高线不可进入该区域内，比如湖泊、河流、双线道路和房屋等。

对于这些地物，外业采集数据时，边界点应详细实测出高程，内业构网时将其边界作为三角网的边，边界上的特征点参与等高线的内插计算，当等高线追踪到这些地物的边界时就不再往前追踪，保证等高线不会穿过地物内部。

4等高线的修改、修饰
一般情况下，由于地形条件的限制，在外业采集的碎部点很难一次性生成理想的等高线，如楼顶上控制点。

另外还因现实地貌的多样性和复杂性，自动构成的数字地面模型与实际地貌不太一致，这时可以通过修改三角网来修改这些局部不合理的地方。

修改时可以利用软件的“增加三角形”、“删除三角形”、“过滤三角形”等功能。

修改三角网的工作要反复进行，直到满足要求为止，并保存最终的三角网。

然后进行等高线的修饰，等高线在遇到房屋及其它建筑物、双线道路、路堤、坑穴、陡坎、斜坡、湖泊、双线河、双线渠、水库、池塘以及注记等均应中断。

在CASS成图软件中提供了自动切除穿陡坎、穿围墙、穿二线间、穿高程注记、穿指定区域内的等高线等功能，应用这些功能完全可以满足等高线的修剪。

当等高线的坡向不能判别时，还应加绘示坡线。

5手工绘制等高线
在地物复杂、田坎密集和平原地区，一般不采用自动生成等高线的方法，而是采用手工绘制等高线的方法。

使用CASS软件手工绘制等高线时，等高线会自动拟合，线体形成有很多节点，修改时非常麻烦。

为了解决这个问题，在绘制等高线时不要直接使用绘制等高线工具，而使用复合线工具来绘制等高线，因为复合线非常容易拉动修改。

在等高线绘制完后可以批量拟合复合线，然后把拟合后的复合线加注等高线属性即可，采用这种方法画出的等高线套合的非常好，非常圆滑、美观。

6等高线的接边
对于较大的测区，一般由几个作业小组共同完成，在数字测图中一般以线状地物来划分各作业组的测量范围，如路、河流、水沟、山脊等，然后拼接在一起。

接边时不能直接将等高线连接起来，这样容易造成局部地貌的变形，而应该对三角网进行连接，先在接边处掏出一定的范围，将该范围的三角网进行连接、修改，
要注意两测的高程是否基本一致，是否满足接边的要求，是否有错误的高程，确认无误后，重新生成等高线。

然后再将掏出的部分与原范围拼接在一起，并将每根等高线连接起来，形成一根根完整的等高线。

7等高线和高程点的注记
等高线的注记一般只注记计曲线，注记的字头应指向山顶或高地，但字头不应指向图纸的下方，地貌复杂的地方，应注意配置，保持地貌的完整。

以用图者能方便地判读高程为原则。

高程点的注记一般选在明显地物点和地形点上，依据地形类别及地物点和地形点的多少，其密度为图上每100cm2内5～10个。

在CASS 软件中提供了方便快捷的等高线注记和高程点过滤功能。

采用按一定间距自动过滤高程点后，还应手工选择一次高程注记点，保证在明显地物点和高程特征点上有注记高程。

8外业巡视
采用CASS软件“测记法”测绘数字地形图，等高线全部在室内绘制，有别于大平板测图，大平板测图可以做到当站现场绘制等高线，做到“站站清、幅幅清”，有问题能够及时发现，及时修改。

所以在室内绘制好等高线后，绘图员应进行野外巡视，特别是在地物复杂、地貌零乱、破碎的地方应重点巡视，对在等高线绘制过程中有疑问的地方要现场核实。

9结论
对于数字测图中等高线的绘制，任何一种数字测图软件都不能做到十全十美，要想绘制出准确、逼真的等高线，测量人员对地貌的理解、工作经验、工作责任心非常重要。

本文仅叙述了在使用南方CASS软件中积累的几点经验，还有很多的应用需要我们进一步去探讨和实践。