南方CASS軟件繪制數(shù)字化地形圖等高線的應(yīng)用和技巧

高正國

鄭州市自來水總公司設(shè)計院，河南鄭州 450013

0 引言

隨著科技快速發(fā)展，GPS、全站儀、計算機和各種測繪軟件已在測繪行業(yè)廣泛應(yīng)用，大比例尺全野外數(shù)字測圖手段得到普及，大大提高了生產(chǎn)效率。鄭州市自來水總公司設(shè)計院通過組合使用徠卡GPS、拓普康全站儀和南方CASS測圖軟件，完成了大量的數(shù)字地形圖測繪工作，取得良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，也積累了一定的實踐經(jīng)驗，現(xiàn)將用CASS軟件在繪制等高線方面的方法和經(jīng)驗介紹如下，供大家參考。

1 繪制等高線的基本方法

1）等高線的定義。等高線指的是地形圖上高程相等的各點所連成的閉合曲線。地形圖上的等高城分為首曲線、計曲線、間曲線和助曲線4種。此外，為了表示斜坡方向，在獨立山頂、凹地處，繪一與等高線相垂直的短線，叫示波線，不與等高線相連的一端指向下坡方向。

2）等高線的基本特點。（1）同線等高，即同一等高線上各點高度相同。 （2）自行封閉。各條等高線必自行成閉合的曲線，若因圖幅所限不在本幅閉合，必在鄰幅閉合。（3）不能分叉，不能合并。即一條等高線不能分叉成兩條，兩條等高線不能合并成一條（懸崖，峭壁例外）。

3）等高線的繪制。為了讓等高線較好的代表地形、地貌，則需要采集盡量多的特征點高程數(shù)據(jù)，然后再進(jìn)行合理的擬合和修飾，才會使等高線正確、科學(xué)。傳統(tǒng)的等高線手工繪制方法是個復(fù)雜、繁瑣的作業(yè)過程，耗時長、效率低，但因是人工繪制，可以邊繪制邊檢查，明顯錯誤可以隨時剔除。利用CASS軟件繪制等高線則具有自動、快捷的優(yōu)點。

CASS軟件繪制等高線的基本操作如下：運行南方CASS軟件，通過“數(shù)據(jù)”菜單導(dǎo)入全站儀中的采集數(shù)據(jù)，點擊“等高線”→“建立DTM”，在彈出窗口中選擇坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件名，軟件將自動建立DTM網(wǎng)絡(luò)，然后點擊“繪制等高線”，根據(jù)提示輸入繪圖比例尺，并在彈出窗口中選擇擬合方式、輸入等高距，點“確定”，軟件將自動生成等高線。軟件自動生成的等高線往往不能很好的完全符合現(xiàn)狀地形特征，需要編輯人員根據(jù)現(xiàn)場所繪草圖進(jìn)行修飾?？梢岳密浖摹皠h除三角形”、“增加三角形”、“重組三角形”等功能完善三角網(wǎng)，然后重新生成合理的等高線。

2 采集數(shù)據(jù)應(yīng)注意事項

地形特征點的選擇。全站儀采集數(shù)據(jù)時，外業(yè)司鏡員的測量經(jīng)驗和碎部點選擇的合理性直接影響內(nèi)業(yè)等高線的生成質(zhì)量。

繪圖員應(yīng)指揮司鏡員選擇地物、地貌特征點，并跟隨司鏡員一起觀察地貌，描繪地性線，對于局部特殊的地貌應(yīng)在草圖上單獨詳細(xì)描繪。

在進(jìn)行地貌采點時，可以用多鏡測量，一般在地性線上要采集足夠密度的點，盡量多觀測特征點。例如：在溝底測了一排點，也應(yīng)該在溝頂邊再測一排點。地貌變向點和坡度變換點也應(yīng)立鏡，山脊、山谷、鞍部等的寬度都要測出，困難地區(qū)可采用丈量的方法并在草圖上表示。對于斜坡、坎、陡崖等，應(yīng)該在坡上邊緣、崖上邊緣和坡下邊緣、崖下邊緣分別立鏡測量，并記錄坡、崖的走向。測量陡坎時，最好坎上坎下同時測點，也可以在坎上邊緣立尺，量出坎下點的比高。

對于較平坦的地貌，應(yīng)根據(jù)規(guī)范按一定的密度采集高程點。對于房角、圍墻等地物特征點，如果采集時因視線問題棱鏡高改變或該點高程數(shù)據(jù)不適合參與等高線計算，繪圖員應(yīng)在草圖上標(biāo)注清楚，以便后期在電腦上編輯時有依有據(jù)。

3 內(nèi)業(yè)操作注意事項

3.1 查粗差

數(shù)據(jù)傳入計算機展點后，首先應(yīng)對照草圖和實地情況進(jìn)行數(shù)據(jù)查錯，剔除錯誤的高程點，對不參加構(gòu)建數(shù)字地面高程模型的點要標(biāo)識。例如：在測量居民區(qū)時，有時難免要在房頂上立鏡，此類不能代表當(dāng)?shù)馗叱痰乃椴奎c，應(yīng)使其高程置零，即讓內(nèi)業(yè)建地面高程模型時不予考慮這些點。

3.2 生成三角網(wǎng)建立地面高程模型

采用三角網(wǎng)法構(gòu)成地面高程模型，若只考慮幾何條件構(gòu)網(wǎng)，最常見的問題是在某些區(qū)域可能出現(xiàn)與實際地形不相符的情況。如在山脊線處出現(xiàn)三角形穿入地下；山谷線處出現(xiàn)三角形懸空；也有可能出現(xiàn)三角形的邊跨越斷裂向的情況。這些情況下勾繪的等高線必然是錯誤的。要想得到高精度的地面高程模型，具體的做法如下：

1）使用CASS軟件的“選擇地性線”功能，使三角網(wǎng)邊經(jīng)過地性線，一般要將山脊線、山谷線、坡度變化線、地貌變向線、坡頂線和坡底線等用復(fù)合線繪出，在自動構(gòu)網(wǎng)時首先檢索出地性線并組成控制邊，在此基礎(chǔ)上構(gòu)成三角網(wǎng)；

2）陡坎的處理。構(gòu)網(wǎng)之前要先將陡坎繪出來，然后賦予陡坎各點坎高。建立地面高程模型時系統(tǒng)會自動沿著坎毛的方向插入坎底點，只有這樣才能在陡坎處構(gòu)成合理的三角網(wǎng)，保證等高線不穿過陡坎符號；

3）斜坡坎和陡崖在外業(yè)采集數(shù)據(jù)時，如果直接獲取了上、下兩邊緣線上特征點的坐標(biāo)和高程，在建地面高程模型時，系統(tǒng)將自動將斜坡坎和陡崖上、下的點應(yīng)分別構(gòu)成三角網(wǎng)。如果外業(yè)采集數(shù)據(jù)時，特征點采集不夠，則需要根據(jù)草圖手工將穿過斜坡坎和陡崖的三角形刪除，使中間形成一個斷裂帶，保證等高線不能直接穿過斜坡坎和陡崖；

4）在地形圖上，還有一些特定的區(qū)域范圍，等高線不可進(jìn)入該區(qū)域內(nèi)，比如湖泊、河流、雙線道路和房屋等。對于這些地物，外業(yè)采集數(shù)據(jù)時，邊界點應(yīng)詳細(xì)實測出高程，內(nèi)業(yè)構(gòu)網(wǎng)時將其邊界作為三角網(wǎng)的邊，邊界上的特征點參與等高線的內(nèi)插計算，當(dāng)?shù)雀呔€追蹤到這些地物的邊界時就不再往前追蹤，保證等高線不會穿過地物內(nèi)部。

按照以上幾點注意事項進(jìn)行作業(yè)，軟件在采用三角網(wǎng)法構(gòu)建的地面高程模型時，才會既高效、快捷，又更加符合測區(qū)地貌特征。

3.3 等高線的修改、修飾

CASS軟件除了可自動生成基本等高線外，還提供了豐富的等高線修改修飾功能。通過 “增加三角形”、“刪除三角形”、“過濾三角形”等功能，可以得到更加合理的三角網(wǎng)。

通過“等高線修剪”的“批量修剪”或“局部修剪”功能，可以修剪穿越建筑物、坡、坎、湖泊等區(qū)域的等高線。通過“等高線注記”的系列功能，可以實現(xiàn)對圖面等高線的單個或批量注記、修飾等，使圖面得到進(jìn)一步美化和完善。

3.4 等高線的接邊技巧

對于較大的測區(qū)，一般由幾個作業(yè)小組共同完成，通常會遇到等高線接邊問題。有兩種方法。

1）合并數(shù)據(jù)文件。每個小組野外采集后都會有一個以.dat結(jié)尾的數(shù)據(jù)文件，我們可以在構(gòu)建三角網(wǎng)前，通過CASS的菜單“數(shù)據(jù)”->“數(shù)據(jù)合并”功能，方便地將不同作業(yè)小組的數(shù)據(jù)文件合并為一個數(shù)據(jù)文件，如小組1的數(shù)據(jù)文件為1.dat，小組2的數(shù)據(jù)文件為2.dat，合并后得到的數(shù)據(jù)文件命名為12.dat。然后以12.dat為數(shù)據(jù)文件源進(jìn)行三角網(wǎng)構(gòu)建，即可得到合并后的整體等高線。

2）用兩個作業(yè)小組的三角網(wǎng)進(jìn)行接邊。接邊時不能直接將等高線連接起來，這樣容易造成局部地貌的變形，而應(yīng)該對三角網(wǎng)進(jìn)行連接，先在接邊處掏出一定的范圍，將該范圍的三角網(wǎng)進(jìn)行連接、修改，要注意兩側(cè)的高程是否基本一致，是否滿足接邊的要求，是否有錯誤的高程。確認(rèn)無誤后，重新生成等高線。然后再將掏出的部分與原范圍拼接在一起，并將每根等高線連接起來，形成一根根完整的等高線。

4 結(jié)論

本文主要對南方CASS測繪軟件的等高線繪制功能進(jìn)行了介紹，使讀者對測繪軟件在現(xiàn)代化數(shù)字測圖中的應(yīng)用有了進(jìn)這步認(rèn)識。并結(jié)合筆者自身工作經(jīng)驗，詳細(xì)闡述了CASS軟件在繪制等高線時應(yīng)注意的事項和提高等高線繪制效率的技巧，希望對同行測繪技術(shù)人員有所啟發(fā)和幫助。