一種實(shí)用的等高線高程自動(dòng)賦值方法研究

摘 要：數(shù)字地圖中經(jīng)常存在沒有賦高程值和高程值賦值錯(cuò)誤的情況，為后期應(yīng)用及入庫帶來很多的不便。針對此問題筆者結(jié)合Tin三角網(wǎng)原理，提出以高程散點(diǎn)為基準(zhǔn)，構(gòu)建Tin三角網(wǎng)，通過Tin三角形的邊長與等高線在空間上的相交關(guān)系，自動(dòng)檢查和對等高線進(jìn)行賦值。經(jīng)過筆者理論和實(shí)踐分析，其正確率非常高，完全可用于對地形圖等高線高程的檢查和自動(dòng)賦值。

關(guān)鍵詞：Tin 自動(dòng)高程賦值 等高線 空間分析

中圖分類號：P283 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（a）-0039-02

傳統(tǒng)的CAD中等高線往往通過高程點(diǎn)注記來識(shí)別等高線的高程，因此在CAD應(yīng)用中，等高線很多就是普通的曲線，沒有高程值。隨著數(shù)字地圖的應(yīng)用范圍日益拓廣，通過讀取等高線的高程值來實(shí)現(xiàn)多種應(yīng)用變得非常普遍，因此等高線沒有高程值，對后期數(shù)字地圖的應(yīng)用在成很多不便。

1 實(shí)現(xiàn)思路

等高線自動(dòng)高程賦值一直是工程應(yīng)用中的一個(gè)難題，當(dāng)前常見的處理方式有兩種，人工模式和半自動(dòng)化模式。前者主要通過人工方式，逐條錄入等高線的高程值，另一種模式是由人工指定起始等高線，根據(jù)等高距及高差，自動(dòng)通過空間關(guān)系完成等高線的高程賦值。前者工作量巨大，在生產(chǎn)中基本不予采用，后者雖然部分實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但仍需人工干預(yù)，特別是出現(xiàn)地貌突變?nèi)缍缚?、建筑物等，自?dòng)賦值往往失敗。市場上常見的具有此功能的軟件有MapGis、清華山維等。

為了減輕等高線高程賦值的工作量，提高賦值的正確率，筆者擬采用采集的高程點(diǎn)，通過構(gòu)建Tin三角網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)等高線高程自動(dòng)賦值。

傳統(tǒng)的CAD地形圖中，等高線的高程信息主要通過鄰近的高程點(diǎn)進(jìn)行獲取，因此地形圖中的高程點(diǎn)具有以下功能。

（1）是獲取等高線高程信息的有效手段。

（2）是對數(shù)字地圖中等高線高程信息進(jìn)行檢核的有效手段。

因此，通過高程點(diǎn)獲取等高線高程信息，是最為可行和有效的手段。對等高線和高程點(diǎn)做以下分析。

在沒有地形突變的情況下，兩高程點(diǎn)的連線與等高線相交的條數(shù)必然等于兩高程點(diǎn)高程值整數(shù)部分差值與基本等高距的比值。如兩個(gè)高程點(diǎn)高程值整數(shù)部分分別為N和M，其整數(shù)部分差值為（N-M），假設(shè)基本等高距為K，則與此兩等高點(diǎn)相交的等高線條數(shù)必然為（N-M）/K。

再對（N-M）/K條等高線進(jìn)行如下分析，首先，以較低的高程點(diǎn)作為基點(diǎn)，分別將其與（N-M）/K條等高線和高程點(diǎn)兩點(diǎn)連線的交點(diǎn)進(jìn)行連接，將得到（N-M）/K條線段。分別求得每條線段與等高線的交點(diǎn)個(gè)數(shù)P，則待求等高線的高程就等于基點(diǎn)與交點(diǎn)個(gè)數(shù)的和即（M+P）。

以上思路結(jié)構(gòu)合理，理論嚴(yán)謹(jǐn)，但在應(yīng)用中仍存在以下問題：首先對于地形突變處的處理，經(jīng)分析可知，地形突變主要的影響在于等高線的標(biāo)高出現(xiàn)不連續(xù)，如陡坎比高超過基本等高距，則其前后兩條等高線的高程差就不為基本等高距。因此可通過如下條件過濾，當(dāng)出現(xiàn)地形突變，則高程點(diǎn)的連線與等高線的交點(diǎn)必然少于兩高程點(diǎn)高程值整數(shù)部分的差值。再次，對于交點(diǎn)數(shù)雖然等于兩高程點(diǎn)高程值整數(shù)部分的差值，但仍存在如下可能：如果兩個(gè)高程點(diǎn)高程值有誤，如上文所述，若兩高程點(diǎn)高程分別為M+1和N+1，則可能存在高程賦值錯(cuò)誤。為此可進(jìn)行如下處理。

對等高線高程賦值的兩點(diǎn)，其連線必須是最優(yōu)三角形。

當(dāng)存在多次賦值時(shí)，將賦值過程中高程值出現(xiàn)概率最大的賦予對應(yīng)等高線。

前者可以通過構(gòu)建Tin三角形滿足要求，后者主要是通過概率判斷，提升高程賦值的準(zhǔn)確性。經(jīng)過以上分析，即可通過程序?qū)崿F(xiàn)等高線的自動(dòng)賦值了。

2 算法實(shí)現(xiàn)

通過上文理論分析，通過高程點(diǎn)自動(dòng)對等高線進(jìn)行賦值是可行的，為了在程序上實(shí)現(xiàn)上文的賦值過程，筆者擬采用如下流程實(shí)現(xiàn)等高線的自動(dòng)賦值。

首先，將等高線提取出來，單獨(dú)存放一個(gè)圖層。

其次，將高程注記點(diǎn)提取出來。

第三，通過高程注記點(diǎn)，構(gòu)建Tin三角形。

第四，讀取Tin三角形中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的高程，并賦予三角形的每條邊。

第五，讀取三角形其中一條邊，通過空間分析，求得與之相交的每條等高線。

第六，若交點(diǎn)數(shù)與兩高程點(diǎn)的高程值整數(shù)部分差值相同，則根據(jù)等高距，自動(dòng)將高程值賦予等高線，同時(shí)記錄賦值的次數(shù)，否則不參與賦值。

第七，若出現(xiàn)高程賦值不同，根據(jù)賦值次數(shù)，將出現(xiàn)概率最大的高程值賦予對應(yīng)等高線。具體的流程圖示例如（圖1）。

下文是實(shí)現(xiàn)算法的部分關(guān)鍵代碼：

DivElevation=Int（RecL.GetFieldValue（"端點(diǎn)2"））-Int（RecL.GetFieldValue（"端點(diǎn)1"））

//求取Tin三角形邊長兩端點(diǎn)的高程值

Lts.Add Ln.GetPartAt（1）（1）

TemLine.AddPart Lts

i=Ltt.QueryEx

（TemLine，，"smid>0"）.RecordCount

Ltes.Add Ln.GetPartAt（1）（2）

//求取一端點(diǎn)交點(diǎn)連線和等高線交點(diǎn)個(gè)數(shù)

TempLine.AddPart Ltes

j = Ltt.QueryEx

（TempLine，5，"smid>0"）.RecordCount

//求取另一端點(diǎn)交點(diǎn)連線和等高線交個(gè)數(shù)

If（Int（RecL.GetFieldValue（"端點(diǎn)1"）） + i+1）>CDbl（RecL.GetFieldValue（"端點(diǎn)1"）） And（Int（RecL.GetFieldValue（"端點(diǎn)1"））+ i+1）

//判斷交點(diǎn)的高程值是否在兩端點(diǎn)范內(nèi)

If i+j-1=DivElevation Then

//判斷交點(diǎn)、端點(diǎn)連線和等高線交點(diǎn)個(gè)

//數(shù)是否滿足端點(diǎn)差值與基本等高距的比值

RecP.Edit

bf=RecP.SetFieldValue

（"Elevation"，Int（RecL.GetFieldValue（"端點(diǎn)1"））+i）

//將正確的高程信息賦予等高線

RecP.Update

End If

End If

3 案例分析

為了驗(yàn)證以上思路，筆者擬采用1∶1000地形圖約17幅，等高線條數(shù)約為5000條，經(jīng)過初步驗(yàn)證，其識(shí)別率非常高，實(shí)驗(yàn)證實(shí)，通過Tin模式是可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化對等高線進(jìn)行賦值。以下是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的抓圖。

4 結(jié)語

通過高程點(diǎn)及構(gòu)建Tin三角網(wǎng)模式在理論上可以完美實(shí)現(xiàn)對等高線高程的自動(dòng)賦值，經(jīng)筆者試驗(yàn)，準(zhǔn)確率優(yōu)于95%以上。出現(xiàn)賦值錯(cuò)誤的原因主要在于高程點(diǎn)本身的錯(cuò)誤及圖幅邊界處高程點(diǎn)的缺失，通過高程點(diǎn)構(gòu)建Tin不僅可以對等高線高程自動(dòng)賦值，還可以對已經(jīng)賦值的等高線高程進(jìn)行檢核，實(shí)踐及理論分析證實(shí)，本方法是一種切實(shí)可行等高線高程自動(dòng)賦值方法。未來應(yīng)用需注意自動(dòng)賦值時(shí)數(shù)據(jù)量的大小，具體的數(shù)據(jù)量可根據(jù)計(jì)算機(jī)的性能而定。以Pentium D 3.0G，1∶1000地形圖為例，建議每次處理的數(shù)據(jù)量不超過25幅為宜。

參考文獻(xiàn)

[1]SuperMap Objects 開發(fā)教程（初級篇） 2008.

[2]SuperMap Objects 開發(fā)教程（中級篇）2008.