等高線內(nèi)高程點檢查軟件開發(fā)與實現(xiàn)

劉小華

(福建省測繪院,福建 福州350003)

0 引 言

當前測量數(shù)據(jù)整理后一般用AutoCAD軟件(含AutoCAD平臺二次開發(fā)的軟件,如廣州南方測繪科技股份有限公司的CASS)處理、編輯成圖,高程點(GCD層)與等高線(DGX)分屬不同圖層,作業(yè)人員依據(jù)現(xiàn)場地形地貌特征和所采集的高程點,先由CASS軟件自動生成等高線,再由人機交互方式進行修整;或由人工勾畫等高線計曲線、再加密等高線首曲線的方式進行繪制。質檢人員則根據(jù)高程點、等高線、溝、坎、斜坡等特征線進行逐條逐點人工檢查,費時費力、準確率低;且在檢查過程中,經(jīng)常發(fā)現(xiàn)高程點與等高線不匹配、高程點顯示值與高程點的H值不一致等情況。

Visual LISP(以下簡稱 VLISP)是 AutoCAD內(nèi)置的二次開發(fā)軟件,具有功能強大、語言學習比其他高級語言入門快、可被AutoCAD完全兼容,且程序段可直接在AutoCAD 2000以上版本中運行等優(yōu)點。

本文以福建省測繪院數(shù)字地形圖內(nèi)等高線區(qū)域進行高程點檢查為例,研究在現(xiàn)有AutoCAD和CASS軟件基礎上,利用VLISP在AutoCAD平臺上開發(fā)編寫程序代碼的方式進行高程點與等高線匹配性檢查,以提高質檢效率和準確率。

1 數(shù)字地形圖中的點線矛盾

1.1 點線矛盾

等高線是與高程點配合表達地貌特征的,它們之間有緊密的邏輯關系。點線矛盾主要是指等高線與高程點之間的邏輯錯誤。常見的點線矛盾主要有如下幾個方面。

(1)高程值矛盾:高程點的高程值和等高線高程值存在矛盾。

(2)等高距矛盾:高程點之間等高線數(shù)目與基本等高距矛盾。

(3)等高線高程值錯誤。

1.2 點線矛盾發(fā)生原因分析

經(jīng)過對地形圖檢查后分析,問題產(chǎn)生主要的原因有:① 由人機交互的方式按高程點及實地地形走向勾畫的等線,存在高程點與等高線匹配度誤差過大,在生產(chǎn)和檢查中未發(fā)現(xiàn)、改正;② 人工勾畫或計算機按DEM生成的等高線,為使等高線更光滑,往往采用多段線樣條曲線化,最終可能使等高線與高程點之間的相互關系產(chǎn)生偏差;③ 在進行人工修編過程中,發(fā)生諸如偏移、復制、移動等捕捉高程錯誤等誤操作,造成圖形發(fā)生改變;④ 近來出現(xiàn)的CAD病毒專門對AutoCAD文件進行屬性和圖層篡變、地物高程修改等情況。

1.3 點線矛盾解決方法研究

針對上述原因分析,經(jīng)過研究,問題解決的方法有:①通過高程點與等高線匹配度檢查,如誤差過大則按要求作出注記,提醒作業(yè)人員對等高線走向進行人工修改;② 樣條曲線化等高線,由程序對其進行取消樣條曲線化,改為擬合的方式進行曲線化光滑等高線;③Z值和顯示值不一致錯誤、CAD病毒引起的高程點標高錯誤,則按等高線內(nèi)插高程點的方式進行標高糾正,由程序對其Z值和顯示值同時進行修正。

基于Visual LISP功能強大、語言學習入門較快、與AutoCAD數(shù)據(jù)完全兼容、可直接在AutoCAD環(huán)境中直接運行等特點,選擇Visual LISP程序設計處理高程點與等高線之間的矛盾。

2 高程點檢查程序設計

2.1 具體算法研究

當一個高程點地處兩條最近的不同高程的等高線區(qū)域中,高程點到任意一條等高線中最近點的距離與最近兩條等高線之間最近的距離的比等于相應高差與兩條等高線的高差比;計算高程點位置應插入的高程計算值,將高程計算值與現(xiàn)有的值進行比較,分析兩者較差是否在誤差允許范圍內(nèi),進行不同方法處理:① 當誤差在允許范圍內(nèi),則不對其進行任何的變動;② 當誤差大于允許范圍時,則按要求進行標注符號或對高程計算值按其高程Z值進行替換,同時對高程點的顯示值進行更新。

等高線與高程點之間的檢查,主要對兩者的匹配度、高程點顯示值與H值一致性進行檢查,其主要任務為:① 高程點與相鄰等高線匹配度是否正確;② 高程點顯示值與高程點的實際H值的取位后是否一致。

在AutoCAD數(shù)據(jù)中,利用組碼查詢或修改的方式,獲取高程點的平面坐標、Z值、顯示值、最近點等高線及其標高等數(shù)據(jù)的獲取較為便利,一般只需要引用Visual LISP內(nèi)置函數(shù)就可以完成。

2.2 程序設計

在AutoCAD文件中,圖上的點、線、面均有相應組碼與之相應。DWG文件均會有設置本圖的繪制比例尺,一般用(*1000(getvar“celtscale”))的方法求出比例尺,并設置誤差值允許范圍和等高線搜索范圍(可以用多段線圈出、選擇全部或點選方式);選擇等高線和高程點,讀取相應組碼中的高程賦值,并進行匹配比對。當比例誤差或高程誤差大于允許范圍,即兩者匹配度出現(xiàn)差錯時,可根據(jù)先行設置要求,做相應處理(可將高程點改變顏色、改變圖層或在高程點上畫紅色圓圈,以提醒檢查人員高程點可能有誤)。具體流程圖如下所示(圖1)。

2.3 數(shù)據(jù)分析

(1)組碼的獲取:對AutoCAD文件進行分析,圖中地物的組碼擴展數(shù)據(jù)均可用“(entget(ssname(ssget)0)'(“*”))”函數(shù)讀出(中文雙引號不輸入,可在AutoCAD平臺的命令行輸入,獲取組碼信息,如高程點與等高線組碼信息)。

圖1 作業(yè)流程圖

(2)高程點的組碼為“((-1.＜圖元名:7eeaa4c8＞)(0.INSERT)……(2.GC200)(10 X Y H)……(-3(SOUTH(1000.202101))))”,其中“(2.GC200)”說明其中高程點插入的塊名為“GC200”;“(10 X Y H)”中,X Y H 在組碼中為數(shù)字,此處用X Y H表示其三維坐標,在與等高線數(shù)據(jù)進行匹配;“(-3(SOUTH(1000.202101)))”為CASS軟件對數(shù)據(jù)的編碼(即為高程點)等信息。

(3)等高線的組碼為“((-1.＜圖元名:7eec6cb8＞)(0.LWPOLYLINE)……(8.DGX)(6.Continuous)(100.AcDbPolyline)(90.8)(70.128)(43.0.15)(38.173.0)(39.0.0)(10 X1 Y1)(40.0.15)(41.0.15)(42.0.0)……(-3(SOUTH(1000.201101))))”,同理可得到類似高程點的各種信息。

2.4 程序編寫

根據(jù)方案設計和數(shù)據(jù)分析,在VLISP編輯器內(nèi)寫出代碼,并在AutoCAD中運行、調(diào)試、改錯,直至程序代碼全部順利運行并完成設計目標,最后編譯為FAS文件。

3 程序運行檢驗

3.1 程序檢驗

利用本程序,對福建省測繪院在泉州市泉港區(qū)324國道以西區(qū)域施測的地形圖項目進行試運行檢驗。這項目面積為7.69 km2,其中完全等高線區(qū)域有6.97 km2,種植區(qū)域有0.34 km2,居民地區(qū)域有0.15 km2,水域有0.23 km2,共檢查有22 293個高程點,成功率約93%(表1)。

檢查失敗原因分析:程序在AutoCAD軟件加載后,由人機交互方式進行操作,經(jīng)數(shù)據(jù)驗算表明,對于一般地形地貌的高程點和等高線檢查,高程點較好選中了最近等高線,軟件運行效率較高,差錯率小;但在坎、斜坡、陡崖、鞍部、山頂、山底、圖幅邊角處等比較特殊的地形地貌區(qū)域進行檢查時,選中的理論最近等高線其實不是真實的等高線,所以存在一定誤差。種植區(qū)域、居民地區(qū)域、水域由于等高線較稀少,高程點和等高線匹配成功率較低。

表1 高程點檢查情況表

3.2 程序檢驗運行效果

在AutoCAD中運行,對完全等高線區(qū)域進行等高線與高程點之間匹配度進行檢查,運行中截取小區(qū)域范圍進行說明(圖2)。如圖2(a),選擇地形圖中的3個高程點進行檢查,程序發(fā)現(xiàn)較差已超出允許值,視為粗差,將高程點的塊顏色變成 “藍色”,以提示本高程點匹配出現(xiàn)粗差(如圖2b所示)。當作業(yè)人員進行修改完整后,應重新進行匹配度檢查,直至全部合格為址。

圖2 地貌對比圖

4 結 語

本文根據(jù)等高線與高程點之間的匹配關系,利用VLISP編程的特點,編寫了等高線內(nèi)高程點檢查軟件。該軟件具有較好實用性,且操作簡單容易上手,目前已在福建省測繪院數(shù)字化地形圖測繪的等高線區(qū)域中檢查得到較好應用,顯著提高了質量檢查效率。