數字簡碼自動成圖法在地形圖測繪中的應用

王 戰(zhàn)

（廣東工貿職業(yè)技術學院，廣東 廣州 510510）

0.引言

隨著無人機攝影測量法和三維激光掃描測量法技術的成熟，它們已經成為地形圖測繪中主要運用的方法，在鄉(xiāng)村地區(qū)的大面積地形圖測繪中，優(yōu)勢明顯。但由于受到空域申請、密集居民區(qū)精度難以保證、飛行安全、大數據處理對硬件要求等因素影響，在密集居民區(qū)、小面積區(qū)域地形圖測繪中(例如，城市測量中的商品房小區(qū)驗收地形圖測繪)，無人機攝影測量法和三維激光掃描測量法優(yōu)勢并不明顯，各測繪單位仍然采用傳統(tǒng)的“RTK+全站儀”人工測繪方法。

草圖簡碼法是目前很多生產單位地形圖測繪的主要方法。外業(yè)數據采集時，記錄測點的坐標和表示該點屬性的簡碼，同時繪制草圖，記錄各測點的連接關系；內業(yè)成圖時，根據測點的屬性和草圖，在繪圖軟件上人工成圖[3]。這種方法外業(yè)需要花較多時間繪制草圖，內業(yè)需要對照草圖簡碼逐點繪圖，作業(yè)效率較低。部分測繪單位利用繪圖軟件的簡碼識別的功能,開發(fā)出適合本單位的字母簡碼自動成圖法,減少了外業(yè)繪制草圖的時間，也實現(xiàn)了部分地物自動成圖,提高了作業(yè)效率[2]。但該種方法只是實現(xiàn)簡單測量環(huán)境的自動成圖，在地物復雜的環(huán)境中，很多地物不能實現(xiàn)自動成圖，仍然需要花費大量的時間人工繪圖。

本文以某款測繪單位普遍使用的繪圖軟件為平臺，探索出一種簡單、實用、高效的成圖方法——數字簡碼自動成圖法。該方法簡碼簡單，外業(yè)上大幅減少繪制草圖的時間，內業(yè)上很大部分可以實現(xiàn)自動成圖，極大提高外業(yè)和內業(yè)的效率。

1.簡碼自動成圖的原理

某繪圖軟件中，每一種地物屬性，都對應著唯一的一個數據編碼，而每一個數據編碼，都可以用一個簡單的字符對應表示，稱為簡碼，如，數據編碼141111表示砼房屋，對應的野外操作簡碼是F2[4]。在外業(yè)數據采集中，對各種采集的地物數據賦予相應的操作簡碼，即可在內業(yè)數據成圖中通過簡碼識別功能，使相同地物連線和賦予屬性，實現(xiàn)自動成圖，從而節(jié)省人工繪圖的時間。實現(xiàn)自動成圖的關鍵是，外業(yè)數據文件的簡碼要與軟件的簡碼文件的簡碼完全一致，微小的不一致都不能使該測點實現(xiàn)自動成圖。

2.字母簡碼自動成圖法的簡碼設計和存在問題

2.1 字母簡碼自動成圖法的簡碼設計

該款成圖軟件有初始設計簡碼文件“JCODE.DEF”記錄各種地物地形的簡碼。初始設計的簡碼較多且沒有一定的規(guī)律，不方便記憶，不可直接利用，但簡碼文件“JCODE.DEF”可供測量人員根據實際需要進行個性化編輯，把“JCODE.DEF”文件初始的簡碼改成簡單、方便記憶的簡碼。如，砼房屋初始的簡碼是F2，可以改成“TF”，路燈對應的簡碼可改為“LD”等；連續(xù)觀測某一地物時，簡碼為“+”或“-”，其中“+”號表示連線依測點順序進行，“-”號表示連線依測點順序相反的方向進行，除了有符號方向的坎類，其他線性地物（如，房屋、道路）“+”和“-”效果相同；交叉觀測不同地物時，簡碼為“n+”或“n-”，其中“+”“-”號的意義同上，n表示該點與n個點前面的點相連（n=當前點號-連接點號-1，即跳點數）[1]（如圖1所示）：

圖1 簡碼操作規(guī)則圖

2.2 字母簡碼存在的問題

采用簡單的字母簡碼，一般只能表示地物的單一屬性，不能表示地物的多重屬性，如，砼房屋采用簡碼“TF”只能表示該房屋的屬性，不能表示層數；如果某測量點既是砼2的角點，也是圍墻的端點，僅采用簡碼“TF”則無法全部表達該點的屬性。在此情況下，可以通過草圖的方式記錄點的多重屬性和連接關系，但將使外業(yè)的效率降低，內業(yè)也只能實現(xiàn)少部分自動成圖，效率不夠高。

為減少繪制草圖的時間，可以通過復雜的簡碼表示其測點的多重屬性和連接關系，如上述測點可采用簡碼“TF2WQ”表示。但大部分全站儀的按鍵中，一個按鍵除表示一個數字外，還代表3個字母，需要通過切換鍵進行數字和字母的切換，要輸入類似于“TF2WQ”的復雜簡碼，需要耗費大量的外業(yè)時間。因此，采用字母式復雜簡碼只適用于具有26個字母鍵的RTK手簿測量，并且采用復雜簡碼，與簡碼文件“JCODE.DEF”設定的簡碼不一致，內業(yè)不能實現(xiàn)自動成圖。

3.數字簡碼自動成圖法的實現(xiàn)

3.1 數字簡碼自動成圖法的簡碼構成

不同品牌的全站儀，其按鍵一般只有10多個，0～9數字都對應唯一按鍵，每個按鍵一般對應3個字母。如果輸入1個字母，可能要按3次鍵才能輸入，而輸入1個數字只需要按1次即可。因此，采用數字簡碼代替字母簡碼，將可以大幅提高外業(yè)簡碼的輸入效率。地形圖測繪中，常見的地物不超過100種，不同類別的地物，采用不同的圖層和線性、顏色表示。因此，可采用2位數字表示地物的屬性，其中第1位表示地物所屬的大類，第2位表示具體地物，如，用簡碼“10”表示屬于居民地大類的砼房屋。為方便記憶，可把不同的地物進行分類，本文根據成圖軟件的分類模塊，把不同的地物分為9大類（如表1所示）：

表1 地物分類表

在大類的基礎上再進行進一步細分，把常見的地物排序在最前面，用簡碼的第2位表示具體的地物，如，居民地及附屬設施的部分地物的簡碼（如表2所示）：

表2 居民地及附屬設施的部分地物簡碼表

當測點表示地物多重屬性和連接關系時，可通過多數字表示，如，3層砼房用“103”表示，“10”表示砼房屬性，“3”表示層數；如果某測點既是連接上一測點，又是圍墻的端點，可用“+23”表示，“+”表示連接上一測點，“23”表示圍墻；在無法直接測量而需要丈量的角點，如，某測點先連接上一點，再左進4米，后加5米，則可用“±4-5”。如此一來，各測點的屬性和連接關系就可以通過簡單的簡碼表達出來，省去了繁瑣的畫草圖的時間。

在農田測量中，各田埂四通相連，一個測點經常與其他幾個方向的點相連，為準確表達各點的走向，可用“前、后、左、右”表示各點的連接方向，分別以“1、2、3、4”對應表示，如，某點四向連接的田埂測點，可用簡碼“611234”表示，“61”表示田埂屬性，“1”表示左連，“2”表示右連，“3”表示前連，“4”表示后連。在往后的測點中，往往是既連接上一點，又有另外的連接方向（一般不多于3個方向），此時可采用“-”加“方向數字”表示，此時的簡碼一般不多于4個字符。

居民地的多重屬性和連接關系中，如，某點既是砼房的結束點，又是磚房的起點，可用簡碼“+11”或“-11”表示。但在成圖中，砼房與磚房的交界點需要2個坐標相同但屬性不同的重合點進行表示，才能使不同屬性的點自動連線，也就是要把該點分為兩個點，一個點表示連接上點的砼房點，另一個點表示磚房的起點，坐標相同，簡碼分別為“+”“-”或“11”，為方便區(qū)別居民地和其他地物，統(tǒng)一用“+”表示居民地的多重屬性和連接關系，用“-”表示其他地物的多重屬性和連接關系。

3.2 簡碼提取

當測點簡碼是表示多重屬性和連接關系時，簡碼比較比較復雜，與簡碼文件“JCODE.DEF”的設定簡碼不吻合，不能實現(xiàn)簡碼自動成圖。因此要實現(xiàn)簡碼自動成圖，必須把表示屬性和連接關系的數字、“+”、“-”從外業(yè)簡碼中分離出來，組成與簡碼文件“JCODE.DEF”設定簡碼完全吻合的簡碼。本研究采用VB軟件編寫一款編碼文件轉換程序，把原先由“測點序號、外業(yè)簡碼、Y、X、H”組成的觀測文件，轉換成“簡碼+序號、設定簡碼、Y、X、H”的文件，該文件既可實現(xiàn)自動成圖，也可以顯示多重屬性和連接信息，便于后續(xù)圖形處理。簡碼轉換前后對照表（如表3所示）：

表3 簡碼轉換前后對照表

具體的簡碼轉換要點如下：

（1）轉換后的簡碼與“JCODE.DEF”的設定簡碼完全吻合并符合操作碼規(guī)則，實現(xiàn)自動成圖；

（2）轉換后的點號由轉換前的簡碼與點號合并而成，通過新的點號可清晰表示測點的全部信息以及測點的順序，方便進行后期的人工處理，如，“103”可知該點為3層的砼房，即可對房屋的注記進行修改；

（3）在表3測點號1中，如果簡碼前2位是數字，則新簡碼為前2位，這代表大部分測點屬性；

（4）在表3測點號2中，如果簡碼第一個字符是數字，并且第2個字符是“+”或“-”，則簡碼為前2個字符。實際生產中，一般不會跳過9個點，因此以“第一個字符是數字為判別”是可以滿足跳點連線的；

（5）在表3測點號3、4中，如果簡碼第一個字符是“-”，則簡碼為該字符“-”，這表示該測點連接上一個測點，該測點還可能包含其他信息，如測點4，除連接上一測點，還是固坎的連接點；

（6）在表3測點號5中，如果簡碼第一個字符是“+”，且第2個字符為“1”或“2”，第3個字符為“0～9”的數字，則該點變成兩個坐標、高程一樣的點，第一個點的簡碼是第1個字符，第2個點的簡碼是第2、3個字符，兩個點點號都相同。這是針對居民地類別地物的設置，在居民地，特別是房屋測量中，同一個測點往往具有雙重以上的屬性，如，某測點既是連接上一測點的砼房點，也是磚房的起始點，這就需要把該點分解成坐標相同、簡碼不同的兩個點，以方便不同屬性的測點自動連線。為區(qū)別于點號4的情況，以“+”專門作為具有多重含義的居民地測點而設，不采用“-”符號。

3.3 內業(yè)成圖處理

經過簡碼轉換的文件，通過繪圖軟件的“展點號”功能，把點號展到圖上，此時圖上的點號包括屬性、連接關系、測量順序。通過“簡碼識別”功能，把能夠自動成圖的主要地物自動成圖（如圖2所示）：

對無法實現(xiàn)自動成圖的，圖2中房屋的層數注記、配電桿之間的連線、部分田埂的連線、植被符號的填充、坎線和道路的圓滑等處理，通過簡單的人工處理，即可得到成果圖，不需要逐點進行人工繪制，極大提高了效率（如圖3所示）：

圖2 自動成圖效果

圖3 最終成果圖

4.結束語

數字簡碼自動化成圖法，通過數字表達地物的屬性和連接關系，外業(yè)上能夠最大程度地減少畫草圖的時間；在內業(yè)成圖過程中，主要的地物都已經實現(xiàn)自動成圖，對不能實現(xiàn)完全自動成圖的少數地物，也能清晰地顯示各測點的屬性和連接關系，測圖人員只需要進行適當地加工處理，即可較快地實現(xiàn)成圖處理，大幅減少人工識別測點簡碼屬性和連接關系的時間，極大提高成圖效率。

不同行業(yè)測繪單位可以根據測量任務要求和測區(qū)的環(huán)境對地物簡碼進行靈活改變，制定適合本單位的簡碼，提高外業(yè)數據采集和內業(yè)成圖處理的效率。

本方法研制成功后，在城市規(guī)劃、國土、水利等不同行業(yè)測繪單位進行推廣，得到測繪單位的一致好評。