MAPGIS軟件在等值線圖繪制中的應用

黃衛(wèi)文

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心福建總隊，福建 福州 350001)

0 前 言

MAPGIS軟件是中國地質(zhì)大學開發(fā)的通用工具型地理信息系統(tǒng)軟件[1]，MAPGIS軟件有著強大的圖件處理及二次開發(fā)功能，在全國地勘單位中廣泛使用[2]。MAPGIS軟件空間分析工具中的DTM分析能夠?qū)Ａ康臄?shù)據(jù)進行建模處理[3]，大大提高了數(shù)據(jù)處理能力和圖件繪制效率。

等值線是對某一數(shù)量指標值相等的各點連成的平滑曲線，等值線圖的編制，通常是在地理底圖上標出制圖對象的相對點位的數(shù)值，然后把數(shù)值相等的點連成圓滑曲線，勾畫出制圖對象的空間結(jié)構(gòu)特征。而在地勘單位中經(jīng)常需要繪制的等值線圖有等高線、煤層等厚線[4-5]、浮土等厚線[6]、物化探數(shù)據(jù)等值線等[7-8]。

采用傳統(tǒng)方法手工繪制等值線圖需要花費技術人員大量的時間和精力，是一項非常繁瑣的工作，不僅速度慢，效率低，而且不同技術人員對數(shù)據(jù)分析結(jié)果的不同也將導致繪出的圖件也有所不同。MAPGIS軟件中的等值線繪制功能能夠?qū)υ紨?shù)據(jù)進行建模處理，自動繪制等值線圖，避免人為誤差，改善技術成果質(zhì)量，大大提高了制圖效率。

1 DTM分析的優(yōu)缺點

MAPGIS軟件繪制等值線圖需要對原始數(shù)據(jù)進行DTM(數(shù)據(jù)地球模型)分析，DTM分析中的等值線繪制對原始數(shù)據(jù)的處理有Grd模型和Tin模型分析兩種方式[6]，二者采用不同的算法，對數(shù)據(jù)處理的結(jié)果也有所不同，各有優(yōu)缺點。

Grd模型的優(yōu)點是能夠充分表現(xiàn)高程變化的細節(jié)，拓撲關系簡單，分析處理算法易于實現(xiàn)，某些空間操作及存儲組織靈活方便，缺點是數(shù)據(jù)存儲占用巨大的空間，并且在不規(guī)則的地形特征和較為平坦的地形特征之間在數(shù)據(jù)表示方面不夠協(xié)調(diào)。在Grd模型中可以對輸入的離散數(shù)據(jù)進行顯示，交互式修改，離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化，網(wǎng)格插密，繪制各種圖件等。Grd模型分析功能用于地面高程模型中的溝谷及山脊，用于地貌匯水等分析。

Tin模型優(yōu)點是高效率的存儲，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，與不規(guī)則的地面特征和諧一致，可以表示線性特征和疊加任意形狀的區(qū)域邊界，易于更新，可適應各種分布情況的數(shù)據(jù)，缺點是算法實現(xiàn)比較復雜和困難。Tin模型是將數(shù)據(jù)點按一定規(guī)則分解成三角形剖分，然后在此基礎上追蹤出等值線圖或進行其他分析。與Grd模型相比，Tin最大的優(yōu)點是不必對離散數(shù)據(jù)進行網(wǎng)格化處理，而是直接對非網(wǎng)格化數(shù)據(jù)或網(wǎng)格化數(shù)據(jù)進行等值線追蹤或分析。

2 等值線圖繪制的步驟

利用MAPGIS軟件對原始離散數(shù)據(jù)進行建模處理，自動繪制等值線圖，生成的圖形文件具有屬性，大大提高工作效率。

2.1 數(shù)據(jù)的收集及處理

收集原始離散點的數(shù)據(jù)及相關參數(shù)，即點的大地直角坐標(X、Y)及相應的高程值。本次等高線繪制中點的高程數(shù)據(jù)由91衛(wèi)圖軟件中下載而來，將該數(shù)據(jù)導入到Excel中建立數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)格式如圖1所示。

將Excel中的數(shù)據(jù)另存為文本文件(制表符分隔)(*.TXT)，將文本文件中的各列數(shù)據(jù)采用逗號隔開，不能有空格如圖2所示。

圖1 離散數(shù)據(jù)Excel文件

圖2 離散數(shù)據(jù)TXT文件

2.2 數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化

各個點的高程數(shù)據(jù)為離散數(shù)據(jù)，等值線繪制的關鍵是對原始數(shù)據(jù)進行建模處理，因此，數(shù)學模型是繪制等值線圖的核心。不同的模型對數(shù)據(jù)處理的結(jié)果也有所不同，本次高程數(shù)據(jù)處理采用MAPGIS中Grd模型對數(shù)據(jù)進行處理。離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化生成Grd模型操作如下。

1)打開MAPGIS軟件空間分析中的DTM分析，選擇Grd模型中的離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化對數(shù)據(jù)進行處理如圖3所示。

圖3 離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化

2)在離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化下，選擇數(shù)據(jù)所對應的列即坐標(X,Y)和高程值。選擇數(shù)據(jù)網(wǎng)格化的方法后按確定，計算機開始對原始數(shù)據(jù)進行網(wǎng)格化，并以用戶輸入的文件名保存網(wǎng)格化后的結(jié)果(*.Grd)。

2.3 等高線的繪制

選擇Grd模型中的平面等值線圖繪制功能，打開網(wǎng)格化的(*.Grd)文件，系統(tǒng)將自動彈出平面等值線圖繪制對話框，在對話框中對各項參數(shù)進行設置如圖4所示。

圖4 等值線繪制參數(shù)設置

1)參數(shù)設置有等值線套區(qū)、繪制色階、保留邊界線、等值層值、點參數(shù)、線參數(shù)、區(qū)參數(shù)、注記參數(shù)等。這些參數(shù)可根據(jù)自己制圖的需要選擇設置相應的參數(shù)。

2)制圖幅面選擇原始數(shù)據(jù)范圍，繪制出的等值圖的比例尺為1∶1 000。

3)以上參數(shù)設置好后，點擊確定。此時MAPGIS軟件可以自動繪制出等值線圖如圖5所示。在文件菜單下，對繪制好的圖件分別進行點文件、線文件、區(qū)文件的存儲。

圖5 等高線圖

2.4 等高線圖的處理

在MAPGIS中新建工程文件，將之前保存的點、線、區(qū)文件添加進來。根據(jù)實際情況對等值線進行調(diào)整，并相應地完善坐標網(wǎng)格、高層值等，得到最終等高線圖。

2.5 等高線圖效果比較

將MAPGIS軟件繪制的等高線圖與實際等高線圖進行對比如圖6所示，可以發(fā)現(xiàn)其中間區(qū)域等高線形態(tài)與實際等高線形態(tài)接近，山體形態(tài)基本吻合。邊界區(qū)域與實際等高線有一定偏差，主要原因為邊界以外缺少離散點數(shù)據(jù)，造成在離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化處理的結(jié)果存在偏差，直接影響等值線模型的精度，最終影響物探異常的平面特征。

圖6 等高線圖對比

3 應用方向

本次繪制等高線圖的離散數(shù)據(jù)由91衛(wèi)圖軟件中下載所得，用戶均可在網(wǎng)上下載。所繪制出的等高線可以與區(qū)域地質(zhì)圖相疊加繪制出地形地質(zhì)圖，可作為地勘單位前期踏勘、勘查設計使用的圖件。

將離散數(shù)據(jù)中點的大地坐標(X，Y)及高程值，修改為鉆孔坐標及相應工程控制的煤層厚度、浮土厚度，利用MAPGIS軟件進行等值線圖繪制，即可繪制出煤層等厚線圖、浮土等厚線圖。這些圖件可用于指導煤礦的開采、浮土的剝離等工作。如離散數(shù)據(jù)為物探、化探數(shù)據(jù)，同樣可繪制出相應的物探、化探等值線圖，能夠直觀地標示出物探、化探異常區(qū)域，可用于指導下一步找礦工作的方向。

MAPGIS軟件繪制出的不同要素的等值線圖除了可應用地質(zhì)找礦外，還可以根據(jù)不同的離散數(shù)據(jù)繪制出水利部門的水深等直線圖，氣象部門的降水量等值線圖、等溫線圖等。所繪制出的圖件能夠為有關部門提供有效的信息支撐。

4 結(jié) 論

本文利用MAPGIS繪制了某一地區(qū)的等高線圖，并詳細介紹了繪制過程。采用不同的模型對數(shù)據(jù)進行處理，繪制出的等值線圖也有所差別[9-10]。通過對比分析發(fā)現(xiàn)繪制出的等高線圖與實際等高線圖基本吻合，但部分區(qū)域有所偏差?？梢詮囊韵路矫娼鉀Q實際操作過程中的存在的問題。

1)影響等值線圖準確度的主要因素為原始數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量，因此原始數(shù)據(jù)數(shù)量越多、范圍越廣、質(zhì)量越好，繪制成的等值線圖也就越準確。

2)MAPGIS軟件對數(shù)據(jù)的處理為按照固定的算法進行處理，對一些數(shù)據(jù)極值的處理、邊界等值線的繪制有時會存在一定偏差。因此，需要結(jié)合實際情況對繪制出的圖件進行調(diào)整。

利用MAPGIS軟件繪制等值線圖，方法簡單、快捷，所繪制的等值線圖能夠較真實地反應出所分析元素的變化規(guī)律。不僅提高了繪圖效率，而且能夠避免由人為原因造成的誤差。因此具有十分重要的推廣價值。

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