基于VLISP的地形地質(zhì)圖質(zhì)量控制研究

龍文芹，文施程，楊一洋，董華斌

摘? 要：地形地質(zhì)圖是搭建地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的源數(shù)據(jù)，其成圖質(zhì)量直接影響到數(shù)據(jù)庫的建庫效率。本文針對地形地質(zhì)圖編繪過程中常出現(xiàn)的要素自重疊、自相交以及多邊形不封閉等問題，在AutoCAD環(huán)境下，利用VLISP控制臺，結(jié)合圖形中幾何要素屬性特征、實體空間關(guān)系特征以及數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論，編寫了圖形質(zhì)量檢查lsp應(yīng)用程序，實現(xiàn)了在AutoCAD環(huán)境下對成圖過程進行質(zhì)量控制。與傳統(tǒng)人工方式相比較，該方法降低了檢查的難度和繁瑣度，減少了編繪過程的累積誤差，提高了檢查效率及成圖質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：地形地質(zhì)圖；VLSP；應(yīng)用程序；質(zhì)量控制

中圖分類號：TP391? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1672-5603（2023）03-136-04

Study on Quality Control of Topographic Geological Map Based on VLISP

Long Wenqin1，Wen Shicheng2，Yang Yiyang1，Dong Huabin3

（1.Hanshou Natural Resources Bureau， Hanshou Hunan 415900;

2.The Second Surveying and Mapping Institute of Hunan Province，Changsha Hunan 410119;

3.The Third Surveying and Mapping Institute of Hunan Province，Changsha Hunan 410119）

Abstract：Topographic geological map is the source data for building geological database，and its mapping quality directly affects the efficiency of building database.Aiming at the problems of elements self-overlapping，self-intersecting and non-closed polygons that often occur in the process of topographic and geological map compilation，this paper uses VLISP console in AutoCAD environment，combines the attributes of geometric elements，the characteristics of entity space relations and the basic mathematical theory，and writes an lsp application program for graph quality check.The quality control of drawing process is realized in AutoCAD environment.Compared with the traditional manual method，this method reduces the difficulty and complexity of inspection， reduces the accumulated error in the compilation process，and improves the inspection efficiency and the quality of the drawing.

Keywords：Topographic geological map;VLISP;application program;quality control

0 引言

地形地質(zhì)圖是地質(zhì)工程常用的圖件，其以地形圖作為基礎(chǔ)底圖，加繪了地質(zhì)元素，可直觀表示工程區(qū)內(nèi)的地形、地層、礦產(chǎn)分布、巖層產(chǎn)狀、地質(zhì)構(gòu)造等特征[1]。在地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫建庫過程中，地形地質(zhì)圖作為一項重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，其成圖質(zhì)量直接決定了數(shù)據(jù)庫的建庫質(zhì)量，因此在成圖過程中進行質(zhì)量控制可有效減少數(shù)據(jù)庫建庫環(huán)節(jié)的誤差累積，避免質(zhì)檢過程的反復(fù)。

AutoCAD是常用的地質(zhì)繪圖軟件之一，Visual LISP（簡稱VLISP）是集成在該平臺中的可視化程序開發(fā)環(huán)境[2]，利用VLISP語言編寫功能函數(shù)，可根據(jù)實際需求在AutoCAD中定制個性化功能，如：自動分割批量繪制土地確權(quán)地塊、批量修改宗地注記、確定地質(zhì)災(zāi)害點與震裂跡線的距離、批量轉(zhuǎn)換界址點坐標格式等[3-6]。本文基于AutoCAD平臺，結(jié)合VLISP函數(shù)、變量、群碼代號及地形地質(zhì)圖錯誤元素屬性特征，利用VLISP編程，實現(xiàn)對地形地質(zhì)圖的質(zhì)量檢查與錯誤標注，進一步提高圖件的生產(chǎn)質(zhì)量及建庫效率。

1 問題類型

受繪圖習(xí)慣以及對多源數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換等影響，在進行地形地質(zhì)圖件編繪時，較易產(chǎn)生錯誤（粗差）及隨機誤差，主要有要素重疊、要素未閉合、數(shù)據(jù)斷線、微短線、零星坐標點等。在空間關(guān)系中，并非所有的點、線重疊情形均為錯誤，需要結(jié)合實際情況進行判斷，因此，對點和線進行重疊檢查，即是檢查冗余數(shù)據(jù)。由于點、線、多邊形的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有相關(guān)性，因此錯誤具有連續(xù)性特征，問題的累積也會增加存儲負荷，使得數(shù)據(jù)難以維護。

1.1 點

點是構(gòu)建線和多邊形的重要元素，是正確表達地形地質(zhì)位置信息的基礎(chǔ)，基于點的線段相連直接決定了多義線和多邊形的整體結(jié)構(gòu)。點重疊的表現(xiàn)形式主要分兩種情況，一是附著在線要素中的拐點重疊，二是獨立點要素的自重疊。在一個線或多邊形對象中，若存在多個坐標點對重疊，則表示點的重疊導(dǎo)致了該要素中的線段重疊。

1.2 線

線元素主要用于表示地理現(xiàn)象的輪廓、邊界等，是對線狀地物的二維表達，同時也反映了兩個或多個地理坐標點之間的空間關(guān)系。線的錯誤類型主要有多義線的自相交、線段之間的重疊、微距離線段[6-7]等情形，而線段之間的重疊又表現(xiàn)為整段線的重疊和部分重疊。對于微距離線段，以1∶500地形地質(zhì)圖為例，將實際長度小于0.1 m，圖上距離小于0.2 mm的線段作為殘留數(shù)據(jù)進行剔除。

1.3 多邊形

在AutoCAD平臺中，多邊形閉合有“外觀閉合”和“屬性閉合”之分[8]。“外觀閉合”即圖形外觀表現(xiàn)為閉合圖形，但不能直接判斷線上點要素以及線要素是否重疊；“屬性閉合”的圖形要素是由一組有序且互不重疊的線段和結(jié)點構(gòu)成，其起始點與終結(jié)點為同一個點，形成一個“閉合”形狀，只有“屬性閉合”才能對封閉區(qū)域進行有效的面積計算、圖案填充、數(shù)據(jù)入庫等操作；多邊形斷線也會導(dǎo)致不閉合，對微小間距的斷線進行快速檢索是批量質(zhì)檢中的難點。此外，多邊形之間因線段相交形成的重疊，以及線段自相交形成的封閉圖形均屬于拓撲錯誤，需進行修改或刪除。

2 質(zhì)檢方法

在AutoCAD中繪制的圖元（如點、線段、多義線、曲線、文本等等）均有專屬的屬性列表，如表1對圖元“LWPOLYLINE”的屬性列表部分內(nèi)容進行了舉例說明[9]，“群碼代號”記載著圖元的類型、線型、線寬、圖層名稱、顏色、點坐標、長度、面積、閉合性等屬性特征信息。

本方法的設(shè)計路線是在VLISP控制臺中，自定義質(zhì)檢命令“CHECK”，構(gòu)造“點、線、多邊形”質(zhì)檢功能分支，組建“l(fā)sp”格式的質(zhì)檢應(yīng)用程序，實現(xiàn)在AutoCAD中的加載，并以快捷命令方式調(diào)用相應(yīng)質(zhì)檢功能。其中，自定義質(zhì)檢命令的編碼如下：

（defun C：CHECK （）

（setq outType （getstring "＼n 檢查點P/檢查線L/檢查多邊形S："））

（cond （（= outType "P"） （POINT））

（（= outType "L"） （LINE））

（（= outType "S"） （SURFACE））））

在上述編碼中，“POINT、LINE、SURFACE”分別為檢查“點、線、多邊形”圖形質(zhì)量的功能函數(shù)，函數(shù)編寫的基本原理即通過VLISP語言取得所選定圖元的屬性聯(lián)合列表，利用循環(huán)語句讀取并記錄屬性聯(lián)合列表中“群碼代號”所標注的圖形屬性信息，再結(jié)合數(shù)學(xué)公式計算點、線、多邊形之間的空間關(guān)系，對圖形錯誤進行標記顯示或自動化批量處理，圖1所示為質(zhì)檢流程設(shè)計。

2.1 檢查點

針對點重疊的兩種形式，可以通過計算兩坐標點之間的平面距離是否為零，或者比對兩點的坐標值是否完全一致來判斷。本部分編寫思路是通過獲取待檢查圖元的“聯(lián)合屬性列表”數(shù)據(jù)，逐點讀取X、Y坐標值，建立坐標數(shù)據(jù)集（（X1、Y1），（X2、Y2），（X3、Y3），……，（Xn、Yn）），循環(huán)比較兩坐標數(shù)據(jù)值是否完全一致，對篩選出的重疊點進行粗型圓圈標記。

2.2 檢查線

檢查線圖元是為了確保其連續(xù)性和準確性，該部分檢查內(nèi)容主要是多義線的自相交、線段之間的重疊、微距離線段等情形，可通過“聯(lián)合屬性列表”中的屬性信息為基礎(chǔ)開展分析。多義線是由多條線段連接組成的復(fù)合線型，多義線自相交即自身部分線段與另一部分線段相交于點，反映了四個頂點、兩條線段之間的空間關(guān)系，因自相交形成的一個或多個外觀封閉區(qū)域?qū)儆诳臻g拓撲錯誤，可將平臺中提供的自相交檢查工具融合至本文編寫的功能函數(shù)中，作為子功能進行調(diào)用；線段重疊基于點重疊，分析思路與點重疊一致，通過比對坐標值，兩個及以上的坐標點有重復(fù)的，改變點元素的符號樣式，初判為疑似重疊線的結(jié)點；判斷微短距離線段，可通過遍歷“聯(lián)合屬性列表”中的群碼值來獲取線段的長度，將實際長度小于0.1 m，圖上距離小于0.2 mm的視作微距離線段，對其進行線型加粗顯示，以便復(fù)核清理。

2.3 檢查多邊形

AutoCAD中的多邊形通常由連續(xù)的點和線段組成，如果多邊形未閉合或多邊形之間的邊界線交叉，則無法構(gòu)建一個完整且能反應(yīng)真實地理現(xiàn)象的多邊形結(jié)構(gòu)，并且不能進行有效的面積計算或圖案填充。首尾結(jié)點未相接（邊界斷線）、結(jié)點重疊（屬性值“未閉合”）是導(dǎo)致多邊形未閉合的主要原因，多個多邊形之間邊界線的交叉反映的是多邊形相交、覆蓋等問題。對邊界斷線和屬性值“未閉合”進行檢查，首先分析線圖元“聯(lián)合屬性列表”群碼“70”的屬性值，當(dāng)屬性值為“0”時，表明線“未閉合”，對首尾結(jié)點進行大圓標記，便于核對。多邊形屬于折線，多邊形相交必然會有線段相交，要判斷兩個線段之間是否有交點，可通過點和線段構(gòu)成的三角形面積來分析，根據(jù)向量乘積原理[10]，計算的面積是有方向的，如果其中一條線段分別與另一條線段的兩個端點構(gòu)成的三角形面積正負符號不同，則表明兩個端點位于線段的兩側(cè)，即兩線段相交，對該兩條線段進行加粗顯示。

3 實驗及效果

根據(jù)本文前部分對點、線、多邊形錯誤類型及質(zhì)量檢查方法的分析，在AutoCAD Visual LISP控制臺編寫了地形地質(zhì)圖質(zhì)量檢查應(yīng)用程序。本文在幾何圖形“工作空間”繪制點、線、多邊形元素，結(jié)合要素錯誤類型進行圖形問題預(yù)設(shè)，對質(zhì)量檢查功能進行驗證，如圖2（a）所示。通過命令“APPLOAD”添加自定義的質(zhì)量檢查“l(fā)sp”格式應(yīng)用程序后，“CHECK”成為平臺中的有效命令，通過該命令，啟動質(zhì)量檢查功能，對點、線、多邊形的質(zhì)檢功能進行測試。

點元素質(zhì)量檢查結(jié)果如圖2（b）所示，圓圈標記處分別是獨立分布的重復(fù)點、多義線上的重復(fù)點以及多邊形邊界線上的重復(fù)點；線元素質(zhì)量檢查如圖2（c）和圖2（d）所示，前者加粗部分表示多義線上有完全重疊和部分重疊的線段，后者圓圈標記的是圖形空間范圍內(nèi)散落的微短線，此處微短線指的是實際長度小于0.1 m，需對其進行篩查與剔除；多邊形元素的質(zhì)量檢查如圖2（e）和圖2（f）所示，圖2（e）中圓圈標記處表明與其相關(guān)的多邊形未閉合，一處為圖形首尾兩點相接但屬性未閉合，另一處為圖形首尾兩點未相接導(dǎo)致的未閉合，圖2（f）顏色填充區(qū)為地塊1與地塊2相交的部分，通過檢查，自動對相交重疊的部分進行色塊填充標記。

4 結(jié)束語

本研究以Visual LISP編程為基礎(chǔ)，針對地形地質(zhì)圖編繪過程中常見的錯誤類型，綜合參考了圖形幾何要素屬性特征、實體空間關(guān)系特征以及數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論，編寫了圖形質(zhì)量檢查lsp應(yīng)用程序，實現(xiàn)了在AutoCAD平臺中搭建簡便易行的圖形質(zhì)檢方法。該方法適合應(yīng)用于地質(zhì)勘查、城市規(guī)劃、工程建設(shè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域測繪成果的質(zhì)量檢查，有助于提高圖形成果的準確性與邏輯一致性，能有效保障數(shù)據(jù)庫的建設(shè)效率。

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