林春峰　黃華平

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都　610031)

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數(shù)字地形圖方里網(wǎng)自動(dòng)處理技術(shù)研究

林春峰黃華平

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都610031)

Automatic Coordinate Grid Lines Processing Research of Digital Topographic Maps

LIN ChunfengHUANG Huaping

摘要該方里網(wǎng)自動(dòng)處理軟件以地形圖內(nèi)圖廓線為基礎(chǔ)，給定比例尺后，能夠自動(dòng)生成方里網(wǎng)和方里網(wǎng)注記；通過算法，方里網(wǎng)注記能夠自適應(yīng)選擇標(biāo)注位置；該軟件不僅適用于航測制圖時(shí)方里網(wǎng)處理，而且對已經(jīng)完成方里網(wǎng)處理，坐標(biāo)變換后需要方里網(wǎng)修正的地形圖亦能高效處理。工程實(shí)踐表明，該軟件操作簡單，自動(dòng)化程度高，能顯著提高方里網(wǎng)處理效率，減少內(nèi)業(yè)人員工作量。

關(guān)鍵詞數(shù)字地形圖分幅方里網(wǎng)AutoCAD

鐵路勘測設(shè)計(jì)中，數(shù)字地形圖是沿著鐵路中線、具有一定寬度的帶狀圖。由于顧及投影變形差的要求，鐵路工程一般采用任意中央經(jīng)線、具有投影面高的工程獨(dú)立坐標(biāo)系[1，2]。因此，鐵路工程中數(shù)字地形圖應(yīng)該根據(jù)測區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行地形圖帶狀分幅，而不是按照國家標(biāo)準(zhǔn)分幅[3，4]。方里網(wǎng)自動(dòng)處理軟件以地形圖內(nèi)圖廓線為基礎(chǔ)，給定比例尺后，能夠自動(dòng)生成方里網(wǎng)和方里網(wǎng)注記；通過算法，方里網(wǎng)注記能夠自適應(yīng)選擇標(biāo)注位置；該軟件不僅能夠適用于航測制圖時(shí)方里網(wǎng)處理，而且對已經(jīng)完成方里網(wǎng)處理，坐標(biāo)變換后需要方里網(wǎng)修正的地形圖亦能高效處理。工程實(shí)踐表明，該軟件操作簡單，自動(dòng)化程度高，能顯著提高方里網(wǎng)處理效率，減少內(nèi)業(yè)人員工作量。

1方里網(wǎng)生成

鐵路工程數(shù)字地形圖分幅不采用正南北向的標(biāo)準(zhǔn)圖幅，而是按照線路走向自由分幅：每幅圖的內(nèi)圖廓線長度不一；內(nèi)圖廓為閉合多邊形，邊數(shù)任意；內(nèi)圖廓腳點(diǎn)的坐標(biāo)不規(guī)則。

假設(shè)待生成方里網(wǎng)的內(nèi)圖廓形狀如圖1所示。生成方里網(wǎng)的流程如下：

圖1　內(nèi)圖廓線

(1)獲得內(nèi)圖廓各條線，根據(jù)獲取的內(nèi)圖廓線得到最小外界矩形范圍數(shù)據(jù)：minX、minY、maxX、maxY。

(2)將最小外界矩形范圍外擴(kuò)Δd，得到新的范圍數(shù)據(jù)minX-Δd，minY-Δd，maxX+Δd，maxY+Δd，如圖2所示。

圖2　外擴(kuò)范圍

(3)根據(jù)地形圖比例尺{mScale|mScale=500，1 000，2 000，5 000，10 000}，得到方里網(wǎng)間距cellSize=0.1mScale。

(4)計(jì)算得到外擴(kuò)的范圍內(nèi)、cellSize整倍數(shù)坐標(biāo)值對應(yīng)方里網(wǎng)的橫線和縱線，如圖3所示。

圖3　方里網(wǎng)縱橫線

(5)分別計(jì)算橫線、縱線與內(nèi)圖廓線的交點(diǎn)。連接交點(diǎn)，得到新的橫線和縱線，即得到方里網(wǎng)，如圖4所示。

圖4　方里網(wǎng)成果

2方里網(wǎng)注記

方里網(wǎng)生成后，需要在其橫線和縱線的交點(diǎn)處進(jìn)行坐標(biāo)值注記，坐標(biāo)注記的內(nèi)容包括：N坐標(biāo)值和E坐標(biāo)值[3，4]。為了顧及地形圖圖面要素表達(dá)的輕重關(guān)系及整潔性和易讀性，一般只在內(nèi)圖廓線附近對方里網(wǎng)進(jìn)行注記[5]。

為了實(shí)現(xiàn)程序自動(dòng)化注記，結(jié)合方里網(wǎng)橫線、縱線分別是東西向和南北向的特點(diǎn)，內(nèi)圖廓線附近待注記的方里網(wǎng)注記點(diǎn)可以分為東、南、西、北四個(gè)方向類別。用戶可以選擇方向類別進(jìn)行注記。本單位約定注記的一般樣式如圖5所示。

圖5　方里網(wǎng)注記一般樣式

為了避免方里網(wǎng)注記與內(nèi)圖廓線相交，注記位置可以在待注記的方里網(wǎng)橫線和縱線交點(diǎn)附近變動(dòng)。假設(shè)以待注記點(diǎn)為原點(diǎn)，橫線為X軸，縱線為Y軸，那么注記位置將在第一、二、三、四象限中選擇，如圖6所示。

圖6　注記位置

以注記東方向(注記N坐標(biāo)值)為例進(jìn)行說明。

假設(shè)縱線為C={ci|i=1，2，…m}，橫線為R={ri|i=1，2，…n}。流程如下：

(1)遍歷縱線集合C，取得縱線ci；

(2)遍歷橫線集合R，取得橫線rj；

(3)計(jì)算ci與rj的交點(diǎn)，如果無交點(diǎn)，返回(2)；如果有交點(diǎn)，假設(shè)交點(diǎn)為Pij(E，N)，注記字高為THeight，字寬為TWidth。計(jì)算Pij距離ci最北端的距離為Dis1；Pij到rj最東端的距離為Dis2。rj的長度為Lj。

如果Dis1≥cellSize，則該點(diǎn)不在內(nèi)圖廓線附近，無需注記，如圖7所示。

圖7　無需注記示意(一)

如果Lj

圖8　無需注記示意(二)

否則：

如果Dis1≤THeight時(shí)

①當(dāng)Dis2>TWidth時(shí)，注記位置在第四象限，如圖9(a)所示。

②當(dāng)Dis2≤TWidth時(shí)，注記位置在第三象限，如圖9(b)所示。

如果Dis1>THeight且Dis1

①當(dāng)Dis2>TWidth時(shí)，注記位置在第一象限，如圖10(a)所示。

②當(dāng)Dis2≤TWidth時(shí)，注記位置在第二象限，如圖10(b)所示。

圖9　注記位置判斷(一)

圖10　注記位置判斷(二)

(4)返回第(2)執(zhí)行；當(dāng)R被遍歷完成后，返回第(1)執(zhí)行；當(dāng)C被遍歷完成后，完成方里網(wǎng)注記。

3軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

鐵路工程數(shù)字地形圖數(shù)據(jù)一般以AutoCAD軟件的DWG格式存儲(chǔ)[2，6，7]。因此，本軟件以AutoCAD為基礎(chǔ)平臺，利用其提供的ObjectArx.net開發(fā)接口進(jìn)行功能插件開發(fā)[8-10]。

針對新繪制的數(shù)字地形圖，只需要人工進(jìn)行圖幅劃分、繪制內(nèi)圖廓線后，軟件即可以按照上述方法進(jìn)行方里網(wǎng)生成和注記；同時(shí)，軟件亦可以針對已經(jīng)完成方里網(wǎng)處理、經(jīng)過坐標(biāo)變換后的數(shù)字地形圖進(jìn)行方里網(wǎng)修正處理，軟件界面如圖11所示。

啟事

近期，有假冒的《鐵道勘察》網(wǎng)站及投稿系統(tǒng)出現(xiàn)，欺騙或誤導(dǎo)投稿作者。本刊聲明：目前，本刊唯一的投稿方式為電子郵箱 tdkc@263.net，請大家提高警惕，防止上當(dāng)受騙。

《鐵道勘察》編輯部

2016年2月

圖11　軟件運(yùn)行界面

執(zhí)行之前，只需要設(shè)置內(nèi)圖廓線所在的圖層等信息，選擇比例尺，輸入新坐標(biāo)系統(tǒng)信息，選擇注記方向后，既可以單個(gè)或者批量進(jìn)行數(shù)字地形圖方里網(wǎng)處理，整個(gè)過程完全自動(dòng)化。

某海外鐵路項(xiàng)目地形圖數(shù)據(jù)共37幅，原始坐標(biāo)系為WGS84 UTM投影，為了滿足項(xiàng)目需要，通過收集到的控制點(diǎn)，利用基于公共點(diǎn)平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法將其轉(zhuǎn)換到當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系，利用該軟件對坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的地形圖進(jìn)行方里網(wǎng)處理，設(shè)置相關(guān)參數(shù)后執(zhí)行軟件，耗時(shí)約2 min；經(jīng)過人工檢查，方里網(wǎng)處理完全正確。

4結(jié)束語

直接以AutoCAD為平臺，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)鐵路項(xiàng)目數(shù)字地形圖方里網(wǎng)自動(dòng)處理軟件。該軟件以分幅的內(nèi)圖廓線為基礎(chǔ)，給定比例尺后，能夠自動(dòng)生成方里網(wǎng)和方里網(wǎng)注記；通過算法，方里網(wǎng)注記能夠自適應(yīng)選擇標(biāo)注位置。工程實(shí)踐表明，該軟件操作簡單，自動(dòng)化程度高，能顯著提高方里網(wǎng)處理效率。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號：U212.24

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-7479(2016)01-0008-03

作者簡介：第一林春峰(1987—)，男，2011年畢業(yè)于武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)專業(yè)，碩士，工程師。

收稿日期：2015-12-28