段小潔 鄭淑文

摘 要：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，地理數(shù)據(jù)采集與測(cè)繪產(chǎn)業(yè)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，各種制圖軟件可以從根本上完成對(duì)制圖數(shù)據(jù)的采集與處理。但輪廓線的繪制和加工一直是該領(lǐng)域的一個(gè)難題，隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步和智能技術(shù)的不斷發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)連接處理技術(shù)也在不斷發(fā)展。本文結(jié)合多年的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)測(cè)繪行業(yè)中高速線路的標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)接線處理進(jìn)行了探討和分析。

關(guān)鍵詞：等高線;自動(dòng)連接;測(cè)繪

中圖分類號(hào)：P20 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）18-0253-02

在測(cè)繪內(nèi)業(yè)中，等高線的繪制與處理往往都是困擾測(cè)繪人員的主要難題。特別是對(duì)于部分工作提供的時(shí)間短，又是由經(jīng)驗(yàn)少的年輕測(cè)繪工作人員來(lái)操作，這樣工作的難度就會(huì)更大，更何況等高線的繪制與測(cè)量本就是難以輕松跨過(guò)的門檻。等高線通常是指由一組不同高度的水平面從地面抓取曲線和交換連續(xù)地形圖。通過(guò)這個(gè)組合表面，其中最著名的應(yīng)用是在目前的地形測(cè)繪過(guò)程中，等高線不僅是位于彼此接近并具有同等高度的臺(tái)站之間的簡(jiǎn)單聯(lián)系，還可以表現(xiàn)出地貌形態(tài)。之后還要進(jìn)行輪廓加工，由于很多時(shí)候不能符合輪廓加工的要求，通常的輪廓連接方式主要包括自動(dòng)和手動(dòng)連接兩種。

1 等高線的主要作用

首先，可以將相關(guān)輪廓數(shù)據(jù)按給定的比例進(jìn)行濃縮，可以顯著減少后續(xù)操作中涉及的數(shù)據(jù)量，從而降低操作的復(fù)雜性和難度。其次，對(duì)于實(shí)際地形測(cè)量與測(cè)繪往往是輪廓線走向或斷裂的問(wèn)題，為了解決輪廓線的粘連或斷裂問(wèn)題，優(yōu)化輪廓線結(jié)構(gòu)和正確處理空間關(guān)系的基本前提是等高線，等高線可以反映出目標(biāo)區(qū)地貌的詳細(xì)情況。最后，在測(cè)繪的過(guò)程中，等高線的分布往往很復(fù)雜，需要描述的數(shù)據(jù)量很大，合理的等高線是地理測(cè)繪順利進(jìn)行的基礎(chǔ)。

2 等高線數(shù)據(jù)壓縮的原理

從某種意義上說(shuō)，在操作過(guò)程中，等高線的矢量數(shù)據(jù)往往會(huì)有大量不同的數(shù)據(jù)，存在不同程度的誤差。因此，在繪制比例尺地圖的過(guò)程中，輪廓線的壓縮必須精確，將壓縮造成的誤差降到最小，并對(duì)原始特征進(jìn)行詳細(xì)描述，使誤差保持在可控的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

3 輪廓線斷裂處理

當(dāng)?shù)雀呔€可以真正恢復(fù)區(qū)域地理的地理形態(tài)和特征。這時(shí)候再進(jìn)行實(shí)際測(cè)量和制圖過(guò)程中，無(wú)論是地理信息的收集還是地理信息的識(shí)別都必須是完整和連續(xù)的。

因此測(cè)繪時(shí)需要解決的第一個(gè)任務(wù)是繪制和編輯輪廓線，輪廓線的理想狀態(tài)應(yīng)該是一條完全閉合的曲線，但在實(shí)際過(guò)程中必然會(huì)由于一些原因使輪廓線不能完全閉合。因此，為了得到一個(gè)完整的閉合輪廓線，就需要將這些斷裂線連接起來(lái)使其完全閉合。連接斷裂的輪廓線是測(cè)量和繪圖的基礎(chǔ)工作。輪廓線通常是通過(guò)半自動(dòng)矢量掃描儀和數(shù)字手動(dòng)采集來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這些采集的圖像受各種因素的影響，導(dǎo)致輪廓線不同程度的結(jié)合和斷裂。是輪廓測(cè)量中亟待解決的難題。

目前，在測(cè)繪行業(yè)中，有兩種主要的方法來(lái)處理輪廓的粘連和斷裂，一種是基于網(wǎng)格圖像的輪廓線斷裂方法，另一種是基于矢量數(shù)據(jù)的輪廓線斷裂方法。它主要由最大群圖像搜索、地圖代數(shù)的自動(dòng)生成、形態(tài)轉(zhuǎn)換的連接方法、最小點(diǎn)對(duì)方法和費(fèi)馬連接方法等計(jì)算方法組成，而費(fèi)馬連接方法主要是輪廓連接。測(cè)圖行業(yè)、森林中考慮拓?fù)潢P(guān)系等的斷線連接方法。由于實(shí)際繪制和測(cè)量輪廓的工作非常困難，分離的情況也非常復(fù)雜，輪廓分離的不規(guī)則連接，目前還沒(méi)有一個(gè)理想的解決方案。目前的等高線測(cè)量主要有三個(gè)難點(diǎn)：首先效率低，測(cè)量和繪圖結(jié)果的準(zhǔn)確性與處理等值線所需的時(shí)間和過(guò)程中的約束條件數(shù)量成正比。約束條件越多，測(cè)量和繪圖結(jié)果越精確，處理輪廓斷裂的時(shí)間越長(zhǎng)，反之亦然，有必要平衡分離處理時(shí)間和精度之間的關(guān)系。還有就是目前對(duì)比結(jié)果在空間關(guān)系、形狀保持和精度工作方面都比較差，這主要是由于測(cè)繪人員沒(méi)有充分考慮和探索待測(cè)區(qū)的輪廓和地貌特征。最后匹配點(diǎn)與斷點(diǎn)的正確選擇率相對(duì)較低。原因是在選擇過(guò)程中匹配點(diǎn)對(duì)搜索引擎的閾值依賴過(guò)多。然而，參數(shù)值的確定在很大程度上受人為干預(yù)的影響。因此，測(cè)量過(guò)程中的零匹配點(diǎn)或多個(gè)匹配點(diǎn)不時(shí)會(huì)同時(shí)對(duì)應(yīng)一個(gè)斷點(diǎn)，并且由于地貌中圖像特征的局限性，適當(dāng)點(diǎn)和停止點(diǎn)之間的選擇，會(huì)精度進(jìn)一步降低，影響準(zhǔn)確性。而且這些點(diǎn)的選擇不是唯一的，需要反復(fù)試驗(yàn)后再確定精確性最高的，誤差最小的。

4 等高線的不同自動(dòng)連接方式

4.1 二維等高線的連接處理

AutoCAD軟件主要用于繪制相關(guān)的專業(yè)圖形。在繪圖軟件中，每個(gè)基本單元代表一個(gè)特定的屬性，用于記錄圖形單元的所有類型的屬性，并負(fù)責(zé)相關(guān)圖形的設(shè)計(jì)，包括樣式、顏色等。其主要功能是改變傳統(tǒng)的繪圖方法，提高效率。在進(jìn)行這一系列工作之前，我們必須選擇圖形的實(shí)體。在計(jì)算機(jī)的實(shí)際操作中，首先用兩點(diǎn)連接一條直線的方法，畫出一條輔助線，然后用同樣的方法畫出同一條輔助線，將兩個(gè)端點(diǎn)分開進(jìn)行編程，實(shí)際地形中有許多種不同形式的地形，所以還需要分開進(jìn)行不同的編程。在進(jìn)行繪制圖輪廓的部分，例如實(shí)際的住房和交通設(shè)施。在具體的繪圖過(guò)程中，我們需要對(duì)這些因素進(jìn)行十分詳細(xì)的討論和檢查，并通過(guò)集中式篩選、業(yè)務(wù)、人工選擇等方式完成這些基本任務(wù)，其中兩個(gè)賬戶的數(shù)量可能不一致。針對(duì)這種情況，我們需要使用一種有效的互連方法，其中需要對(duì)其進(jìn)行順序處理，還要協(xié)調(diào)輪廓線，之后再根據(jù)實(shí)際情況，把需要連接的兩點(diǎn)之間進(jìn)行連接。同時(shí)，對(duì)兩個(gè)連接點(diǎn)應(yīng)仔細(xì)檢查，并按適當(dāng)?shù)墓接?jì)算連接點(diǎn)是否正確。還必須要解釋第二個(gè)輪廓線，繪制后需要重置顏色和屬性。在第三個(gè)距離中，第二個(gè)輪廓必須高于第一個(gè)輪廓。最后，刪除第二個(gè)輔助線，這兩個(gè)輪廓之間具有非常相似的距離。對(duì)于不同的情況，必須進(jìn)行特定的設(shè)計(jì)和安排。這一系列過(guò)程要允許完成二維輪廓的連接。

連接時(shí)應(yīng)特別注意屏幕上顯示的內(nèi)容只是其中具有代表性的一部分，不是全部。因此，要在有限的條件下，實(shí)現(xiàn)不同圖形的繪制過(guò)程。在該程序中，圖形的每個(gè)區(qū)域都是自動(dòng)連接的，這種方法相對(duì)容易操作，并且可以通過(guò)重復(fù)的程序運(yùn)行來(lái)連接區(qū)域的輪廓，使其在圖形中變得完整，所有處理過(guò)的圖形都會(huì)完全閉合。如果要處理閉合區(qū)間內(nèi)的輪廓，必須將兩個(gè)輪廓結(jié)合起來(lái)，用輪廓的手柄定義和評(píng)估屬性，然后插入端點(diǎn)，最后閉合內(nèi)部輪廓。如圖1所示。

4.2 三維多段線的連接處理

通過(guò)上文對(duì)二維多段處理方法的詳細(xì)描述，使我們能夠了解二維多段處理具體的方法和原理。和三維多段處理的過(guò)程有很多相似之處，當(dāng)然也會(huì)有很多不同之處，下文將會(huì)對(duì)這種方法進(jìn)行詳細(xì)的解釋和分析。在這種三維多段處理方法中，多段線的節(jié)點(diǎn)處有三個(gè)坐標(biāo)，分別用x、y和z來(lái)測(cè)量三維空間方向，與以前的二維圖形相比，還有一個(gè)附加的坐標(biāo)方向。為了應(yīng)對(duì)一些特殊情況，我們需要在輪廓處理過(guò)程中添加所有的次邊界值，然后將其除以3。這種特殊的處理方法可以省略一些步驟，是一個(gè)更完善的方法，用于處理計(jì)算軟件。使用這種方法主要是需要附加頂點(diǎn)，使末端效果也可以達(dá)到輪廓連接的目的。如圖2所示。

4.3 CAD條件下等高線自動(dòng)連接的原理

目前，廣泛應(yīng)用于測(cè)繪行業(yè)的軟件是CAD，本身不具備自動(dòng)連接等高線的功能，但CAD開發(fā)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)搭配專業(yè)的測(cè)繪軟件可以提供強(qiáng)大的實(shí)現(xiàn)輪廓線的自動(dòng)疊加技術(shù)。在CAD自動(dòng)模式下，連接方式主要是最短距離與終點(diǎn)的結(jié)合。通過(guò)采用矩形幀緩沖、趨勢(shì)計(jì)算和距離評(píng)估等技術(shù)，對(duì)實(shí)際輪廓線進(jìn)行了綜合的串行自動(dòng)連接處理，不僅精度高，而且速度快?；跍y(cè)量和繪圖行業(yè)的開發(fā)系統(tǒng)和軟件，通常包括基于Objectarx、Objectarx和VisualLisp的二級(jí)開發(fā)庫(kù)。這些系統(tǒng)和軟件不僅功能全面、功能強(qiáng)大，而且可以對(duì)AutoCAD的所有任務(wù)進(jìn)行全面、有針對(duì)性的開發(fā)和設(shè)計(jì)，具有應(yīng)用范圍廣、處理效率高、效率高等優(yōu)點(diǎn)。而且自動(dòng)化CAD等高線自動(dòng)連接的加工精度高，加工速度快。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，斷線環(huán)節(jié)的處理逐漸成為測(cè)繪行業(yè)的關(guān)鍵任務(wù)之一。對(duì)于不同條件下的等高線的邊界，測(cè)繪人員必須根據(jù)實(shí)際情況采取切實(shí)可行的連接措施。同時(shí)，該等高線自動(dòng)連接繪圖系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，精度高，大大提高了輪廓線的批量自動(dòng)化，提高了連接等高線的質(zhì)量和效率。

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