等高線遇地物自動(dòng)編輯技術(shù)研究

吳 昊

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300251)

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等高線遇地物自動(dòng)編輯技術(shù)研究

吳 昊

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300251)

等高線遇其他地物時(shí)打斷、延伸等編輯是地形圖編輯中耗時(shí)較長(zhǎng)的一道工序。通過(guò)分析編輯工序中常見(jiàn)情形處理方式，制定了一套基于計(jì)算機(jī)程序的自動(dòng)處理流程，并基于AutoCAD2006繪圖平臺(tái)，在ObjectARX環(huán)境下，運(yùn)用Visual Studio 2002開(kāi)發(fā)工具實(shí)現(xiàn)了該方案。生產(chǎn)應(yīng)用表明，該程序可有效減少工序作業(yè)量，提高作業(yè)效率。

鐵路制圖 ObjectARX 地圖編輯 延伸相交處理

受制于采集軟件及作業(yè)人員習(xí)慣等因素，原始采集的等高線經(jīng)常會(huì)遇到無(wú)法很好地與地物結(jié)合的情形，需要在地形圖編輯階段進(jìn)行逐一處理編輯。原始采集的地形圖文件經(jīng)過(guò)大量打斷、裁剪、延伸、相交的編輯工作后，才能滿足地形圖制作規(guī)范要求，此處將該部分工作統(tǒng)稱為“等高線遇地物編輯工序”。在單幅普通地形圖中，等高線遇地物編輯對(duì)象可達(dá)數(shù)百個(gè)，人工逐個(gè)編輯的準(zhǔn)確度和效率都極為低下，極易出現(xiàn)漏掉、出錯(cuò)等情況，從而影響地形圖的整體質(zhì)量(如圖1)。

圖1 原始采集地形圖常見(jiàn)等高線遇地物情形

1 等高線遇地物自動(dòng)編輯方案分析

1.1 問(wèn)題分析

在原始采集階段，由于缺乏調(diào)繪資料支撐，圖層區(qū)分較為概略。原始采集的地形圖在調(diào)繪資料輔助下進(jìn)行編輯，圖層得到進(jìn)一步細(xì)化，最終形成地形圖成品?；趯?duì)原始采集地形圖采集特性和地形圖成品的分析可知，原始采集地形圖遇等高線的地物編輯工作量相對(duì)較小，具備利用程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化處理的可行性。通過(guò)對(duì)原始采集地形圖的分析，等高線遇地物編輯主要涉及河流、道路、地物及其相關(guān)的輔助圖層。對(duì)于這些圖層的處理需要實(shí)現(xiàn)以下幾類功能：(1)實(shí)現(xiàn)等高線與地物自動(dòng)延伸的相交功能；(2)實(shí)現(xiàn)等高線與地物自動(dòng)裁剪的相交功能；(3)實(shí)現(xiàn)等高線與有寬度地物的自動(dòng)延伸裁剪功能；(4)實(shí)現(xiàn)等高線遇地物類地物的自動(dòng)延伸裁剪功能。1.2 等高線遇地物自動(dòng)編輯方案分析

實(shí)現(xiàn)等高線與地物自動(dòng)編輯功能應(yīng)遵循先通用再特殊的原則，即先實(shí)現(xiàn)通用的延伸、裁剪等功能，再對(duì)特殊的有寬度地物、地物類地物進(jìn)行處理。

(1)等高線遇地物自動(dòng)編輯對(duì)象集合的建立

等高線遇地物編輯的實(shí)現(xiàn)首先需建立正確的參與編輯等高線對(duì)象端點(diǎn)集合和參與編輯的地物對(duì)象集合。確定參與編輯的等高線主要依據(jù)兩大原則：其一，決定等高線編輯的圖層名稱，不同的圖層名稱對(duì)應(yīng)的等高線編輯處理方式；其二，地物與等高線對(duì)象起止端點(diǎn)的最小距離閾值。同時(shí)還需要排除相鄰的等高線對(duì)象，即當(dāng)兩個(gè)等高線對(duì)象首尾完全連接時(shí)(或小于連接距離閾值)，其連接處的端點(diǎn)將不再參與等高線遇地物處理(如圖2)。

圖2 剔除相連接的等高線端點(diǎn)

對(duì)于參與編輯的地物集合，則由上述的相關(guān)圖層對(duì)象構(gòu)成。

(2)通用延伸相交情形的編輯處理

對(duì)等高線對(duì)象集合中的每個(gè)對(duì)象，將其與地物集合逐個(gè)對(duì)象進(jìn)行位置關(guān)系判斷。

①相交情形判斷：相交情形處理的關(guān)鍵在于確定相交點(diǎn)位置以及裁剪的段落。首先求取與等高線相交的所有地物對(duì)象和交點(diǎn)坐標(biāo)值，獲取交點(diǎn)距端點(diǎn)的距離值集合，裁剪的段落則通過(guò)經(jīng)驗(yàn)距離指標(biāo)來(lái)確定，即當(dāng)距離值中的極小值小于相交距離經(jīng)驗(yàn)閾值時(shí)，可對(duì)等高線與極小值對(duì)應(yīng)的地物對(duì)象進(jìn)行相交后的裁剪處理(如圖3)。

圖3 相交情形處理

②延伸情形判斷：基于最優(yōu)化編輯方案流程的原則，在相交情形處理完畢后再進(jìn)行延伸情形判斷更為合理。延伸情形需要考慮的因素不能僅限于簡(jiǎn)單的單交點(diǎn)情形，對(duì)于復(fù)雜的、形狀不規(guī)則的地物而言，延伸后相交出現(xiàn)多交點(diǎn)是常見(jiàn)情形，其基本思路為：以等高線對(duì)象端點(diǎn)所在的直線段為基準(zhǔn)作延伸線，求取與延伸線相交的所有地物對(duì)象，并計(jì)算端點(diǎn)與相交點(diǎn)之間的距離，取出對(duì)應(yīng)的最短距離集合中的極小值，極小值小于延伸距離經(jīng)驗(yàn)閾值時(shí)即可進(jìn)行編輯處理(如圖4)。

圖4 延伸情形下的處理

(3)特殊情形處理

特殊情形的出現(xiàn)主要與作業(yè)人員的作業(yè)習(xí)慣以及作業(yè)軟件的操作等因素有關(guān)，通過(guò)調(diào)研分析，主要集中為夾角相關(guān)、提勾、遇斜坡類地物以及雙線道路等五類情形。

①夾角相交：等高線在經(jīng)過(guò)房屋等封閉地物時(shí)，采集人員很容易誤將等高線穿過(guò)其中，此時(shí)需要對(duì)等高線對(duì)象進(jìn)行截取，求取等高線與該地物的兩個(gè)交點(diǎn)坐標(biāo)，刪除兩交點(diǎn)之間的部分，使得該等高線與地物相接，完成該操作后，等高線對(duì)象一分為二，待編輯等高線集合需更新(如圖5)。

圖5 夾角相交情形下的處理

②提勾情形：采集人員繪制等高線時(shí)，通常遇到不能穿行的地物時(shí)會(huì)終止采集，由于采集所用手輪腳盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)于靈活，導(dǎo)致等高線停止采集時(shí)會(huì)出現(xiàn)大量帶勾的現(xiàn)象，稱之為“提勾”。對(duì)于延伸情形處理，提勾現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致延伸線無(wú)法與地物相交，因交點(diǎn)缺乏使延伸處理出錯(cuò)。

首先需基于斜率變化值來(lái)確定提勾現(xiàn)象存在，即從等高線鄰近地物的端點(diǎn)開(kāi)始，基于一定數(shù)量的相鄰節(jié)點(diǎn)往后遞推進(jìn)行逐斜率比較，以找到提勾現(xiàn)象的分界點(diǎn)。剔除分界點(diǎn)之后的所有節(jié)點(diǎn)后，余下處理即與通用的延伸情形處理一致(如圖6)。

圖6 提勾情形下的處理

③遇斜坡類地物情形：在采集過(guò)程中，斜坡線前進(jìn)方向的左側(cè)為斜坡坎，在后期編輯時(shí)需添加斜坡坎符號(hào)，當(dāng)?shù)雀呔€從斜坡坎方向來(lái)時(shí)，必須保證與斜坡坎相接。當(dāng)延伸或相交情形面向斜坡坎線所在方向時(shí)，將原始斜坡線沿法線方向復(fù)制，偏移一定距離后形成新的斜坡對(duì)象，后以該對(duì)象為基準(zhǔn)對(duì)等高線執(zhí)行通用的延伸相交操作即可；當(dāng)延伸或相交情形背向斜坡坎線所在方向時(shí)，其處理流程與通用的延伸相交操作處理一致(如圖7)。

圖7 面向斜坡坎處理過(guò)程及處理結(jié)果

④遇有寬度的大車路情形：依據(jù)地形圖規(guī)范要求，等高線遇有寬度的大車路、時(shí)令河等圖層時(shí)需要嚴(yán)格接邊，而在采集工序與編圖工序分開(kāi)的現(xiàn)狀下，采集工序?qū)Υ筌嚶吠ǔＶ幻枥L中心線，并沿中心線垂線方向表明路面的寬度，且等高線直接穿過(guò)中線，待編輯工序恢復(fù)大車路雙線，并進(jìn)行等高線編輯處理。

對(duì)大車路情形的處理需要從所有大車路集合中獲取兩兩相交對(duì)象，并確定中心線對(duì)象和寬度線，然后生成大車路的兩邊線并求取邊線與等高線的交點(diǎn)坐標(biāo)，基于交點(diǎn)進(jìn)行裁剪來(lái)完成處理(如圖8)。

圖8 等高線與大車路情形處理

2 等高線遇地物自動(dòng)編輯方案實(shí)現(xiàn)

綜合上述分析，等高線遇地物自動(dòng)編輯流程如圖9所示。

圖9 等高線遇地物編輯流程

通過(guò)對(duì)上述流程的剖析，依據(jù)由易到難、由通用到特殊的原則，基于objectARX2006+Vs2002開(kāi)發(fā)環(huán)境逐步實(shí)現(xiàn)上述功能，以ARX腳本形式直接運(yùn)行在CAD2006下，并在多個(gè)鐵路生產(chǎn)項(xiàng)目中進(jìn)行了生產(chǎn)應(yīng)用，通過(guò)與傳統(tǒng)手工作業(yè)模式進(jìn)行比較分析，其生產(chǎn)效率和地形圖編輯質(zhì)量均有較大的提高，應(yīng)用效果良好。

3 結(jié)論

利用ObjectARX+VS.net實(shí)現(xiàn)了等高線遇地物的自動(dòng)編輯方法，開(kāi)發(fā)的等高線遇地物自動(dòng)編輯程序改變了當(dāng)前地形圖編輯中該工序完全依靠人工逐條作業(yè)的現(xiàn)狀，大大減輕了編輯人員處理等高線的效率，提高效率60%以上。另外，通過(guò)程序自動(dòng)批量處理，減少了錯(cuò)漏等質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生，進(jìn)一步提高了地形圖編輯的質(zhì)量。地形圖編輯過(guò)程中等高線遇地物的特殊情形較多，本文所述的方案難免有考慮不周之處，在下一步的研究中，將結(jié)合具體生產(chǎn)應(yīng)用情形進(jìn)一步豐富和完善方案，提高工序作業(yè)效率。

[1] 延杭. ObjeetARX實(shí)用指南[M].北京:人民郵電出版社，1999

[2] 清宏計(jì)算機(jī)工作室.AutoCAD工程二次開(kāi)發(fā)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000

[3] 劉良正，徐玉紅.利用ObjectARX AppWizard進(jìn)行AutoCAD二次開(kāi)發(fā)[J]. 九江學(xué)院學(xué)報(bào)，2006(4)．

[4] 于蕭榕，郭昌言，陳剛.結(jié)合ObjectARX和C#進(jìn)行AutoCAD二次開(kāi)發(fā)框架的研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2010(7)．

[5] 邵俊昌，李旭東.AutoCAD ObjectARX開(kāi)發(fā)技術(shù)指南[M].北京：電子工業(yè)出版社，2000

[6] 張吉.AutoLISP語(yǔ)言在鐵路工程物探成果圖繪制中的應(yīng)用[J].鐵道勘察，2015(3)

[7] 甘俊.針對(duì)等高線和線狀地物的自動(dòng)接邊方法研究[J].鐵道勘察，2014(4)

[8] 陳杉.objectarx卡法AutoCAD2000應(yīng)用程序[M].北京：人民郵電出版社，2003

Analysis ForAutomatic Editing To Contour Coming Across Object

WU hao

2016-06-17

吳 昊(1985—)，男，2007年畢業(yè)于北京建筑工程學(xué)院地理信息系統(tǒng)專業(yè)，工程師。

1672-7479(2016)05-0030-04

P231.5

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