一種應(yīng)用于鐵路工程制圖的地形圖縮編方法

劉俊萍

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

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一種應(yīng)用于鐵路工程制圖的地形圖縮編方法

劉俊萍

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

針對鐵路工程地形圖縮編的特殊性，以南方CASS地形圖編輯軟件為例，深入分析和比較普通地形圖縮編與鐵路制圖中地形圖縮編的差異性，闡述一種用于鐵路工程制圖的地形圖縮編方法，實踐證明，該方法能滿足鐵路工程制圖應(yīng)用的需求。

地形圖縮編 CASS 等高線

1 概述

鐵路勘察設(shè)計不同階段需要使用不同比例尺的地形圖，在無航攝資料或航攝資料時效性差的情形下，收集和購買測區(qū)的既有地形圖資料，或?qū)扔写蟊壤叩匦螆D進(jìn)行縮編處理是比較常見的獲取相應(yīng)比例尺地形圖的方式。鐵路工程制圖與普通地形圖制圖相比，專業(yè)性更強(qiáng)，其制圖規(guī)范與國標(biāo)相比既有相似性，也有一定差別，在地物表現(xiàn)內(nèi)容和形式上更具有鐵路行業(yè)需求的特殊性。因此，應(yīng)用于鐵路工程地形圖縮編的處理與普通的國標(biāo)規(guī)范相比也有其特殊性，目前專門用于鐵路工程制圖的地形圖縮編處理方案并沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。利用南方CASS軟件，通過大量的生產(chǎn)實踐，經(jīng)總結(jié)分析，形成一套適用于鐵路的地形圖縮編方法。

2 鐵路制圖中地形圖縮編的特點

不同比例尺地形圖的各種地物地貌所對應(yīng)的符號和顏色線形、線寬不同，地形圖縮放實際上就是把原圖依據(jù)國標(biāo)改成符合新比例尺要求的地形圖，縮編后的地形圖要兼顧國家標(biāo)準(zhǔn)和鐵路標(biāo)準(zhǔn)的圖式符號庫，其圖層定義須基于國家標(biāo)準(zhǔn)地形圖要素分類與代碼的規(guī)定。地形圖縮放的基本思路是：先利用常用編圖軟件(如：CASS)將圖形轉(zhuǎn)入，并自動解釋相應(yīng)的符號樣式、線形、注記大小、圖層顏色、填充樣式等。對于植被密度、等高線、高程點處理則需要手工作業(yè)，根據(jù)實際情況對地圖要素綜合取舍(刪除、合并等)處理，最后形成新的地形圖。

鐵路制圖中，地形圖主要用于鐵路勘察設(shè)計，對于鐵路設(shè)計線位所經(jīng)區(qū)域的地物，特別是可能影響鐵路工點設(shè)計、線路方案穩(wěn)定性的地物(例如：宗教建筑、墳地、文物等)，以及涉及搬遷、改造、拆遷、重建、賠償?shù)汝P(guān)鍵地物需重點表示，盡量保留詳細(xì)信息，對于其他地物則可以根據(jù)地形圖表達(dá)的美觀性，合理進(jìn)行綜合取舍。由此可見，相對于國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來講，鐵路沿線地物表達(dá)要更詳細(xì)，而距離線路較遠(yuǎn)的地物表達(dá)有所簡略，這樣既滿足設(shè)計專業(yè)用圖的目的，又能提高制圖效率。

3 鐵路地形圖縮編的流程

鐵路地形圖縮編的流程如圖1所示。

圖1 鐵路地形圖縮編流程

3.1 地形圖縮編預(yù)處理

不同比例尺地形圖中各種地物地貌所對應(yīng)的符號和顏色線形、線寬不同，需要通過CASS軟件將原地形圖的線形和符號進(jìn)行統(tǒng)一處理。例如：將地形圖由1∶2 000縮編為1∶10 000時，設(shè)置1∶10 000地形圖線形比例為10，采用國標(biāo)1∶10 000地形圖線形，程序會自動完成比例尺和線形符號的統(tǒng)一處理，這一步相對比較簡單，這里不再贅述。

預(yù)處理后的地形圖雖然自動改變了地形圖比例尺，以及部分線形符號，但還有部分線形、符號、文字與鐵路制圖規(guī)范要求不一致，會出現(xiàn)圖面不協(xié)調(diào)的現(xiàn)象，必須進(jìn)行人工精細(xì)處理。

3.2 地物縮編精細(xì)處理

通過分析鐵路工程制圖的特點，地物縮編精細(xì)處理的內(nèi)容主要包括對點狀地物、線狀地物、面狀地物，以及高程注記點、等高線等的處理。

(1)點狀地物處理

主要處理形狀大小因比例尺變化而發(fā)生改變的獨立地物，此時需要對其進(jìn)行選取和概括，通過資格法濾掉無須表現(xiàn)的獨立地物，通過數(shù)量特征概括簡化點狀地物，利用圖形移位的方法保持點狀地物在圖面上分布的合理性(如圖2所示)。

圖2 點狀地物取舍

(2)線狀地物處理

線狀地物的概括則需要考慮物體形狀的基本規(guī)律，如鐵路工程制圖中，復(fù)線鐵路、道路等地物在縮編時可能由雙線變?yōu)閱尉€表示，梯田坎的符號大小也會隨著比例尺的變化而改變，有些特殊地物(如鄉(xiāng)村道路)對鐵路勘察設(shè)計意義特殊(例如穿越設(shè)計方案的小路需要修建涵洞)，也需要單獨保留，需要手工進(jìn)行處理(如圖3所示)。

圖3 線狀地物取舍

(3)面狀地物處理

在地形圖縮編中，比例尺的改變除了影響地物顏色、填充、線形外(如房屋的填充角度、水涯線的顏色、雙線干溝的線形等)，比例尺的變化必然導(dǎo)致面狀地物的形狀、數(shù)量和特征發(fā)生較大的變化，從大比例尺地形圖到小比例次地形圖縮編時需要進(jìn)行大量的簡化。比如，在大比例尺地形圖中復(fù)雜輪廓的碎部形狀在縮編后會略掉，對鐵路勘察設(shè)計要求的重要節(jié)點形狀，則采取夸大方式表現(xiàn)。在對面狀對象進(jìn)行合并時，還需要保持整個對象的結(jié)構(gòu)對比協(xié)調(diào)統(tǒng)一，以及合并物體間的面積平衡。另外，當(dāng)面狀對象與點、線對象產(chǎn)生沖突時，還應(yīng)嚴(yán)格按照制圖規(guī)則進(jìn)行處理(如圖4所示)。

圖4 面狀地物取舍

(4)高程注記點處理

高程點的屬性和文字大小在縮編后也需要改變。不同比例尺地形圖中高程點的疏密程度不一樣，一方面，縮放后高程點的平均間距會根據(jù)比例尺的變化而改變，對高程點需要進(jìn)行抽稀，同時還要最大限度的保證地形的精度以及特征點的高程。在這種情形下，為了盡可能維持原圖地貌，同時提高縮編效率，通常將原圖高程注記進(jìn)行抽稀處理以獲得滿足要求的高程點注記，如CASS軟件高程點過濾功能即可完成該工作，同時還要手動調(diào)整高程點的位置和數(shù)量。以1∶2 000圖縮編為1∶10 000圖為例，地貌特征點受比例尺變化也應(yīng)重新選擇，一般選在最能反映地貌特征的山脊線、山谷線等地性線上，如水邊點、山頂、鞍部，山脊和山谷的地形變換處，山坡傾斜變化處以及山腳地形變化處(如圖5所示)。

圖5 高程注記點取舍

(5)等高線的處理

等高線處理一般有兩種方式，一種基于原地形圖提取等高線、高程點以及特征線重新構(gòu)建TIN三角網(wǎng)，生成DEM，然后基于DEM生成新比例尺地形圖需要的等高線；第二種是最大程度利用原圖中既有的等高線，不足之處再利用方式一補(bǔ)充。由于原圖等高線由人工立體采集，可靠性更高，因此，采用方式二等高線的精度會更高，但同時縮編效率會降低。以1∶2 000圖縮編為1∶10 000圖為例，基本等高距從2 m變?yōu)? m，原圖中10 m倍數(shù)的等高線可以直接用于縮編后的圖形中，基于DEM重新構(gòu)網(wǎng)后生成5 m基本等高距的等高線圖形。通過與原圖10 m倍數(shù)等高線疊加比較，可以發(fā)現(xiàn)同高度等高線不能完全重疊，而通過這種差異性可以評價和檢核DEM不合理之處。通過更改構(gòu)網(wǎng)的要素后重新構(gòu)網(wǎng)建立DEM，循環(huán)進(jìn)行要素更改DEM構(gòu)網(wǎng)等高線生成與檢核的步驟，直至與原圖線基本吻合為止。利用CASS軟件最后將新生成的5 m倍數(shù)等高線與原圖10 m倍數(shù)等高線融合，即完成新比例尺5 m基本等高距等高線的縮編工作(如圖6所示)。

圖6 等高線取舍

4 結(jié)束語

基于本文所述方法，在多個地形圖縮編項目中進(jìn)行了生產(chǎn)驗證，通過大量鐵路工程制圖項目的驗證，表明本方法效果良好，具有良好的通用性和適用性，提高了生產(chǎn)效率，且在一定程度上使得地形圖質(zhì)量有很大提高。

[1] GB/T 13923—2006基礎(chǔ)地理信息要素分類與代碼[S]

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[4] GB/T 20257.1—2007國家基本比例尺地圖圖式第1部分：1∶500、1∶1000、1∶2000地形圖圖式[S]

[5] GB/T20257.1—2007國家基本比例尺地圖圖式第2部分1∶5000 1∶10000地形圖圖式[S]

[6] 林春峰，閔世平，黃華平.一種等高線內(nèi)插的新方法[J].鐵道勘察，2014(3)：5-7

New Generalization Method of Digital Topographic Map applied in the Railway Engineering

LIU Junping

2016-06-27

劉俊萍(1964—)，女，2000年畢業(yè)于北方交通大學(xué)鐵道工程專業(yè)，工程師。

1672-7479(2016)05-0042-03

P284

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