地形圖等高線采集重難點(diǎn)及特殊地貌表示方法

武利鋒 王佑武 王天祥

摘 要：地形圖測繪中，地貌是地形圖要素中比較重要的內(nèi)容，等高線采集質(zhì)量直接影響著地形圖成果的質(zhì)量。本文立足于青藏高原測區(qū)地形圖測繪實(shí)踐，針對(duì)等高線采集工作的重難點(diǎn)問題及幾種特殊典型地貌的不同特征，總結(jié)等高線采集方法，以有效提高采集的質(zhì)量和效率。

關(guān)鍵詞：等高線;地貌;采集方法

中圖分類號(hào)：P224文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）28-0156-03

Emphasis and Difficulty of Contour Line Production of Topographic

Map and Special Landform Representation Method

WU Lifeng WANG Youwu WANG Tianxiang

（Unit32016，Gansu Lanzhou 730020）

Abstract： In topographic mapping， landform is an important part of topographic map elements， and the quality of contour collection directly affects the quality of topographic map results. Based on the practice of topographic mapping in Qinghai-Tibet Plateau， aiming at the important and difficult problems of contour collection and the different characteristics of several special typical landforms， this paper summarized the proposed contour collection methods， which could effectively improve the collection quality and efficiency.

Keywords： contour;geomorphology;production method

1 研究背景

地形圖要素一般分為測量控制點(diǎn)、水系、居民地及設(shè)施、交通、管線、境界、地貌、植被和土質(zhì)、注記共9層300余類要素[1-2]。其中，地貌層中等高線是地形圖的重要組成部分，其采編具有技術(shù)含量低但工作量大、方法宜掌握但準(zhǔn)確表達(dá)難、質(zhì)量問題宜發(fā)生但被發(fā)現(xiàn)難的特點(diǎn)。受軟件平臺(tái)、影像資料和技術(shù)人員水平的影響，等高線采集方法不盡相同，地貌表達(dá)的效果也各有千秋，但無論采取何種手段，其成果必須滿足相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)[3]。在生產(chǎn)實(shí)踐中，常常存在重精度指標(biāo)輕形態(tài)表達(dá)、重立體切準(zhǔn)輕筆法運(yùn)用、重資料支撐輕地形分析、重采集速度輕細(xì)部描繪等問題。為此，在等高線制作過程中，不僅要熟悉采集基本要求、掌握重點(diǎn)難點(diǎn)、選用合理方法，而且要對(duì)比較典型、不常見又比較特殊的地貌等高線的采編加強(qiáng)關(guān)注和研究。本文主要論述地形圖等高線采集重難點(diǎn)及特殊地貌表示方法。

2 采集重難點(diǎn)

等高線采集前應(yīng)制定采集策略，熟悉地貌形態(tài)、測圖軟件、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。制定采集策略時(shí)，不但要嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)規(guī)范，滿足技術(shù)指標(biāo)，還要區(qū)域協(xié)調(diào)、筆法合理，既能充分反映地貌形態(tài)特征、突出地形總貌，又能取舍合理、圖面清晰、準(zhǔn)確表達(dá)地形細(xì)貌[4]，不能過分強(qiáng)調(diào)等高線組的機(jī)械套合，避免生硬表達(dá)或明顯的人工塑造痕跡[5]。溝谷、山脊、山頭和鞍部是等高線采集的重難點(diǎn)，其中溝谷和山脊更是重中之重[6]。

2.1 溝谷

鑒于溝谷分布密度及形態(tài)不同，采集時(shí)應(yīng)依據(jù)影像資料和成果要求執(zhí)行相應(yīng)指標(biāo)，要充分反映不同類型地貌區(qū)域特征及地表切割密度和切割深度的差異。一般情況下，應(yīng)依據(jù)地貌特征提前確定最小谷間距、谷底線長度和最小彎曲等。山體上部多條溝谷匯合處，溝谷刪減注意山脊形態(tài)、走向及其上部支谷與下部主谷的關(guān)系，不得刪減過大。溝谷稀少的地區(qū)盡量保留彎曲、轉(zhuǎn)折，重點(diǎn)保留紋溝、細(xì)溝、淺溝等微型起伏或微型溝。

溝谷根據(jù)其地貌形態(tài)可分為U型、V型和UV混合型，表示時(shí)要注重溝谷橫切面和谷坡形態(tài)特征的準(zhǔn)確表達(dá)。U型谷等高線在谷底向山脊方向成U型轉(zhuǎn)折，頂部圓滑過渡，谷底成組等高線均呈圓弧形轉(zhuǎn)折，采集時(shí)谷底不宜深切;V型谷等高線在谷底成銳角轉(zhuǎn)折，前端以銳角曲線組成的微弧過渡，谷底成組等高線在谷底均呈銳角略圓滑轉(zhuǎn)折，采集時(shí)谷底可略深;UV混合型谷多見于冰川地貌，谷底成組等高線由冰川上部向河流上游呈圓弧形轉(zhuǎn)折，過渡到河流下游處再以尖角圓滑轉(zhuǎn)折，中部地段往往是U型套V型，采集時(shí)谷底等高線力求準(zhǔn)確、切勿切深，并注意谷形由U型到V型轉(zhuǎn)折部位的準(zhǔn)確表達(dá)。谷坡形態(tài)特征表達(dá)要注意等齊坡、凹形坡、凸形坡、階形坡、斜陡坡及各種地形幾何面等高線的分布特征，避免引起的谷坡及山形變形。

2.2 山脊

采集山脊處等高線時(shí)，要充分表達(dá)不同山脊的形態(tài)特征。尖窄山脊等高線呈尖角轉(zhuǎn)折，不得隨意圓滑，加強(qiáng)山脊線方向、山脊兩側(cè)對(duì)稱與不對(duì)稱、等齊與不等齊等坡度特征的表達(dá)。坡度較大的山脊、冰川地貌的刃脊等的等高線難以全部測繪時(shí)，加采陡石山等地貌符號(hào)配合表示，準(zhǔn)確反映山脊特征及谷坡形態(tài)。圓形山脊上部等高線避免有明顯尖角，應(yīng)自然圓滑轉(zhuǎn)折過渡。

2.3 山頭及鞍部

等高線采集時(shí)要根據(jù)尖頂、圓頂和平頂?shù)牟煌筋^地貌形態(tài)特征，分別對(duì)應(yīng)采用硬筆法、中性筆法和軟筆法繪制，同時(shí)要突出山頭的走向與本測區(qū)整體地貌形態(tài)協(xié)調(diào)一致，與山脊、溝谷形態(tài)自然統(tǒng)一。山頭較多區(qū)域可按規(guī)范要求嚴(yán)格舍棄小于相應(yīng)指標(biāo)的山頭，但對(duì)于平坦區(qū)域或山頭較少具有方位作用的，面積較小，按照實(shí)地用曲線無法表示的，在保持其基本走勢的前提下，可根據(jù)山體走勢適當(dāng)放大范圍表示。兩個(gè)山頭低凹處或兩個(gè)山脊和山谷匯聚處的鞍部，一般采用中性筆法，與溝脊走向相一致準(zhǔn)確表達(dá)，當(dāng)鞍部頂端較窄，一條閉合等高線在其頂端間距較小時(shí)，可分別用兩條同高閉合等高線表示。

3 特殊地貌等高線采集

3.1 山地地貌

采集中難度最大的是高山峽谷陰影覆蓋區(qū)域和森林覆蓋區(qū)域，高山峽谷地貌以流水侵蝕作用為主，山峰高聳，山坡陡峭，河谷深切，相對(duì)高差巨大。山體坡面多呈凸形坡，影像上呈現(xiàn)坡面陰影部位眾多，上部多有植被覆蓋，顯得較為和緩、渾圓;下部越靠近谷底處，山坡越陡峭、巖石突兀、溝谷密集，且多呈V形，支脊多尖銳狹窄。采集陰影部分時(shí)，先采集影像清晰部分的等高線，再根據(jù)整個(gè)山體地形特點(diǎn)，采集陰影部分地性線，最后根據(jù)地性線采集陰影部分等高線。若陰影面積較大，應(yīng)注意保持山腳下地性線位置精度，避免地貌形態(tài)失真。測繪深而窄的鞍部時(shí)，先根據(jù)周圍地形估讀出鞍部的高程，再勾繪等高線。森林覆蓋區(qū)域，山上水土保持較好，流水侵蝕與物理分化相對(duì)較弱，而生物、化學(xué)風(fēng)化生成的坡積物豐富，土層較厚，因此森林覆蓋地區(qū)的山體形態(tài)一般較為渾圓。采集時(shí)，應(yīng)考慮林區(qū)的樹種、林木生長規(guī)律等因素，正確判斷地面起伏，減少林面形態(tài)影響。

3.2 沙漠地貌

采集沙漠地貌時(shí)，除滿足數(shù)學(xué)精度外，還要滿足地理精度，要分析理解不同沙漠地貌形態(tài)的特征，在認(rèn)識(shí)和切準(zhǔn)立體的前提下，突出表示其特點(diǎn)，充分反映總貌特征，重點(diǎn)表達(dá)測區(qū)風(fēng)向、沙丘、壟崗、殘丘等細(xì)部地貌的形態(tài)、固定程度和所屬類型等。沙漠地貌紋理較少，在盡量切準(zhǔn)立體的情況下突出其形態(tài)特征，正確量注沙丘、壟崗、殘丘等地貌的比高、高程以及分布范圍和規(guī)律。單個(gè)沙丘要脊尖谷圓，脊對(duì)齊，其彎曲突出新月形態(tài)，谷地中曲線要渾圓;窩狀沙丘形態(tài)陡坡，要保持曲線和立體影像中坡度一致;新月形沙丘和沙丘鏈丘體兩坡不對(duì)稱，迎風(fēng)坡凸出而平緩，背風(fēng)坡凹入而較陡，斜坡之間有一明顯的弧形脊梁;風(fēng)蝕殘丘丘體形狀多樣不規(guī)則，迎風(fēng)坡一端稍圓，背風(fēng)坡呈尖角狀，較大殘丘的等高線要呈流線型獨(dú)立閉合;穹狀沙丘地貌等高線總體應(yīng)反映沙丘圓形、橢圓形或盾形輪廓，表面的次級(jí)沙丘、沙窩要表示出細(xì)小彎曲;多壟沙丘及風(fēng)蝕壟崗要突出表示風(fēng)向延伸方向的壟狀結(jié)構(gòu)，避免描繪成鋸齒形，盡量描繪成順著風(fēng)向獨(dú)立封閉的長條形或橢圓形;復(fù)合型沙丘丘體交錯(cuò)分布，又彼此毗連，要依據(jù)不同特征表示成近似橢圓、半圓形或葫蘆形的獨(dú)立閉合曲線，不嚴(yán)格協(xié)調(diào)套合關(guān)系。

3.3 冰川地貌

根據(jù)冰川地貌的形態(tài)，可將其分為山谷冰川、冰斗冰川、懸冰川等。采集冰川地貌等高線時(shí)，要能準(zhǔn)確反映出冰川的類型和地貌特征、山嶺的走向及其切割特點(diǎn)、冰川作用后的各種地貌類型的數(shù)量和質(zhì)量特征、雪線和冰川的分布高度，區(qū)分出補(bǔ)給區(qū)和消融區(qū)兩個(gè)不同成因和形態(tài)地貌區(qū)，表示出冰磧的覆蓋面積、分布范圍和冰裂隙、冰塔叢的分布區(qū)域等。冰川雪被區(qū)等高線應(yīng)注意其彎曲方向，雪線以上等高線組成上凸形，雪線以下等高線組成下凹形，影像上可見的小溝谷均應(yīng)選取，可夸大表示、不宜刪減。冰川舌上的冰裂隙、冰塔叢等微型地貌、各類冰磧形態(tài)等應(yīng)盡可能采集，等高線難以表達(dá)時(shí)配以相應(yīng)符號(hào)。冰川地貌刃脊尖而窄，巖石裸露，谷坡上陡下緩、坡降較大，注意等高線形態(tài)及相應(yīng)地貌符號(hào)的配置。

3.4 構(gòu)造地貌

構(gòu)造地貌是地殼運(yùn)動(dòng)使巖層發(fā)生變形和位移，形成褶皺和斷層，并經(jīng)過長期外力作用后被剝露出地表，表現(xiàn)出特殊的地貌形態(tài)，包括傾斜褶皺地貌和火山地貌，采集等高線時(shí)要特別強(qiáng)調(diào)表示各個(gè)構(gòu)造的形態(tài)特征。表示褶皺地貌時(shí)，應(yīng)以鋸齒狀曲折等高線反映其巖石突露、割切破碎的特征，同時(shí)又要保持山脊走向與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系，注意顯示尖窄的長條狀鞍部，保留與巖層走向一致的尖窄山頭?；鹕降孛仓校鹕娇谕鈬h(huán)形山脊不在同一海拔高度上，應(yīng)以半月形封閉等高線表示;同時(shí)，為了顯示熔巖流地面凸凹不平的特點(diǎn)，測圖時(shí)應(yīng)盡可能詳細(xì)描繪出小的高地和洼地，還要注意示坡線和高程點(diǎn)的配置，注意沿火山口放射狀溝谷的表示。

4 采集數(shù)據(jù)處理

等高線采集完成后，還要結(jié)合河流等其他要素，采用概括、移位、夸大等方法對(duì)不合理、不協(xié)調(diào)的等高線進(jìn)行修改。正向和負(fù)向地貌多采用概括方法處理，采用微向斜坡上方凹入通過、平直通過及向斜坡下方凸起通過等方式刪除小溝谷或小山脊。以正向地貌為主的地區(qū)，舍去細(xì)小谷地，但要保持谷地兩端原有彎曲總體趨勢。冰川谷地、風(fēng)成地貌等以負(fù)向地貌為主的地區(qū)，概括處理等高線時(shí)，刪除次要小山脊，增加示坡線，保持山脊整體形態(tài)走向，避開高曲矛盾，突出顯示負(fù)向地形。

等高線與不同等級(jí)不同要素重合時(shí)多采用移位處理。等高線與面狀地物要素邊線不宜重合表示時(shí)外移面狀地物邊線;等高線與人工要素不宜重合表示時(shí)移動(dòng)人工要素;等高線與自然要素不宜重合表示時(shí)移動(dòng)等高線或線面共邊分層處理;當(dāng)谷底等高線與河流湖泊、干河床、干溝不套合或不夠協(xié)調(diào)時(shí)移動(dòng)等高線處理。移位處理后的等高線要上下協(xié)調(diào)一致，走向自然，套合合理，不得出現(xiàn)高曲矛盾或改變地貌形態(tài)等問題。

等高線彎曲圖形過小而又必須表示的細(xì)小河溝及河流出入口、道路交叉口、轉(zhuǎn)彎處有其他重要地物等特殊地區(qū)及小山頭、窄谷脊、窄鞍部等處需要夸大處理，但夸大不得超過指標(biāo)范圍，夸大后不得改變地貌區(qū)部形態(tài)。

5 結(jié)語

目前，雖然利用測圖軟件系統(tǒng)能自動(dòng)獲取等高線，具有操作簡單、效率高的特點(diǎn)，但自動(dòng)化采集的等高線往往局部精度不高，很難準(zhǔn)確表達(dá)地貌細(xì)部特征，尤其對(duì)平地及丘陵地建筑物密集處、山地峽谷陰影和植被覆蓋處、構(gòu)造地貌細(xì)部、冰川地貌的類型及風(fēng)成地貌風(fēng)向等準(zhǔn)確表達(dá)仍然是等高線采集中的難題。無論采用自動(dòng)化軟件系統(tǒng)還是進(jìn)行人工作業(yè)，把握溝谷脊鞍等重難點(diǎn)、運(yùn)用合理筆調(diào)和數(shù)據(jù)處理方法、準(zhǔn)確表達(dá)不同地貌類型特征是提高等高線采集質(zhì)量的關(guān)鍵手段，需要長期總結(jié)和研究。為此，在自動(dòng)化測圖軟件系統(tǒng)中，可以設(shè)計(jì)不同地貌類型切片和對(duì)應(yīng)筆法及加注參數(shù)，通過智能匹配的方法讓系統(tǒng)自動(dòng)選取或根據(jù)人工配置的地貌類型參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)化采集，然后再通過人機(jī)交互檢查編輯處理的方式來達(dá)到既高效又能保證質(zhì)量的目的。

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