Urban and Rural Studies 城镇建设自动控制
清华山维在地形图等高线自动生成中的运用初探
王政玮
辽宁百特测绘地理信息有限公司
摘要：本文对自动生成等高线的基本算法进行介绍，并以清华山维EPSW2005为例，从TIM模型的生成以及TIN对等高线生成的影响两个角度出发，阐述等高线自动生成的应用方法，最后通过实例分析的方式，对等高线自动生成以及高级编辑的措施进行探究，力求使等高线的绘制精度得到显著提升。
关键词：清华山维；地形图；自动生成
引言
在以往大比例尺地形测量中，等高线的绘制难度较大，尤其对于较为复杂的地形来说，需要借助专业化的制图软件，以便自动生成等高线。作为测绘数据采集系统，清华山维软件能够在数据库的基础上自动生成等高线，功能十分强大，可在多领域中广泛应用。
一、软件自动生成等高线
通过数据库平台技术的应用，可利用相关软件的高程点自动生成等高线，使以下三个技术类问题，分即：构网、内插高程点、内插点排序，得到有效解决。现阶段，测绘市场中应用频率较高的软件中，自动生成等高线的基本算法主要有两种，一种为网格法，另一种为TIN模型法。其中，前者主要由一些长方形排成矩阵式网格，每个网格的高程以不规则数据点为参考，利用距离加权平均法计算而得；后者是直接将不规则数据点作为参考，构建三角网，利用拟合方式使其自动生成等高线。
二、清华山维在等高线自动生成中的应用
(一)应用原理
在野外地形探测中，通常将不规则分布数据点作为地貌特征点，在此基础上可利用网格法或者TIN模型法对等高线进行绘制。其中，TIN法的利用能够有效精简规则格网中的数据冗余情况，具有精度优势较强、三角网形态优良、分辨率可灵活变化等优点，充分体现出不规则地貌的形态特征。因此，本文将从TIN 角度对清华山维在等高线生成中的应用进行阐述。
在TIN模型中，主要包括众多“质点”，它是根据测量地特征采集到的点。遵循就近原则，将整个其余各点连接起来形成相互独立的三角形。在数据结构方面，模型主要包括三角形与点两个方面，其中点表中包括全部节点信息，且每条信息中均记录着节点的坐标与标号。三角形表的主要作用在于体现三角形与存储点之间的拓扑关系，包括三角形标号、顶点标号以及附近三角形的标号三个方面。按照相关规定，三
角形的三边、三顶点均应按照逆时针顺序排列，每边均与相邻三角形对应。TIN模型构建直接由不规则数据点构成三角形网，不受其他条件的制约，利用数字高程模型对地表复杂关系进行表示，并在形成三角形网后，根据一定高程寻等值点，探索等值点，判别起始点，最终绘制出准确的等高线。
(二)具体应用
现阶段，在三角网的构建中，大多采用离散地形点的方式，单纯考虑数据中的任意点，所得的结果必然需要得到足够密度的点的支持，否则生成的模型将无法准确地反映地表的复杂情况，也无法满足实际续期。因此，应构建无约束数据三角网，并将约束线段加入其中，以此促进三角网的顺利生成，从而构建出准确的高程模型。
(1)TIM模型的生成
清华山维软件能够有效接触山用地性线问题，使TIN模型得到灵活控制。在约束控制中，主要可将山类划分为两种类型：一种为坎坡类，另一种为自然形态。对于坎坡类来说，主要包括坎、坡、沟、悬崖等内容。在TIN模型构建中，对于坎顶点与非坎下点、坎下点与非坎顶点之间不可直接连接，需要对坎下点、坎顶点之间的连线条件进行明确，才可使地性线得到充分体现；对于自然形态的山体来说，通常将山用等高线的形式表示，等高
线可通过TIN模型的形式体现出来。在构建TIN模型时，山谷
线、山脊线、山脚线等均可看成是地性线，可对山体特征进行充
分展示[1]。
(2)TIN影响等高线生成
在实际工作中，不可避免地会遇到一些无法绘制的地性线或
者被忽视的地性线；但是在TIN模型中，上述情况与其特性相背
离，需要在实际应用中进行处理。本文根据实际地形情况，将异
常三角形准确地寻出来，通过手动方式对特征点进行增删或者
修改，使构网中存在的异常三角形得以有效处理和优化。通过清
华山维对异常三角形进行成功修改后，对三角网进行保存，重新
生成等高线，该等高线与实际地形的相似度更高。
三、清华山维在等高线生成与编辑中的实际应用
(一)项目概况
某水库在承担175m的蓄水后，需要对库区直流水道地形进
行测量，总面积约为133km2，由于测量区域属于水库蓄水后的
覆盖区，水中最深处达到140m，地形较为复杂，且地形起伏较
小，无水流冲刷。由于该地地形具有较强的特殊性，需要利用清
华山维软件对等高线自动生成后，再利用内插法对生成的等高线
进行高级编辑，使其中存在的错误、不合理、相互交叉等处得到
有效的纠正和完善。
(二)应用方法
首先，在自动生成基础上，将首曲线删除，对计曲线进行纠
正。在此过程中，保持原有计曲线不变的同时，将相同高程的点
matlab等高线填充颜
纳入其中，使等高线的拟合度更加良好；在修正时，应根据地形
起伏情况选择最佳等高线走向，严格控制测点之间等高线的比例
关系；在加点的过程中还要保持间隔的一致性，在使用辅助线内
插的过程中，建立均匀的模型，并在首次曲线插入时，使曲线不
会发生较大的变形；在水涯线与相邻计曲线之间，应对标码进行
修改，使其成为计曲线标码，然后选取所需插入的曲线数量，在
插入结束后，将标码更换为原来标码。
其次，在应用过程中，可一次性插入两组或者多组首曲线，
按照每行高程点对插入线的数量、位置的准确性进行判断，对于
不合理处及时修改，使等高线的编辑效率显著提升。但是，每次
所插入的等高线并非越多越好，最多不可超过4组，否则容易产
生错误和漏洞。在插入曲线后，不能立即对曲线标码进行更换，
以便为后续曲线修改、检查提供便利。[2]
最后，在利用内插法完成等高线的生成后，通过人工修改的
方式使等高线图得以优化，通过人机交互的方式，使地形得到更
良好的控制，让等高线更加平滑美观、走向正确，且大部分无需
人工修改。值得注意的是，在内插法应用过程中，主要是根据两
条相邻曲线之间平均分配的方式插入，但事实上，两条曲线的分
布并非完全平均，因此应对插入点的准确性进行分析，如若发现
与点线不符之处，应立即进行修改。每次插入等高线并修正完毕
后，可用选择集方式对修改后的曲线标码进行更换，使其恢复为
首曲线标码。
四、结论
本文对三角网等高线自动生成的原理进行分析，以此为基础
探究清华山维在实际工作中对地性线的绘制与修改，使三角网得
到有效的优化，等高线更加平滑美观，地图的绘制精度得到显著
提升，从而在实际工作中发挥出更大作用。
参考文献：
[1]高伟光.基于MATLAB和VRML的军事等高线地图三维
重建系统的研究和实现[D].山东大学，2017.
[2]姚连钰，齐丽君，张伟，等.基于地图等高线的视景数据
库的生成[C].全国仿真器学术会，2016.
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