| 基于EPS2008的现状地形图快速成图方法研究 |
目前,湖南省第三测绘院的现状地形图测量以1:500、1:1 000大比例尺为主,外业测绘采用全野外数字测量方式,在底图基础上修测为主。外业测量时, 采用地物点属性名简称进行编码,内业成图则采用常用的简码成图法,这就需要绘图者根据草图、外业人员的记忆、拍摄照片及经验等进行现状图绘制。但外业测图人员与内业绘图人员常常不是同一人,在数据的衔接利用上存在脱节。因此,在现状地形图生产的几个关键环节上,内业数据的处理效率还有很大的提升空间。
随着测量仪器和测绘地理信息处理软件的飞速发展,现状地形图自动化成图也是必然趋势,其关键在于设计一套既方便外业数据采集,又便于实现自动成图算法的测点编码方式,其处理的对象包括点、线、面。EPS2008地理信息工作站集信息化测绘生产技术体系、生产工具、数据管理、工艺流程于一体,是GIS技术与CAD技术高度融合的产品,较好地实现了数据转换、图属关联、数据处理、GIS建库、动态更新与成果输出一体化[1]。同时,笔者所在单位部分EPS2008的底层源程序和开发环境是开放的,在碰到复杂的数据处理或需要重新定制一个生产台面时,可以在VC6.0开发环境下用VC++语言进行深度开发,根据需要添加新的算法和接口,从而更高效灵活地解决实际问题,因此,笔者基于测绘生产平台EPS2008提出了一种现状地形图快速成图的方法。
1 现状地形图快速成图工作流程基于EPS2008的现状地形图快速成图作业,首先是要制定一套点要素和线、面要素的外业编码规则,然后将外业RTK和全站仪采集的数据整理输出成一个整的.txt格式坐标集文件,在EPS2008中打开测图区域已有的工作底图,依次运行编写的“点要素生成程序”、“重复点处理程序”,将外业采集的点要素导入工作底图,同时按照要求处理重复点要素。点要素导入后,再运行“线、面要素生成程序”,将外业采集的线、面要素导入工作底图中。在此基础上通过人机交互进行图面整饰、数据接边以及拓扑建库处理、空间逻辑检查和改正工作。对于有需要绘制等高线的区域,还需要通过航摄内业立体测图获得,最终形成一幅全要素的现状地形图,其基本流程如图 1所示。
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| 图 1 现状地形图快速成图流程 Figure 1 Flow Chart of Current Topographic Map Mapping Rapidly |
1.1 点要素处理流程
以上提出的快速出图流程对于点要素的自动成图比较容易实现,可以实现100%自动化处理。通过综合各作业小组现有的测点编码方式,设计确定一套标准的测点编码方式,在将点文件导入进EPS软件时,自动用对应的代码生成点即可。但在实际应用中,由于测量区域存在历史底图或者是对同一点地物实测了多次,因此需要开发重复点处理工具。
重复点处理工具中对重复点的判断主要看它是否同时满足地物属性一致和平距小于0.2 m两个条件。对于重复点的处理要求如下:
1) 如果重复地物点生成时间一致,并与当前系统时间一致,可判断为新测地物点,采取对三维坐标取平均的方式确定最终的坐标,生成地物并删除相关点。
2) 如果重复地物点生成时间不一致,可与当前系统时间比对来判断是新测点还是老点。如果有多个新测点,先取它们的平均作为最终的新测点, 若新测点与已有点平距超过10 cm,删掉老点,用新测点代替;若小于10 cm,保留老点,删掉新测点。
1.2 线、面要素处理流程线、面要素自动化成图处理是快速出图整个流程中最关键的一环[2-7],由于面可以看作是首尾点重合的特殊的一类线,因此对线类和面类要素的处理放在一起进行,通过程序先生成面类要素的轮廓线,后期图面整饰时再进行人工处理。在对外业现状图测量模式进行充分的调研以及和外业测量人员深入沟通之后,笔者制定出了一套线、面要素外业编码的基本规则,该编码规则基于现有的外业地物简码表(见表 1),既能不过多增加外业数据采集的工作量,还能实现编写程序算法实现线、面要素的自动成图。该编码规则具体如下:①“#”:与上一点相连;②“#n”:与该点前第n个点相连;③“code#”:与该点前第一个同code点相连;④“#code#n”:与前一点相连,同时与前第n个点相连,用“code”属性。
| 表 1 外业地物简码表 Table 1 Field Object Code Table |
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例如, 某条加固坎坡顶的编码记录如下:
PD 93969.822 58144.016 101
# 93964.069 58149.399 102
# 93959.286 58149.514 103
S 93958.629 58156.550 104
#2 93955.172 58147.739 105
S 93947.617 58147.080 106
#2 93945.932 58142.347 107
S 93946.815 58139.305 108
#2 93939.627 58133.985 109
S 93940.218 58132.992 110
PD# 93936.382 58129.338 111
# 93936.037 58128.057 112
其中,101点为起点,根据编码规则,连接点102、103、112采用规则① 编码,这是顺序编码,依次连接每个地物的轮廓点;连接点105、107、109采用规则② 编码,这是间隔编码方式,可以解决外业测量效率和内业自动成图之间的矛盾,因为在外业实际测量当中,大多数情况下,不可能一次把某个地物对象的全部特征点都按照顺序采集完,这样会影响外业测绘效率,所以往往是在采集某个对象时尤其是狭长的地物(如道路、水涯线)时,往往都交叉着测量周边的其他类型地物;连接点111采用规则③ 编码,这种编码方式是为了解决插点的需求,因为有可能出现某一地物收尾点采集完后,发现中间还有某些特征点需要补测,采用规则③ 就可以将新补测的点插入该地物特征点列的正确位置。
现状图成图规范中,房屋基底和屋檐是必须分别表示的。如某栋房屋的编码记录如下:
F 93939.343 58062.643 10
# 93947.850 58059.128 11
y 93948.250 58060.528 11-1
#2 93962-460 58070.611 12
#y#2 93961.460 58069.211 12-1
#2 93962.696 58070.307 13
# 93939.343 58062.643 13-1
y# 93947.850 58059.128 11-2
其中,10点为房屋基底起点,根据编码规则,11点连接10点,12点连接11点,13点连接12点,10点连接13点,构成一个房屋基底面,而点11、11-1、12-1、12则依次构成了该房屋屋檐。类似房屋基底和屋檐这类关系紧密的地物,为方便测量和后期自动成图,因此制定了编码规则④。
2 程序实现与生产应用分析 2.1 点要素处理该流程中对点要素处理不算复杂,因此借助EPS2008提供的VBS二次开发工具完全可以实现点要素的导入。
1) 点要素导入。SSProcess是EPS脚本语言固有的对象,是与EPS平台交互的主要入口对象,SSProcess对象的功能包括工程管理、选择及操作、图形编辑操作、数据整理、数据转换、坐标转换等功能函数。
2) 重复点要素处理。① 首先判断每个点要素的生成时间,EPS中每个点要素都有一个“创建时间”和“修改时间”,通过SSProcess.GetObjectAttr(Clng(geoIDPoint),“SSObj_CreateTime”)函数获得点要素创建时间,然后使用DateDiff()函数判断每个点要素是底图数据还是新导入数据;② 通过SSProcess.SearchNearObjIDs()函数查找与指定坐标点相近的地物,执行该函数,将按给定的坐标点、搜索范围、搜索对象类型和编码搜索与坐标点相近的对象。该函数返回符合搜索条件的对象ID值集合,然后通过对这些相近的点要素按生成时间进行分组,分别取平均后按照之前的规则进行取舍,完成重复点的处理。
2.2 线、面要素处理将外业人员按照编码规则采集的线、面要素自动导入到工作地图中算法较复杂,因此针对线和面处理,本文采用C++语言,利用VC6.0开发工具搭建EPS2008开发环境进行底层开发。这种开发方式比较灵活,可以自由地调用EPS2008已有的各种算法和函数,同时也可以根据生产习惯重新定制地形数据生产台面,提高生产效率。图 2为线、面要素处理流程图。
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| 图 2 线、面要素处理流程图 Figure 2 Flow Chart of Line and Surface Elements Processing |
2.3 生产应用分析
本文利用长沙市郊区某一区域(0.18 km2)的1:500现状图测绘进行测试,同一个作业小组(4人)分别采用两种不同的作业方法测绘该区域现状图。采用传统的外业画草图加内业展点连线的方式共需要54 h,其中外业36 h,内业成图18 h;而采用本文方法则只需要47 h,其中外业40 h,内业成图7 h。图 3为后期经图面整饰和拓扑建库处理后的最终成图与外业测量数据自动成图所得的草图对比图。实际工作中,通过自动成图程序基本能够将整幅图中各类地物的轮廓线完整而又正确地自动绘制出来,后期只需要通过少量人工就可完成内业成图。
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| 图 3 自动成图草图与最终成图对比图 Figure 3 Comparison of Automatic Drawing and Final Drawing |
由于笔者所在单位当前采用的是测绘建库一体化的生产方式,内业成图既要满足出图需要,又要能够满足数据建库更新的需求[8]。因此,后期人工处理工作主要是拓扑建库处理(包括房屋面、水系面、植被面的构面和线型指定等)和图面整饰工作(包括陡坎方向、水流方向的指定以及各类注记标注和压盖调整等)。通过对比该小组两次作业所花费的时间,可以验证本文所提出的快速成图方法能大大地提高现状图测绘的整体效率。
3 结束语本文所提出的基于EPS2008的现状地形图快速成图方法虽然使外业数据采集工作量多10%,但是在内业成图上却可以提高一倍以上的效率,同时避免了在数据的衔接上存在脱节的情况,而且随着作业人员熟练度的提高和程序的完善,相信效率还可以提高。同时利用本单位内每年更新3次的卫星遥感影像,可以做到利用外业工间休息时即时成图,并与最新的遥感影像套合进行检查,从而能够及时地发现错误,纠正错误,避免返工。
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