基于MicroStation實現地形圖數據的多比例尺轉換

柏永青,丁慶福,章從甲,王霞

(山東省國土測繪院，山東 濟南 250013)

技術與方法

基于MicroStation實現地形圖數據的多比例尺轉換

柏永青,丁慶福,章從甲,王霞

(山東省國土測繪院，山東 濟南 250013)

不同比例尺之間數據轉換一直是地圖測繪行業的研究熱點，但實現地形圖入庫數據的多比例尺轉換和標準化輸出的成熟軟件案例在國內并不多見，該文主要以1∶500向1∶2000比例尺地形圖轉換為例，研究解決不同比例尺之間轉換方法，地物數據結構間的自動轉換，其中包括面轉點、面轉線等數據結構的轉換，而且保證轉換前后位置恰當、屬性正確；以及不同比例尺地形圖在轉換時如何進行恰當的智能綜合取舍等問題，在以后縮編實際生產中的人工干預環節也有著很強的針對性和指導作用。

符號庫；MicroStation；比例尺轉換

1 研究內容

隨著計算機與地理信息技術的發展，計算機輔助制圖技術[1]應用于測繪地形圖的采集與處理，方便了地形圖的制圖和管理，不同比例尺地形圖之間的轉換，實現了地形圖數據的充分利用，減少了重復的測繪工作，提高了地形圖測繪的工作效率[2]。借助計算機技術實現不同比例尺地圖的轉換，成為地形圖測繪行業研究的熱點問題[3]。

實現地形圖入庫數據的多比例尺轉換和標準化輸出尚未有完全智能化的軟件案例[4]，該文以1∶500到1∶2000地形圖數據轉換為例，討論了數字地形圖按比例尺由大到小轉換過程中計算機程序的實現。如1∶500，1∶2000兩種比例尺點、線符號制作大小和表現形式要和圖式規范一致；某些地物數據結構的自動轉換，包括面轉點、面轉線等，保證轉換前后位置恰當、屬性正確。由于兩種比例尺不同，相關地物的綜合取舍原則也會不同，如何在轉換時進行恰當的智能取舍等問題。可以減少針對同一地區進行的不同大比例尺地形圖制圖的工作量，高數據的利用率，保證工作質量，提高效率。

2 研究過程關鍵技術及具體路線

2.1 研究過程

(1)按照國家數字地形圖測繪規范圖式，把需要轉換比例尺的點、線符號庫，方案數據庫配置完善，做到符號大小尺寸、顏色、線型形狀和字體樣式等符合國家規范標準[5]。

(2)初步調試點-點、線-線、面-面符號間的轉化，并解決期間遇到的一些不涉及到數據結構發生變化的轉化問題，仔細檢查數據轉換中發生丟失及錯誤情況，達到數據轉換正確無誤[6]。

(3)編制程序，解決地物在表示時數據結構發生轉變問題，實現面線互轉，而且保證轉換后的位置合理，屬性正確[7]。

(4)根據不同比例尺地形圖的綜合取舍原則編制程序[8]，最大限度地實現數據轉換時綜合取舍的智能化，確保數據取舍得當，圖面負載量合理。隨機選取其他地形圖數據對本課題研究成果進一步實驗評估，確保本課題達到預期目的。

2.2 研究中涉及的關鍵技術

2.2.1 點符號庫的制作及點狀符號縮放技術

在研究2種比例尺地形圖的相互轉換時，要分別按照國家規范圖式配置2種比例尺的點符號庫。地形圖中，點狀地物是用不依比例尺的標準符號來表示的[9]，在不同比例尺圖面中的大小一致，MicroStation下的數字地形圖中可先將圖式中的點狀地物符號按一定比例尺做成圖件單元存入單元庫中，進行地形圖縮放時，需要將點狀地物符號的圖件單元放大或縮小一個比例。替換了新配置好的點符號庫后，數據通過去除符號化即可轉換為新的單元庫下的符號大小[10]。

2.2.2 線符號庫的制作及線狀符號縮放技術

在研究不同比例尺地形圖的相互轉換時，也要分別按照國家規范圖式配置比例尺的線符號庫。

在MicroStation中，采用線型符號來繪制線狀地物符號，按圖式中線狀地物符號的尺寸，做成1∶500，1∶2000等不同比例尺的線型庫(圖1)，同一線狀地物符號在不同線庫中的名稱一定要相同，例如采用其在圖式中的編號為線型名，若將1∶500地形圖變成l∶2000時，將1∶500線型庫換成1∶2000線型庫，則所有線狀地物符號的線型都自動放大了4倍，變成1∶2000的比例尺。

圖1 不同比例尺下的線性符號(1∶500和1∶2000)

2.2.3 面狀地物縮放技術

地形圖中，面狀地物是依比例尺的面狀符號，如房屋、球場、池塘、稻田等，它們在圖上的大小是由在實地的大小和成圖比例尺決定的。采集面狀地物時，一定要捕捉點，使圖形封閉。地形圖縮放時，面狀地物符號隨圖形自動縮放，不需要再作處理。將大比例尺縮成小比例尺時，如果某些面狀地物變得非常小，已沒有必要表示出來，就要將其刪除，以使圖面清爽、整潔[11]。

2.2.4 文字注記的縮放技術

數字地形圖中，文字注記是以文本的方式寫進去的，文本具有一個結點，文本在數字地形圖中的位置是由結點的坐標來確定，文本注記一定要以字的中心為文本的結點來放置[12]。可以通過數據庫中字體大小的設置來控制不同比例尺下文字注記的大小(圖2)。

圖2 不同比例尺下文字大小(1∶500和1∶2000)

2.3 研究的具體技術路線

在采用1∶500比例尺的點、線符號庫和數據庫的前提下，先對16張相鄰1∶500比例尺分幅圖進行整理[13]，查找并改正幾何錯誤，檢查屬性表后再導出。然后換成1∶2000比例尺的點、線符號庫和數據庫進行數據導入，導入數據時先對注記的定位點進行左下角的更正，然后再導入。導入數據后通過更新文本的方式使字體由斜體變正體[14]。由于數據導出的時候其他數據類不導出，進行數據導入的時候可以把其他數據類進行復制。(找一個精確定位點進行復制粘貼)其他數據類都是依附于面狀地物的，所以其大小正好可以滿足新比例尺下的圖[15]。由于此2種比例尺下地形圖的綜合取舍原則不盡相同，可通過運行以下程序來保證工作質量和提高工作效率，具體技術路線如圖3所示。

圖3 地形圖轉換技術路線圖

2.3.1 高程注記有效小數位改正

1∶500地形圖中，高程注記小數位數為2位，而1∶2000上的高程點小數點位數為一位[16]；(1∶2000的圖中根據設計要求或等高距來確定注記的位數，等高距為半米平地一般是0.01m，等高距為1m丘陵地和山地為0.1m)當比例尺發生變化時，如果手動修改小數點位數，工作量相當大，特設置本程序[17]，轉換前后效果如圖4所示。

圖4 轉換前后小數點位數

程序部分代碼如下：

Sub textright () Dim Elem As Element Dimtscancriteria As New ElementScanCriteria tscancriteria.ExcludeAllTypes tscancriteria.IncludeType msdElementTypeText Do While Oee.MoveNext If Oee.Current.IsGraphical Then Set Elem = Oee.Current Set MyText = Elem End Sub

2.3.2 選擇性刪除不必要地物

地形圖中比例尺變小時，原1∶500地形圖中一些地物在1∶2000地形圖中達不到表示指標，應取舍表示。例如在1∶2000地形圖中，煙道支架、雨罩、陽臺、矮柱信號燈、柱、臂板信號燈、橋墩、坡度標等可不表示，水中、沙洲圖上面積小于10mm2的，停車場圖上面積小于25mm2的不表示[18]。選擇性刪除程序可完成此項工作，處理結果如圖5所示。

程序代碼如下：

Sub del_mstagset()

Dim Elem As Element Application.ActiveModelReference.UnselectAllElements

tscancriteria.ExcludeAllLevels

tscancriteria.IncludeLevel ActiveDesignFile.Levels("陽臺")

Set Oee = ActiveModelReference.Scan(tscancriteria)

On Error Resume Next

Do While Oee.MoveNext

Set Elem = Oee.Current ActiveModelReference.RemoveElement Elem

Loop End Sub

圖5 選擇性刪除地物前后對比圖

2.3.3 面轉點

由于不同比例尺地形圖制圖要求不同,大比例尺向小比例尺轉換時，一些面狀以比例表示的地物按制圖綜合要求需轉變為點狀符號表示，如在1∶2000地形圖中，門墩上邊長小于1.0mm的不依比例表示(1∶500中小于0.5mm才不依比例表示)；類似地物還有溫室、大棚、水井、機井等[19]。

程序主要部分代碼如下：

Sub insert_point1(P1 As Point3d)

Dim myele_ As Element

Set myele_ = CreateCellElement3("3304001", P1, True)

Application.ActiveModelReference.AddElement myele_

Application.ActiveModelReference.SelectElement myele_, True

CadInputQueue.SendCommand "ACTIVE LEVEL ""不依比例溫室、大棚"""

CadInputQueue.SendCommand "CHANGE LEVEL "

Application.ActiveModelReference.UnselectAllElements

CommandState.StartDefaultCommand End Sub

2.3.4 房屋注記修改

由1∶500到1∶2000轉變時，地形圖房屋注記由“結構簡注+層數”形式轉變為只注記“層數”，借助MicroStation，結合二次開發程序實現本過程，結果如圖6所示。

圖6 房屋注記轉換前后對比

部分主要程序代碼如下：

Sub righter() Dim Elem As Element Dim tscancriteria As New ElementScanCriteria Dim Oee As ElementEnumerator Dim MyText As TextElement tscancriteria.ExcludeAllTypes tscancriteria.IncludeType msdElementTypeText Set Oee = ActiveModelReference.Scan(tscancriteria) On Error Resume Next Do While Oee.MoveNext Application.ActiveModelReference.RemoveElement MyText

MyText.Rewrite Loop End Sub

2.3.5 面轉線的人工干預

由于面狀多邊形無寬度屬性項，暫時無法實現面轉線的程序全自動化，如圖7所示。

圖7 面狀地位轉線狀地物

鑒于以上原因，下列地物在進行1∶500比例尺地形圖轉1∶2000比例尺地形圖時，要注意進行人工干預，根據二者規范要求，將不夠1∶2000指標的面狀地物改為線狀地物表示，如在1∶2000地形圖中，寬度小于1m的用半依比例單線表示，而1∶500中，大于0.25m都以面狀表示。需要做此類轉換的地物類型主要有運河、溝渠、干溝、堤、滑槽(滑道)、圍墻、內部道路、階梯路、鄉村路、標準軌鐵路和窄軌鐵路等[20]。

3 結論

(1)按照國家1∶500，1∶2000規范圖式配置完善的2種比例尺的點、線符號庫，方案數據庫可以在以后相應比例尺下的地形圖生產中直接投入使用，生產出來的地形圖中符號尺寸、大小、顏色等均符合國家最新圖式規范。在1∶500，1∶2000兩種比例尺數據轉換中積累的數據丟失及數據錯誤等經驗，可有效避免實際生產中的相應錯誤，提高生產數據質量。地形圖數據轉換中的綜合取舍原則不僅是編制縮編程序的參考，在以后縮編實際生產中的人工干預環節也有著很強的針對性和指導作用。

(2)等高線、高程點的自動抽稀。等高線屬于地貌要素，它的繪制要依據地形圖的比例尺，不同比例尺地形圖等高距不一樣，在進行地形圖縮放時，如果等高距不變化，則等高線需要作改動。等高距變動時，等高線要適當抽稀，個別首曲線要變成計曲線。為了便于用程序自動縮放，需要對等高線進行一定的分層分色處理[21]。如將0．5m等高距的整米數等高線放在一層，半米等高線放在另外的層。又根據高程將等高線分成不同的顏色，從而實現等高線的自動抽稀。

(3)面轉線的更加智能化，由于面狀多邊形無寬度屬性項，暫時無法實現面轉線的程序全自動化。

[1] 吳運凱,李慧敏.淺析測繪工程中計算機制圖應用[J].科技創新與應用,2014,(23):76.

[2] 溫娜.談談現代測繪技術的發展趨勢[J].民營科技，2014，(5):53.

[3] 劉鋒，曹凱濱.數字地形圖綜合縮編入庫方法研究與實現[J].測繪與空間地理信息，2012，35(12):178-180.

[4] 陳宇箭.國家基本比例尺地形圖綜合系統的設計與實現[D].武漢大學,2005.

[5] 楊香菊.1∶500數字地形圖編輯與程序設計.城市建設理論研究[J].2013，(7):45-48.

[6] 孫俊英，劉吉.淺談地理信息數據格式轉換方法[J].中國科技縱橫.2015，(14):13-14.

[7] 任珍.土地利用圖制圖綜合自動化研究[D].華東師范大學,2012.

[8] 齊清文,姜莉莉.面向地理特征的制圖綜合指標體系和知識法則的建立與應用研究[J].地理科學進展,2001,(S1):1-13.

[9] 羅照.地圖掃描矢量化關鍵技術研究[D].中南大學，2006.

[10] 陳艷．城市基礎地理信息數據分類與編錄研究[J]．城市勘測，1997，(1):15-17.

[11] 原喜屯.Microstation地形符號庫的建立及應用[J].測繪技術裝備,2003,(1):22-23+31.

[12] 吳為.電子地圖自動注記系統的設計與實現[D].華中科技大學,2011.

[13] 張求喜,岳淑英.地形圖圖幅編號規則及實現[J].城市勘測,2014,(4):138-141+145.

[14] 商建偉,姜東興,曹新國.基于Micro StationV8的地形圖更新與質檢系統的開發[J].山東國土資源，2010，26(12):22-25.

[15] 康平編譯．MicroStation Tm PC叢書[M]．北京：海洋出版社，1993.

[16] GB20257.1-2007-T.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].

[17] 張區旺,劉晉虎.基于VBA的高程注記點匹配檢查實現[J].煤炭工程,2013,(8):135-136+139.

[18] GB/T20258.1-2007.基礎地理信息要素數據字典第1部分：1∶500，1∶1000，1∶2000基礎地理信息要素數據字典[S].

[19] GB/T13923-2006.基礎地理信息要素分類與代碼[S].

[20] 李敏,王岳,王雁.濟南東區1∶500地形圖測繪與實現[J].山東國土資源，2014，30(8):73-75.

[21] 安曉亞，孫群，肖強，等.一種基于啟發式算法的等高線局部內插方法[J].測繪科學技術學報.2008，(1):50-53.

Multi-scale Topographic Map Data Conversion Based on MicroStation

BAI Yongqing, DING Qingfu, ZHANG Congjia, WANG Xia

(Shandong Geological Mapping and Surveying Institute, Shandong Jinan 250013, China)

The data transformation between different scales have became the research focus in the surveying and mapping industry. But, there is not a mature software cases in Multi-scale data conversion and standard output. In this paper, taking topographic map transformation with the scale of 1∶500 and 1∶2000 as the exemples, transformation methods of topographic maps with different scales are studied. The automatic conversion between ground object data structures includes transformation from plane to point and from plane to line. It can be ensured that the location before and after the transformation is property right. How to make the right choice when topographic maps with different scales are transferred.

Symbol library; MicroStation; scale conversion

2016-06-06；

2016-07-11；編輯：陶衛衛

柏永青(1982—)，山東濟南人，工程師，主要從事測繪和基礎地理信息研究工作；E-mail：343270083@qq.com

P208

B

柏永青,丁慶福,章從甲,等.基于MicroStation實現地形圖數據的多比例尺轉換[J].山東國土資源，2017,33(1)：76-80.BAI Yongqing, DING Qingfu, ZHANG Congjia, etc.Multi-scale Topographic Map Data Conversion Based on MicroStation[J].Shandong Land and Resources, 2017,33(1)：76-80.