地形圖等高線采集重難點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容，等高線采集質量直接影響著地形圖成果的質量。本文立足于青藏高原測區地形圖測繪實踐，針對等高線采集工作的重難點問題及幾種特殊典型地貌的不同特征，總結等高線采集方法，以有效提高采集的質量和效率。

關鍵詞：等高線;地貌;采集方法

中圖分類號：P224文獻標識碼：A文章編號：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、水系、居民地及設施、交通、管線、境界、地貌、植被和土質、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，其采編具有技術含量低但工作量大、方法宜掌握但準確表達難、質量問題宜發生但被發現難的特點。受軟件平臺、影像資料和技術人員水平的影響，等高線采集方法不盡相同，地貌表達的效果也各有千秋，但無論采取何種手段，其成果必須滿足相應技術指標[3]。在生產實踐中，常常存在重精度指標輕形態表達、重立體切準輕筆法運用、重資料支撐輕地形分析、重采集速度輕細部描繪等問題。為此，在等高線制作過程中，不僅要熟悉采集基本要求、掌握重點難點、選用合理方法，而且要對比較典型、不常見又比較特殊的地貌等高線的采編加強關注和研究。本文主要論述地形圖等高線采集重難點及特殊地貌表示方法。

2 采集重難點

等高線采集前應制定采集策略，熟悉地貌形態、測圖軟件、規范標準。制定采集策略時，不但要嚴格執行技術規范，滿足技術指標，還要區域協調、筆法合理，既能充分反映地貌形態特征、突出地形總貌，又能取舍合理、圖面清晰、準確表達地形細貌[4]，不能過分強調等高線組的機械套合，避免生硬表達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，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不同，采集時應依據影像資料和成果要求執行相應指標，要充分反映不同類型地貌區域特征及地表切割密度和切割深度的差異。一般情況下，應依據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、走向及其上部支谷與下部主谷的關系，不得刪減過大。溝谷稀少的地區盡量保留彎曲、轉折，重點保留紋溝、細溝、淺溝等微型起伏或微型溝。

溝谷根據其地貌形態可分為U型、V型和UV混合型，表示時要注重溝谷橫切面和谷坡形態特征的準確表達。U型谷等高線在谷底向山脊方向成U型轉折，頂部圓滑過渡，谷底成組等高線均呈圓弧形轉折，采集時谷底不宜深切;V型谷等高線在谷底成銳角轉折，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折，采集時谷底可略深;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折，過渡到河流下游處再以尖角圓滑轉折，中部地段往往是U型套V型，采集時谷底等高線力求準確、切勿切深，并注意谷形由U型到V型轉折部位的準確表達。谷坡形態特征表達要注意等齊坡、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，要充分表達不同山脊的形態特征。尖窄山脊等高線呈尖角轉折，不得隨意圓滑，加強山脊線方向、山脊兩側對稱與不對稱、等齊與不等齊等坡度特征的表達。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，加采陡石山等地貌符號配合表示，準確反映山脊特征及谷坡形態。圓形山脊上部等高線避免有明顯尖角，應自然圓滑轉折過渡。

2.3 山頭及鞍部

等高線采集時要根據尖頂、圓頂和平頂的不同山頭地貌形態特征，分別對應采用硬筆法、中性筆法和軟筆法繪制，同時要突出山頭的走向與本測區整體地貌形態協調一致，與山脊、溝谷形態自然統一。山頭較多區域可按規范要求嚴格舍棄小于相應指標的山頭，但對于平坦區域或山頭較少具有方位作用的，面積較小，按照實地用曲線無法表示的，在保持其基本走勢的前提下，可根據山體走勢適當放大范圍表示。兩個山頭低凹處或兩個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確表達，當鞍部頂端較窄，一條閉合等高線在其頂端間距較小時，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域和森林覆蓋區域，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，相對高差巨大。山體坡面多呈凸形坡，影像上呈現坡面陰影部位眾多，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，先采集影像清晰部分的等高線，再根據整個山體地形特點，采集陰影部分地性線，最后根據地性線采集陰影部分等高線。若陰影面積較大，應注意保持山腳下地性線位置精度，避免地貌形態失真。測繪深而窄的鞍部時，先根據周圍地形估讀出鞍部的高程，再勾繪等高線。森林覆蓋區域，山上水土保持較好，流水侵蝕與物理分化相對較弱，而生物、化學風化生成的坡積物豐富，土層較厚，因此森林覆蓋地區的山體形態一般較為渾圓。采集時，應考慮林區的樹種、林木生長規律等因素，正確判斷地面起伏，減少林面形態影響。

3.2 沙漠地貌

采集沙漠地貌時，除滿足數學精度外，還要滿足地理精度，要分析理解不同沙漠地貌形態的特征，在認識和切準立體的前提下，突出表示其特點，充分反映總貌特征，重點表達測區風向、沙丘、壟崗、殘丘等細部地貌的形態、固定程度和所屬類型等。沙漠地貌紋理較少，在盡量切準立體的情況下突出其形態特征，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律。單個沙丘要脊尖谷圓，脊對齊，其彎曲突出新月形態，谷地中曲線要渾圓;窩狀沙丘形態陡坡，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稱，迎風坡凸出而平緩，背風坡凹入而較陡，斜坡之間有一明顯的弧形脊梁;風蝕殘丘丘體形狀多樣不規則，迎風坡一端稍圓，背風坡呈尖角狀，較大殘丘的等高線要呈流線型獨立閉合;穹狀沙丘地貌等高線總體應反映沙丘圓形、橢圓形或盾形輪廓，表面的次級沙丘、沙窩要表示出細小彎曲;多壟沙丘及風蝕壟崗要突出表示風向延伸方向的壟狀結構，避免描繪成鋸齒形，盡量描繪成順著風向獨立封閉的長條形或橢圓形;復合型沙丘丘體交錯分布，又彼此毗連，要依據不同特征表示成近似橢圓、半圓形或葫蘆形的獨立閉合曲線，不嚴格協調套合關系。

3.3 冰川地貌

根據冰川地貌的形態，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，要能準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、冰川作用后的各種地貌類型的數量和質量特征、雪線和冰川的分布高度，區分出補給區和消融區兩個不同成因和形態地貌區，表示出冰磧的覆蓋面積、分布范圍和冰裂隙、冰塔叢的分布區域等。冰川雪被區等高線應注意其彎曲方向，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、各類冰磧形態等應盡可能采集，等高線難以表達時配以相應符號。冰川地貌刃脊尖而窄，巖石裸露，谷坡上陡下緩、坡降較大，注意等高線形態及相應地貌符號的配置。

3.4 構造地貌

構造地貌是地殼運動使巖層發生變形和位移，形成褶皺和斷層，并經過長期外力作用后被剝露出地表，表現出特殊的地貌形態，包括傾斜褶皺地貌和火山地貌，采集等高線時要特別強調表示各個構造的形態特征。表示褶皺地貌時，應以鋸齒狀曲折等高線反映其巖石突露、割切破碎的特征，同時又要保持山脊走向與地質構造的關系，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。火山地貌中，火山口外圍環形山脊不在同一海拔高度上，應以半月形封閉等高線表示;同時，為了顯示熔巖流地面凸凹不平的特點，測圖時應盡可能詳細描繪出小的高地和洼地，還要注意示坡線和高程點的配置，注意沿火山口放射狀溝谷的表示。

4 采集數據處理

等高線采集完成后，還要結合河流等其他要素，采用概括、移位、夸大等方法對不合理、不協調的等高線進行修改。正向和負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，舍去細小谷地，但要保持谷地兩端原有彎曲總體趨勢。冰川谷地、風成地貌等以負向地貌為主的地區，概括處理等高線時，刪除次要小山脊，增加示坡線，保持山脊整體形態走向，避開高曲矛盾，突出顯示負向地形。

等高線與不同等級不同要素重合時多采用移位處理。等高線與面狀地物要素邊線不宜重合表示時外移面狀地物邊線;等高線與人工要素不宜重合表示時移動人工要素;等高線與自然要素不宜重合表示時移動等高線或線面共邊分層處理;當谷底等高線與河流湖泊、干河床、干溝不套合或不夠協調時移動等高線處理。移位處理后的等高線要上下協調一致，走向自然，套合合理，不得出現高曲矛盾或改變地貌形態等問題。

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

5 結語

目前，雖然利用測圖軟件系統能自動獲取等高線，具有操作簡單、效率高的特點，但自動化采集的等高線往往局部精度不高，很難準確表達地貌細部特征，尤其對平地及丘陵地建筑物密集處、山地峽谷陰影和植被覆蓋處、構造地貌細部、冰川地貌的類型及風成地貌風向等準確表達仍然是等高線采集中的難題。無論采用自動化軟件系統還是進行人工作業，把握溝谷脊鞍等重難點、運用合理筆調和數據處理方法、準確表達不同地貌類型特征是提高等高線采集質量的關鍵手段，需要長期總結和研究。為此，在自動化測圖軟件系統中，可以設計不同地貌類型切片和對應筆法及加注參數，通過智能匹配的方法讓系統自動選取或根據人工配置的地貌類型參數進行自動化采集，然后再通過人機交互檢查編輯處理的方式來達到既高效又能保證質量的目的。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.國家基本比例尺地圖圖式第3部分：1∶25 000 1∶50 000 1∶100 000地形圖圖式：GB/T 20257.3—2006[S].北京：中國標準出版社，2006.

[2]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.1∶25 000 1∶50 000 1∶100 000地形圖航空攝影測量內業規范：GB/T 12340—2008 [S].北京：中國標準出版社，2008.

[3]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.數字測繪成果質量檢查與驗收：GB/T 18316—2008[S].北京：中國標準出版社，2008.

[4]中華人民共和國地貌圖集編輯委員會.中華人民共和國地貌圖集（1∶100萬）[M].北京：科學出版社，2009.

[5]石海燕.淺談基于全數字攝影工作站的等高線立體采集方法[J].測繪與空間地理信息，2009（4）：94-95.

[6]哈長亮，王睿，梁金，等.淺談高山地區等高線采集特點與經驗[J].測繪與空間地理信息，2018（1）：220-221.