MAPGIS軟件在等值線圖繪制中的應用

黃衛文

(中國建筑材料工業地質勘查中心福建總隊，福建 福州 350001)

0 前 言

MAPGIS軟件是中國地質大學開發的通用工具型地理信息系統軟件[1]，MAPGIS軟件有著強大的圖件處理及二次開發功能，在全國地勘單位中廣泛使用[2]。MAPGIS軟件空間分析工具中的DTM分析能夠對海量的數據進行建模處理[3]，大大提高了數據處理能力和圖件繪制效率。

等值線是對某一數量指標值相等的各點連成的平滑曲線，等值線圖的編制，通常是在地理底圖上標出制圖對象的相對點位的數值，然后把數值相等的點連成圓滑曲線，勾畫出制圖對象的空間結構特征。而在地勘單位中經常需要繪制的等值線圖有等高線、煤層等厚線[4-5]、浮土等厚線[6]、物化探數據等值線等[7-8]。

采用傳統方法手工繪制等值線圖需要花費技術人員大量的時間和精力，是一項非常繁瑣的工作，不僅速度慢，效率低，而且不同技術人員對數據分析結果的不同也將導致繪出的圖件也有所不同。MAPGIS軟件中的等值線繪制功能能夠對原始數據進行建模處理，自動繪制等值線圖，避免人為誤差，改善技術成果質量，大大提高了制圖效率。

1 DTM分析的優缺點

MAPGIS軟件繪制等值線圖需要對原始數據進行DTM(數據地球模型)分析，DTM分析中的等值線繪制對原始數據的處理有Grd模型和Tin模型分析兩種方式[6]，二者采用不同的算法，對數據處理的結果也有所不同，各有優缺點。

Grd模型的優點是能夠充分表現高程變化的細節，拓撲關系簡單，分析處理算法易于實現，某些空間操作及存儲組織靈活方便，缺點是數據存儲占用巨大的空間，并且在不規則的地形特征和較為平坦的地形特征之間在數據表示方面不夠協調。在Grd模型中可以對輸入的離散數據進行顯示，交互式修改，離散數據網格化，網格插密，繪制各種圖件等。Grd模型分析功能用于地面高程模型中的溝谷及山脊，用于地貌匯水等分析。

Tin模型優點是高效率的存儲，數據結構簡單，與不規則的地面特征和諧一致，可以表示線性特征和疊加任意形狀的區域邊界，易于更新，可適應各種分布情況的數據，缺點是算法實現比較復雜和困難。Tin模型是將數據點按一定規則分解成三角形剖分，然后在此基礎上追蹤出等值線圖或進行其他分析。與Grd模型相比，Tin最大的優點是不必對離散數據進行網格化處理，而是直接對非網格化數據或網格化數據進行等值線追蹤或分析。

2 等值線圖繪制的步驟

利用MAPGIS軟件對原始離散數據進行建模處理，自動繪制等值線圖，生成的圖形文件具有屬性，大大提高工作效率。

2.1 數據的收集及處理

收集原始離散點的數據及相關參數，即點的大地直角坐標(X、Y)及相應的高程值。本次等高線繪制中點的高程數據由91衛圖軟件中下載而來，將該數據導入到Excel中建立數據庫。數據格式如圖1所示。

將Excel中的數據另存為文本文件(制表符分隔)(*.TXT)，將文本文件中的各列數據采用逗號隔開，不能有空格如圖2所示。

圖1 離散數據Excel文件

圖2 離散數據TXT文件

2.2 數據的網格化

各個點的高程數據為離散數據，等值線繪制的關鍵是對原始數據進行建模處理，因此，數學模型是繪制等值線圖的核心。不同的模型對數據處理的結果也有所不同，本次高程數據處理采用MAPGIS中Grd模型對數據進行處理。離散數據網格化生成Grd模型操作如下。

1)打開MAPGIS軟件空間分析中的DTM分析，選擇Grd模型中的離散數據網格化對數據進行處理如圖3所示。

圖3 離散數據網格化

2)在離散數據網格化下，選擇數據所對應的列即坐標(X,Y)和高程值。選擇數據網格化的方法后按確定，計算機開始對原始數據進行網格化，并以用戶輸入的文件名保存網格化后的結果(*.Grd)。

2.3 等高線的繪制

選擇Grd模型中的平面等值線圖繪制功能，打開網格化的(*.Grd)文件，系統將自動彈出平面等值線圖繪制對話框，在對話框中對各項參數進行設置如圖4所示。

圖4 等值線繪制參數設置

1)參數設置有等值線套區、繪制色階、保留邊界線、等值層值、點參數、線參數、區參數、注記參數等。這些參數可根據自己制圖的需要選擇設置相應的參數。

2)制圖幅面選擇原始數據范圍，繪制出的等值圖的比例尺為1∶1 000。

3)以上參數設置好后，點擊確定。此時MAPGIS軟件可以自動繪制出等值線圖如圖5所示。在文件菜單下，對繪制好的圖件分別進行點文件、線文件、區文件的存儲。

圖5 等高線圖

2.4 等高線圖的處理

在MAPGIS中新建工程文件，將之前保存的點、線、區文件添加進來。根據實際情況對等值線進行調整，并相應地完善坐標網格、高層值等，得到最終等高線圖。

2.5 等高線圖效果比較

將MAPGIS軟件繪制的等高線圖與實際等高線圖進行對比如圖6所示，可以發現其中間區域等高線形態與實際等高線形態接近，山體形態基本吻合。邊界區域與實際等高線有一定偏差，主要原因為邊界以外缺少離散點數據，造成在離散數據網格化處理的結果存在偏差，直接影響等值線模型的精度，最終影響物探異常的平面特征。

圖6 等高線圖對比

3 應用方向

本次繪制等高線圖的離散數據由91衛圖軟件中下載所得，用戶均可在網上下載。所繪制出的等高線可以與區域地質圖相疊加繪制出地形地質圖，可作為地勘單位前期踏勘、勘查設計使用的圖件。

將離散數據中點的大地坐標(X，Y)及高程值，修改為鉆孔坐標及相應工程控制的煤層厚度、浮土厚度，利用MAPGIS軟件進行等值線圖繪制，即可繪制出煤層等厚線圖、浮土等厚線圖。這些圖件可用于指導煤礦的開采、浮土的剝離等工作。如離散數據為物探、化探數據，同樣可繪制出相應的物探、化探等值線圖，能夠直觀地標示出物探、化探異常區域，可用于指導下一步找礦工作的方向。

MAPGIS軟件繪制出的不同要素的等值線圖除了可應用地質找礦外，還可以根據不同的離散數據繪制出水利部門的水深等直線圖，氣象部門的降水量等值線圖、等溫線圖等。所繪制出的圖件能夠為有關部門提供有效的信息支撐。

4 結 論

本文利用MAPGIS繪制了某一地區的等高線圖，并詳細介紹了繪制過程。采用不同的模型對數據進行處理，繪制出的等值線圖也有所差別[9-10]。通過對比分析發現繪制出的等高線圖與實際等高線圖基本吻合，但部分區域有所偏差。可以從以下方面解決實際操作過程中的存在的問題。

1)影響等值線圖準確度的主要因素為原始數據的數量和質量，因此原始數據數量越多、范圍越廣、質量越好，繪制成的等值線圖也就越準確。

2)MAPGIS軟件對數據的處理為按照固定的算法進行處理，對一些數據極值的處理、邊界等值線的繪制有時會存在一定偏差。因此，需要結合實際情況對繪制出的圖件進行調整。

利用MAPGIS軟件繪制等值線圖，方法簡單、快捷，所繪制的等值線圖能夠較真實地反應出所分析元素的變化規律。不僅提高了繪圖效率，而且能夠避免由人為原因造成的誤差。因此具有十分重要的推廣價值。

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