張文騰

(中國鐵路設(shè)計集團有限公司，天津 300251)

鐵路勘測是鐵路設(shè)計的先行工序，地形測量與地形圖繪制是其中一項重要的基礎(chǔ)工作。 目前，鐵路1 ∶2 000 地形圖采集與編輯多采用EPS 平臺，選用該平臺的原因有:①平臺具有強勁的三維顯示和圖形表現(xiàn)能力，可支持最新的裸眼三維測圖編輯模式，在該模式下，數(shù)據(jù)獲取和成果完成效率較傳統(tǒng)方法都有較大提升；②支持C++、C#等編程語言以及VBScript/JSript等腳本語言開發(fā)。

根據(jù)CH/T 9020.1-2013《基礎(chǔ)地理信息數(shù)字成果1 ∶500 1 ∶1 000 1 ∶2 000 生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》相關(guān)規(guī)定，地貌類要素應(yīng)反映不同地貌類型的特點，正確表達細部地貌的形態(tài)特征，與其他要素關(guān)系合理。 因此，在處理等高線和地貌類要素(如斜坡和陡坎)與一般常規(guī)地物要素(如居民地、道路和河流等)相對關(guān)系時，必須將等高線打斷并進行相應(yīng)的捕捉處理。 傳統(tǒng)方法為人工判讀并進行裁剪打斷操作，其效率、準確度均較低；此外，在地形圖編輯時，需要返回EPS 三維測圖模塊內(nèi)，根據(jù)DEM 重新采集高程，工作量較大。 上述問題均對地形圖成果產(chǎn)出效率影響較大。

在1 ∶2 000 圖編輯過程中，基于VBScript 進行腳本開發(fā)，能夠批量對等高線進行裁剪，節(jié)省人工成本和時間成本；同時能對高程點高程進行修正，減少工序從而提升效率。 已有許多學(xué)者進行了相關(guān)研究，李奇等基于EPS 平臺進行1 ∶500 地形圖縮編為1 ∶2 000 地形圖的研究[1-2]；郭夢熾對道路的注記轉(zhuǎn)化為道路屬性進行了研究，其后通過腳本技術(shù)完成了該操作的批量化[3]；李玉芳等以水系方向為研究對象進行腳本開發(fā)自動檢查流向正確性的研究與應(yīng)用[4-5]；孫大龍根據(jù)地形圖入庫建設(shè)項目的要求，使用EPS 腳本技術(shù)進行CAD 注記數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為GIS 屬性的操作[6]；覃豪杰基于腳本技術(shù)完成平臺內(nèi)數(shù)據(jù)無損轉(zhuǎn)化[7]；張子林基于VBScript 進行EPS 內(nèi)勘測定界自動化的研究[8]；王鵬對DLG 入庫一體化操作進行相關(guān)研究，并利用相關(guān)腳本函數(shù)完成一些功能的自動化[9]；彭永峰等利用VBScript 腳本技術(shù)實現(xiàn)房屋陽臺部分的繪制和地下管線數(shù)據(jù)的特定檢查工作[10-11]。 以下基于前人的研究成果，針對1 ∶2 000 地形圖編輯整飾進行開發(fā)設(shè)計。

研究具體思路為:①整理研究EPS VBScript 的基本原理與編碼方法；②介紹兩個功能的相應(yīng)原理與源代碼；③進行1 ∶2 000 地形圖實例應(yīng)用，驗證其效果。

1 EPS 腳本語言VBScript

1.1 腳本語言的基本規(guī)則

該平臺采用VBScript 語言，支持普通用戶和第三方進行各類二次開發(fā)，在平臺上可以完成諸如數(shù)據(jù)清整，轉(zhuǎn)換和入庫等處理操作，兼容性較好。

在平臺的句法邏輯中，SSProcess 是平臺主環(huán)境下預(yù)先設(shè)定完成的Entrance 對象，是與平臺任何環(huán)境下的其他所有函數(shù)與功能連接交互的主通道，其重要性不言而喻。 其對應(yīng)函數(shù)功能幾乎包括所有系統(tǒng)環(huán)境內(nèi)所需，如選擇集指定操作，不同角度與視圖下圖形編輯操作，不同數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換操作和系統(tǒng)環(huán)境內(nèi)操作命令響應(yīng)設(shè)定等。 平臺內(nèi)所有的腳本程序主要包括兩個大類:Modular 腳本和Modeless 腳本。 兩者的相同之處是腳本程序終結(jié)語句一致，以系統(tǒng)默認的自定方式結(jié)束； 不同之處主要體現(xiàn)在Modeless 腳本多以O(shè)nInitScript()作為起始函數(shù)，再進行其他相關(guān)操作，這是由于Modeless 腳本需要和主視圖窗口進行連接，以便后續(xù)在視圖窗口內(nèi)完成消息的響應(yīng)功能，包括鼠標、按鍵和其他指示命令等；同時，還需要標準可視化窗口來保證用戶對于特定參數(shù)的自定義需求。 因此，除起始入口函數(shù)外，還必須定義OnExitScript、OnOK 和OnCancel 等響應(yīng)函數(shù)[12]。 而Modular 腳本較為方便，按照平臺環(huán)境給定的默認方法即可運行。

1.2 腳本語言的功能模塊

功能模塊是為用戶可以更高效地完成腳本而編寫，將一部分已經(jīng)存在的設(shè)定對象寫成類似于庫的形式。 這樣做的好處是當用戶需要相關(guān)功能時，無需再進行單獨定義，這些主要的依據(jù)方式是“模塊主名稱.指定命令名稱”來完成調(diào)用模塊對象[13]。 常見的功能模塊有SSEdit 修改平臺模塊、SScript 腳本處理模塊、SSCheck 數(shù)據(jù)監(jiān)理模塊和SSDateBase 數(shù)據(jù)庫模塊等。部分功能模塊的功能分類及其包含的一些函數(shù)命令見表1。

表1 腳本語言常用功能與實例

1.3 腳本語言的編碼方法

EPS 內(nèi)腳本的編碼方法基本符合一般程序語言的編碼方法，但仍有一些特征函數(shù)與方法需要特別注意，主要包括如下內(nèi)容。

(1)任何腳本的入口函數(shù)均為OnClick()，這是一個腳本啟動遞進的方式，不可或缺。

(2)BeforeSaveImportData()函數(shù)作為系統(tǒng)消息函數(shù)，所有腳本函數(shù)都需要調(diào)用； 同時，該函數(shù)作為數(shù)據(jù)庫訪問指示函數(shù)，在導(dǎo)入外部數(shù)據(jù)時，需要進行調(diào)用激活，使得數(shù)據(jù)庫能夠正常被訪問。

(3) 坐標投影換算入口函數(shù)

TransCoord XYZ ( ByVal planeSysName， ByVal heightSysName， ByVal reverse， ByVal transxy， ByVal transz，ByRef x， ByRef y， ByRef z)

(4)在某個腳本程序中完全支持運行外部其他腳本程序，可通過預(yù)先設(shè)置好的調(diào)用方式使用外部腳本程序。

2 等高線批量裁剪

2.1 基本原理

地貌要素是指地貌形態(tài)的各個組成部分，地貌要素各不相同，如山地要素有山頂、山坡和山麓等；階地要素有階地面、階地斜坡或陡壁等；地貌最常用的表示方法有等高線法、分層設(shè)色法和暈渲法[14]。 在鐵路地形圖中，一般采用等高線法表示地區(qū)地形與地貌，還會使用各種類型的坎線、坡線和溝渠線等來表示區(qū)域內(nèi)具體地貌狀態(tài)[15]。

在使用EPS 進行地形圖采集時，需要使用不同類型地貌符號來完成特征表示，這些地貌符號要素與等高線的性狀相近，當?shù)雀呔€與這些要素發(fā)生位置重疊時，就需要進行打斷與裁剪等處理。

為提升效率，可使用腳本開發(fā)篩選功能來完成這個操作，快速將等高線與地貌要素符號的重疊部分進行裁剪。

2.2 主要源碼說明

腳本分為兩個部分，一個是針對面狀地貌，另一個是針對單獨的坎線(坎編碼)。 當進行編輯的時候，需要將其分開；按照制圖要求與習慣，常用的面狀地物有:未加固斜坡面，未加固人工斜坡面，田坎、路塹、溝塹和路堤等。 將其讀取后，應(yīng)設(shè)定需要編輯的地物面編碼和圖層，同時定義裁剪距離參數(shù)jl，源碼如下。

res=SSProcess. ShowInputParameterDlg ("輸入?yún)?shù)")

if res=0 then

'符號化刷新

SSProcess. ObjectDeal objID， " AddToSelection"，""， result

SSProcess. ObjectDeal 0，" FreeSelection ObjectDisplayList"， ""， result

exit Sub

end if

bm = SSProcess. GetInputParameter ( " 裁剪面編碼")

jl=SSProcess.GetInputParameter ("裁剪距離")

定義完成之后，將所需地物編碼加入選擇集中，再提出裁剪操作的判定條件，當面狀地物區(qū)域內(nèi)包括采集好的等高線時，可執(zhí)行裁剪操作，裁剪距離通過jl參數(shù)傳入，直到遍歷該工程文件內(nèi)所有面狀地物編碼，主要代碼如下。

SSProcess. SetSelectCondition " SSObj _ Code"，"="， bm'范圍面編碼

SSProcess.SelectFilter

count=SSProcess.GetSelGeoCount

For i=0 To count-1

idss(i)= SSProcess. GetSelGeoValue(i，" SSObj_ID")

Next

For i=0 To count-1

SSProcess. SetSelectCondition " SSObj _Type"，"="，"LINE"

SSProcess. SetSelectCondition " SSObj _Code"，"="，"7101012，7101022" '等高線編碼編碼

對于田坎等幾種制圖中常用的陡坎類線狀地物，在裁剪編輯時，需要注意對坎毛方向的定義，這樣裁剪出來的結(jié)果不會因為沒有對該元素進行判讀而產(chǎn)生歧義。 對于坎毛線，可使用定義距離平行線的方法來處理，方向則定義線前進方向左側(cè)為0，右側(cè)為1，具體代碼如下。

id1 = SSProcess. LineParallelDist ( id0， dist，direction，0，1)

darwarea id0，id1

SSProcess.DeleteObject id1

Next

For i=0 To k-1

SSProcess.ClearSelection

SSProcess.ClearSelectCondition

SSProcess. SetSelectCondition " SSObj _Code"，"="，clipcodes

SSProcess.SelectFilter

SSProcess.SelectionObjClip idstrs(i)，0，0.001

SSProcess.DeleteObject idstrs(i)

Next

其中，darwarea 是針對坎毛中間部分的一個界定，在制圖標準中，這部分的等高線被坎線部分打斷之后，也需要進行編輯。 因此，重新定義了該函數(shù)的編輯操作，具體代碼如下。

pc0 = SSProcess. GetObjectAttr ( id0，" SSObj _PointCount")

pc1 = SSProcess. GetObjectAttr ( id1，" SSObj _PointCount")

SSProcess.CreateNewObjByCode 2

For i=0 To pc0-1

SSProcess. GetObjectPoint id0， i，x，y，z， ptype，name

SSProcess.AddNewObjPoint x，y，0，0，""

Next

For i=pc1-1 To 0 step-1

SSProcess. GetObjectPoint id1， i，x，y，z， ptype，name

SSProcess.AddNewObjPoint x，y，0，0，""

Next

SSProcess. GetObjectPoint

id0，

0， x， y， z，ptype， name

SSProcess.AddNewObjPoint x，y，0，0，""

2.3 程序運行與實例

參照之前的代碼與功能分析，得到相應(yīng)的腳本程序后，選擇某鐵路項目1 ∶2 000 地形圖成果進行檢驗。 該項目為高速鐵路，線路位于山東省東部地區(qū)，設(shè)計時速為350 km，地形整體較為平坦，但局部起伏較大。 為方便比對，在腳本運行的同時，也通過人工編輯的方法進行相同操作，以獲取人工編輯效率作為對比。

所選地區(qū)制圖面積為1.56 km2，地形起伏較為明顯，故等高線密度較高，并且存在諸多斜坡與陡坎地形，地形圖編輯工作量較大，部分情況如圖1 所示。

圖1 某鐵路項目地形圖部分成果

通過實際編輯操作，發(fā)現(xiàn)人工編輯所使用的時間較長，且出現(xiàn)4 處等高線未捕捉到位的情況，這是因為使用了打斷功能后，未進行二次捕捉操作，根據(jù)制圖規(guī)范和成果要求，該類問題應(yīng)按照錯誤處理，如圖2。

而通過腳本運行完成等高線批量操作，所消耗時長較短，同時可在腳本程序?qū)υ捒騼?nèi)自定義統(tǒng)一的裁剪距離，如圖3 所示。 處理結(jié)果準確度較高，完成后未發(fā)現(xiàn)存在錯誤(見圖4、圖5)。

3 高程點修正

圖2 人工編輯后不準確問題

圖3 裁剪范圍面腳本運行界面

圖4 裁剪范圍面腳本運行前

圖5 裁剪范圍面腳本運行后

3.1 基本原理

在地形圖編輯工序中，高程點修正是非常重要的一個步驟，高程準確與否，直接影響區(qū)域內(nèi)等高線與地形表達的正確性。 在檢查高程數(shù)值后，傳統(tǒng)方法不僅需要重新加載該地區(qū)的DEM 數(shù)據(jù)，還需要重新判斷該點的位置與實際高程值，當出現(xiàn)整體系統(tǒng)性誤差時，編輯人員需逐個改正，消耗了大量的人力與時間；在EPS中，通過腳本程序，編輯人員可以按照自定義區(qū)域選中需要改正的高程點，并進行統(tǒng)一修正操作，極大提升了編圖效率。

3.2 主要源碼說明

定義geocount 進行地物選擇集的個數(shù)判斷，即確定所需要進行操作的高程點，保證腳本運行的嚴謹性。

定義EleChange 獲取所輸入的高程改正值，參數(shù)為自行輸入，正數(shù)代表高程增加，負數(shù)代表高程下降，同時對地物編碼為7201001(高程點)進行遍歷，對其Z 值進行運算操作，當選擇集內(nèi)所有高程點都進行了改正操作之后，腳本跳出循環(huán)結(jié)束，具體代碼如下。

geocount=SSProcess.GetSelGeoCount

if geocount=0 then

msgbox "請先選擇地物"

exit sub

end if

count=0

SSProcess.ClearInputParameter

SSProcess. AddInputParameter "變化高程"， ""，0， ""， "增加填正值，降低填負值"

SSProcess.AddInputParameter ""， ""，0， ""， ""

res=SSProcess. ShowInputParameterDlg ("設(shè)置變化高程")

If res=0 Then

msgbox "放棄處理"

Exit Sub

End If

EleChange=SSProcess. GetInputParameter ("變化高程")

for i=0 to geocount-1

code = SSprocess. GetSelGeoValue ( i，" SSObj _Code")

if code="7201001" then

ID=SSprocess. GetSelGeoValue(i，"SSObj_ID")Z=SSprocess.GetSelGeoValue(i，"SSObj_Z")

Z=Cdbl(Z)+Cdbl(EleChange)

SSProcess.SetObjectAttr ID， "SSObj_Z"， Z

count=count+1

4 程序運行與實例

在該項目內(nèi)選擇一個高程點較為密集的測區(qū)，進行實際應(yīng)用測試。 測區(qū)內(nèi)共有高程點212 個，若采用傳統(tǒng)人工編輯的方法，需要結(jié)合項目的DEM 情況對測區(qū)內(nèi)的高程點進行逐個操作，效率非常低下；若采用腳本進行操作，只需要幾秒即可完成該區(qū)域內(nèi)高程點的修正。 由圖6 可以看出，在彈出的對話框內(nèi)可以輸入改正值，并對選擇集內(nèi)的高程點進行改正，點擊確定之后，高程值也發(fā)生對應(yīng)的變化，如圖7、圖8 所示。

圖6 高程點改正腳本界面

圖7 高程點改正腳本運行前(單位：m)

圖8 高程點改正腳本運行后(單位：m)

5 結(jié)論

(1)利用VB 腳本對EPS 軟件內(nèi)所繪制的地形圖進行批量編輯操作，較傳統(tǒng)人工方法效率提升顯著，是一種行之有效的方法。

(2)按照各種地物的不同屬性與字段進行分類，同時在腳本中進行針對性操作的方法更加合理。

(3)Modular 和Modeless 腳本的結(jié)合使用對解決EPS 中地形圖編輯問題具有一定的參考價值。