胡亞平，朱 立，易 平

（湖南黃金洞礦業(yè)有限責(zé)任公司，湖南 岳陽 414506）

1 前言

我礦2014年啟動(dòng)黃金洞礦區(qū)及周邊地形地貌基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè)項(xiàng)目，通過前期技術(shù)研究，測(cè)繪技術(shù)組確定了兩步走的技術(shù)路線。首先由作業(yè)員立體模式下采集計(jì)曲線，然后采用人工交互的方式，利用航天遠(yuǎn)景立體采集軟件內(nèi)插首曲線。通過與軟件供應(yīng)商多次溝通改進(jìn)，工作效率仍較低，作業(yè)員平均每天最多僅能完成0.5平方的等高線生產(chǎn)，項(xiàng)目進(jìn)度慢、作業(yè)員工作強(qiáng)度大。

2 主要用途

用于地形測(cè)繪項(xiàng)目等高線生產(chǎn)。

3 技術(shù)原理

本文設(shè)計(jì)的等高線內(nèi)插算法，考慮地形變化，算法通過三次逼近的方法，自動(dòng)計(jì)算相鄰等高線上的配對(duì)點(diǎn)，具體分為以下幾個(gè)步驟：

（1）濾出需要內(nèi)插的等高線，并加密節(jié)點(diǎn)。

根據(jù)等高距找出需插入線的等高線（本項(xiàng)目一般是根據(jù)計(jì)曲線的等高線間距，但也可以自行設(shè)置等高線間距，下文統(tǒng)一用計(jì)曲線描述待內(nèi)插的等高線），并按等高距的5分之1細(xì)化等高線節(jié)點(diǎn)。

（2）配對(duì)等高線，三次逼近識(shí)別配對(duì)節(jié)點(diǎn)。

通過16方向查找相鄰等高線，然后采用三次逼近的方法，識(shí)別出相鄰計(jì)曲線配對(duì)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)配對(duì)節(jié)點(diǎn)存在重復(fù)時(shí)濾除。具體步驟在第4節(jié)中詳細(xì)描述。

（3）分割配對(duì)等高線，逐區(qū)域內(nèi)插。

利用配對(duì)節(jié)點(diǎn)將等高線分割成不同的區(qū)域，在每個(gè)區(qū)域中，通過平均細(xì)分曲線，依次得到分割線。隨后將每條分割線按等高距等分。

（4）等分點(diǎn)連接形成內(nèi)插等高線。

依次連接同一高程的等分點(diǎn)，得到內(nèi)插等高線，此時(shí)等高線的節(jié)點(diǎn)較密集。

（5）等高線節(jié)點(diǎn)抽稀。

通過等分點(diǎn)連接得到的等高線節(jié)點(diǎn)密度太大，不利于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與編輯，因此算法最后通過距離及角度控制抽稀節(jié)點(diǎn)，距離保證節(jié)點(diǎn)間距離Dist：1m5°。結(jié)果如圖1所示。

圖1 內(nèi)插等高線效果圖

應(yīng)用表明，該算法內(nèi)插等高線合理，特別是坡度變化較大的區(qū)域，程序自動(dòng)化程度高，大大提高了生產(chǎn)效率。

4 關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點(diǎn)

首先采用16方向查找鄰近計(jì)曲線，然后采用三次逼近的方法識(shí)別出相鄰計(jì)曲線配對(duì)節(jié)點(diǎn)，具體如下所述：

第一步：查找鄰近計(jì)曲線。

等高線從低到高，依次在等高線上逐個(gè)節(jié)點(diǎn)的16個(gè)方向，繪制半徑95m線段（該距離通過測(cè)試驗(yàn)證，可以查詢到所有相鄰計(jì)曲線），與繪制線相交，且為相鄰計(jì)曲線，則查找到第一條對(duì)應(yīng)高程線，將該節(jié)點(diǎn)設(shè)為當(dāng)前點(diǎn)，進(jìn)入下一步。如果未找到則跳過該節(jié)點(diǎn)，在該等高線上下一節(jié)點(diǎn)重復(fù)當(dāng)前查詢。

第二步：三次逼近出相鄰計(jì)曲線配對(duì)節(jié)點(diǎn)，如圖2所示。

（1）第一次逼近：如圖2（a）所示，識(shí)別當(dāng)前點(diǎn)A在相鄰計(jì)曲線上最近鄰點(diǎn)B。兩點(diǎn)間距50.087m。

（2）第二次逼近：如圖2（b）所示，反向識(shí)別，識(shí)別B點(diǎn)在低等高線上的最近鄰點(diǎn)C。兩點(diǎn)間距21.648m。

（3）第三次逼近：如圖2（c）所示，識(shí)別C點(diǎn)在相鄰計(jì)曲線上最近鄰點(diǎn)D。兩點(diǎn)間距21.622m。在這一步可能存在相同配對(duì)點(diǎn)，需要濾除。

圖2 三次逼近節(jié)點(diǎn)配對(duì)法

通過三次逼近，發(fā)現(xiàn)配對(duì)點(diǎn)距離不斷變小，將第三次逼近結(jié)果記錄下來，用于下一步等高線區(qū)域分割。

找到當(dāng)前配對(duì)節(jié)點(diǎn)后，沿當(dāng)前低等高線，按兩倍等高距的間隔，將下一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為當(dāng)前點(diǎn)，重復(fù)當(dāng)前步驟。配對(duì)效果如圖3所示。

圖3 配對(duì)效果圖

5 對(duì)生產(chǎn)效率或測(cè)繪管理的提升

大量實(shí)驗(yàn)表明，該算法效果好，程序全自動(dòng)處理，以往一個(gè)作業(yè)員一天只能完成0.5平方公里，通過該程序一天能完成12平方公里，工作效率成倍提高。同時(shí)，作業(yè)員還可以自主配置參數(shù)，大大擴(kuò)展了程序的應(yīng)用范圍。

6 與同類先進(jìn)成果主要技術(shù)指標(biāo)比對(duì)情況

見表1：

表1 航天遠(yuǎn)景方法、網(wǎng)格內(nèi)插、三角網(wǎng)內(nèi)插與本文方法的技術(shù)指標(biāo)對(duì)比情況

7 推廣應(yīng)用情況及前景

目前已成功應(yīng)用在我礦地形等高線內(nèi)插中，大大提高了工作效率，保證項(xiàng)目按時(shí)保質(zhì)的完成，今后還可應(yīng)用在各級(jí)比例尺的等高線內(nèi)插。

8 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

通過本算法，實(shí)現(xiàn)地形等高線自動(dòng)內(nèi)插，直接縮短了項(xiàng)目工期，節(jié)省了大量人力物力，帶來了可估算的、直接的經(jīng)濟(jì)效益。