南方CASS软件绘制数字化地形图等高线的应用和技巧

高正国

郑州市自来水总公司设计院，河南郑州 450013

0 引言

随着科技快速发展，GPS、全站仪、计算机和各种测绘软件已在测绘行业广泛应用，大比例尺全野外数字测图手段得到普及，大大提高了生产效率。郑州市自来水总公司设计院通过组合使用徕卡GPS、拓普康全站仪和南方CASS测图软件，完成了大量的数字地形图测绘工作，取得良好的社会效益和经济效益，也积累了一定的实践经验，现将用CASS软件在绘制等高线方面的方法和经验介绍如下，供大家参考。

1 绘制等高线的基本方法

1）等高线的定义。等高线指的是地形图上高程相等的各点所连成的闭合曲线。地形图上的等高城分为首曲线、计曲线、间曲线和助曲线4种。此外，为了表示斜坡方向，在独立山顶、凹地处，绘一与等高线相垂直的短线，叫示波线，不与等高线相连的一端指向下坡方向。

2）等高线的基本特点。（1）同线等高，即同一等高线上各点高度相同。 （2）自行封闭。各条等高线必自行成闭合的曲线，若因图幅所限不在本幅闭合，必在邻幅闭合。（3）不能分叉，不能合并。即一条等高线不能分叉成两条，两条等高线不能合并成一条（悬崖，峭壁例外）。

3）等高线的绘制。为了让等高线较好的代表地形、地貌，则需要采集尽量多的特征点高程数据，然后再进行合理的拟合和修饰，才会使等高线正确、科学。传统的等高线手工绘制方法是个复杂、繁琐的作业过程，耗时长、效率低，但因是人工绘制，可以边绘制边检查，明显错误可以随时剔除。利用CASS软件绘制等高线则具有自动、快捷的优点。

CASS软件绘制等高线的基本操作如下：运行南方CASS软件，通过“数据”菜单导入全站仪中的采集数据，点击“等高线”→“建立DTM”，在弹出窗口中选择坐标数据文件名，软件将自动建立DTM网络，然后点击“绘制等高线”，根据提示输入绘图比例尺，并在弹出窗口中选择拟合方式、输入等高距，点“确定”，软件将自动生成等高线。软件自动生成的等高线往往不能很好的完全符合现状地形特征，需要编辑人员根据现场所绘草图进行修饰。可以利用软件的“删除三角形”、“增加三角形”、“重组三角形”等功能完善三角网，然后重新生成合理的等高线。

2 采集数据应注意事项

地形特征点的选择。全站仪采集数据时，外业司镜员的测量经验和碎部点选择的合理性直接影响内业等高线的生成质量。

绘图员应指挥司镜员选择地物、地貌特征点，并跟随司镜员一起观察地貌，描绘地性线，对于局部特殊的地貌应在草图上单独详细描绘。

在进行地貌采点时，可以用多镜测量，一般在地性线上要采集足够密度的点，尽量多观测特征点。例如：在沟底测了一排点，也应该在沟顶边再测一排点。地貌变向点和坡度变换点也应立镜，山脊、山谷、鞍部等的宽度都要测出，困难地区可采用丈量的方法并在草图上表示。对于斜坡、坎、陡崖等，应该在坡上边缘、崖上边缘和坡下边缘、崖下边缘分别立镜测量，并记录坡、崖的走向。测量陡坎时，最好坎上坎下同时测点，也可以在坎上边缘立尺，量出坎下点的比高。

对于较平坦的地貌，应根据规范按一定的密度采集高程点。对于房角、围墙等地物特征点，如果采集时因视线问题棱镜高改变或该点高程数据不适合参与等高线计算，绘图员应在草图上标注清楚，以便后期在电脑上编辑时有依有据。

3 内业操作注意事项

3.1 查粗差

数据传入计算机展点后，首先应对照草图和实地情况进行数据查错，剔除错误的高程点，对不参加构建数字地面高程模型的点要标识。例如：在测量居民区时，有时难免要在房顶上立镜，此类不能代表当地高程的碎部点，应使其高程置零，即让内业建地面高程模型时不予考虑这些点。

3.2 生成三角网建立地面高程模型

采用三角网法构成地面高程模型，若只考虑几何条件构网，最常见的问题是在某些区域可能出现与实际地形不相符的情况。如在山脊线处出现三角形穿入地下；山谷线处出现三角形悬空；也有可能出现三角形的边跨越断裂向的情况。这些情况下勾绘的等高线必然是错误的。要想得到高精度的地面高程模型，具体的做法如下：

1）使用CASS软件的“选择地性线”功能，使三角网边经过地性线，一般要将山脊线、山谷线、坡度变化线、地貌变向线、坡顶线和坡底线等用复合线绘出，在自动构网时首先检索出地性线并组成控制边，在此基础上构成三角网；

2）陡坎的处理。构网之前要先将陡坎绘出来，然后赋予陡坎各点坎高。建立地面高程模型时系统会自动沿着坎毛的方向插入坎底点，只有这样才能在陡坎处构成合理的三角网，保证等高线不穿过陡坎符号；

3）斜坡坎和陡崖在外业采集数据时，如果直接获取了上、下两边缘线上特征点的坐标和高程，在建地面高程模型时，系统将自动将斜坡坎和陡崖上、下的点应分别构成三角网。如果外业采集数据时，特征点采集不够，则需要根据草图手工将穿过斜坡坎和陡崖的三角形删除，使中间形成一个断裂带，保证等高线不能直接穿过斜坡坎和陡崖；

4）在地形图上，还有一些特定的区域范围，等高线不可进入该区域内，比如湖泊、河流、双线道路和房屋等。对于这些地物，外业采集数据时，边界点应详细实测出高程，内业构网时将其边界作为三角网的边，边界上的特征点参与等高线的内插计算，当等高线追踪到这些地物的边界时就不再往前追踪，保证等高线不会穿过地物内部。

按照以上几点注意事项进行作业，软件在采用三角网法构建的地面高程模型时，才会既高效、快捷，又更加符合测区地貌特征。

3.3 等高线的修改、修饰

CASS软件除了可自动生成基本等高线外，还提供了丰富的等高线修改修饰功能。通过 “增加三角形”、“删除三角形”、“过滤三角形”等功能，可以得到更加合理的三角网。

通过“等高线修剪”的“批量修剪”或“局部修剪”功能，可以修剪穿越建筑物、坡、坎、湖泊等区域的等高线。通过“等高线注记”的系列功能，可以实现对图面等高线的单个或批量注记、修饰等，使图面得到进一步美化和完善。

3.4 等高线的接边技巧

对于较大的测区，一般由几个作业小组共同完成，通常会遇到等高线接边问题。有两种方法。

1）合并数据文件。每个小组野外采集后都会有一个以.dat结尾的数据文件，我们可以在构建三角网前，通过CASS的菜单“数据”->“数据合并”功能，方便地将不同作业小组的数据文件合并为一个数据文件，如小组1的数据文件为1.dat，小组2的数据文件为2.dat，合并后得到的数据文件命名为12.dat。然后以12.dat为数据文件源进行三角网构建，即可得到合并后的整体等高线。

2）用两个作业小组的三角网进行接边。接边时不能直接将等高线连接起来，这样容易造成局部地貌的变形，而应该对三角网进行连接，先在接边处掏出一定的范围，将该范围的三角网进行连接、修改，要注意两侧的高程是否基本一致，是否满足接边的要求，是否有错误的高程。确认无误后，重新生成等高线。然后再将掏出的部分与原范围拼接在一起，并将每根等高线连接起来，形成一根根完整的等高线。

4 结论

本文主要对南方CASS测绘软件的等高线绘制功能进行了介绍，使读者对测绘软件在现代化数字测图中的应用有了进这步认识。并结合笔者自身工作经验，详细阐述了CASS软件在绘制等高线时应注意的事项和提高等高线绘制效率的技巧，希望对同行测绘技术人员有所启发和帮助。