利用免费DEM数据及制图软件绘制跨断层场地图

李菲菲,高丽君

(四川省地震局测绘工程院，四川 雅安 625000)

1985年12月，四川省地震局地震测量队周如品等同志根据搜集到的资料编纂了《川西大地形变测量网、点布设图集》。图集中记载了川西大地形变测量场地的基本情况及场地图。其中，场地图选用四川省测绘局1984年9月编制印刷的1∶150万《四川省地图》作底图。图集中的场地图多年来被广泛应用于会商报告、异常核实报告以及涉及跨断层观测资料的科研论文中。三十多年来，道孚、折多塘等场地的测网曾被重新布设，很多场地的观测环境也发生了较大改变。2017年3月，由中国地震局监测预报司统一组织管理，中国地震局第一监测中心牵头和协调管理，包括四川省地震局在内的十多家单位分片具体实施的财政专项——全国跨断层场地优化改造项目启动。依托该项目，四川省地震局测绘工程院(以下简称“测绘院”)对28个跨断层场地进行了优化改造和测点维护。至此，《川西大地形变测量网、点布设图集》中的场地图已几乎不再适用，所以有必要绘制新的场地图。一幅完整的场地图包含了地形、地貌、地物等要素，实地测图的工作量及工作成本都太大。高分辨率的地形数据可通过空间数据服务商订购，但费用昂贵；即便在测绘地理信息局购买，一幅1∶1万DEM数据的价格也需要2 000元。在不具备无人机这样先进的航测设备的情况下，测绘院利用免费的DEM数据及Google earth、Global Mapper等软件重新制作了28个跨断层场地的矢量场地图。

1 获取DEM数据

目前国内主流的免费高程数据资源主要有SRTM、ASTER GDEM、DLR三种。公开的SRTM地形数据的空间分辨率精度为90 m，可通过SRTM官方网站http://srtm.csi.cgiar.org/srtmdata/或地理空间数据云网站http://www.gscloud.cn/下载。ASTER GDEM V1原始数据局部地区存在异常；ASTER GDEM V2版则采用了一种先进的算法对V1版GDEM影像进行了改进，提高了数据的空间分辨率精度和高程精度，其全球空间分辨率为30 m。DLR数据是2000年2月11日德国航天局在美国发射的“奋进”号航天飞机上用X波段雷达进行地形测绘所获得的数据，数据呈网状，有些地方覆盖不全，但在能覆盖到的地方精度比ASTER GDEM V2高，约为10 m。综合考虑三种数据的优缺点后，选择ASTER GDEM V2版数据作为场地图的DEM数据。以侏倭场地为例，其概略坐标平均值为(100.3°E，31.6°N)。在地理空间数据云网站中，找到“GDEMV2 30M 分辨率数字高程数据”列表，检索侏倭场地所在的数据文件并进行下载，即可得到名为“ASTGTM2_N31E100.zip”的文件。

2 制作草图

以场地坐标为制图中心，在MapInfo软件中绘制600 m×600 m的矩形框，记录矩形框的边界坐标(用于控制生成等高线的区域边界)，同时在矩形框中绘制比例尺、弃测测点、在用测点、测线等要素(如图1)。

3 生成等高线

解压下载到的数据文件，用Global Mapper打开文件名中带“dem”的tif格式文件。通过Analysis-Generate Contours (from Terrain Grid)，生成目标区域的等高线。通过File-Export-Export Elevation Grid Format，输出Surfer Grid格式的高程网格数据。用Surfer软件打开高程网格数据，发现等高线中存在一些小的弯曲，可用软件自带的低通滤波器剔除这些小的弯曲(如图2)。

图3 滤波前后等高线对比

4 数字化地物

从MapInfo软件中将矩形框导出到Google earth软件中(由于将矩形框的海拔高度设置为“贴近地面”，导致显示出的矩形框有变形)。在Google earth软件中将矩形框内的道路、河流、房屋的轮廓线及断层线、植被分界线绘制出来(如图3)，并分别保存为kml格式文件。在Global Mapper中，将所有用“线”表示的要素逐一打开，并分别输出为Surfer BLN矢量格式的文件。

5 编辑颜色、标注、图例等

在Surfer中，将等高线、道路、河流、房屋、测点、测线、断层线等各要素分图层打开，并“按坐标叠加图形”。编辑各图层的线条属性、填充属性，添加标注文字。选中所有对象，导出为emf格式文件。用Adobe Illustrator软件打开并编辑emf格式文件。需要编辑的内容包括房屋的填充图案、小路的虚线表示、图框的加粗、标注文字的移动等，编辑完成后的成果图如图4(b)所示。

图4 侏倭场地新旧场地图对比(图4(a)来自《川西大地形变测量网、点布设图集》)

6 讨论

重新绘制后的场地图，测点、测线及各个地物的位置均由坐标控制，保证了各要素之间相对位置的准确性。场地图中各要素均以矢量格式保存，方便编辑及不同要求的图形输出。由于Google earth影像图并非实时更新，依靠Google earth影像图提取的部分地物信息也具有一定的滞后性，滞后时间短则几个月，多则几年。尽管如此，用上述方法绘制出的场地图已能满足各类报告中对观测场地的展示需求。每年更新一次场地图可改善地物信息的滞后性，但要获取实时的、精细的场地图，建议配备专业航测设备及配套的内业处理软件。