MAPGIS软件在等值线图绘制中的应用

黄卫文

(中国建筑材料工业地质勘查中心福建总队，福建 福州 350001)

0 前 言

MAPGIS软件是中国地质大学开发的通用工具型地理信息系统软件[1]，MAPGIS软件有着强大的图件处理及二次开发功能，在全国地勘单位中广泛使用[2]。MAPGIS软件空间分析工具中的DTM分析能够对海量的数据进行建模处理[3]，大大提高了数据处理能力和图件绘制效率。

等值线是对某一数量指标值相等的各点连成的平滑曲线，等值线图的编制，通常是在地理底图上标出制图对象的相对点位的数值，然后把数值相等的点连成圆滑曲线，勾画出制图对象的空间结构特征。而在地勘单位中经常需要绘制的等值线图有等高线、煤层等厚线[4-5]、浮土等厚线[6]、物化探数据等值线等[7-8]。

采用传统方法手工绘制等值线图需要花费技术人员大量的时间和精力，是一项非常繁琐的工作，不仅速度慢，效率低，而且不同技术人员对数据分析结果的不同也将导致绘出的图件也有所不同。MAPGIS软件中的等值线绘制功能能够对原始数据进行建模处理，自动绘制等值线图，避免人为误差，改善技术成果质量，大大提高了制图效率。

1 DTM分析的优缺点

MAPGIS软件绘制等值线图需要对原始数据进行DTM(数据地球模型)分析，DTM分析中的等值线绘制对原始数据的处理有Grd模型和Tin模型分析两种方式[6]，二者采用不同的算法，对数据处理的结果也有所不同，各有优缺点。

Grd模型的优点是能够充分表现高程变化的细节，拓扑关系简单，分析处理算法易于实现，某些空间操作及存储组织灵活方便，缺点是数据存储占用巨大的空间，并且在不规则的地形特征和较为平坦的地形特征之间在数据表示方面不够协调。在Grd模型中可以对输入的离散数据进行显示，交互式修改，离散数据网格化，网格插密，绘制各种图件等。Grd模型分析功能用于地面高程模型中的沟谷及山脊，用于地貌汇水等分析。

Tin模型优点是高效率的存储，数据结构简单，与不规则的地面特征和谐一致，可以表示线性特征和叠加任意形状的区域边界，易于更新，可适应各种分布情况的数据，缺点是算法实现比较复杂和困难。Tin模型是将数据点按一定规则分解成三角形剖分，然后在此基础上追踪出等值线图或进行其他分析。与Grd模型相比，Tin最大的优点是不必对离散数据进行网格化处理，而是直接对非网格化数据或网格化数据进行等值线追踪或分析。

2 等值线图绘制的步骤

利用MAPGIS软件对原始离散数据进行建模处理，自动绘制等值线图，生成的图形文件具有属性，大大提高工作效率。

2.1 数据的收集及处理

收集原始离散点的数据及相关参数，即点的大地直角坐标(X、Y)及相应的高程值。本次等高线绘制中点的高程数据由91卫图软件中下载而来，将该数据导入到Excel中建立数据库。数据格式如图1所示。

将Excel中的数据另存为文本文件(制表符分隔)(*.TXT)，将文本文件中的各列数据采用逗号隔开，不能有空格如图2所示。

图1 离散数据Excel文件

图2 离散数据TXT文件

2.2 数据的网格化

各个点的高程数据为离散数据，等值线绘制的关键是对原始数据进行建模处理，因此，数学模型是绘制等值线图的核心。不同的模型对数据处理的结果也有所不同，本次高程数据处理采用MAPGIS中Grd模型对数据进行处理。离散数据网格化生成Grd模型操作如下。

1)打开MAPGIS软件空间分析中的DTM分析，选择Grd模型中的离散数据网格化对数据进行处理如图3所示。

图3 离散数据网格化

2)在离散数据网格化下，选择数据所对应的列即坐标(X,Y)和高程值。选择数据网格化的方法后按确定，计算机开始对原始数据进行网格化，并以用户输入的文件名保存网格化后的结果(*.Grd)。

2.3 等高线的绘制

选择Grd模型中的平面等值线图绘制功能，打开网格化的(*.Grd)文件，系统将自动弹出平面等值线图绘制对话框，在对话框中对各项参数进行设置如图4所示。

图4 等值线绘制参数设置

1)参数设置有等值线套区、绘制色阶、保留边界线、等值层值、点参数、线参数、区参数、注记参数等。这些参数可根据自己制图的需要选择设置相应的参数。

2)制图幅面选择原始数据范围，绘制出的等值图的比例尺为1∶1 000。

3)以上参数设置好后，点击确定。此时MAPGIS软件可以自动绘制出等值线图如图5所示。在文件菜单下，对绘制好的图件分别进行点文件、线文件、区文件的存储。

图5 等高线图

2.4 等高线图的处理

在MAPGIS中新建工程文件，将之前保存的点、线、区文件添加进来。根据实际情况对等值线进行调整，并相应地完善坐标网格、高层值等，得到最终等高线图。

2.5 等高线图效果比较

将MAPGIS软件绘制的等高线图与实际等高线图进行对比如图6所示，可以发现其中间区域等高线形态与实际等高线形态接近，山体形态基本吻合。边界区域与实际等高线有一定偏差，主要原因为边界以外缺少离散点数据，造成在离散数据网格化处理的结果存在偏差，直接影响等值线模型的精度，最终影响物探异常的平面特征。

图6 等高线图对比

3 应用方向

本次绘制等高线图的离散数据由91卫图软件中下载所得，用户均可在网上下载。所绘制出的等高线可以与区域地质图相叠加绘制出地形地质图，可作为地勘单位前期踏勘、勘查设计使用的图件。

将离散数据中点的大地坐标(X，Y)及高程值，修改为钻孔坐标及相应工程控制的煤层厚度、浮土厚度，利用MAPGIS软件进行等值线图绘制，即可绘制出煤层等厚线图、浮土等厚线图。这些图件可用于指导煤矿的开采、浮土的剥离等工作。如离散数据为物探、化探数据，同样可绘制出相应的物探、化探等值线图，能够直观地标示出物探、化探异常区域，可用于指导下一步找矿工作的方向。

MAPGIS软件绘制出的不同要素的等值线图除了可应用地质找矿外，还可以根据不同的离散数据绘制出水利部门的水深等直线图，气象部门的降水量等值线图、等温线图等。所绘制出的图件能够为有关部门提供有效的信息支撑。

4 结 论

本文利用MAPGIS绘制了某一地区的等高线图，并详细介绍了绘制过程。采用不同的模型对数据进行处理，绘制出的等值线图也有所差别[9-10]。通过对比分析发现绘制出的等高线图与实际等高线图基本吻合，但部分区域有所偏差。可以从以下方面解决实际操作过程中的存在的问题。

1)影响等值线图准确度的主要因素为原始数据的数量和质量，因此原始数据数量越多、范围越广、质量越好，绘制成的等值线图也就越准确。

2)MAPGIS软件对数据的处理为按照固定的算法进行处理，对一些数据极值的处理、边界等值线的绘制有时会存在一定偏差。因此，需要结合实际情况对绘制出的图件进行调整。

利用MAPGIS软件绘制等值线图，方法简单、快捷，所绘制的等值线图能够较真实地反应出所分析元素的变化规律。不仅提高了绘图效率，而且能够避免由人为原因造成的误差。因此具有十分重要的推广价值。

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