摘 要：文章介绍了基于FME软件处理大比例尺地形图中等高线圆滑的相关技术，并以乌鲁木齐市区域的平原和山地为例，阐述了基于FME软件的抽稀算法、圆滑算法、消除尖角等处理方法，最终使生成的等高线光滑美观，且未改变实际的地形起伏变化。实践表明，将FME工程保存为软件模板，不仅容易更换数据源，实用性强，还可以根据实际地形情况调整算法参数，极大地提升了地形图中等高线整饰的工作效率和质量。
关键词：FME模板；等高线；圆滑处理
中图分类号：P284 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2018）09-0038-03
Abstract：This paper introduces relevant technologies by using the FME software to process the contour smoothing in large scale topographical map，and takes the plain and mountain of Urumqi area as an example，this paper expounds the rarefying algorithm，smoothing algorithm，eliminating sharp angle based on FME software. Finally，the contour lines generated are smooth and beautiful without changing the actual terrain fluctuations. The practice indicates that the approach to save FME engineering software as a template not only can change the data source more easily and convenient，and it can also adjust the parameters of algorithm according to the actual terrain and greatly improve the work efficiency and quality of contour trims in the topographic map.
Keywords：FME template；contour line；smoothing treatment
0 引 言
地形图是城市规划的重要的基础资料，而等高线（即高程等值线）又是地形图中最主要的地形地貌要素。地形图等高线在地学研究中具有重要意义，如制作明暗等高线地图和构建数字高程模型（DEM），在城市规划选址、工程建设、环境评估等领域有着重大参考价值。地形图采编作业员一般在AutoCAD等制图软件中编辑城市大比例尺地形图（1：500-1：2000）的等高线，其数据编辑工作量较大，对作业人员地图美学要求高。特别是拟合后的等高线局部替换、拉节点、复合线内加点、复合线删点等工作量大，且主观性大，极易出错。虽然多种商用软件均能内插等高线、拟合（圆滑）等高线，但是能够针对等高线圆滑、抽稀，并且形成方便快捷一体化流程且人工干预少的软件功能不多。因此利用FME软件的模板技术，结合FME带参数的转换器，可以定制符合不同地形地貌需求的等高线圆滑处理模板。
1 FME软件综述
Safe Software公司旗下的Feature Manipulate Eng-ineering（以下简称FME）是一款基于语义的空间数据转换平台。FME平台包括三个核心组成部分：FME Workbench（工作台）、FME Universal Translator（通用转换器）、以及FME Universal Viewer（通用浏览器）。FME是一个强大的数据转换软件，其界面支持数据的拖放，使用户可以较容易地实现120多种不同数据格式之间的转换。
实际上基于FME的空间数据转换，主要采用语义映射文件来控制整个转换的流程。语义映射文件数据实际上是包含每个图形元素的全部空间和属性特征的要素编码对照表。如在等高线的圆滑处理过程中，需要读写的都是AutoCAD格式的地形图文件，地形图文件的图层名称、图层要素等高程属性字段都是固定的，这样编写语义映射文件能重复使用，可以进行批量处理。所以根据基础地形图等高线图层名称规则进行数据过滤，只针对等高线要素，其他地形图要素保持不变，编制通用的语义映射文件模版，处理其他数据时，只需设置数据源文件路径的参数。
2 等高线圆滑处理的关键方法
2.1 转换器的分析
等高线圆滑处理的原理就是曲线拟合，选择不同的转换器就是选择不同的算法，最后得到的结果不尽相同。平滑处理等高线不仅是为了图形美观，而且能够使等高线更准确地描述地形的变化。针对地形图中等高线数据要素，并考虑基本等高距的值，主要使用了SpikeRemover、Generalizer、Tester等转换器算法进行分析，并对各转换器进行参数设置。
SpikeRemover转换器指通过移除二维中的尖角（尖状物）来修复要素的几何图形。该转换器有两个参数，一个是Maximum Spike Angle（最大尖状物角度），另一个是Maximum Spike Length（最大尖状物长度）。转换器会查找每个线对，生成三个连续距离的点，如果角度（以度计算）在两个线段之间小于或等于指定的最大角度，如果中间点为突出，则移除它。Maximum Spike Length被指定，那么转换器会跳过大于这个长度的线段，否则，所有的线段都会被考虑。上述是对尖刺的处理，对于地形图数据中包含许多偏差而不是突出，建议使用Generalizer转换器的Douglas-Poiker方法清理要素。
Generalizer转换器包含了抽稀和圆滑四类算法。概括化算法，通过移除节点减小坐标密度。平滑算法，为每个节点确定新的位置。测量算法，计算点的位置，并返回这些点的一个列表（例如，要测量某个要素的弯曲度）。拟合算法，用一个调整到指定线的新要素，完全替代原始几何对象（例如，要最小化原始要素的垂直距离）。
Tester转换器，对要素执行一个或多个测试，并根据测试结果输出要素。测试语句中可以包含FME允许的任何操作符，我们可以根据AutoCAD的标高（autocad_elevation）属性，或将等高线polyline要素读取成2.5维，直接用Z值作为高程属性，利用Tester转换器，将等高线分为计曲线和首曲线，最后对线要素进行符号化处理，除了要指定层和颜色外，还需规定线型（autocad_linetye）和线宽（autocad_width）。
2.2 处理流程图及经验
地形图等高线的数据来源于航测像对模型中的数字高程模型以及外业调绘修补测采集的高程点，主要思路是：FME将以标准分幅为单位的AutoCAD地形图中的所有图形实体解析后，根据等高线所在的图层名称过滤，其他图层地形要素保持不变，将所有等高线要素数据，首先经过Spike Remover转换器移除尖角，然后利用Generalizer转换器进行抽稀和圆滑，通过2DForcer转换器，可以有效地除去AutoCAD中的3D多段线，最后进行统一的线型宽度、样式、颜色等输出配置，将等高线输出为首曲线和计曲线两类要素，实现成图的自动化。在FME Workbench中保存生成的FME模板印象文件（扩展名为fmw），可以切换数据源继续使用。使地形起伏较大的区域等高线较密，甚至还可以增加等高线节点的密度来控制等高线的变化。如图1所示。
3 结 论
本文使用FME软件制作等高线处理模板，以乌鲁木齐市1：500和1：1000大比例尺基础地形图为数据基础，经过实践，处理后的数据能够较好地满足多地形图成果图的需求，对于平坦地区和山地地区效果分别如图2、图3所示。
特别是对于较为平坦地区，为了不影响等高线表达的地形起伏，转换后的数据还需加入少量的人工辅助检查及修改，才能用于最终成果出图。相对于传统人工逐幅检查等高线要素、逐个修改等高线圆滑程度，基于FME的地形图等高线圆滑处理模板优势明显，极大地减少地图作业员工作量，有效地提高工作效率，减少重复劳动。但是还有许多图饰整饰功能可以增加，如等高线注记自动标注、等高线和高程点冲突检测、等高线的自动避让等，是下一步研究方向。
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作者简介：徐光岩（1984-），男，湖南岳阳人，工程师，硕士研究生。研究方向：数字城市、城市测绘、3S技术等。