[科普中国]-等值线

简介

以一组相等数值的连线表示制图对象数量、特征的地图。简称等值线图。如年平均气温图、年降水量图。它是专题地图的重要图型，最先用于描述地形。常见的有表现地势起伏和地貌结构的等高线图与等深线图；表现气温、水温、地温变化的等温线图；表现大气降水量变化的等降水量线图；表现地磁、地震变化的等磁偏线图 、 等磁力线图 、等震线图。另外，还有等压线、等风速线、等日照线、等云量线、等湿度线、等密度线、等透明度线、等盐分含量线、等时线等图。通常等值线所代表的数值为整数。

等值线地图的编制，通常是在地理底图上标出制图对象的相对点位（测站）的数值，然后把数值相等的点联成圆滑曲线，勾画出制图对象的空间结构特征。等值线地图还常辅以分层设色，以提高地图的直观效果。如气温等值线图以红色表现温暖、灰紫色表现寒冷，突出冷暖地区的对比及其间的渐变关系，更形象地表现气温的区域变化。1

计算机图形学中等值线性质从计算机图形学的角度讲，等值线图具有以下性质：

1）等值线通常是一条光滑连续曲线；

2）对于给定的某个高度值Zc，相应的等值线数量不止一条；

3）由于定义域是有界的，等值线可能是闭合的，也可能是不封闭的；

4）等值线一般不相互交错。2

判断从理论上讲，可以根据各个节点已知高度值拟合成一个三维光滑曲面 z =f（x，y），若用高度值为Zc的平面与该曲面相截，则全部交线在xy平面的投影即构成了高度值 Zc的等值线图。

等值线软件

由于等值线技术在科研和工程中得到越来越广泛的应用，等值线软件市场将不断发展。但是由于开发等值线软件的专业性强、难度大、周期长，目前国内外的已有软件尚有很多空白亟待填补，有较大的发展空间。

国外的等值线软件首推SURFER，美国Golden Software开发，等值线专用，简单易学，可以制作各类图表，提供12种插值方法，提供各种图像文件格式的输入输出接口，但是无法在线修改，无法和GIS和数据库连接，无法和其他系统连接，是目前主流的等值线产品软件。产品售价799美元/套。

此外，还有 MATLAB，美国，MathWorks公司开发；ARCGIS，美国ESRI公司开发； Tecplot，美国Tecplot公司开发的数据分析软件。这几款软件也具有等值线生成功能，但是，等值线仅仅是其中的一个小功能模块。这几款软件，如果购买正版，价格很高。

国内目前尚无专门的等值线软件。北京超图软件公司的superMap和武汉中地数码的Mapgis在其GIS产品中提供了等值线生成功能。

北京清流技术发展有限公司开发了一款专用的国产等值线软件conmas，功能比较强大。

Conmas可以根据散点数据进行插值，支持6种插值算法，生成格网数据，追踪生成等值线（面），并且可以在此基础上剪裁边界、绘制剖面图、计算特殊区域，在工程和科研领域具有广泛的用途。它具有以下特点：

1. 对散点进行可视化编辑，实现等值线的在线修改。

2. 支持shape、xls、dat、grd、bln等多种格式的文件导入导出。

3.支持边界剪裁和边界外扩，支持地图叠加。

4.支持二次开发，完美嵌入其它系统。

5. 多种插值算法，实现散点到网格数据的插值。1

绘制等值线的原因沿着某一特定的等值线，可以识别具有相同值的所有位置。通过查看相邻等值线的间距，可以大致了解值的分布层次。

下面的示例显示了输入高程格网和输出等值线地图。其中等值线较密集的区域表示较陡峭的位置。它们与高程较高的区域(在输入高程格网以白色表示)相对应。

等值线要素的属性表中包含了每条等值线的高程属性。

等值线是许多人都熟悉的表面表示方式，场景中的许多应用都会涉及到等值线。通过等值线在要素表中的值来设置等值线的基本高度，可以在 3D 场景中显示等值线要素。场景中的等值线可增强地形的显示效果。以下示例显示的是叠加在地形表面模型上的等值线。

如果不想对整个表面应用等值线，也可以创建单独的 3D 等值线图形。使用 ArcMap 和 ArcScene 中 3D Analyst 工具条上的创建等值线工具，可通过单击场景或地图中的表面来创建 3D 等值线图形。

可以使用单独的等值线图形来快速查找场景中的等值点。例如，您可以使用这些等值线来标记化学物浓度的阈值或填充水库的水位线。

可以在 ArcMap 和 ArcScene 之间复制 3D 等值线图形(如下所示)，从而在地图上的 3D 场景中的地形图像与 2D 场景中的地形图像之间建立直观的对应关系。 1