纬地建模实例.docx

块将所有参与构网并必须沿之构网的等高线、山脊线等统称为“约束线”。的三维地形信息如山脊线、陡坎线等也应指定为“约束线”性质。纬地系统数模处理模线和首曲线分别存放在不同的图层中用户需要将这两个图层指定为“约束线”性质其他散点的图层而“约束线”对应存放等高线的图层不论是计曲线还是首曲线。一般计曲质如“地形点”、“约束线”、“非约束线”等。其中一般“地形点”对应存放所有单个三维户依次点选存储有三维地形数据的图层并分别指定其存储的三维数据信息参加构网时的性用户点选“数模”“三维数据读入”“读入dwg和dxf格式”菜单项根据提示选取所要读入的dwg文件程序从中提取出所有的图层列于图16-2所示的对话框中。用维图形信息也应分层存放。三维数据和图形信息分层存放用户通过手工或其他数字化软件矢量化软件所建成的三均将等高线计曲线和首曲线特征线水系线、断裂线、陡坎线或山脊线等地形点等纬地系统可直接从dwg图形文件中提取并读入三维数据。一般三维地形图文件按规定1读入autocad的dwg格式(参见“dwg-dxf”目录下的数据)形数据接口数据的示例均为实际工程示例。有“asc-pol”、“dwg-dxf”和“pnt-dgx-dlx”等子目录分别安装有系统所支持的几种三维地当用户安装纬地道路系统数模版后系统安装目录下将自动生成“数模”目录其下又图16-116.2.2三维数据读入启动高程过滤器即可将高程为0或高程超出用户指定范围的粗差点或废弃点自动剔除以数据高程过滤设置”对话框其中的“采用高程过滤器”项用于控制是否在读入数据时自动用户在点选“新数模”菜单项或键入“newdtm”命令后将出现如图16-1所示“点第一次建立数模应先点选“数模”“新数模”菜单项进行系统初始化。免影响后面构网。16.2.1开始新数模16.2数模建立与应用要远远慢于对整数的检索速度。符前缀长度以便程序在读入时将其去除。众所周知计算机对字符数据排序、检索速度点排序、检索、构网的速度不支持带有字符的点号。用户需在此输入asc文件中点号字别点号数据card/1支持在每个点号前用数字或字符组成的前缀。而纬地系统为了提高数据对话框“同时读入同名pol文件”用于控制系统在读入“*.asc”文件时是否同时读入“*.pol”。点选“数模”“三维数据读入”“asc和pol格式”菜单项将出现如图16-3所示的关联信息。纬地系统也支持读入此格式的三维数据。文件。“asc文件中点号前缀长度”用于去除*.asc和*.pol文件中所有点号的前缀。为了区的card/1软件。该软件主要支持读入asc和pol文本格式的三维数据。asc文件存放所有三在纬地系统数模应用模块未开发完成以前国内利用数模进行设计的单位主要使用德国2读入card/1所支持的asc和pol文本格式的三维数据(参见“dwg-dxf”目录下的数纬地系统支持autocadr14、r2000/2002和r2004-2006版的dwg格式的三维地形数据)据。维点的点号、x、y、高程等信息而pol文件中以点号记录来描述所有等高线、断裂线等点按“开始读入”按钮程序开始从该dwg文件中分类提取数据。提取完成后autocad命令行中将显示所提取到的三维点的总数目。点所得到的点数要远远超过提取控制点所得到的点数。等高线在赋于控制点后并将其拟合以使等高线更加圆滑、美观。请注意提取拟合圆滑在以上指定工作完成后还应注意对话框中的“spline搜索”选项用户可以在此选图16-2择只读入约束线如等高线上的控制点或读入约束线上的拟合圆滑点一般测绘部门会将“hint58lstsortpt.err”出错文件中如果用户需要检查修改这些点可以依据此文件。现的点将被滤去。同时系统会将这些平面坐标相同的点记录到纬地安装目录下如果三维数据中存在平面坐标相同点时系统会自动以第一次出现的点来进行构网其后出在数模理论中不存在平面坐标相同的点即x、y坐标完全相同高程不一定相同图16-4另外纬地系统也可根据用户的需要特别定制各种形式的数模接口。点选“数模”“三维数据读入”“pnt、dgx和dlx格式”菜单项将出现如图16-4所示对话框。“同时读入同名dgx和dlx文件”用于控制系统在读入“*.pnt”文件时所有断裂线的三维点数据。每幅图一般均同时由这三种文件组成。是否同时读入“*.dgx和*.dlx”文件。点击“确定”按钮系统弹出文件选择对话框根据文件的大小用户同样可以一次选择多个文件同时打开读入也可以分别读入后建模。与高程数据同名的*.dgx文件中存放所有等高线上的三维点数据同名的*.dlx文件中存放该三维数据格式也是国内测绘部门提供的一种其中*.pnt文件存放所有地形点的坐标3读入pnt-dgx-dlx文本格式的三维数据参见“pnt-dgx-dlx”目录下的数据程并在每一个文件完成后在命令行中提示已经读入的三维点的总数目。建立多个数模添加到一个数模组中点按“打开”按钮后程序便显示开始读入数据的过点击“开始读入”按钮系统弹出文件选择对话框用户根据需要选取所要读入的*.asc文件提示用户可以一次选择多个文件同时读入然后一次构网也可以分别读入每个文件y、z坐标和小数位数。在“asc文件格式”中需由用户根据*.asc文件的具体格式指定每一行中三维点的x、图16-3参见图16-6所示的“数模网格显示设置”对话框。点按“确定”后系统开始在当前autocad图形窗口中显示所有网格线或只显示数模“边界线”或虚拟显示网格线。速度大大加快。另外用户也可指定网格在显示时“约束线”“网格线”和“边界”的颜色。、线这种情况下只在计算机屏幕上显示网格线而不在autocad中生成图形实体其显示可以选择“只显示数模边界”而不显示全部数模中的所有网格线。也可虚拟显示所有网格16.2.5网格显示等情况大大减小了构网的操作难度和人工修改、纠正的工作量。网条件苛刻等问题自动将平面坐标相同点和一些粗差点进行剔除并自动处理断裂线相交数据量大出现问题的机率也很多纬地系统鉴于一些国外软件在构网时操作过程复杂、构的进度、过程并在构网过程中自动剔除平面坐标相同的点和其他高程粗差点。因为构网时入内存的所有三维点进行排序、检索、按dt理论构建三维数字化地面模型。通过测试纬地系统“构网”的速度在目前可以处理数模的国内外软件中是最快的。同时系统将显示构网为了进一步提高autocad显示数模图形的速度纬地系统在显示数模三角网格时用户在读完三维数据之后用户可点选“数模”“三角构网”菜单项程序开始对已经读图16-516.2.4三角构网图16-5所示。范围的点平面位置相同点断裂线相交点在断裂线上而未标识的点平三角形等。参见据中出现的所有问题。检查的内容主要包括零高程点和高程为无穷大的点高程超出合理拟三角构网对已经读入内存的所有三维点进行排序、检索等操作同时检查并逐一记录数功能用户在读完三维数据之后用户可点选“数模”“数据预检”菜单项程序开始模为了方便用户在三角构网前对原始三维数据进行检查纬地系统新开发了“数据预检”16.2.3数据预检完整等。线”两种修改方式。一般出现这些情况的原因主要是三维数据点采集不足或约束线指定不不符合实际地形或出现平三角形等问题系统提供用户“交换三角形对角线”或“插入约束实际地形情况在数模中插入或删除三维点此时系统将重新构网。另外对数模中出现的入或删除三维点、交换三角形对角线和插入约束线等。用户可根据显示的构网结果并结合在显示数模全部实体网格后系统允许用户对数模进行适当的编辑与修改主要包括插图16-716.2.6网格的编辑与修改即对数模的编辑与修改显示命令如“dview”、“ddvpoint”等从三维立体的角度来观察所形成的整个三维数模。因为这里显示出的网格线均带有实际的高程坐标所以用户可以通过autocad的三维图16-6如图16-7所示为构网完成以后显示所有网格线并通过三维立体角度观看的数字三维地面模型。一般经优化处理后余留的平三角形以红色显示这些平三角形都是无法避免的。按钮系统开始对当前数模中的三角网进行优化。优化完成后将在命令行中显示优化结果。中出现的最小高程和最大高程是当前数模中搜索得到的最大最小高程值。点按“开始优化”用户选取“数模”“三角网优化”菜单项可启动三角网优化程序其对话框如图16-9所示。请注意自动剔除的高程粗差点不包括高程等于最大小高程的数据点而对话框等情况。同时也可以自动剔除不在用户指定范围的高程粗差点、异常点和废点。纬地系统数模处理模块特别开发了三角网优化程序它可以自动消除网格内的平三角形软件均需要采用人工加入“约束线”的方法来消除平三角形。考虑z坐标高程对三角网的影响。在三维数据采点的密度和位置不十分理想的情况下目前处理数模的国内外软件所采用的基本都是二维的平面三角网构网理论它们都没有1三角网优化16.2.7数模优化图16-8a为未插入三维点的网格线图16-8b中圆圈内所示为插入一个三维点后系统自动重新构网以后的网格线对比图。构网。最好由该图的测绘部门和地形图提供者提供修改依据或进行修改地形图或数据文件后重新注意纬地不提倡用户对网格线做过多的修改如发现数模网格中有需要修改的地方图16-8b图16-8a所形成的三角网格就不能更贴切地反应实际地面的变化如出现平三角形等。其他一些国外提请用户注意系统再次自动搜索列出的优化条件是在前一次数模优化后的数据基础上进行根据优化后的数模边界情况用户可多次使用该功能对数模边界三角形进行优化。这里图16-11系统即对当前数模符合给定优化条件的边界长三角形进行搜索剔除。数最大高宽比和最小底宽用户也可以手工修改这两个参数值。点击“开始优化”按钮搜索当前数模边界的长三角形并在对话框中给出合适的准备剔除的边界长三角形的几何参此专门开发了“优化数模边界”功能其对话框如图16-11所示。执行该命令系统可自动角形而对于使用纵横断面数据构网生成的地面模型这种三角形可能会很多。纬地系统对图或数字地图进行三角构网后会在模型的边界位置生成一些边长超过正常三角形大小的三作。由于公路的特点决定了其数字模型一般均为弯曲的带状地形使用这种地形的电子地形三角构网完成后用户还可以对构网生成的数字化地面模型的边界进行自动优化的操2优化数模边界图16-10b图16-10a图16-10a、16-10b中圆圈内所示部分为用户执行“三角网优化”程序前后的网格线对图16-9比图。请注意优化程序只有在网格线全部显示的条件下才可以使用。成后应点选“数模”“数模组管理”菜单项系统显示如图16-13所示的数模组管理用户在点选“新数模”“三维数据读入”“三角构网”之后或在“网格显示”完这若干个数模。用户可以在“数模组管理”中建立、删除、激活某个数模。在系统中可根据路线的里程等因素分若干段分别建模同一个公路项目用数模组来管理2数模组管理与保存况主要是内存的大小和cpu的速度。我们测试发现一般100万个点形成数模后的网格图形文件或数模文件的大小均超过100m兆这样大的数据文件对于一般配置的计算机在读写时还是需较长的时间。将一个数模的总点数控制在2060万个之间比较理想当然这还取决于用户计算机的配置情长度的进行分段建模。与其他国外软件相比用户所需分段的数目要少得多。一般用户应的限制但考虑到autocad图形显示速度等因素一般仍需用户对整条路线大于50km超过100万个点可以一次建模这已经打破了其他国外软件在处理数模时对总点数上限虽然纬地系统数模模块采用独特的数据结构和专门的内存优化管理程序数十、百公里1关于分段建模16.2.8数模组管理与保存图16-12b图16-12a图16-12a、16-12b椭圆内所示部分分别是执行“优化数模边界”程序前后的网格线对比图。行边界长三角形的优化处理。得到优化范围的这两点坐标。接着点击“开始优化”按钮系统即对用户指定的优化范围进左下角坐标和右上角坐标点击“拾取”按钮可以直接在当前数模网格图中使用鼠标拾取化处理。勾选对话框中的“使用优化范围”选项即可输入欲进行边界优化处理的矩形范围用户在进行数模边界优化时还可以指定优化范围对局部数模边界的长三角形进行优过度剔除。的所列出的长三角形几何参数肯定小于前一次自动搜索的优化条件用户需注意防止产生功能界面如图16-14所示。距和角度后系统将计算得到该桩号的平面坐标进而插值计算得到该桩号位置地面的高程。该功能是对“点高程插值”的扩展用户在输入已知路线当前项目的任意桩号、支3桩号高程插值该功能可以在数模构网的基础上迅速反推得到数模范围内用户指定等高距的等高线。2输出等高线个三角形之中并通过插值计算准确得到该平面点在数模上的投影高程值。点取一点或在命令行中输入一个x、y平面坐标程序通过搜索确定该平面点位于哪一用户点选“数模”“数模应用”“点高程插值”菜单项后根据提示在数模边界内1点高程插值进行各种方式的剖切。数模应用是公路勘察设计建立三维数模的最终目的其核心问题在于高程插值和对数模16.2.9数模应用系统中称为数模组文件中并自动将*.gtm文件增加到“hpm项目管理器”中这模文件*.dtm删除。样用户下次重新打开项目时便可方便地浏览到上次所建立的各个数模。“保存数模组”按钮将用户在同一个项目中建立的若干个数模的信息保存到*.gtm文件“删除数模”按钮仅用于将数模组中某一数模项删去但并不直接将保存到硬盘上的数“添加数模”按钮用于将对话框中用户指定的某一数模添加到数模组中。“新建数模”按钮的功能与“新数模”菜单项功能基本相同用于关闭已打开的数模。中来以便对其进行编辑、显示或进行数模的剖切应用。“打开数模”按钮用于将对话框中用户指定的某一数模打开即激活并读入到内存图16-13在用户点按对话框右侧的“保存数模”按钮后系统提示用户输入数模文件名*.dtm”的一行表示当前刚构网完成的数模其后的“x最小”、将数模存储到硬盘中指定的位置。下一次再使用该数模时就不需要重新读入数据并构网了。“y最小”、“x最大”、“y最大”表示该数模中x、y的最大、最小值。对话框。其中处于激活状态“将不能进行插值计算。“纵断面插值”对话框如图16-16所示其中“桩号范围”默认值为路线的总体长度用户需根据当前数模的边界范围重新输入插值的起终点桩号范围超出数模边界范围的桩号横断地面数据。的路线方案比选成为可能。用户每完成一条方案平面设计即刻便可得到该方案全套的纵、省了外业测量所需耗费的人力、物力提高了勘察设计的效率和精度另一方面也使大范围打中桩、测中平、测横断面即可准确方便地获得路线纵、横断地面线数据一方面大大地节断面插值”功能是数模应用的核心。纬地系统这些功能的实现使用户不需要通过现场放线、功能直接从数模中插值得到路线的纵断面地面线数据这一功能和下面将要介绍的“横用户点选“数模”“数模应用”“纵断面插值”菜单项将启动数模应用的最主要图16-155纵断面插值值输出。一般系统还会提示用户指定输出数据的路径和名称。请参见图16-15所示界面。生成。同样用户在输入插值计算的范围、支距及与路线的夹角后点击“插值”按钮开始插该功能又是对“桩号高程插值”的扩展用以批量计算输出桥位等坐标和地面高程。其4边桩高程插值图16-14桩号来源可以是项目中的桩号序列文件*.sta也可以在用户指定固定的间距后系统自动用户可以用autocad的三维动态器或视点预置ddvpoint命令从任意三维角度来查看三“绘制三维地面线”控制在插值完成后是否绘制所有横断面三维剖切线即三维地面线。口。默认的输出格式即为纬地系统所需要的格式。所以这一输出格式的控制主要为其他软件作接计算的宽度。“输出格式”中的选项用以控制输出的横断面地面线数据文件格式对话框中切时是包括所有地面变化点还是只以等间距的方式“两侧宽度”控制横断面两侧插值。“横断面插值”对话框如图16-17所示“插值方式”控制系统在横向插值计算时剖6横断面插值算时autocad命令行中将逐桩提示插值进度情况。点按“开始插值”按钮提示用户输入插值后生成的纵断面地面线文件名*.dmx如果项目中已存在该文件那么系统会提示是否覆盖原地面线文件。在开始进行纵断面插值计到数模表面上的实体图形。“绘制三维地面线”控制在插值完成后是否在数模基础上绘制出插值范围的路线投影要对其进行设置。以上插值是在默认包含项目桩号序列文件*.sta中的所有桩号的前提下进距的桩号数基本接近。通常选择变化率控制方式是不会漏掉地形变化点的用户可以根据需设置为0.1时其插值结果与所有地形变化点方式时相似设置为1.0时插值结果与20m等桩行的。维地面线。格线交叉点二是根据用户指定的地形变化率。一般将此变化率设置为0.11.0弧度之间点”项用来控制插值计算时是否将地形变化点进行插值对此有两种设置方式一是所有网将路基左右侧边线的对应地面高程插值获得以备以后设计参考之用。其中“包含地形变化“插值控制”中的“路面左边线”和“路面右边线”控制在进行中桩插值的同时是否图16-16和隧道模型并可以选择同时输出三维地面模型。成路基模型、桥梁模型和隧道模型或者选择“整体输出”的方式一次性生成路基、桥梁(3dface)形式输出到当前的autocad图形窗口中再生成公路路基、边坡、边沟、排水沟、设计记录的三维数据的同时对原数模进行沿边界挖空之后先将地面模型以三维实体开然后选择“数模”“三维建模”“输出公路三维模型”菜单项系统在读取横断面路基边坡、边沟等的三维数据存储到横断面三维数据文件*.3dr文件中将数模激活或打标线、护栏等的三维实体。参见图16-19所示。用户可以选择“分段输出”的方式分别生“记录横断面三维数据”这样系统会在横断面设计绘图的同时将每一断面完成设计后的在用户完成横断面设计工作之后请注意必须选择横断面设计对话框“绘图控制”中的又一表现。公路与地面真实三维模型的快速建立是本系统数模应用部分超越其他一些国外软件的面地面线文件*.hdm中原实测部分的横断面地面线数据不会因此发生改变。点击“开始补测”按钮系统自动从数模中补测需增加部分的横断地面线数据并添加到横断能在对话框的“左侧”和“右侧”编辑栏输入需补测增加的宽度再输入补测的桩号范围面地面线其对话框如图16-18所示。当用户实测的横断面地面线宽度不足时可使用该功纬地系统新版增加了“横断面补测”功能实现在原始横断面数据的外侧拓宽补测横断图16-18图16-1716.2.10路线与地面三维模型建立7横断面补测图16-20生成地面模型和路线三维真实模型后用户可以用cad的三维动态观察器或视点预置ddvpoint等命令从任意的角度来浏览查看公路建成的景观还可以使用“绘图”“绘状的路线模型。型互相切割的难点路基模型的边缘和地面模型十分吻合而国外软件只能生成简单的网格生成不同的路面型式、标线、护栏等。这一模型克服了其他软件无法处理路基边坡和地面模制路线概略透视图”菜单项即tstz命令中的“视点设定”功能从行车时驾驶员的角度观察路线公路全景透视图。参见图16-20和图16-21所示的路线全景透视图。式的路基变化、超高过渡也都能如实表达。特别是系统会自动区分公路等级路基宽度等确的体现路基中各位置的标高、坐标、边沟、边坡等的高度尺寸同样也是精确的任意型由于纬地系统是在横断面设计的基础上输出路线三维模型所以模型就是设计项目最准图16-193回车后程序立即给所选取的等高线赋上高程值830.0,并将其颜色改变为红色以示图16-222提示“请输入等高线高程”用户键入所选取的等高线的高程如830.0点取一条等高线1用户选择“数模”“地形图三维化”“等高线赋值”2等高线赋值菜单项命令行中将首先提示“点取一等高线”用户直接从图中16-22所示是否由程序根据坐标判断等高的自动跟踪以及为了在地形图三维化之前先应设置等高线的等高距参见图1赋值前系统设置值。地形图系统特别提供了“地形图三维化”功能用户通过它直接给等高线和地形点赋高程为了把原本两维的数字化地形图或通过矢量化得到的地形图方便地转化为三维数字化16.2.11地形图三维数字化中“动画”目录下的avi格式的三维动态全景透视图请使用windwos的媒体播放器进行模型的动画演示。用户可参见后文附录中的经渲染后的路线全景透视图也可参考浏览光盘通标志等并可以抓屏制作出任意位置的公路全景三维透视图和avi格式的公路全景三维浏览。方便操作定义赋值后的等高线的颜色变化。景透视图用户可以转换任意视角和任意行车速度可以在路线模型中添加树木、房屋和交开发组最新开发的“纬地道路实时漫游系统”中即可马上生成经过专业渲染的公路动态全是将hintcad生成的地面、路线三维模型保存为dwg格式的图形文件并读入到纬地路线模型输出到专业渲染、动画制作软件如3dmax等经过渲染、制作后即可制作成漂亮的公路全景三维透视图或公路动态全景三维透视图公路动态仿真模型。最简单的方法易将全景透视图装入可打印输出的图框之中。最有表现力的方法是将autocad中的地面、用户采用绘制路线概略透视图部分的方法使用“wmfout”和“wmfin”命令很容图16-21在所有地形点的高程赋值完成以后除了使用前面所讲的等高线赋值方法对等高线赋值8智能高程线赋值离最近。以用户在使用该命令前须注意检查地形图中的地形点和其对应的高程标注文本是否规范距值。注意系统在搜索标注时将搜索距离该点最近的高程标注文本对地形点进行赋值所命令系统将自动搜索每一个地形点就近的高程标注文本自动对地形点的高程进行批量赋地形点标注都是单独的两个实体点和文本。对于这种情况通过执行“智能点高程赋值”在某些数字化地形图中其地形点和高程标注文本并没有组成一个图块或图组每一个7智能点高程赋值形点的高程赋值用户只需要选择图中一个高程点单元即可。图块或图组单元对于这样的数字化地形图纬地系统可以一次批量完成整张图纸的地有些数字化的地形图图中的地形点和其对应的高程标注字体文本已经连接形成了一个6点高程批量赋值块/组在以上过程中用户可随时按“esc”键退出等高线赋值功能。3提示“点取一高程点:”重复2。键后手工键入高程2提示“选取高程标注(手工输入请按回车):”用户可以直接从图中选取该高程点对应的高程标注程序将自动把标注中的高程赋给地形点并将其颜色改为黄色也可以按回车取一高程点:”用户直接从图中点取一地形点5地形点赋值逐个1用户选择“数模”“地形图三维化”“地形点赋值”菜单项命令行中提示“点多等高线赋值-与上述用法相似。程值自动增加等高距。用户可以从命令行的提示中检查赋值具体结果。跨越的第一条等高线必须已赋有高程值那么系统将自动为其后的多条等高线赋上相应的高以多等高线赋值+为例用户需根据命令行的提示在图中拾取两个点形成从第一4多等高线赋值+/-高程值。高程的等高线作为高程源程序将自动为以后用户所选取的每一条段等高线赋上相同的用于快速给相同高程但不连续地等高线赋高程值运行时先根据提示选取一条已经赋过在以上过程