水利测绘在基于MicroStation平台三维设计软件中的应用

2012-08-15刘战江

黑龙江水利科技 2012年1期

刘战江

( 黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080)

0 前言

科技的发展为人类带来了便利，伴随着计算机技术的发展，设计人员经历了从手工绘图方式到计算机辅助绘图，计算机辅助三维绘图，并且朝着设计自动化的理想目标前进。随着计算机技术的迅猛发展，测绘技术的现代化程度也在不断提高。从传统的手工纸质绘图到半自动机械化成图，再到今天的计算机自动化成图，这是测绘技术在不同时期的质的飞跃，这也是测绘科研工作者以及测绘生产者不断努力的结果。选择MicroStation 作为基础平台进行地形成图软件，这是基于MicroStation 软件的自身优点，以及该平台在提高水利工程测量的效率和作业质量以及水利测量成果资料的利用率的应用实际情况而考虑。

1 传统绘图平台

目前各测绘单位所使用的软件，可谓五花八门，各有千秋。但基本上为两种类型: ①本系统( 单位) 自行开发的; ②由专门的测绘软件开发商开发主要以商业目的提供给广大用户使用的，也是各测绘单位用得比较多的。现在市场上的测绘软件用得最多的主要有3 种:①以清华山维公司与清华大学土木系联合开发的测霸EPSW( Electronic Plane－ table Surveying and Mapping system) 系列; ②武汉瑞得测绘自动化公司的RDMS 系列;③广州南方测绘仪器公司与广州开思公司的CASS 系列与SCS 系列。

EPSW 系列主要用于实测与自动绘制各种大比例尺数字地形图、地籍图、管线图、地物平面图、断面图等，但它的这几个功能是在不同的专门软件中的。它的主要特点为:①实时成图充分发挥了原来的平板测图优势，即测即显，所显即所测，在接生场地形图，真正达到了内外业一体化;②具有多种碎部测量方法;③界面友好，操作方便快捷，简单易学; ④独创的一步测量法，可以一边测图根，一边测碎部，最后再平差。该软件的最大优点是既符合老测绘工作人员的工作经验与习惯，又能高效地完成工作，应该说是我国现在电子平板测图系统中做得最好的，因此，深受广大测绘人员的喜欢，也占据了大部分的电子平板测图市场。它开创了数字测图的新局面，对我国数字测图技术的推广起到极大的推动作用。但是，尽管该软件也提供了诸如图形缩放、开窗、移动、删除等功能，但从内业的角度来考虑，这些功能还不能满足内业编缉的需要，而且，它将原来在外业的工作依旧在外业完成，似乎有悖于数字测图减轻外业工作的初衷，并且外业用的便携计算机很容易损坏。

RDMS 系列是在GIS 图形平台上开发的一个专门测绘用软件，也提供了电子平板方式，亦可利用电子手簿或全站仪所存储的测量数据传到计算机上再以交互编缉的方式成图。它提供的功能与原来的测量习惯基本上能保持一致，比较简单易学，测量人员可以很快的熟悉并上手操作，提供了地籍测量的相关内容，对于地籍表格的处理方便快捷。所以，许多从事地籍测量的单位选择了它。

而对于已经熟悉AUTO CAD 的用户而言，CASS 系列与SCS 系列则是一个不错的选择，因为它们是基于AUTO CAD平台开发的，AUTO CAD 的所有功能它都可以用，而AUTO CAD 则是世界上大家所共认的绘图平台，其编辑功能是有目共睹的。CASS 与SCS 的功能差不多，各有所长与所短。CASS 的服务可以说是一个电话随叫随到，而SCS 的服务在近一段时间内是无法与其所相提并论的。它们均提供3 种作业方式:电子平板方式、原图数字化方式及内外业一体化。在CAD 的基础上，开发了许多功能，如量算定点、图形复制、绘制多功能复合线等。除此之外，还提供了地籍表格绘制与图纸管理等功能。对于哪些既想用电子平板方式作业，又能在室内编辑成图的单位而言，可以选择它。在测绘领域中，传统作图软件AutoCAD，用于工程测量数字化工作也存在着许多缺点，如传统的绘图方式成图周期长、成本高、效率低，缺乏快速的计算能力，数据共享性较差，数据结构不便设计复杂等因素，这些缺点也制约了AutoCAD 的广泛应用。

此外，用于成果汇报演示所用的后期三维效果图还得用3DMAX 等其它的软件制作完成，并且不能完全按建筑物尺寸生成。

2 MicorStation 系统的功能及特点

MicroStation 是国际上和AutoCAD 齐名的二维和三维CAD 设计软件，第一个版本由Bentley 兄弟在1986年开发完成。其专用格式是DGN，并兼容AutoCAD 的DWG/DXF 等格式。MicroStation 是Bentley 工程软件系统有限公司在建筑、土木工程、交通运输、加工工厂、离散制造业、政府部门、公用事业和电讯网络等领域解决方案的基础平台。

MicroStation V8 是Bentley 公司的最新产品，具有强大的图形编辑功能和开放性。它较之前期版本进行了一些改进，其中主要的一点就是数据格式上的改进。V8 的文件格式相对于MicroStation 历史上其它的文件格式更加稳定和完善。多操作平台:它可以在WINXP/NT 、UNIX 等多种系统平台上运行，采用Office 用户界面标准设计，完全点击式操作，图形编辑功能强大，所见即所得的操作，如全面图线无级放缩、全面的作图功能、窗体鸟瞰和多文档显示等。MicroStation 编辑图形环境具有多项优点，例如高质量的字体，自定义的线型，开放的符号库和全面的作图功能以及灵活多样的注记方式。以及强大的绘图输出功能，包括地图输出的再符号化、特征的优先级、绘图输出预览和栅格矢量同时输出等相结合。多个二次开发接口。

MicorStation 测图成果的输出格式有DGN、DWG、TIFF、和MGE 等，尤其MicorStation 数据格式可转换成DXF 格式，为AutoCAD、GIS 软件如ArcInfo、ArcView、MapInfo 等提供前端数据。

由于MicroStation 提供了三维环境，使得在MicroStation中进行DEM 应用成为可能，二维等高线的描述形式很不直观，还要通过人脑三维地貌重建过程，通过MicroStation 处理的三维等高线可以直观表现地貌形状，并且可对原始数据构建的TIN 数据进行可视化的动态编辑，如可快速消途平三角形等有误差的地方，由TIN 可内插出各种高差的等高线及其高程注记。还可以将TIN 所在区域的DOM 叠合，渲染生成立体景观图，在所生成的立体模型上进行各种专题分析和应用，如高程分析、水域分析、断面计算和体积统计等。MicroStation可以打印输出PDF 格式，非常方便于成果汇报会上进行演示，也可省去重新利用其它软件制作动画、漫游的过程。

3 场地专业软件GEOPAK

MicroStation 只是一个系统平台，在MicroStation 平台下有许多专业软件针对各专业。其中GEOPAK 专业软件就是针对土木工程的设计软件，适用于绝大多数工程设计与测绘项目。GEOPAK 创建于1984年，其前身是Beiswenger Hoch ＆Associates 一家在美国处于领导地位的工程测绘、设计咨询公司。

GEOPAK 主要由以下模块组成:

1) GEOPAK Survey ( 不包括其数据采集模块) :压缩＆调整，测绘属性成图，坐标转换，COGO，平面呈图，数字地面模型( DTM) ，地块划分等。

2) GEOPAK Site:场地模型，DC Manager，平纵线型设计，平面图标注、纵断面和横断面，COGO，DTM 工具，地质工具，平纵成图工具。

3) GEOPAK Drainage:排水设计与分析，集水口、管道、沟渠、排水网络剖面图、各类报表、涵管、排水路径以及平面图的标注。

4) GEOPAK Water ＆ Sewer: 集水口、管道和管道网络的路径设计、冲突检查以及平面图的标注。

综上所述，GEOPAK 是工作于MicroStation 环境下的。使用MicroStation 的DGN 文件来对所有的对象、项目、模型和特征进行图形化的表现。同时GEOPAK 也会创建一些属于“自己”的文件。这些文件可以被视为数据文件，其中不包括图形信息。但其中一些文件会影响到MicroStation 的图形文件的显示内容或显示方式。GEOPAK 所创建的数据文件的数量取决于用户所使用的模块以及所进行的操作。例如，在项目生命周期的初始阶段会生成较多的数据文件。

GEOPAK 所使用的重要相关数据文件主要有以下4 种:1) DGN:MicroStation 图形文件。

2) GPK:存储空间和几何信息的二进制文件。

3) TIN:数字地面模型的非规则三角网数据文件，二进制。

4) GSF:GEOPAK Site 的Site Model 文件，TIN 文件信息的扩展模型。