AutoCAD Map 3D软件在地质工作中的应用

2018-02-16王小锋邹小红完颜亚飞

西部探矿工程 2018年12期

王小锋，邹小红，完颜亚飞

（中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南昆明650051）

1 概述

AutoCAD Map 3D是一种GIS地图制作软件，并包括AutoCAD的工具和功能。它是一个功能更加强大的CAD软件，同时也是一个开发平台，可以在专业地图绘制、土地规划和技术设施管理应用方面发挥重要的作用。软件的文件接口格式更加广泛，可直接访问各类资源的CAD、GIS和光栅数据格式。AutoCAD Map 3D软件的应用多集中于地图绘制和信息管理平台的开发[1-5]，而在地质工作方面的应用研究相对较少。利用AutoCAD Map 3D软件所具有的光栅工具、GIS功能、空间显示等功能，在实际的地质工作中解决了涉及坐标系的一些问题，如区域地质图件的校正、不同坐标系地质图件的叠加、GIS数据的引用、光栅图像的叠加等，并完成了地形曲面渲染方面的应用，取得了较好效果，可以为地质工作者在利用AutoCAD Map 3D软件方面提供一些参考。

2 软件在地质工作中的应用

本文主要介绍AutoCAD Map 3D软件中的Raster Tools（光栅工具）、地图设置、分析等菜单所提供的功能在实际工作中的应用，解决地质工作中遇到的相关问题。

2.1 Raster Tools

地质工作的前期阶段，地质工作者会收集相关的各类地质图件，如20万区域地质图、5万区域地质图、地震动参数区划图、工程所在地的交通图以及一些GIS数据格式图件等，要将各种图件应用于实际工作中，需要解决纸质图件的坐标配准，不同坐标系图件的相互叠加问题。然而，现在使用广泛的AutoCAD软件不具有坐标系设置的功能，无法对不同坐标系图件进行处理，在实际工程中仅使用较少的特征点进行图件叠加，误差较大[6-8]，给图件的使用带来了很大的阻碍。

本菜单所提供的功能包括 Insert、Save、Match、Rubber Sheet、Cleanup等，主要是对各类扫描图件进行处理。本节主要介绍对图件进行校正以纠正图件在扫描时出现的变形问题并匹配相应的坐标。先使用“Match”功能进行初步的校正，再使用“Rubber Sheet”功能采用网格状节点对图像进行进一步校正。由于采用了分块多点匹配的方法，有效降低了“Match”进行特征点匹配的误差，大大提高了图件校正的精度。如某个水库位于一幅20万区域地质图的东部边界，为了分析该水库的区域地质条件，需要叠加另一张位于其东侧的20万区域地质图，工作中使用Raster Tools的各种功能分别完成了2张区域地质图的校正及配准，配准后2张图叠加在一起。从2张区域地质图边界重合的部位来看，2张区域图上的地形线在交界部位连续性很好，可见2张区域地质图校正后的精度均得到了大幅提高。

2.2 地图设置

本菜单功能主要涉及地图、坐标系、属性数据、对象类、拓扑、要素数据等，本节主要介绍地图、坐标系、要素数据的部分功能在实际工作中的应用。

2.2.1“指定”功能

“指定”功能是对图件进行坐标系设置，提供的坐标系包括LL84、Beijing1954、Xian80等常用坐标系，且可以设置自定义坐标系，可完全满足在实际工作中坐标系设置的要求。通过该功能可以对所有图纸进行坐标系设置，为图纸后期的利用提供了基础。

2.2.2“附着”功能

各种地质图件的坐标系不同，如果直接在Auto⁃CAD软件中通过复制粘贴到原坐标，由于各种坐标系的投影参数的不同，必然会导致图纸无法完全匹配。比如某水库工程工作中坝址区地形图坐标系为Xian80，库区地形图为1万比例尺地形图，坐标系为Beijing1954，而20万区域地质图坐标系为Beijing1954，地震动参数区划图为LL84坐标系。仅仅使用AutoCAD软件来完成不同坐标系图件的叠加，一般采用特征点匹配，如河流交叉点、道路交叉点等，但是由于图件坐标系的不同，叠加后的结果往往不可避免会出现相对较大的误差。AutoCAD Map 3D软件提供的“附着”功能提供了坐标系自动转换功能，在导入图纸过程中选择图纸相应的坐标系即可实现坐标系的自动转换，从而可以将多张不同坐标系图纸叠加到一张图上。从图纸叠加后的结果来看，各种特征点和地形线均匹配较好，且图纸匹配的速度快，大大提高了利用已有区域地质成果的效率。

2.2.3“连接”功能

该功能提供了图纸与其他多种格式文件的连接功能，可以将其他图纸按照坐标系进行连接，以用于数据的查询和导入，数据连接提供的数据连接的格式包括SHP、SDF等格式。

由于各种填图软件具有GPS功能及图纸叠加功能，使得地质填图的野外定点效率大大提高，也极大地提高了野外地质填图的效率。但是野外填图成果如何导入已有的地质图上成为成果利用的一个主要的问题，填图软件导出的填图成果一般为KML或KMZ格式文件，其坐标系也与实际工作中使用的直角坐标系不一致，导致了填图成果无法直接导入AutoCAD作图软件，一般需要通过ArcGIS软件对KML或KMZ文件进行坐标转换，然后导入AutoCAD软件中。该过程不仅会丢失大量的属性，而且导入后的文件需要对照AutoCAD图纸和KML文件进行比对，逐个整理已有的地质点，资料整理的效率低下。

AutoCAD Map 3D软件本身无法直接导入KML和KMZ文件，在软件中添加一个FDO插件即可增加“添加KML连接”功能。如某水库的野外地质测绘得到了大量的地质测绘点，导出成KML文件。通过“连接”功能将KML文件导入，导入过程中设置坐标系为LL84，填图成果与坐标系为Xian80的已有地形图的叠加效果较好。同时通过对于地质点属性的设置，可以将野外填图信息直接调用显示在地形图上，便于资料的快速获取和直接利用。通过叠加地质点编号可以快速完成地质测绘点的位置输入；通过地质点的地质界线的属性显示，可以方便地编辑各类地质界线；通过地质点产状属性信息可以快速完成各类产状点的录入。通过“添加光栅图像或曲面连接”可以将TIF格式文件直接导入地形图中，且通过坐标系转换，地形图与光栅图像的匹配较好，满足实际工作中精度要求。由于地质点信息、光栅图像、地形图等各类的信息的叠加，使得滑坡、崩塌等不良物理地质界线的绘制更加准确、快速，而且一些卫片的解译成果可以更加准确、高效地融入现有的地质图中，提高工作的效率和成果的准确性。

2.3 分析

本菜单功能包括要素缓冲区、要素覆盖、样式编辑器、曲面阴影、对象缓冲器、网络分析等，本节主要介绍“样式编辑器”及“曲面阴影”功能的应用。现有的地形图多为二维地形图，其空间的效果不明显，无法直观显示地形及地貌的特征。利用“样式编辑器”及“曲面阴影”功能可完成对地形曲面的渲染，渲染效果可满足地形分析及展示的需要。首先通过Civil 3D软件将地形等高线转换为曲面，然后将曲面导出成DEM格式文件，通过“连接数据”功能将曲面导入AutoCAD Map 3D软件中，通过“样式编辑器”按照高程对曲面制作专题图，可得到渲染后的地形曲面。通过调整高程的分布间隔等，可以制作满足工程需要的地形曲面渲染图。从图上可以清晰地看出水库坝址附近左侧存在低邻谷，且分水岭较为单薄，右岸也存在低邻谷，但分水岭较为宽厚，在水库的库尾存在低于正常蓄水位的洼地，从岩性上分析，该洼地为一个岩溶洼地，需作为重点研究区域，了解水库渗漏的问题。