水利測繪在基于MicroStation平臺三維設計軟件中的應用

劉戰江

( 黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080)

0 前 言

科技的發展為人類帶來了便利，伴隨著計算機技術的發展，設計人員經歷了從手工繪圖方式到計算機輔助繪圖，計算機輔助三維繪圖，并且朝著設計自動化的理想目標前進。隨著計算機技術的迅猛發展，測繪技術的現代化程度也在不斷提高。從傳統的手工紙質繪圖到半自動機械化成圖，再到今天的計算機自動化成圖，這是測繪技術在不同時期的質的飛躍，這也是測繪科研工作者以及測繪生產者不斷努力的結果。選擇MicroStation 作為基礎平臺進行地形成圖軟件，這是基于MicroStation 軟件的自身優點，以及該平臺在提高水利工程測量的效率和作業質量以及水利測量成果資料的利用率的應用實際情況而考慮。

1 傳統繪圖平臺

目前各測繪單位所使用的軟件，可謂五花八門，各有千秋。但基本上為兩種類型: ①本系統( 單位) 自行開發的; ②由專門的測繪軟件開發商開發主要以商業目的提供給廣大用戶使用的，也是各測繪單位用得比較多的。現在市場上的測繪軟件用得最多的主要有3 種:①以清華山維公司與清華大學土木系聯合開發的測霸EPSW( Electronic Plane－ table Surveying and Mapping system) 系列; ②武漢瑞得測繪自動化公司的RDMS 系列;③廣州南方測繪儀器公司與廣州開思公司的CASS 系列與SCS 系列。

EPSW 系列主要用于實測與自動繪制各種大比例尺數字地形圖、地籍圖、管線圖、地物平面圖、斷面圖等，但它的這幾個功能是在不同的專門軟件中的。它的主要特點為:①實時成圖 充分發揮了原來的平板測圖優勢，即測即顯，所顯即所測，在接生場地形圖，真正達到了內外業一體化;②具有多種碎部測量方法;③界面友好，操作方便快捷，簡單易學; ④獨創的一步測量法，可以一邊測圖根，一邊測碎部，最后再平差。該軟件的最大優點是既符合老測繪工作人員的工作經驗與習慣，又能高效地完成工作，應該說是我國現在電子平板測圖系統中做得最好的，因此，深受廣大測繪人員的喜歡，也占據了大部分的電子平板測圖市場。它開創了數字測圖的新局面，對我國數字測圖技術的推廣起到極大的推動作用。但是，盡管該軟件也提供了諸如圖形縮放、開窗、移動、刪除等功能，但從內業的角度來考慮，這些功能還不能滿足內業編緝的需要，而且，它將原來在外業的工作依舊在外業完成，似乎有悖于數字測圖減輕外業工作的初衷，并且外業用的便攜計算機很容易損壞。

RDMS 系列是在GIS 圖形平臺上開發的一個專門測繪用軟件，也提供了電子平板方式，亦可利用電子手簿或全站儀所存儲的測量數據傳到計算機上再以交互編緝的方式成圖。它提供的功能與原來的測量習慣基本上能保持一致，比較簡單易學，測量人員可以很快的熟悉并上手操作，提供了地籍測量的相關內容，對于地籍表格的處理方便快捷。所以，許多從事地籍測量的單位選擇了它。

而對于已經熟悉AUTO CAD 的用戶而言，CASS 系列與SCS 系列則是一個不錯的選擇，因為它們是基于AUTO CAD平臺開發的，AUTO CAD 的所有功能它都可以用，而AUTO CAD 則是世界上大家所共認的繪圖平臺，其編輯功能是有目共睹的。CASS 與SCS 的功能差不多，各有所長與所短。CASS 的服務可以說是一個電話隨叫隨到，而SCS 的服務在近一段時間內是無法與其所相提并論的。它們均提供3 種作業方式:電子平板方式、原圖數字化方式及內外業一體化。在CAD 的基礎上，開發了許多功能，如量算定點、圖形復制、繪制多功能復合線等。除此之外，還提供了地籍表格繪制與圖紙管理等功能。對于哪些既想用電子平板方式作業，又能在室內編輯成圖的單位而言，可以選擇它。在測繪領域中，傳統作圖軟件AutoCAD，用于工程測量數字化工作也存在著許多缺點，如傳統的繪圖方式成圖周期長、成本高、效率低，缺乏快速的計算能力，數據共享性較差，數據結構不便設計復雜等因素，這些缺點也制約了AutoCAD 的廣泛應用。

此外，用于成果匯報演示所用的后期三維效果圖還得用3DMAX 等其它的軟件制作完成，并且不能完全按建筑物尺寸生成。

2 MicorStation 系統的功能及特點

MicroStation 是國際上和AutoCAD 齊名的二維和三維CAD 設計軟件，第一個版本由Bentley 兄弟在1986年開發完成。其專用格式是DGN，并兼容AutoCAD 的DWG/DXF 等格式。MicroStation 是Bentley 工程軟件系統有限公司在建筑、土木工程、交通運輸、加工工廠、離散制造業、政府部門、公用事業和電訊網絡等領域解決方案的基礎平臺。

MicroStation V8 是Bentley 公司的最新產品，具有強大的圖形編輯功能和開放性。它較之前期版本進行了一些改進，其中主要的一點就是數據格式上的改進。V8 的文件格式相對于MicroStation 歷史上其它的文件格式更加穩定和完善。多操作平臺:它可以在WINXP/NT 、UNIX 等多種系統平臺上運行，采用Office 用戶界面標準設計，完全點擊式操作，圖形編輯功能強大，所見即所得的操作，如全面圖線無級放縮、全面的作圖功能、窗體鳥瞰和多文檔顯示等。MicroStation 編輯圖形環境具有多項優點，例如高質量的字體，自定義的線型，開放的符號庫和全面的作圖功能以及靈活多樣的注記方式。以及強大的繪圖輸出功能，包括地圖輸出的再符號化、特征的優先級、繪圖輸出預覽和柵格矢量同時輸出等相結合。多個二次開發接口。

MicorStation 測圖成果的輸出格式有DGN、DWG、TIFF、和MGE 等，尤其MicorStation 數據格式可轉換成DXF 格式，為AutoCAD、GIS 軟件如ArcInfo、ArcView、MapInfo 等提供前端數據。

由于MicroStation 提供了三維環境，使得在MicroStation中進行DEM 應用成為可能，二維等高線的描述形式很不直觀，還要通過人腦三維地貌重建過程，通過MicroStation 處理的三維等高線可以直觀表現地貌形狀，并且可對原始數據構建的TIN 數據進行可視化的動態編輯，如可快速消途平三角形等有誤差的地方，由TIN 可內插出各種高差的等高線及其高程注記。還可以將TIN 所在區域的DOM 疊合，渲染生成立體景觀圖，在所生成的立體模型上進行各種專題分析和應用，如高程分析、水域分析、斷面計算和體積統計等。MicroStation可以打印輸出PDF 格式，非常方便于成果匯報會上進行演示，也可省去重新利用其它軟件制作動畫、漫游的過程。

3 場地專業軟件GEOPAK

MicroStation 只是一個系統平臺，在MicroStation 平臺下有許多專業軟件針對各專業。其中GEOPAK 專業軟件就是針對土木工程的設計軟件，適用于絕大多數工程設計與測繪項目。GEOPAK 創建于1984年，其前身是Beiswenger Hoch ＆Associates 一家在美國處于領導地位的工程測繪、設計咨詢公司。

GEOPAK 主要由以下模塊組成:

1) GEOPAK Survey ( 不包括其數據采集模塊) :壓縮＆調整，測繪屬性成圖，坐標轉換，COGO，平面呈圖，數字地面模型( DTM) ，地塊劃分等。

2) GEOPAK Site:場地模型，DC Manager，平縱線型設計，平面圖標注、縱斷面和橫斷面，COGO，DTM 工具，地質工具，平縱成圖工具。

3) GEOPAK Drainage:排水設計與分析，集水口、管道、溝渠、排水網絡剖面圖、各類報表、涵管、排水路徑以及平面圖的標注。

4) GEOPAK Water ＆ Sewer: 集水口、管道和管道網絡的路徑設計、沖突檢查以及平面圖的標注。

綜上所述，GEOPAK 是工作于MicroStation 環境下的。使用MicroStation 的DGN 文件來對所有的對象、項目、模型和特征進行圖形化的表現。同時GEOPAK 也會創建一些屬于“自己”的文件。這些文件可以被視為數據文件，其中不包括圖形信息。但其中一些文件會影響到MicroStation 的圖形文件的顯示內容或顯示方式。GEOPAK 所創建的數據文件的數量取決于用戶所使用的模塊以及所進行的操作。例如，在項目生命周期的初始階段會生成較多的數據文件。

GEOPAK 所使用的重要相關數據文件主要有以下4 種:1) DGN:MicroStation 圖形文件。

2) GPK:存儲空間和幾何信息的二進制文件。

3) TIN:數字地面模型的非規則三角網數據文件，二進制。

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

4 綜 述

通過對MicroStation 軟件的學習及使用，利用MicroStation 平臺來制作數字地形圖，滿足水利設計要求是切實可行的，既解決了傳統繪圖方式生產周期長的問題，又提高數字化地形圖成果的利用率。

［1］朱宏偉，劉甫斌，張家兵，嚴衛東. 數字測圖中測繪軟件之選擇［J］. 黑龍江水利科技，2004，32(2) :31－32.

［2］蔡林，李學義. 應用數字測圖中的幾點體會［J］. 黑龍江水利科技，2005，33(1) :23.