數(shù)字地面模型建立與應(yīng)用

道路三維動態(tài)可視化幾何設(shè)計第一部分緯地道路輔助設(shè)計系統(tǒng)教程PAGE120PAGE119第十五章數(shù)字地面模型建立與應(yīng)用15.1主要功能說明2000年底緯地道路輔助設(shè)計系統(tǒng)的高速三維數(shù)字地面模型（DTM即DigitalTerrainModel）驅(qū)動引擎（核心模塊）開發(fā)成功，包括三維數(shù)據(jù)及約束信息讀入、數(shù)模排序與建立、數(shù)模插值與剖切應(yīng)用等模塊?！熬暤?D引擎”不但突破了以往軟件對可處理數(shù)據(jù)量的限制，而且其三角構(gòu)網(wǎng)的速度是部分國外軟件的兩倍以上。緯地“高速三維數(shù)模驅(qū)動引擎”打破了國內(nèi)公路行業(yè)數(shù)模應(yīng)用由國外軟件形成的壟斷。這樣，緯地道路CAD系統(tǒng)在保持符合國內(nèi)專業(yè)設(shè)計理念習(xí)慣、界面友好、上手簡便、功能系統(tǒng)全面等優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，V4.0以后的緯地道路CAD數(shù)模版，不僅能夠基于國內(nèi)常用的外業(yè)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行公路與互通式立交的輔助設(shè)計,同時也可基于三維數(shù)字化地形圖（或數(shù)據(jù)）進(jìn)行公路和城市道路的直接三維化設(shè)計，實(shí)現(xiàn)與國際勘測設(shè)計的接軌。系統(tǒng)三維數(shù)字地面模型所采用的Delaunay三角化方法（DelaunayTriangulation，簡稱DT）無論在數(shù)學(xué)上還是工程上都具有良好的性質(zhì)。它所形成的網(wǎng)格具有整體最優(yōu)特性，是一種最新，也是國際上流行的二維三角網(wǎng)格劃分方法,系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中還對該理論進(jìn)行了推廣和延伸。另外，考慮到數(shù)模中高程對三角網(wǎng)的影響，在系統(tǒng)中作了必要的優(yōu)化，可自行剔除平三角形、高程異常及粗差點(diǎn)等情況。眾所周知，三維數(shù)字地面模型處理具有相當(dāng)?shù)碾y度，不僅需要優(yōu)秀數(shù)模理論支持，更需要較高的計算機(jī)軟件技術(shù)支持。另外，緯地系統(tǒng)能在一年多的時間內(nèi)開發(fā)，并完成高速的數(shù)模處理模塊，也離不開對其他許多國外軟件的研究和學(xué)習(xí)，這讓我們少走了許多彎路，并進(jìn)一步克服別人的不足?！翱萍紵o國界”，國外的軟件可以引進(jìn)來，相信中國的緯地也可以走出去！15.1.1支持多種數(shù)模來源或接口（1）DXF格式和DWG格式系統(tǒng)可在不打開dwg/dxf圖形文件的基礎(chǔ)上，直接從中提取三維數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)既可通過地形圖矢量化后得到，也可直接由測繪、航測部門提供。（2）asc和pol文件格式在*.asc文件中以文本文件格式存儲所有與地形圖實(shí)測點(diǎn)位相對應(yīng)的高程點(diǎn)的數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)格式每一行分別為：點(diǎn)號，X坐標(biāo)，Y坐標(biāo)，Z坐標(biāo)，層號。其中點(diǎn)號必須唯一，一般由十進(jìn)制數(shù)字組成。在*.pol文件中以文本文件格式注明地形圖所有等高線的起終點(diǎn)數(shù)據(jù)。其格式每一行為：點(diǎn)號，層號。數(shù)據(jù)空行表示一條連續(xù)等高線、斷裂線的結(jié)束。（3）pnt、dgx和dlx格式其中與*.pnt同名的*.dgx和*.dlx文件分別存放所有地形點(diǎn)的坐標(biāo)與高程數(shù)據(jù)，等高線上的三維點(diǎn)數(shù)據(jù)和斷裂線的三維點(diǎn)數(shù)據(jù)。（4）對其他由地形圖三維數(shù)字化后所得到的數(shù)模格式（但同樣需要表明所有三維數(shù)據(jù)）本系統(tǒng)可根據(jù)用戶需要，特別開發(fā)相應(yīng)的接口。15.1.2輸出成果與應(yīng)用1）進(jìn)行任意樁號或已知平面坐標(biāo)點(diǎn)的高程插值。2）完成路線任意方案的縱、橫斷面高程插值（即對數(shù)模進(jìn)行任意剖切）。3）直接輸出三維真實(shí)地面模型。4）可沿任意內(nèi)部邊界對數(shù)模進(jìn)行挖空等處理，自動將路線和立交三維模型疊加處理后，得到整個路線與立交方案的三維真實(shí)模型。15.1.3數(shù)模建立精度、容量與速度（1）數(shù)模的精度系統(tǒng)采用國際上先進(jìn)的數(shù)模理論DT法形成具有整體最優(yōu)特性的三角網(wǎng)格，其精度已與許多國外軟件作過比較，十分可靠。在整體最優(yōu)化三角網(wǎng)的基礎(chǔ)上，數(shù)模的精度將主要取決于采點(diǎn)的精度和數(shù)量。系統(tǒng)專門開發(fā)了三維數(shù)模優(yōu)化模塊，可自動剔除數(shù)據(jù)中的粗差點(diǎn)和提示警告數(shù)據(jù)中高差突變點(diǎn)。（2）數(shù)模的容量系統(tǒng)支持海量數(shù)據(jù)處理功能，可將數(shù)十、百公里帶狀數(shù)模（幾百萬個點(diǎn)）一次讀入、排序、建立，并進(jìn)行插值等處理。目前一些國外軟件處理數(shù)模時，仍存在一次性可處理數(shù)據(jù)量的限制，而“緯地3D引擎”完全突破可處理數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)上的限制，用戶的計算機(jī)配置越高，處理的效率越高。但受AutoCAD圖形顯示速度等的制約，不便將超過100萬個點(diǎn)的數(shù)模圖形很快的顯示和進(jìn)行操作，建議用戶將全線數(shù)模進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆謮K建模處理（一般數(shù)模點(diǎn)數(shù)在20~60萬個左右最為經(jīng)濟(jì)可行）。（3）建模速度由于采用獨(dú)特的內(nèi)存管理方式和快速建模排序方法，系統(tǒng)讀入、排序并建立100萬個點(diǎn)左右的數(shù)模所需時間不超過1分鐘，但AutoCAD顯示整個數(shù)模需要的時間卻較長一些（還取決于用戶計算機(jī)的配置情況）。如果用戶不需要對數(shù)模進(jìn)行優(yōu)化和手工修改編輯（即不需要用AutoCAD打開并顯示全部數(shù)模，而只顯示其數(shù)模輪廓邊界的情況），可將路線上百公里一次建模，并進(jìn)行計算插值等。在完全保證精度的條件下，緯地系統(tǒng)建立并應(yīng)用數(shù)模的速度至少是目前國外軟件的2倍以上。（以上說明均已經(jīng)過實(shí)際工程的數(shù)模應(yīng)用對比，用戶也可進(jìn)行測試。）15.2數(shù)模建立與應(yīng)用15.2.1開始新數(shù)模第一次建立數(shù)模，應(yīng)先點(diǎn)選“數(shù)?！薄靶聰?shù)?！辈藛雾?xiàng)，進(jìn)行系統(tǒng)初始化。用戶在點(diǎn)選“新數(shù)?！辈藛雾?xiàng)或鍵入“newDTM”命令后，將出現(xiàn)如圖15-1所示“點(diǎn)數(shù)據(jù)高程過濾設(shè)置”對話框，其中的“采用高程過濾器”項(xiàng)用于控制是否在讀入數(shù)據(jù)時自動啟動高程過濾器，即可將高程為0或高程超出用戶指定范圍的粗差點(diǎn)或廢棄點(diǎn)自動剔除，以免影響后面構(gòu)網(wǎng)。圖15-115.2.2三維數(shù)據(jù)讀入當(dāng)用戶安裝緯地道路系統(tǒng)數(shù)模版后，系統(tǒng)安裝目錄下將自動生成“數(shù)?！蹦夸?，其下又有“asc-pol”、“dwg-dxf”和“pnt-dgx-dlx”等子目錄，分別安裝有系統(tǒng)所支持的幾種三維地形數(shù)據(jù)接口數(shù)據(jù)的示例（均為實(shí)際工程示例）。（1）讀入AutoCAD的dwg格式(參見“dwg-dxf”目錄下的數(shù)據(jù))緯地系統(tǒng)可在不打開dwg圖形文件的情況下，直接從中提取并讀入三維數(shù)據(jù)。一般三維地形圖文件按規(guī)定均將等高線（計曲線和首曲線），特征線（水系線、斷裂線、陡坎線或山脊線等），地形點(diǎn)等三維數(shù)據(jù)和圖形信息分層存放，用戶通過手工或其他數(shù)字化軟件（矢量化軟件）所建成的三維圖形信息也應(yīng)分層存放。用戶點(diǎn)選“數(shù)模”→“三維數(shù)據(jù)讀入”→“讀入dwg和dxf格式”菜單項(xiàng)，根據(jù)提示選取所要讀入的dwg文件，程序從中提取出所有的圖層，列于圖15-2所示的對話框中。用戶依次點(diǎn)選存儲有三維地形數(shù)據(jù)的圖層，并分別指定其存儲的三維數(shù)據(jù)信息參加構(gòu)網(wǎng)時的性質(zhì)，如“地形點(diǎn)”、“約束線”、“非約束線”等。其中一般“地形點(diǎn)”對應(yīng)存放所有單個三維散點(diǎn)的圖層，而“約束線”對應(yīng)存放等高線的圖層（不論是計曲線還是首曲線）。一般計曲線和首曲線分別存放在不同的圖層中，用戶需要將這兩個圖層指定為“約束線”性質(zhì)，其他的三維地形信息，如山脊線、陡坎線等也應(yīng)指定為“約束線”性質(zhì)。（緯地系統(tǒng)數(shù)模處理模塊將所有參與構(gòu)網(wǎng)并必須沿之構(gòu)網(wǎng)的等高線、山脊線等統(tǒng)稱為“約束線”。）圖15-2在以上指定工作完成后，還應(yīng)注意對話框中的“SPLINE搜索”選項(xiàng)，用戶可以在此選擇只讀入約束線（如等高線）上的控制點(diǎn)或讀入約束線上的擬合圓滑點(diǎn)（一般測繪部門會將等高線在賦于控制點(diǎn)后并將其擬合，以使等高線更加圓滑、美觀）。請注意，提取擬合圓滑點(diǎn)所得到的點(diǎn)數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過提取控制點(diǎn)所得到的點(diǎn)數(shù)。點(diǎn)按“開始讀入”按鈕，程序開始從該dwg文件中分類提取數(shù)據(jù)。提取完成后，AutoCAD命令行中將顯示所提取到的三維點(diǎn)的總數(shù)目。緯地系統(tǒng)支持AutoCADR14、R2000和R2002版的dwg格式的三維地形數(shù)據(jù)。（2）讀入Card/1所支持的asc和pol文本格式的三維數(shù)據(jù)(參見“dwg-dxf”目錄下的數(shù)據(jù))在緯地系統(tǒng)數(shù)模應(yīng)用模塊未開發(fā)完成以前，國內(nèi)利用數(shù)模進(jìn)行設(shè)計的單位主要使用德國的Card/1軟件。該軟件主要支持讀入asc和pol文本格式的三維數(shù)據(jù)。Asc文件存放所有三維點(diǎn)的點(diǎn)號、X、Y、高程等信息，而pol文件中以點(diǎn)號記錄來描述所有等高線、斷裂線等的關(guān)聯(lián)信息。緯地系統(tǒng)也支持讀入此格式的三維數(shù)據(jù)。點(diǎn)選“數(shù)?！薄叭S數(shù)據(jù)讀入”→“asc和pol格式”菜單項(xiàng)，將出現(xiàn)如圖15-3所示對話框。“同時讀入同名pol文件”用于控制系統(tǒng)在讀入“*.asc”文件時是否同時讀入“*.pol”文件。“ASC文件中點(diǎn)號前綴長度”用于去除*.asc和*.pol文件中所有點(diǎn)號的前綴。為了區(qū)別點(diǎn)號數(shù)據(jù)，Card/1支持在每個點(diǎn)號前用數(shù)字或字符組成的前綴。而緯地系統(tǒng)為了提高數(shù)據(jù)點(diǎn)排序、檢索、構(gòu)網(wǎng)的速度，不支持帶有字符的點(diǎn)號。用戶需在此輸入ASC文件中點(diǎn)號字符前綴長度，以便程序在讀入時將其去除。（眾所周知，計算機(jī)對字符數(shù)據(jù)排序、檢索速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于對整數(shù)的檢索速度。）圖15-3在“ASC文件格式”中，需由用戶根據(jù)*.ASC文件的具體格式指定每一行中三維點(diǎn)的X、Y、Z坐標(biāo)和小數(shù)位數(shù)。點(diǎn)擊“開始讀入”按鈕，系統(tǒng)彈出文件選擇對話框，用戶根據(jù)需要選取所要讀入的*.asc文件（提示：用戶可以一次選擇多個文件同時讀入然后一次構(gòu)網(wǎng)，也可以分別讀入每個文件建立多個數(shù)模添加到一個數(shù)模組中），點(diǎn)按“打開”按鈕后，程序便顯示開始讀入數(shù)據(jù)的過程，并在每一個文件完成后，在命令行中提示已經(jīng)讀入的三維點(diǎn)的總數(shù)目。（3）讀入pnt-dgx-dlx文本格式的三維數(shù)據(jù)（參見“pnt-dgx-dlx”目錄下的數(shù)據(jù)）該三維數(shù)據(jù)格式也是國內(nèi)測繪部門提供的一種，其中*.pnt文件存放所有地形點(diǎn)的坐標(biāo)與高程數(shù)據(jù)；同名的*.dgx文件中存放所有等高線上的三維點(diǎn)數(shù)據(jù)；同名的*.dlx文件中存放所有斷裂線的三維點(diǎn)數(shù)據(jù)。每幅圖一般均同時由這三種文件組成。點(diǎn)選“數(shù)?！薄叭S數(shù)據(jù)讀入”→“PNT、DGX和DLX格式”菜單項(xiàng)，將出現(xiàn)如圖15-4所示對話框?！巴瑫r讀入同名DGX和DLX文件”用于控制系統(tǒng)在讀入“*.pnt”文件時是否同時讀入“*.dgx和*.dlx”文件。點(diǎn)擊“確定”按鈕，系統(tǒng)彈出文件選擇對話框，根據(jù)文件的大小，用戶同樣可以一次選擇多個文件同時打開讀入，也可以分別讀入后建模。圖15-4另外，緯地系統(tǒng)也可根據(jù)用戶的需要，特別定制各種形式的數(shù)模接口。在數(shù)模理論中不存在平面坐標(biāo)相同的點(diǎn)（即X、Y坐標(biāo)完全相同，高程不一定相同），如果三維數(shù)據(jù)中存在平面坐標(biāo)相同點(diǎn)時，系統(tǒng)會自動以第一次出現(xiàn)的點(diǎn)來進(jìn)行構(gòu)網(wǎng)，其后出現(xiàn)的點(diǎn)將被濾去。同時系統(tǒng)會將這些平面坐標(biāo)相同的點(diǎn)記錄到“C:\Hint40\lst\Sortpt.err”出錯文件中，如果用戶需要檢查修改這些點(diǎn)，可以依據(jù)此文件。15.2.3數(shù)據(jù)預(yù)檢為了方便用戶在三角構(gòu)網(wǎng)前對原始三維數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，緯地系統(tǒng)新開發(fā)了“數(shù)據(jù)預(yù)檢”功能，用戶在讀完三維數(shù)據(jù)之后，用戶可點(diǎn)選“數(shù)?！薄皵?shù)據(jù)預(yù)檢”菜單項(xiàng)，程序開始模擬三角構(gòu)網(wǎng)，對已經(jīng)讀入內(nèi)存的所有三維點(diǎn)進(jìn)行排序、檢索等操作，同時檢查并逐一記錄數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的所有問題。檢查的內(nèi)容主要包括：零高程點(diǎn)和高程為無窮大的點(diǎn)，高程超出合理范圍的點(diǎn)，平面位置相同點(diǎn)，斷裂線相交點(diǎn)，在斷裂線上而未標(biāo)識的點(diǎn)，平三角形等。參見圖15-5所示。圖15-515.2.4三角構(gòu)網(wǎng)在讀完三維數(shù)據(jù)之后，用戶可點(diǎn)選“數(shù)?！薄叭菢?gòu)網(wǎng)”菜單項(xiàng)，程序開始對已經(jīng)讀入內(nèi)存的所有三維點(diǎn)進(jìn)行排序、檢索、按DT理論構(gòu)建三維數(shù)字化地面模型。通過測試，緯地系統(tǒng)“構(gòu)網(wǎng)”的速度在目前可以處理數(shù)模的國內(nèi)外軟件中是最快的。同時系統(tǒng)將顯示構(gòu)網(wǎng)的進(jìn)度、過程，并在構(gòu)網(wǎng)過程中自動剔除平面坐標(biāo)相同的點(diǎn)和其他高程粗差點(diǎn)。因?yàn)闃?gòu)網(wǎng)時數(shù)據(jù)量大，出現(xiàn)問題的機(jī)率也很多，緯地系統(tǒng)鑒于一些國外軟件在構(gòu)網(wǎng)時操作過程復(fù)雜、構(gòu)網(wǎng)條件苛刻等問題，自動將平面坐標(biāo)相同點(diǎn)和一些粗差點(diǎn)進(jìn)行剔除，并自動處理斷裂線相交等情況，大大減小了構(gòu)網(wǎng)的操作難度和人工修改、糾正的工作量。15.2.5網(wǎng)格顯示為了進(jìn)一步提高AutoCAD顯示數(shù)模圖形的速度，緯地系統(tǒng)在顯示數(shù)模三角網(wǎng)格時用戶可以選擇“只顯示數(shù)模邊界”，而不顯示全部數(shù)模中的所有網(wǎng)格線。也可虛擬顯示所有網(wǎng)格線，這種情況下只在計算機(jī)屏幕上顯示網(wǎng)格線，而不在AutoCAD中生成圖形實(shí)體，其顯示速度大大加快。另外，用戶也可指定網(wǎng)格在顯示時“約束線”、“網(wǎng)格線”和“邊界”的顏色。參見圖15-6所示的“數(shù)模網(wǎng)格顯示設(shè)置”對話框。點(diǎn)按“確定”后，系統(tǒng)開始在當(dāng)前AutoCAD圖形窗口中顯示所有網(wǎng)格線，或只顯示數(shù)模“邊界線”，或虛擬顯示網(wǎng)格線。圖15-6因?yàn)檫@里顯示出的網(wǎng)格線均帶有實(shí)際的高程坐標(biāo)，所以用戶可以通過AutoCAD的三維顯示命令（如“dview”、“ddvpoint”等），從三維立體的角度來觀察所形成的整個三維數(shù)模。如圖15-6c所示為構(gòu)網(wǎng)完成以后顯示所有網(wǎng)格線并通過三維立體角度觀看的數(shù)字三維地面模型。圖15-6c15.2.6網(wǎng)格的編輯與修改（即對數(shù)模的編輯與修改）在顯示數(shù)模全部實(shí)體網(wǎng)格后，系統(tǒng)允許用戶對數(shù)模進(jìn)行適當(dāng)?shù)木庉嬇c修改，主要包括插入或刪除三維點(diǎn)、交換三角形對角線和插入約束線等。用戶可根據(jù)顯示的構(gòu)網(wǎng)結(jié)果，并結(jié)合實(shí)際地形情況，在數(shù)模中插入或刪除三維點(diǎn)，此時系統(tǒng)將重新構(gòu)網(wǎng)。另外，對數(shù)模中出現(xiàn)的不符合實(shí)際地形或出現(xiàn)平三角形等問題，系統(tǒng)提供用戶“交換三角形對角線”或“插入約束線”兩種修改方式。（一般出現(xiàn)這些情況的原因主要是三維數(shù)據(jù)點(diǎn)采集不足或約束線指定不完整等。）圖15-6a圖15-6b注意：緯地不提倡用戶對網(wǎng)格線做過多的修改，如發(fā)現(xiàn)數(shù)模網(wǎng)格中有需要修改的地方，最好由該圖的測繪部門和地形圖提供者提供修改依據(jù)或進(jìn)行修改地形圖或數(shù)據(jù)文件后重新構(gòu)網(wǎng)。圖15-6a為未插入三維點(diǎn)的網(wǎng)格線，圖15-6b中圓圈內(nèi)所示為插入一個三維點(diǎn)后系統(tǒng)自動重新構(gòu)網(wǎng)以后的網(wǎng)格線對比圖。15.2.7數(shù)模優(yōu)化（即三角網(wǎng)優(yōu)化）目前處理數(shù)模的國內(nèi)外軟件所采用的基本都是二維的平面三角網(wǎng)構(gòu)網(wǎng)理論，它們都沒有考慮Z坐標(biāo)（高程）對三角網(wǎng)的影響。在三維數(shù)據(jù)采點(diǎn)的密度和位置不十分理想的情況下，所形成的三角網(wǎng)格就不能更貼切地反應(yīng)實(shí)際地面的變化，如出現(xiàn)平三角形等。其他一些國外軟件均需要采用人工加入“約束線”的方法來消除平三角形。緯地系統(tǒng)數(shù)模處理模塊特別開發(fā)了三角網(wǎng)優(yōu)化程序，它可以自動消除網(wǎng)格內(nèi)的平三角形等情況。同時也可以自動剔除不在用戶指定范圍的高程粗差點(diǎn)、異常點(diǎn)和廢點(diǎn)。用戶選取“數(shù)?！薄叭蔷W(wǎng)優(yōu)化”菜單項(xiàng)可啟動三角網(wǎng)優(yōu)化程序，其對話框如圖15-7所示。請注意，自動剔除的高程粗差點(diǎn)不包括高程等于最大（?。└叱痰臄?shù)據(jù)點(diǎn)，而對話框中出現(xiàn)的最小高程和最大高程是當(dāng)前數(shù)模中搜索得到的最大最小高程值。點(diǎn)按“開始優(yōu)化”按鈕，系統(tǒng)開始對當(dāng)前數(shù)模中的三角網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化完成后將在命令行中顯示優(yōu)化結(jié)果。一般經(jīng)優(yōu)化處理后余留的平三角形以紅色顯示，這些平三角形都是無法避免的。圖15-7請注意，優(yōu)化程序只有在網(wǎng)格線全部顯示的條件下才可以使用。圖15-7a、15-7b中圓圈內(nèi)所示部分為用戶執(zhí)行“三角網(wǎng)優(yōu)化”程序前后的網(wǎng)格線對比圖。圖15-7a圖15-7b15.2.8數(shù)模組管理與保存（1）關(guān)于分段建模雖然緯地系統(tǒng)數(shù)模模塊采用獨(dú)特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和專門的內(nèi)存優(yōu)化管理程序，數(shù)十、百公里（超過100萬個點(diǎn)）可以一次建模，這已經(jīng)打破了其他國外軟件在處理數(shù)模時對總點(diǎn)數(shù)上限的限制，但考慮到AutoCAD圖形顯示速度等因素，一般仍需用戶對整條路線（大于50km長度的）進(jìn)行分段建模。與其他國外軟件相比，用戶所需分段的數(shù)目要少得多。一般用戶應(yīng)將一個數(shù)模的總點(diǎn)數(shù)控制在20~60萬個之間比較理想，當(dāng)然這還取決于用戶計算機(jī)的配置情況（主要是內(nèi)存的大小和CPU的速度）。我們測試發(fā)現(xiàn)，一般100萬個點(diǎn)形成數(shù)模后的網(wǎng)格圖形文件或數(shù)模文件的大小均超過100M（兆），這樣大的數(shù)據(jù)文件對于PⅢ系列的計算機(jī)在讀寫時還是需較長的時間。（2）數(shù)模組管理與保存在系統(tǒng)中可根據(jù)路線的里程等因素分若干段分別建模，同一個公路項(xiàng)目用數(shù)模組來管理這若干個數(shù)模。用戶可以在“數(shù)模組管理”中建立、刪除、激活某個數(shù)模。用戶在點(diǎn)選“新數(shù)?！薄叭S數(shù)據(jù)讀入”→“三角構(gòu)網(wǎng)”之后（或在“網(wǎng)格顯示”完成后），應(yīng)點(diǎn)選“數(shù)?！薄皵?shù)模組管理”菜單項(xiàng)，系統(tǒng)顯示如圖15-8所示的數(shù)模組管理對話框。其中處于激活狀態(tài)“”的一行表示當(dāng)前剛構(gòu)網(wǎng)完成的數(shù)模，其后的“X最小”、“Y最小”、“X最大”、“Y最大”表示該數(shù)模中X、Y的最大、最小值。在用戶點(diǎn)按對話框右側(cè)的“保存數(shù)?！卑粹o后，系統(tǒng)提示用戶輸入數(shù)模文件名（*.dtm），將數(shù)模存儲到硬盤中指定的位置。下一次再使用該數(shù)模時就不需要重新讀入數(shù)據(jù)并構(gòu)網(wǎng)了。圖15-8“打開數(shù)?！卑粹o用于將對話框中用戶指定的某一數(shù)模打開（即激活），并讀入到內(nèi)存中來，以便對其進(jìn)行編輯、顯示或進(jìn)行數(shù)模的剖切應(yīng)用?！靶陆〝?shù)?！卑粹o的功能與“新數(shù)?！辈藛雾?xiàng)功能基本相同，用于關(guān)閉已打開的數(shù)模?！疤砑訑?shù)模”按鈕用于將對話框中用戶指定的某一數(shù)模添加到數(shù)模組中?！皠h除數(shù)?！卑粹o僅用于將數(shù)模組中某一數(shù)模項(xiàng)刪去，但并不直接將保存到硬盤上的數(shù)模文件（*.dtm）刪除。“保存數(shù)模組”按鈕將用戶在同一個項(xiàng)目中建立的若干個數(shù)模的信息保存到*.gtm文件（系統(tǒng)中稱為數(shù)模組文件）中，并自動將*.gtm文件增加到“HPM（項(xiàng)目管理器）”中，這樣用戶下次重新打開項(xiàng)目時，便可方便地瀏覽到上次所建立的各個數(shù)模。15.2.9數(shù)模應(yīng)用數(shù)模應(yīng)用是公路勘察設(shè)計建立三維數(shù)模的最終目的，其核心問題在于高程插值和對數(shù)模進(jìn)行各種方式的剖切。（1）點(diǎn)高程插值用戶點(diǎn)選“數(shù)?！薄皵?shù)模應(yīng)用”→“點(diǎn)高程插值”菜單項(xiàng)后，根據(jù)提示在數(shù)模邊界內(nèi)點(diǎn)取一點(diǎn)，或在命令行中輸入一個X、Y平面坐標(biāo)，程序通過搜索，確定該平面點(diǎn)位于哪一個三角形之中，并通過插值計算準(zhǔn)確得到該平面點(diǎn)在數(shù)模上的投影高程值。（2）輸出等高線該功能可以在數(shù)模構(gòu)網(wǎng)的基礎(chǔ)上迅速反推得到數(shù)模范圍內(nèi)用戶指定等高距的等高線。（3）樁號高程插值該功能是對“點(diǎn)高程插值”的擴(kuò)展，用戶在輸入已知路線（當(dāng)前項(xiàng)目）的任意樁號、支距和角度后，系統(tǒng)將計算得到該樁號的平面坐標(biāo)，進(jìn)而插值計算得到該樁號位置地面的高程。功能界面如圖15-9所示。圖15-9（4）邊樁高程插值該功能又是對“樁號高程插值”的擴(kuò)展，用以批量計算輸出橋位等坐標(biāo)和地面高程。其樁號來源可以是項(xiàng)目中的樁號序列文件（*.sta），也可以在用戶指定固定的間距后系統(tǒng)自動生成。同樣用戶在輸入插值計算的范圍、支距及與路線的夾角后，點(diǎn)擊“插值”按鈕開始插值輸出。一般系統(tǒng)還會提示用戶指定輸出數(shù)據(jù)的路徑和名稱。請參見15-10所示界面。圖15-10（5）縱斷面插值用戶點(diǎn)選“數(shù)模”→“數(shù)模應(yīng)用”→“縱斷面插值”菜單項(xiàng)，將啟動數(shù)模應(yīng)用的最主要功能―—直接從數(shù)模中插值得到路線的縱斷面地面線數(shù)據(jù)，這一功能和下面將要介紹的“橫斷面插值”功能是數(shù)模應(yīng)用的核心。緯地系統(tǒng)這些功能的實(shí)現(xiàn)使用戶不需要通過現(xiàn)場放線、打中樁、測中平、測橫斷面即可準(zhǔn)確方便地獲得路線縱、橫斷地面線數(shù)據(jù)，一方面大大地節(jié)省了外業(yè)測量所需耗費(fèi)的人力、物力，提高了勘察設(shè)計的效率和精度，另一方面也使大范圍的路線方案比選成為可能。用戶每完成一條方案平面設(shè)計，即刻便可得到該方案全套的縱、橫斷地面數(shù)據(jù)。“縱斷面插值”對話框如圖15-11所示，其中“樁號范圍”默認(rèn)值為路線的總體長度，用戶需根據(jù)當(dāng)前數(shù)模的邊界范圍重新輸入插值的起終點(diǎn)樁號范圍，超出數(shù)模邊界范圍的樁號將不能進(jìn)行插值計算。圖15-11“插值控制”中的“路面左邊線”和“路面右邊線”控制在進(jìn)行中樁插值的同時，是否將路基左右側(cè)邊線的對應(yīng)地面高程插值獲得，以備以后設(shè)計參考之用。其中“包含地形變化點(diǎn)”項(xiàng)用來控制插值計算時是否將地形變化點(diǎn)進(jìn)行插值，對此有兩種設(shè)置方式：一是所有網(wǎng)格線交叉點(diǎn)，二是根據(jù)用戶指定的地形變化率。一般將此變化率設(shè)置為0.1～1.0弧度之間，設(shè)置為0.1時其插值結(jié)果與所有地形變化點(diǎn)方式時相似，設(shè)置為1.0時插值結(jié)果與20m等樁距的樁號數(shù)基本接近。通常選擇變化率控制方式是不會漏掉地形變化點(diǎn)的，用戶可以根據(jù)需要對其進(jìn)行設(shè)置。（以上插值是在默認(rèn)包含項(xiàng)目樁號序列文件*.sta中的所有樁號的前提下進(jìn)行的。）“繪制三維地面線”控制在插值完成后，是否在數(shù)?；A(chǔ)上繪制出插值范圍的路線投影到數(shù)模表面上的實(shí)體圖形。點(diǎn)按“開始插值”按鈕，提示用戶輸入插值后生成的縱斷面地面線文件名（*.dmx），如果項(xiàng)目中已存在該文件，那么系統(tǒng)會提示是否覆蓋原地面線文件。在開始進(jìn)行縱斷面插值計算時，AutoCAD命令行中將逐樁提示插值進(jìn)度情況。（6）橫斷面插值“橫斷面插值”對話框如15-12圖所示，“插值方式”控制系統(tǒng)在橫向插值計算時（剖切時），是包括所有地面變化點(diǎn)，還是只以等間距的方式。“兩側(cè)寬度”控制橫斷面兩側(cè)插值計算的寬度。“輸出格式”中的選項(xiàng)用以控制輸出的橫斷面地面線數(shù)據(jù)文件格式，對話框中默認(rèn)的輸出格式即為緯地系統(tǒng)所需要的格式。所以這一輸出格式的控制主要為其他軟件作接口。圖15-12“繪制三維地面線”控制在插值完成后是否繪制所有橫斷面三維剖切線，即三維地面線。用戶可以用AutoCAD的“ddvpoint”命令從三維的角度來觀察三維地面線。15.2.10路線與地面三維模型建立公路與地面真實(shí)三維模型的快速建立，是本系統(tǒng)數(shù)模應(yīng)用部分超越其他一些國外軟件的又一表現(xiàn)。在用戶完成橫斷面設(shè)計工作之后（請注意必須選擇橫斷面設(shè)計對話框“繪圖控制”中的“記錄橫斷面三維數(shù)據(jù)”，這樣系統(tǒng)會在橫斷面設(shè)計繪圖的同時，將每一斷面完成設(shè)計后的路基邊坡、邊溝等的三維數(shù)據(jù)存儲到橫斷面三維數(shù)據(jù)文件*.3DR文件中），將數(shù)模激活或打開，然后選擇“數(shù)?！薄叭S建?！薄拜敵龉啡S模型”菜單項(xiàng)，系統(tǒng)在讀取橫斷面設(shè)計記錄的三維數(shù)據(jù)的同時對原數(shù)模進(jìn)行沿邊界挖空，之后先將地面模型以三維實(shí)體(3Dface)形式輸出到當(dāng)前的AutoCAD圖形窗口中，再生成公路路基、邊坡、邊溝、排水溝、標(biāo)線、護(hù)欄等的三維實(shí)體。參見圖15-13所示。用戶可以選擇“分段輸出”的方式，分別生成路基模型、橋梁模型和隧道模型，或者選擇“整體輸出”的方式，一次性生成路基、橋梁和隧道模型，并可以選擇同時輸出三維地面模型。圖15-13由于緯地系統(tǒng)是在橫斷面設(shè)計的基礎(chǔ)上輸出路線三維模型，所以模型就是設(shè)計項(xiàng)目最準(zhǔn)確的體現(xiàn)，路基中各位置的標(biāo)高、坐標(biāo)、邊溝、邊坡等的高度尺寸同樣也是精確的，任意型式的路基變化、超高過渡也都能如實(shí)表達(dá)。特別是系統(tǒng)會自動區(qū)分公路等級（路基寬度等）生成不同的路面型式、標(biāo)線、護(hù)欄等。這一模型克服了其他軟件無法處理路基邊坡和地面模型互相切割的難點(diǎn)，路基模型的邊緣和地面模型十分吻合，而國外軟件只能生成簡單的網(wǎng)格狀的路線模型。生成地面模型和路線三維真實(shí)模型后，用戶可以用AutoCAD的“ddvpiont”等命令從任意的角度來瀏覽觀察公路建成的景觀；還可以使用“繪圖”→“繪制路線概略透視圖”菜單項(xiàng)（即TSTZ命令）中的“視點(diǎn)設(shè)定”功能，從行車時駕駛員的角度觀察路線—公路全景透視圖。參見圖15-14和15-15所示的路線全景透視圖。圖15-14圖15-15用戶采用繪制路線概略透視圖部分的方法，使用“WMFOUT”和“WMFIN”命令很容易將全景透視圖裝入可打印輸出的圖框之中。最有表現(xiàn)力的方法是將AutoCAD中的地面、路線模型輸出到專業(yè)渲染、動畫制作軟件如3dmax等，經(jīng)過渲染、制作后，即可制作成漂亮的公路全景三維透視圖或公路動態(tài)全景三維透視圖（公路動態(tài)仿真模型）。最簡單的方法是：將HintCAD生成的地面、路線三維模型保存為DWG格式的圖形文件，并讀入到緯地開發(fā)組最新開發(fā)的“緯地道路實(shí)時漫游系統(tǒng)”中，即可馬上生成經(jīng)過專業(yè)渲染的公路動態(tài)全景透視圖，用戶可以轉(zhuǎn)換任意視角和任意行車速度，可以在路線模型中添加樹木、房屋和交通標(biāo)志等，并可以抓屏制作出任意位置的公路全景三維透視圖和AVI格式的公路全景三維模型的動畫演示。用戶可參見后文附錄中的經(jīng)渲染后的路線全景透視圖，也可參考瀏覽光盤中“動畫”目錄下的AVI格式的三維動態(tài)全景透視圖（請使用Windwos的媒體播放器進(jìn)行瀏覽）。15.2.11地形圖三維數(shù)字化為了把原本兩維的數(shù)字化地形圖或通過矢量化得到的地形圖方便地轉(zhuǎn)化為三維數(shù)字化地形圖，系統(tǒng)特別提供了“地形圖三維化”功能，用戶通過它直接給等高線和地形點(diǎn)賦高程值。圖15-16（1）賦值前系統(tǒng)設(shè)置圖15-16在地形圖三維化之前，先應(yīng)設(shè)置等高線的等高距，（參見圖15-16所示）是否由程序根據(jù)坐標(biāo)判斷等高的自動跟蹤，以及為了方便操作，定義賦值后的等高線的顏色變化。（2）等高線賦值1）用戶選擇“數(shù)?！薄暗匦螆D三維化”→“等高線賦值”菜單項(xiàng)，命令行中將首先提示“點(diǎn)取一等高線”，用戶直接從圖中點(diǎn)取一條等高線；2）提示“請輸入等高線高程”，用戶鍵入所選取的等高線的高程，如830.0；3）回車后程序立即給所選取的等高線賦上高程值830.0,并將其顏色改變?yōu)榧t色，以示區(qū)分；4）命令行中繼續(xù)提示“點(diǎn)取一等高線”，用戶直接從圖中點(diǎn)取一條等高線；5）命令行中提示“請輸入高程:鍵入高程(S)/加等高距(+)/減等高距(-)/回車取默認(rèn)當(dāng)前值<830.0>”，用戶輸入“S”可以鍵入高程，輸入“+”給默認(rèn)當(dāng)前高程值增加一個等高距，輸入“-”給默認(rèn)當(dāng)前高程值減去一個等高距，回車即取用默認(rèn)當(dāng)前高程值；6）以后從4）開始反復(fù)。在以上過程中用戶可隨時按“ESC”鍵