AutoCAD Map 3D軟件在地質(zhì)工作中的應(yīng)用

王小鋒，鄒小紅，完顏亞飛

（中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南昆明650051）

1 概述

AutoCAD Map 3D是一種GIS地圖制作軟件，并包括AutoCAD的工具和功能。它是一個(gè)功能更加強(qiáng)大的CAD軟件，同時(shí)也是一個(gè)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，可以在專(zhuān)業(yè)地圖繪制、土地規(guī)劃和技術(shù)設(shè)施管理應(yīng)用方面發(fā)揮重要的作用。軟件的文件接口格式更加廣泛，可直接訪問(wèn)各類(lèi)資源的CAD、GIS和光柵數(shù)據(jù)格式。AutoCAD Map 3D軟件的應(yīng)用多集中于地圖繪制和信息管理平臺(tái)的開(kāi)發(fā)[1-5]，而在地質(zhì)工作方面的應(yīng)用研究相對(duì)較少。利用AutoCAD Map 3D軟件所具有的光柵工具、GIS功能、空間顯示等功能，在實(shí)際的地質(zhì)工作中解決了涉及坐標(biāo)系的一些問(wèn)題，如區(qū)域地質(zhì)圖件的校正、不同坐標(biāo)系地質(zhì)圖件的疊加、GIS數(shù)據(jù)的引用、光柵圖像的疊加等，并完成了地形曲面渲染方面的應(yīng)用，取得了較好效果，可以為地質(zhì)工作者在利用AutoCAD Map 3D軟件方面提供一些參考。

2 軟件在地質(zhì)工作中的應(yīng)用

本文主要介紹AutoCAD Map 3D軟件中的Raster Tools（光柵工具）、地圖設(shè)置、分析等菜單所提供的功能在實(shí)際工作中的應(yīng)用，解決地質(zhì)工作中遇到的相關(guān)問(wèn)題。

2.1 Raster Tools

地質(zhì)工作的前期階段，地質(zhì)工作者會(huì)收集相關(guān)的各類(lèi)地質(zhì)圖件，如20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)圖、5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)圖、地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖、工程所在地的交通圖以及一些GIS數(shù)據(jù)格式圖件等，要將各種圖件應(yīng)用于實(shí)際工作中，需要解決紙質(zhì)圖件的坐標(biāo)配準(zhǔn)，不同坐標(biāo)系圖件的相互疊加問(wèn)題。然而，現(xiàn)在使用廣泛的AutoCAD軟件不具有坐標(biāo)系設(shè)置的功能，無(wú)法對(duì)不同坐標(biāo)系圖件進(jìn)行處理，在實(shí)際工程中僅使用較少的特征點(diǎn)進(jìn)行圖件疊加，誤差較大[6-8]，給圖件的使用帶來(lái)了很大的阻礙。

本菜單所提供的功能包括 Insert、Save、Match、Rubber Sheet、Cleanup等，主要是對(duì)各類(lèi)掃描圖件進(jìn)行處理。本節(jié)主要介紹對(duì)圖件進(jìn)行校正以糾正圖件在掃描時(shí)出現(xiàn)的變形問(wèn)題并匹配相應(yīng)的坐標(biāo)。先使用“Match”功能進(jìn)行初步的校正，再使用“Rubber Sheet”功能采用網(wǎng)格狀節(jié)點(diǎn)對(duì)圖像進(jìn)行進(jìn)一步校正。由于采用了分塊多點(diǎn)匹配的方法，有效降低了“Match”進(jìn)行特征點(diǎn)匹配的誤差，大大提高了圖件校正的精度。如某個(gè)水庫(kù)位于一幅20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)圖的東部邊界，為了分析該水庫(kù)的區(qū)域地質(zhì)條件，需要疊加另一張位于其東側(cè)的20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)圖，工作中使用Raster Tools的各種功能分別完成了2張區(qū)域地質(zhì)圖的校正及配準(zhǔn)，配準(zhǔn)后2張圖疊加在一起。從2張區(qū)域地質(zhì)圖邊界重合的部位來(lái)看，2張區(qū)域圖上的地形線在交界部位連續(xù)性很好，可見(jiàn)2張區(qū)域地質(zhì)圖校正后的精度均得到了大幅提高。

2.2 地圖設(shè)置

本菜單功能主要涉及地圖、坐標(biāo)系、屬性數(shù)據(jù)、對(duì)象類(lèi)、拓?fù)?、要素?cái)?shù)據(jù)等，本節(jié)主要介紹地圖、坐標(biāo)系、要素?cái)?shù)據(jù)的部分功能在實(shí)際工作中的應(yīng)用。

2.2.1“指定”功能

“指定”功能是對(duì)圖件進(jìn)行坐標(biāo)系設(shè)置，提供的坐標(biāo)系包括LL84、Beijing1954、Xian80等常用坐標(biāo)系，且可以設(shè)置自定義坐標(biāo)系，可完全滿足在實(shí)際工作中坐標(biāo)系設(shè)置的要求。通過(guò)該功能可以對(duì)所有圖紙進(jìn)行坐標(biāo)系設(shè)置，為圖紙后期的利用提供了基礎(chǔ)。

2.2.2“附著”功能

各種地質(zhì)圖件的坐標(biāo)系不同，如果直接在Auto?CAD軟件中通過(guò)復(fù)制粘貼到原坐標(biāo)，由于各種坐標(biāo)系的投影參數(shù)的不同，必然會(huì)導(dǎo)致圖紙無(wú)法完全匹配。比如某水庫(kù)工程工作中壩址區(qū)地形圖坐標(biāo)系為Xian80，庫(kù)區(qū)地形圖為1萬(wàn)比例尺地形圖，坐標(biāo)系為Beijing1954，而20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)圖坐標(biāo)系為Beijing1954，地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖為L(zhǎng)L84坐標(biāo)系。僅僅使用AutoCAD軟件來(lái)完成不同坐標(biāo)系圖件的疊加，一般采用特征點(diǎn)匹配，如河流交叉點(diǎn)、道路交叉點(diǎn)等，但是由于圖件坐標(biāo)系的不同，疊加后的結(jié)果往往不可避免會(huì)出現(xiàn)相對(duì)較大的誤差。AutoCAD Map 3D軟件提供的“附著”功能提供了坐標(biāo)系自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能，在導(dǎo)入圖紙過(guò)程中選擇圖紙相應(yīng)的坐標(biāo)系即可實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)系的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，從而可以將多張不同坐標(biāo)系圖紙疊加到一張圖上。從圖紙疊加后的結(jié)果來(lái)看，各種特征點(diǎn)和地形線均匹配較好，且圖紙匹配的速度快，大大提高了利用已有區(qū)域地質(zhì)成果的效率。

2.2.3“連接”功能

該功能提供了圖紙與其他多種格式文件的連接功能，可以將其他圖紙按照坐標(biāo)系進(jìn)行連接，以用于數(shù)據(jù)的查詢和導(dǎo)入，數(shù)據(jù)連接提供的數(shù)據(jù)連接的格式包括SHP、SDF等格式。

由于各種填圖軟件具有GPS功能及圖紙疊加功能，使得地質(zhì)填圖的野外定點(diǎn)效率大大提高，也極大地提高了野外地質(zhì)填圖的效率。但是野外填圖成果如何導(dǎo)入已有的地質(zhì)圖上成為成果利用的一個(gè)主要的問(wèn)題，填圖軟件導(dǎo)出的填圖成果一般為KML或KMZ格式文件，其坐標(biāo)系也與實(shí)際工作中使用的直角坐標(biāo)系不一致，導(dǎo)致了填圖成果無(wú)法直接導(dǎo)入AutoCAD作圖軟件，一般需要通過(guò)ArcGIS軟件對(duì)KML或KMZ文件進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，然后導(dǎo)入AutoCAD軟件中。該過(guò)程不僅會(huì)丟失大量的屬性，而且導(dǎo)入后的文件需要對(duì)照AutoCAD圖紙和KML文件進(jìn)行比對(duì)，逐個(gè)整理已有的地質(zhì)點(diǎn)，資料整理的效率低下。

AutoCAD Map 3D軟件本身無(wú)法直接導(dǎo)入KML和KMZ文件，在軟件中添加一個(gè)FDO插件即可增加“添加KML連接”功能。如某水庫(kù)的野外地質(zhì)測(cè)繪得到了大量的地質(zhì)測(cè)繪點(diǎn)，導(dǎo)出成KML文件。通過(guò)“連接”功能將KML文件導(dǎo)入，導(dǎo)入過(guò)程中設(shè)置坐標(biāo)系為L(zhǎng)L84，填圖成果與坐標(biāo)系為Xian80的已有地形圖的疊加效果較好。同時(shí)通過(guò)對(duì)于地質(zhì)點(diǎn)屬性的設(shè)置，可以將野外填圖信息直接調(diào)用顯示在地形圖上，便于資料的快速獲取和直接利用。通過(guò)疊加地質(zhì)點(diǎn)編號(hào)可以快速完成地質(zhì)測(cè)繪點(diǎn)的位置輸入；通過(guò)地質(zhì)點(diǎn)的地質(zhì)界線的屬性顯示，可以方便地編輯各類(lèi)地質(zhì)界線；通過(guò)地質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)狀屬性信息可以快速完成各類(lèi)產(chǎn)狀點(diǎn)的錄入。通過(guò)“添加光柵圖像或曲面連接”可以將TIF格式文件直接導(dǎo)入地形圖中，且通過(guò)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，地形圖與光柵圖像的匹配較好，滿足實(shí)際工作中精度要求。由于地質(zhì)點(diǎn)信息、光柵圖像、地形圖等各類(lèi)的信息的疊加，使得滑坡、崩塌等不良物理地質(zhì)界線的繪制更加準(zhǔn)確、快速，而且一些衛(wèi)片的解譯成果可以更加準(zhǔn)確、高效地融入現(xiàn)有的地質(zhì)圖中，提高工作的效率和成果的準(zhǔn)確性。

2.3 分析

本菜單功能包括要素緩沖區(qū)、要素覆蓋、樣式編輯器、曲面陰影、對(duì)象緩沖器、網(wǎng)絡(luò)分析等，本節(jié)主要介紹“樣式編輯器”及“曲面陰影”功能的應(yīng)用?，F(xiàn)有的地形圖多為二維地形圖，其空間的效果不明顯，無(wú)法直觀顯示地形及地貌的特征。利用“樣式編輯器”及“曲面陰影”功能可完成對(duì)地形曲面的渲染，渲染效果可滿足地形分析及展示的需要。首先通過(guò)Civil 3D軟件將地形等高線轉(zhuǎn)換為曲面，然后將曲面導(dǎo)出成DEM格式文件，通過(guò)“連接數(shù)據(jù)”功能將曲面導(dǎo)入AutoCAD Map 3D軟件中，通過(guò)“樣式編輯器”按照高程對(duì)曲面制作專(zhuān)題圖，可得到渲染后的地形曲面。通過(guò)調(diào)整高程的分布間隔等，可以制作滿足工程需要的地形曲面渲染圖。從圖上可以清晰地看出水庫(kù)壩址附近左側(cè)存在低鄰谷，且分水嶺較為單薄，右岸也存在低鄰谷，但分水嶺較為寬厚，在水庫(kù)的庫(kù)尾存在低于正常蓄水位的洼地，從巖性上分析，該洼地為一個(gè)巖溶洼地，需作為重點(diǎn)研究區(qū)域，了解水庫(kù)滲漏的問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）AutoCAD Map 3D軟件提供的“Raster Tools”菜單功能可以大大提高圖件處理的效率，提高圖件校正的精度。

（2）“地圖設(shè)置”菜單功能可以完成坐標(biāo)系設(shè)置，多種坐標(biāo)系圖件的快速疊加，GIS數(shù)據(jù)的直接導(dǎo)入，有利于資料的整合分析。GIS模塊帶有的對(duì)象屬性直接調(diào)用顯示可極大地方便使用者對(duì)資料的判讀。

（3）“分析”菜單功能可以非常直觀地展示地形的空間特征，提供用于展示的曲面專(zhuān)題圖以及用于地質(zhì)分析的渲染地質(zhì)圖，用于地形相關(guān)的地質(zhì)問(wèn)題分析。

（4）AutoCAD Map 3D軟件是CAD功能與GIS功能結(jié)合的軟件，可以將CAD數(shù)據(jù)與GIS數(shù)據(jù)有機(jī)的融合，提升資料的轉(zhuǎn)化效率和轉(zhuǎn)換精度，提高地質(zhì)工作中處理基礎(chǔ)資料的效率。