在GEOPAK中用高程点和断裂线生成等高线的关键技术

孙晓云，毛文军，王晓东

(1.西安煤航信息产业有限公司，陕西西安710054;2.包头市测绘院，内蒙古 包头014030)

一、引 言

GEOPAK是BENTLEY公司旗下一款运行在MicroStation软件平台上的工程设计软件包，其中的GEOPAK Civil Engineering Suite为设计道路、桥梁和多层立体桥梁、铁路、工场等提供了完善的功能，软件适用于绝大多数工程设计与测绘项目。目前有美国联邦高速公路管理局、16个州的运输部门和全世界超过600个工程顾问公司正在使用这个产品。GEOPAK(V8.05.00.64)软件包包含以下 6 个主要模块:

1)GEOPAK Bridge用于桥面标高和量化的三维几何模型建构，可用于建立单跨或多层复杂的交通道路。

2)GEOPAK Drainage为设计和分析排水系统，是从填补道路、场地设计到排水系统设计的全面性系统。

3)GEOPAK Road为大规模的道路项目设计与施工提供一个全面的解决方案。

4)GEOPAK Site为场地设计项目所提供的工具，从数字地形模型建构到自动平面观察，而且提供视觉化的互动式工址设计环境，具备灵活的动态设计功能。

5)GEOPAK Survey是针对专业测绘人员设计的，可处理外业测量数据至成图所包含之各类应用需求。

6)GEOPAK Water Sewer提供强大的给排水分析和设计功能。

此外，GEOPAK还包括:GEOPAK Rebar(协助进行钢筋混凝土的细部设计与计料的工具)和Geo-Macao(为符合欧洲设计标准规格的互动式土木设计方案)。

在航测数据处理过程中，经常需要利用高程点和断裂线制作DTM，生成TIN或GRID表面模型，以及生成等高线等。能够完成这些功能的软件较多，但在MicroStation平台上运行的此类软件主要有Sitework、InRoads、GEOPAK等。目前较多应用的是运行在 Microstation95或 Microstation/J环境中的Sitework或InRoads，但是随着数据量的增大和项目要求的提高，在低版本 Microstation环境中用Sitework来完成这些任务变得比较烦琐而且效率下降，很多情况下希望能够在MicrostationV8环境下来完成这些工作，因为V8版本对文件大小没有限制，其他一些操作也相对简化，本文介绍的GEOPAK Civil Engineering Suite即能够满足这种需求。

二、生成等高线的操作步骤

用GEOPAK生成等高线需要分4个步骤完成，分别是从图形文件、坐标文件或DEM文件提取数据;用提取出来的数据生成不规则三角网;读取不规则三角网文件;最后生成或显示等高线。以从设计文件提取数据为例，该过程涉及3个文件，一个文件为含有高程点和断裂线的三维设计文件(*.dgn)，一个为存储提取出来的数据点的数据文件(*.dat)，一个为存储生成的不规则三角网文件(*.tin)，生成的等高线图形将写入或显示在当前的设计文件中。下面以在MicroStationV8 2004(8.05.00.64)环境中运行的 GEOPAK 为例，详细介绍生成等高线的具体操作步骤。

在智能加工机床研发方面，研究重点在于监控技术集成、知识库与专家系统、远程诊断以及智能刀具与工装技术[11-12]等，如图9所示。

1.从图形文件中提取数据

1)用MicroStationV8 2004打开包含有高程点(Spots)和断裂线(Breaks)的三维设计文件(* .dgn)，如图1 所示。

图1 高程点和断裂线

2)激活 GEOPAK，选择 GEOPAK ROAD或GEOPAK SITE中的DTM应用(APPLICATIONS→GEOPAK ROAD→DTM Tools)。只要正常安装了GEOPAK，在MicroStationV8的菜单栏就会出现“Applications”下拉菜单。单击菜单中的“Activate GEOPAK”命令即可激活GEOPAK。

3)激活“EXTRACT”菜单中的“EXTRACT GRAPHICS”，如图2所示。“EXTRACT”菜单下有4个命令，其中“Geographics”是从当前设计文件中的图形元素提取数据，“XYZ”是从三维坐标文件中提取数据，“DEM”是从带有坐标系统信息的DEM文件中提取数据，“Set Format”用来设置提取文件的格式。

图2 命令操作顺序

4)设置图形提取对话框中的各个选项，如图3所示。在这个对话框中可以给定输出的数据文件名，选择文件格式。如果是首次向该文件输出提取的数据，要将“File Open”项选为“Create”，“Feature”项选“Spot”即高程点，“Mode”项选“Extract”。“Search Criteria”用来设置所选要素的特性标准，如层、色、线型、线宽、类型等，在“Extract”中可以设置提取要素的范围，可以设置为视图(View)、围栅(Fence)、选择集(Selection Set)等。

图3 图形提取设置对话框

5)按“Apply”命令执行提取操作，就会生成数据文件(*.dat)。生成的*.dat文件有两种格式可供选择，二进制文件(Binary)或文本文件(ASCII)。如果选择了ASCII文件，可以在提取操作完成后浏览和更改数据文件。其格式为“要素码(整数)X坐标(数值)Y坐标(数值)高程Z(数值)”每行为一个数据点，各数值之间用空格分开，文件格式示例如下:

1 17381.651 22324.071 391.600

2 17404.721 21621.311 440.890

3 17405.041 22319.311 382.380

3 17427.411 21907.411 297.200

6)提取完高程点后，可以接着提取断裂线。选择并打开刚才生成的*.dat文件，“File Open”项选择“Append”(添加)，“Feature Type”项选择“Breaks”，按“APPLY”命令提取断裂线，断裂线数据将添加到*.dat文件中。

2.构建不规则三角网TIN

选择下拉菜单“BUILD→TRIANGLES”，输入文件名，如图4所示。“*.dat”文件用刚提取生成的数据文件，*.tin文件可以选择或重新输入。分解选项(Dissolve Option)中有两个选项可供选择，如果选择“Sliver”则三角网中的狭长三角形将按软件默认的标准被分解成小三角形，该选项没有用户参数;如果选择“Side”，用户可以设置一个数据，如果三角形的边长超过了所设数据，则该三角形将被分解为更小三角形，但该选项只对边界三角形的外边有效，对三角网的内部三角形无效。设置完成后，按“Process”命令，将在您指定的目录下生成不规则三角网(* .tin)文件。

图4 构建三角网对话框

3.读入显示三角网TIN

要在设计文件中显示生成的三角网，需激活读入命令(DTM→LOAD→DTM Feature)，打开对话框如图5所示。打开“Triangles”的显示开关(Display ON)，选择设置好各选项后按“Load”命令。就可以看到生成的三角网，如图6所示。

图5 读入三角网对话框

4.生成等高线

在图5对话框中双击“Contours”修改等高线的各项设置，更改等高距“Major Interval”和“Minor Interval”。单击“Read”命令可以读入当前文件的最低和最高高程，双击“Major Lines”、“Major Labels”、“Minor Lines”可以打开显示(Display)。要设置等高线的特性和标高注记特性，可先选择要设置的项目，然后双击列表框下的线状命令即可打开特性设置对话框，如图7所示。设置完成后，单击“Load”命令，图形中将显示生成的等高线，如图8所示。要打开“Contours”的显示开关，才可以看到生成的等高线。如果打开“Display Only”，则等高线只显示但不写入图形文件。

图6 示例三角网

图7 等高线设置对话框

图8 示例等高线

三、结束语

由于在MicroStationV8环境下，操作的文件避免了V7版本下32 MB的限制，较大的文件无须分割即可完成构建TIN和生成等高线的操作，免除了文件分割、合并、接边等操作步骤，大大简化了作业，提高了工作效率。同时，通过试验比较可以发现用GEOPAK生成等高线的速度比用Sitework要快许多。但是在用GEOPAK生成的等高线数据中也发现了一些不尽如人意的问题，如多余短线、重叠线尾等，这些问题通过简单的程序处理后就可以解决，经处理的数据完全满足了工作的需要，提高效率的同时降低了劳动强度。

［1］王海英.MICROSTATION软件GEOPAK在地形图编辑中的应用［J］.山西建筑，2009，35(18):366-368.

［2］孙程.基于GEOPAK Site的三维开挖辅助设计［J］.人民长江，2013(17):30-32.

［3］苏莹莹.GEOPAK软件在奋斗水库三维设计开挖中的应用［J］.黑龙江水利科技，2014(4):47-48.

［4］赵一新，李政鹏，屈志刚.GEOPAK在前坪水库工程场地开挖的应用［J］.西北水电，2014(5):105-107.

［5］刘战江.水利测绘在基于MicroStation平台三维设计软件中的应用［J］.黑龙江水利科技，2012(1):118-119.