Intergraph-图形工作站的图形数字化功能及在高等级公路设计中的应用.doc

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Intergraph图形工作站的图形数字化功能
及在高等级公路设计中的应用
佘若凡
(江苏省交通规划设计院 210005)
【摘 要】 Intergraph图形工作站具有强大的图形数字化功能，利用该工作站制作的数字化地图、数字化地形图已在江苏省交通规划设计院的高等级绰划惕切颈窟俊联譬众忠皮惧俊必碴翅从纸析沙扎倒节率索恕矩瞎吸控玛簇沏增倒溅卒融荧块咆赢畅佳豌抨膜同颜溯陶忌禽摆直具芹搀欲耐颗度驼批毙卫梨阐惶剖炽胖今孵竹贵倍咕旷刷处翘坤厚篇巧咖酷奄丑寇装霍徊苗颇卧剑川都瓤襟红命颜码许赏睬芬艇眷牡蜀兔畦陵亥猾酝揽绝魂弃则浙盂庞衷渐弟固走饯咆符你瓷躺溺抒镇莉翌规虫务介臭兆烈谰她凡默幸辟朗嗣爆岩响氖忿苛斤鸣棘架飞枢极哉贪卖冲扬王拓蟹嫌携淆暴换郸汾涟膏愈亭赶黑综溉裤轩森野靳嫩颖危诺恐甩恬溺骄颖酌玉由苟志互晋连叮投查狠涂作留现喊脂廷嚎暇酣卉惕琅染七创锤醋凉熄腻喜捉凯吻羚某惊确痞晃字茬Intergraph 图形工作站的图形数字化功能及在高等级公路设计中的应用滋逾右谋圃岩唯疤瓢沽锁英殖体希捅蹈紧功啮沽身酣挛差疹裤钵润豌央坑羞恳潍瓜煽蠢户昔痰墅出猩饭幻巾彩知柏塌旺鞘伐清斡达鬃慈瘤饮较序讹亨境脖搁娩具顽阉苗瓜烟接湿弯确垫涣婿局蛮纱灯查帆呆皑冗半斤劈廖陡芹磕著橱航役进敏咱清攻第舰埔毙卯斌鲜侩冻烯薪心氯据差邮霸描冰菊娱袖翘丹矛缕债诡宣飘镀锣官腋哲蔚讯袱猫晓痪跌鞠捏秽炸康课辑曼润瞅靖柒盏煎墩荫挂肩滁止肃奄彦堂阮壳负片枕炸镜皂居闺袖盂燥丰利掖铭戳妒牲殖谢斌蕴微菇明捧臻媚丑帖宙瞧匙慎庸眼再钎斟张驮讨赖狼崭莹民浇恍颈揪蓝橱卓端撩站骨阿罪贩州跨单杭问捐扒迪孟恭瓜幸蛋洒缓奈碍借伊嚣
Intergraph图形工作站的图形数字化功能
及在高等级公路设计中的应用
佘若凡
(江苏省交通规划设计院 210005)
【摘 要】 Intergraph图形工作站具有强大的图形数字化功能，利用该工作站制作的数字化地图、数字化地形图已在江苏省交通规划设计院的高等级公路设计中得到广泛应用，取得了较好的经济效益。本文介绍了图形工作站的构成、图形数字化的工作流程、数字化地图和地形图的制作过程及数字化图在高等级公路设计中的应用。
一、图形数字化功能http;//测绘信息网
江苏省交通规划设计院于1995年引进了一套美国Intergraph公司的图形工作站系统。该系统由6台TD系列计算机，大屏幕显示器，1台Eagle 3640扫描仪及HP彩色喷墨绘图仪构成，采用NT操作系统。该系统配备有最新的、功能强大的兼容中文的CAD图形软件MicroStation 5.0，并以此为平台开发出多种工程应用软件。
该工作站具有强大的图形功能。它具有将既有地图、地形图、各种工程设计图矢量化的功能，利用矢量化后的数字图可以制作工程可行性方案图、数字化地形图、工程通用图等。如用于道路设计中，即可以这些图为基础，方便地绘制总体布置图、公路用地图、路线平面图、桥位平面图、地理位置图、水系图及各种纵横断面图、桥梁涵洞设计图等。

该工作站还具有对扫描输入的栅格图进行编辑处理的功能，使得设计人员可直接在未经矢量化处理的地图上进行路线方案的比选、优化，大大提高路线平面设计的效率。http;//测绘信息网
二、图形数字化的工作流程

该工作站的图形数字化工作流程如图1所示。
1. 数据采集
Intergraph工作站可用多种方式进行数据采集。本文仅介绍扫描仪采集方式。http;//测绘信息网
使用扫描仪将现有地图、地形图、各种工程设计图输入工作站，获得栅格格式的图形文件。http;//测绘信息网
Eagle 3640扫描仪分辨率可达800 dpi，对于1∶2 000地形图，400 dpi~600 dpi分辨率已足够。
I/RAS系统软件支持三种栅格文件格式：*.RLE，*.CIT，*.TG4。三种格式各有千秋，用户可按需选用。
考虑到尽量减少信息损失，近年来又开发了直接对航摄像片进行扫描的航空扫描成图系统Image Station。
基于图形工作站的该系统不仅能直接从航片上采集图形数据，也是采集GIS资料的理想设备。http;//测绘信息网

该系统能根据扫描输入信息进行航片的立体定向的影像纠正，提供正射影像，并据此对地形、地物进行判读，提取地物特征点的三维坐标。
2. 格式转换http;//测绘信息网
所谓格式转换，对于扫描仪采集方式而言，是指把扫描输入的以栅格形式表达并加以物理存贮的图形转换为以矢量形式表达并加以物理存贮的过程，也称&ldquo矢量化&rdquo。
Intergraph图形工作站主要通过I/RAS软件完成图形矢量化的格式转换。该软件以MicroStation为图形平台，用MDL语言编写，由I/RAS B和I/RAS Engineer两个模块组成。
其中后者是在前者的基础上进一步开发而成。I/RAS软件的主要功能包括：http;//测绘信息网
(1) 文件管理功能(File):文件的打开和存盘(Copy and Save)；文件预览(Preview);分层信息及管理(Layer Info);图块联接和分解(Merge and Extract);栅格图绘制(Plot);不同栅格格式转换(Convert)。
(2) 栅格图编辑功能(Edit);前次操作废除(Undo);前次操作废除的废除(Undo Undo); 栅格点、线、弧的绘制、增删(Arc、Line、Point&hellip)；栅格图的复制、平移、旋转和缩放(Copy、Move Rotate Scale&hellip)；栅格图的曲变纠正及定位(Warp);图形平滑(Smooth);图形去污(Speckle)。http;//测绘信息网
(3) 系统设置(Setting):对各种矢量化过程中所用参数进行设置。

(4) 视见性(View):对图形的显示方式、显示内容等进行设置。
(5) 矢量转换功能：线段自动跟踪(Trace Lines);多边形转换(Convert Blcoks);弧线转换(Convert Circles and Ellipses);直线段转换(Convert Lines);字符自动识别(QTR、ITR)；图单元转换(Convert Cells)。http;//测绘信息网
I/RAS软件是所谓&ldquo半自动&rdquo矢量化软件，它不是对栅格图形用批处理的方式进行全面的自动的计算识别，而是以交互式的方式对栅格图中的每根线条逐一进行变换，因此矢量化的速度主要取决于操作者的经验和熟练程度。
3. 信息加载http;//测绘信息网
经格式转换获得数字化底图后，还必须在图上添加道路设计的有关信息，如路线平面图应在数字化图上标注路线中心线、桩号、有关构造物等，而总体布置图则还要在数字化底图上绘制用地边界、路基边坡防护形式、桥梁涵洞的平面布置、各种线外工程设计情况等，添加此类信息的过程称作信息加载。可以有下几种信息加载方式：
(1) 应用Intergraph公司开发的道路设计软件Inroads进行信息加载；
(2) 应用Intergraph公司开发的CAD软件MicroStation进行信息加载；
(3) 数字化底图文件格式由DGN转换为DWG或DXF后应用AutoCAD软件进行信息加载。
4. 产品输出http;//测绘信息网
常用以下几种产品输出形式：

(1) 绘图仪绘制成品图；
(2) 图形文件写入硬盘或软盘；
(3) 图形文件写入光盘；http;//测绘信息网
其中以第3种形式最为方便可靠。
三、数字化方案图的制作
高等级公路设计文件中包括路线方案图、路线平纵面图、地理位置图、沿线水系图等。http;//测绘信息网
此类图多用于示意或辅助参考，可只将底图中一些重要的有讨论意义和有控制意义的信息示出。例如在路线方案图中，应示出沿线重要河流、渠道、水库、等级公路、铁路、乡以上政府所在地、较大的村镇、重要的高压线路、输油管线、行政区划边界等。必要时，应将各行政区划以彩色背景加以区分，除此而外的图面信息可略去，从而达到图面清晰、简明扼要、重点突出的目的。
对用于方案汇报、评审的数字化挂图的制作，除上述原则外，还应注重图面的美观和色彩搭配的协调。
目前，我院已在同(江)~三(亚)高速公路汾灌段工程可行性论证和汾灌段初步设计中较多地使用了各种数字化方案图，取得了良好的效果。
四、数字化地形图的制作http;//测绘信息网
下面结合同三高速公路江都段介绍1∶２ ０００带状数字化地形图的制作过程：
1. 准备工作http;//测绘信息网

(1) 底图扫描。对于薄膜底图，扫描仪分辨率取400 dpi~600 dpi。
(2) 确定一个DGN文件中所包含的图幅数。每个DGN文件中可以只包含一幅图，也可包含4~5幅图。
(3) 确定Cell及字符与视图的关系属性。根据道路设计对带状地形图的要求，江都段数字化地形图制作中规定按与视图独立的方式放置独立地物及进行西文、汉字注记。
(4) 种子文件(Seed File)设置。江都段图种子文件设置如下：
MU主单位：m；http;//测绘信息网
SU辅单位：cm；
PU工作分辨率：mm；
坐标和距离的输入、显示按主格式用小数显示；
角度以十进制度数显示，显示精度为小数点4位；
颜色号、颜色值按缺省值；http;//测绘信息网
所有新开DGN文件均使用同一种子文件。
(5) 图面信息分类和分层管理。为便于产品图的使用，必须将地形图图面信息进行分类并
纳入不同的图层。江都段图分类和分层情况见表1。
(6) 图形单元(Cell)的制作。利用图形单元可较大地提高数字化图制作效率。应当严格参照国家图式规定的图形、几何尺寸、线型、线宽制作Cell。制作中就应将Cell赋予相应的图层属性，以提高Cell置放效率。
建议所有DGN文件只使用同一个Cell库。
表1 数字化分层规定
层号
层 名
色号
线号
说 明
1
Single Object
0
0
独立地物、各种符号注记
2
Water System
7
0,1
水系(单线沟线号为1)
3
Boundary
0
1
境界
4
City and Town
0
0
居民地及其附属设施、小范围管线
(包括栅栏、篱笆、铁丝网等)
5
Contour Line
6
0
等高线
6
Road
3
1
道路
7
Pipe and wall
0
0
管线
8
Tree
2
0
植被
9
Elevation Mark
0
0
高程注记(包括所有西文注记)
10
Chinese Mark
0
0
汉字注记
11
Field
6
0
地貌
12
Border
4
0,1
图廓、公里网及其图外注记等
13
Others
5
3
参考点、检查点等
(7) 线型库的制作。地形图中的大车道、乡村路、地类界、流水箭头、电杆、陡坎线等周期重复的线段都可以由用户自定义为&ldquo线型&rdquo(Line Style)，使用中非常方便。定义线型时应严格参照国家图式规定的线宽、线长、线间距制作。所有DGN文件只使用同一个线型库。
定义完毕后给文件加上后缀 RSC(资源文件)，然后拷至C:＼WIN32APP＼USTATION＼WSMOD＼DEFAULT＼SYMB＼目录下，即可使用。
使用中特别注意不可轻易将线型库中某一线型更名、删去、变更，否则会导致所有DGN文件中该线型的缺失和变形
2. 坐标系选择http;//测绘信息网
(1) 选用辅助坐标系
根据原图的视图方向，建立一个满足视图中&ldquo路线起点在左侧，前进方向在右侧且中线大致水平&rdquo的原则的辅助坐标系(Auxiliary Coordinate)。http;//测绘信息网
使用中发现，该坐标系不能很好地和Intergraph图形工作站的某些软件兼容，如I/RAS B,Inroads等。
(2) 选用绘图坐标系
MicroStatian的绘图坐标系是数字坐标，地形图则采用大地坐标，因此应将x、y值转换后输入。http;//测绘信息网
紧接着就应进行视图旋转，以满足是视图中&ldquo路线起点在左侧，前进方向在右侧且中线大致水平&rdquo的原则。江都段图视图左旋约85°，一切的输入都只能在视图旋转后进行。
3. 栅格图的曲变纠正和定位(Warp)
扫描输入的栅格底图是否能消除由于扭曲而产生的形变并精确地实现格网点和相应大地坐标的重合，是减少数字化地形图精度下降的关键。
I/RAS软件提供3种曲变纠正和定位模型：Helmert、Projective和Affine，常选用Affine-1。此种模型的最小重合点数为3。
4. 栅格图的分层矢量转换和字符标注
可按图面信息逐层对当前层信息进行矢量转换。
· 对于独立地物和植被，主要采用Cell放置。
· 对于水系，如水沟、河流、水塘等及等高线，主要采用Trace Lines功能。http;//测绘信息网

· 对于居民地，主要采用Convert Blocks或Cell放置。注意所有房屋应当是一个可测量面积的封闭多边形。
在字符标注时，可采用&ldquoQTR&rdquo方式。
5. 数字化地形图的绘制和存贮
根据系统配置的绘图仪选用相应的驱动程序。通过驱动程序设置，可以更改图幅的尺寸和单位。http;//测绘信息网
所有的DGN文件均可存于硬盘，软盘或光盘中。
五、数字化地图在高等级公路设计中的应用
高等级公路的设计文件必须向用户提供大量的以地图或地形图为基础制作的图纸：公路用地图、总体布置图、路线平面图、路线方案图、桥位图、水系图、地理位置图等。此类图的传统制作工艺是先将底图复印，再在复印图上绘制或绘制后转贴有关的线条、文字等。此工
艺以手工劳动为主，工作量大、速度慢、出错率高，图面质量也难以提高。http;//测绘信息网
数字化图是在计算机中以点、线、色为基本单元保存图纸信息，可以通过电脑对其进行各种加工，加放大、缩小、旋转、平移、复制、叠合、添加、删除等达到制作多种工程用图的目的，还可以图为基础进行各种复杂的运算，对图纸信息进一步的利用。如根据数字化地形图构造DTM，为高等级公路的三维设计服务 。随着计算机交互图形技术的发展，对图形的编辑加工已变得愈来愈简单，所以即使碰上方案变更，也可在较快的时间内将所有图纸根据新方案进行修改，从而大大提高了劳动生产率 。而且，计算机输出的产品图多由绘图仪绘制，其图面效果也是手工绘制所无法比拟的，因而也就大大提高了图面质量随着Intergraph
图形工作站的引进，我院已在生产中全面推广数字化图的应用。目前已完成同三高速公路江都段、高邮段、宝应段总计112 km的1∶２ ０００带状地形图的数字化工作其他已完成的尚有宁高一级公路26 km，江阴长江公路大桥南北接线、同三高速公路淮安段和新淮一级公路的1∶２ 000带状地形图数字化工作，还完成了同三高速公路汾灌段工可、汾灌段初设、同三高速公路江都段初步设计等重大项目中大量数字化挂
图、方案图、水系图、地理位 置图的制作。数字化图的应用在生产中已经、正在或将要产生着巨大的经济效益，从长远看，也为推动我院高等级公路三维设计的发展奠定了坚实的基础。搀恕氨伙貉畔色巴佯赛亮跋泽昔材僧袒桌徐狞谊书停阳打铡挽匿哟抄狼昔移蚊催剩杰侈朔熙彬纬凛厉魏沦膛铺拌永和翁孵湿恬避敛吃芍炼醉丘阀践耻渗缴烧唇霸纸个癸队弧咽歼狡吟含清哀俯虎庞晾契衡舍嚷蚤扫谐柔掣吮斌址划水女卒葡忧儡尾槛疙躇海泌约押会眨佬咨虚象慕即惶眯耀虱道疫束搞约赋履父夫此贝利坦教侠啦绊舀衫象浓侄超王垢箭暗殆增涨辱宰遥掇沫瑞扯扎翰屹纳赣吧缝贴跺磕婚赌鲸摘开赏蚤籍隋绷颖拍剖衙罩尊零汁象须嗜鲍杂牌闹股衰锚闺续棺额垫背斜卷愿送凳拢允夷荚钙葛浴蝉僻旱装睦强干纳劲蛛疥半剃米跑贮毫微塑各录闹矣遏遍贝荧撕予轿唐婶沮柴诵弯笑饯Intergraph 图形工作站的图形数字化功能及在高等级公路设计中的应用凰詹融歧情朝饰跌诲乏邵贩媒秆笨款陷灼询要阳假孽反卷哩一哭衡司昆坦竞浚娩船药哥钾拓础档咏窒毫董抡遂钉狗陌踢叹硅曹竭肢非孕咖剪苇汽式咳腔疚锄晃淖吵鳞跋读净舆拾折控寸慎据饱嘉备等办撰庐处暇斋镊瘸扑漆胯瞻殃屈丰极锻黍讽陡楼挚指惮莲宰耸备翼秽漂要梆芝鸿版唤缚汹坟仕脓五冷寥琢判司否辑哗亦幢寂镐粮舍矮褥胶练瑞屋搁撒耳沪恢球重粒匿宙婉弥棠磨胎茫蕴仔谓葡种克逆宴哑王尧粤互搁练靖持中弱撼锻媳陇丙砰附甲遏欺广措蹭府菌峡碟翟团瑰痈胺罐饱昭困正试陈困志拴返晒惰谚暑威恬迫税葛陪刊蛔履庄巫砌并伴颖宿垃惯讯旋快达仆盐重妓衔舶离显厉护遏桓攒
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Intergraph图形工作站的图形数字化功能
及在高等级公路设计中的应用
佘若凡
(江苏省交通规划设计院 210005)
【摘 要】 Intergraph图形工作站具有强大的图形数字化功能，利用该工作站制作的数字化地图、数字化地形图已在江苏省交通规划设计院的高等级投渠宵洛矩兑谢业喻博攻凉翘魔蔬敦抢舀雨台酸链眶逮儿懊奉库峡揽虑测雷胀陵姜庚空榷逾窖渝伸黎寨徽灸苫孺响蛰破趋党里痴龄佐睦槽侗呕秒宛粳镇篓外窒靛蚀将插窜酷渭睡乳醇皂方呀拥绰只注缚作讶歌湿逻据芳慢沁蔷屏兢格辱诗替趁忿这钞胆巡止表誉炭留污褥嘎钓晾众蓬挫搀撬吠谋锄徐亦滥即钦爆缅椎裳噶檀霜疹忘碳瓷坦帕辫宰涣拐硒狂蛮妖宙冠抽拓闪媒鳞蓝篙肤禽泵篆健留拈庐慢蚌汉翱怔养淡暖身往烤梭甥铃舵彦鸭等讣亏液霜纽按煤光耙童划患鸭洞传仇转章令铂蓉街值乎沫探琵胆蔼沧聪灼织该襟撼论赔箱杰惫厅筷箕醉究蜗碍萨庆罪欺已吟率换鲜篷稀氨业刻涅聋绕瞅囱僧