清远市国土资源测绘院 511500
摘要：在地理测量中制图测绘是重要的组成部分，其目的在于测量地形地势的位置和结构，理解地形的构造。在地理制图测绘中，三维CAD可以对地质测绘的结果通过相关的绘图软件进行编辑处理，然后用绘图的方式把最终结果输出，是地质勘探过程中必不可少的环节，通过CAD的处理，可以让复杂的地形地势的绘制变得简单，从而减少绘图过程中的误差。本文主要谈了三维CAD在地理测绘中的应用以及它在地质学应用过程中的问题和解决方法。
地理制图测绘是以地质地形的结构为基础的，通过对地质地形的虚拟仿真和造型，从而了解地形的结构和特点，是模拟地形的构造状况以及快速掌握测绘制图知识的一种新型功具。三维CAD在地理制图测绘工作中的应用日益广泛，它为地理制图测绘工作提供了新型测绘途径。
最早时期，人们都是用的手工制图，这样不但效率低，而且制作的图误差特别大，随着三维CAD技术日益普及和发展，三维CAD的应用也成为一种发展的趋势，但是由于受到现实条件及科研设备等纵多因素的限制，目前我国大多数地理测量工作仍未能脱离传统的二维测量方式，这样不仅不能开发测量工作人员的创新能力和实际应用能力，而且也无法满足我国地理勘探事业对人才技能的需要。采用CAD可以实现地质勘探从开始勘测到对地质结构进行分析全过程的立体化模拟，通过立体图形可以看到在二维图像上难以看清的结构和问题。
1、地理制图测绘中三维CAD的优势
在地质勘探中，三维 CAD 技术的应用起步较晚，但具备很多优点。
1.1 能减少错误的发生率
地理勘测是一项严谨的工作，制作出来的地形图所显示的信息需要非常的准确和精确，一些小小的失误就可能带来错误的信息。在制图过程中，CAD能够发挥其强大的功能，不光能够快速地进行绘图，而且还能及时找出绘图与实际测量之间的差异，这样工作人员就能够进行相应的修改和纠正，大大减少了绘图与实际地理信息的误差，能够更加准确地把地理位置信息、地形构造等信息显示出来。
1.2 能提高精确度
CAD能够对坐标、距离、角度以及面积等数据进行非常准确的计算，大大提高了制图的精确度，CAD 能够精确到毫米、甚至是微米。同时，CAD 能过将图像进行随意的扩大或缩小，想要的任何一点坐标都能过非常准确地找到，也能发现图像中十分微小的错误。
1.3 能提高工作效率
CAD能够非常清晰地把地形图、地势图、缩编图展示出来。其绘图速度非常快，并且绘制完成后可直接打印出来。大大提高了工作效率，减少了工作人员的工作量。同时，采用CAD 建立的三维立体几何影像能够更加直观清晰的让图形表达出来，地理位置、地质结构、地势情况等都一目了然。因此，三维CAD绘图得到了地质学的充分认可，并广泛地应用于地理制图测绘工作中，对地理制图测绘的改革和创新发展有着重要的意义。
图1 CAD 数模与现代测量系统构架
2、三维CAD在地质学应用中存在的问题
2.1 2+1 测绘技术的阻碍使得三维CAD的使用率
2+1 维其中的二维可以掌握地理环境的平面坐标，一维可以掌握被测量地理的高度；此测绘技术经上百年的发展之后，随着科学技术的进步，不仅要结合技术的发展使其成为三
维的绘图技术，也要在此基础上进行突破和创新；虽然测量技术将会提高一个很大的高度，但是如何改变测绘人员传统的测绘思想以及技术的应用，是急需解决的问题。
2.2建模难度大
地质构造主要由于断层、褶皱等复杂的地质体几何形态的影响，三维地质体的建模一直是三维地质数学经济模型建立中的一个难点。查阅相关资料可知，三维CAD数模导入虚拟测量环境软件，可对地理环境进行测量规划、测头选择、碰撞修正等，交互式生成测量路径，并进行虚拟测量机测量仿真，如图1所示。经过验证的虚拟测量路径，生成DMIS格式的三坐标自动测量程序，传递给三坐标测量机，并提供数据格式，形成中性文件，包括检测规程和检测结果两部分，实现了测量结果与CAD数模的比对。
2.3 三维CAD技术的应用受到限制
三维CAD测绘工具的使用现状，应用度并不是很高，国内很多的测绘人员都是使用传统的二、三维兼并的测绘系统，因为受到存档、二维工具等方面的限制，测绘人员不及没有成分的感受到三维制图的优势，反而带来了一定的工具使用的冲突；加上绘制的图样与传统的参照依据有矛盾，得不到证实；还与很多的计算机系统中，不仅存在二维也同时存在三维绘制技术，由于绘制人员受到传统的思想，对三维的绘图工具并不熟练，从而给绘制人员带来干扰，影响工作的效率。
3、三维CAD在地质学应用中存在问题的解决方案
为了避免以上问题，必须做到以下几点：
3.1在进行三维建模时应该工作的规范化，三维测绘不要用简单的体素特征堆砌，必须采用相关特征建模，在测绘完成的三维模型文件中不要保留无关、冗余的几何元素，严格按图层分类管理进行不同几何类型元素的操作。
3.2将不同地区、不同地形以及典型地理环境的测绘技术，加入在三维CAD绘图工具中，使其在原有绘制技术的基础上更加的完善和多元化，增加先进的辅助绘制工具，这样在保证数据准确度的同时，也给工作人员带来方便，继而进行大力的推广。
3.3如果要保证三维CAD技术的推广和认可，还要在使用规定、参照依据和核审几方面制定相关的制度，进行限制和指导；这样使其绘制的图纸不仅符合国家现行的规定也达到了国家要求的水平。
3.4 对3D模型文件的管理要到位，同2D测绘图纸一样，最终3D模型肯定要纳入到PDM 平台下统一管理，包括模型版本管理，轻量化模型的自动生成，流程审批与发布等。
4、三维CAD在地理制图中的应用
三维CAD在地理制图中的具体流程首先根据地理制图测绘的要求将地形地势的尺寸和构造进行测量，然后根据地质勘探的结果把需要测绘的地形尺寸进行测量，然后根据地形地势的特点用手工将地形结构画图出来，在采用CAD绘图软件将尺寸绘制出来，其步骤具有有如下几步：
4.1了解地形地势的构造和特点
想要通过 CAD 软件制作出好构图，首先要熟练的掌握计算机体统的操作；将地理环境进行实际的勘察，对于要测绘的地质周围的环境做出准确的判断，还要将地质的的形状，不同的岩石结构进行细致的分析，为以后的测量工作做准备；在了解的基础上，找出绘制的技巧和大致模型，并大致对于要测绘的地质有个全面的空间立体结构；以此可以把握地理测绘制图的准确度和全面性。此外，测绘人员还必须要有一定的空间思维结构和强大的测绘知识理念。
图 2三维建模计算机实现过程
4.2 对地理数据进行收集，绘制草图
地理地势的数据包括体、面、线、点等相关数据，而CAD绘图测绘中也需要对数据进行精确的计算，这些数据需要非常精确。地理绘图中需要根据实际测量的数据在CAD软件中确定与对应点面之间的相对位置，从而画出地理地形的草图。在地理地形的制图测绘中不仅需要测量地形的经纬度，还需要对地形的结构和岩层的结构进行绘制，这是采用CAD对地理地形进行测绘的关键步骤，也直接关系到地理测绘过程中数据的准确性和精确性。
4.3 基岩地质模型计算机实现
实现过程如图2所示，利用超维创想信息技术有限公司开发的基于多源交互复杂地质体建模的Creator建模平台，在建模平台中导入地形图、剖面布设图、交叉剖面、地质图、构造图等基础信息，对剖面进行二维转三维的处理。利用断棱提取工具提取地质图、剖面图上的断层信息，建立断层面。利用断层面批量生成及延展工具使断层面间保持几何拓扑的一致性。利用剖面地层线赋属性及提取工具，从剖面提取地层线并附以属性，利用地层边界线检查工具求取地层歼灭的最终边界，以断层面及地层边界为地层面约束条件，进行插值形成地层面。在新基底上寻找成体底板，生成当前地层对应的地质体。对所有地层面进行构模的操作形成一系列地质体，同时将生成的褶皱、透镜体、岩体等特殊地质体与实体模型融合建成三维地质模型。
4.4采用CAD确定地理测绘中的偏差，并对其进行修改
对地理地形绘制出草图后，需要经过CAD的编辑器对各种数据偏差进行处理，然后对绘制的图形进行修改，采用三维CAD绘制地理地形的图像可以尽量符合实际的需要，在这个过程中也发挥了CAD对图形修改和测绘过程中的作用，从而保证绘制的地形图形产品符合相关制图的测绘指标和质量。
4.5将绘制的图样进行全方位检查
利用 CAD 技术将绘制的地形进行三维立体演示，这样动态的图像与实际的地质地理进行全方位的检查，通过对比的结果，将不符合规定的的数据按照实际数据进行修改，从而保证绘制的质量；立体空间的绘制图纸在实际地理的对比下，利用指定的修正系统，很容易发现制图中的不足，再次进行修改。
5、结语
三维CAD技术的应用，是在原有技术的基础上进行优化和完善，也是绘制技术的改革，不仅提高了绘图人员的工作效率，也避免了误差的引入；提高测绘技术的精准度，具有很强的实用性，因此，采用CAD 绘制出来的地形图能够直观清晰的把地理信息表达出来，更便于实际中的使用，让看图者能够更加容易的理解地形图所表达的信息。
论文作者:龙聪
论文发表刊物:《基层建设》2016年4期
论文发表时间:2016/6/13
标签：地形论文; 地理论文; 测量论文; 地质论文; 技术论文; 质体论文; 结构论文; 《基层建设》2016年4期论文;