使用Civil3D2007建立数字地形模型重点

1、AUTODESK CIVIL 3D 2007 白皮书使用Civil 3D 2007建立数字地形模型Autodesk Civil 3D软件是Autodesk公司为土木与基础设施行业提供的三维设计解决方案，适用于勘测、场地规划、总图、道路设计、水利工程、地质矿产等多 个不同的行业领域。Civil 3D的功能非常强大,但其中最有价值的部分是三维数字 地形模型。利用数字地形模型，既可直观的查看场地的三维效果，也可用于土方计 算、纵横断面绘制等设计与计算功能。因此，详细了解如何生成数字地形模型非常 重要。本文不是一份全面的 Civil 3D入门教材,而是着重讨论如何在Civil 3D中根 据多种源数据创

2、建数字地形模型。目录1. 地形曲面22. 使用测量点数据32.1使用点数据文件3a创建点编组b引用点文件.52.2使用DWG图形中的点6a使用有高程的图形对象6b转换文本占丿、 .73. 使用现有等高线图形83.1使用三维等高线83.2二维等高线赋值83.3简化等高线.91a顶点消除算法.9b允差算法104. 使用其它数据114.1使用三维特征线11P4.2使用边界和遮罩2 4.3使用DEM文件.134.4使用L AND XML文件.145.曲面编辑.156.小结.161.地形曲面在Civil 3D中,数字地形模型被称为 曲面” Civil 3D中的曲面分为两种类型, 即三角网曲面和 栅格曲面

3、,其中三角网曲面是缺省的曲面类型。它使用不规则三角 网（TIN来模拟真实地形，较为精确，因此更适合土木工程设计应用。本文中的曲面均 是指三角网曲面。在Civil 3D中,尽管可以使用 多种不同的样式（例如等高线或坡度 分析来显示曲面，但是请记住,在不同的显示样式背后，曲面的数据是以三角网模式来 存储和操作的。在Civil 3D中建立曲面时，用户需要首先创建一个曲面对象，然后把源数据（例如 测量点、等高线、DEM文件等添加到曲面定义中，就可以生成曲面。在Civil 3D 中创建曲面对象的步骤是：在工具空间的 快捷方式浏览”选项板上找到 曲面”结点, 单击右键，选择 新建”然后在弹出对话 框中输入

4、新建曲面的名称与描述（可选,确定 即可。鬥创建曲面类型；曲面图层：三角网甜面V曲面-地形称述式粱 息名描样渣 ftIH值地形庫始的自然地形曲面标准标准确定创建了曲面对象之后，在工具空间的浏览选项板上，展开曲面”结点前的按钮，就可以看到 新生成的曲面对象。继续展开该曲面对象以及其下的定义”结点,就可以看到在 定义”目录下面列出了多种源数据类型，例如边界、等高线、点 编组等。Civil 3D能通过列表中的任一种源数据生成曲面，也可以混合使用多种源 数据，只要把这些源数据都添加到曲面的定义目录下面即可。然而，根据源数据的类型和质量不同，可能需要采取不同的处理手段。下文将详细介绍。r Tpoint.

5、txt -记事本文件劲 編辑氓、格式Q）查看閭 帮助址）1 451752. 043 3466459. 967 470. 5002 451708. 07T 3466492.722 440. 6003 451678. 440 3466518.861 432. 4004 451611.790 3466557. 796 410. 4005 451558. 95T 3466666.109 380. 6006 451570. 426 3466736. 200 380. 5007 451542. 435 3466711. 693 374. 3008 451346. 372 3466716.788 35L 5

6、002. 使用测量点数据使用原始的测量点数据创建地形模型是最直接、最准确的方式。在使用 Civil 3D时,如果能获取测 量点数据,那么最好是直接从测量点数据创建地形曲面，因为这 样能避免通过其它软件进行处理而引入的额外误差。根据具体情况不同，有些时候 我们可以取得点数据文件，而有些时候我们只能利用现有DWG图上绘制的测量点 对象。因此，根据不同的数据来源，我们可以采用不同的创建方式。2.1使用点数据文件在Civil 3D中,可以导入文本格式的点数据文件（.txt或.csv。例如，右图是一个典型的点数据文件，文件的每一行表示一个测量点，而四列数据分别表示点编号、X、丫、Z坐标，列之间用空格分隔

7、。这样的数据格式被称为“ PENZ空NEZ、格分隔”格式。Civil 3D中预定义的数据格式还有PENZD等。格式名称中的每个字母代表的含义如下P -点编号E -东距（AutoCAD中的X坐标N -北距（AutoCAD中的丫坐标Z -标高（AutoCAD中的Z坐标D -点描述（任意字符串C point-1 xt -记事本文件迈）編辑 格式）查看电）帮助F 451752. 043 3466459.967 470. 5002 451703466492.722 440.6003 451678. 440 3466518.861 432. 4004 451611. 790 3466557.796 410

8、.4005 451558. 957 3466666.109 380. 6006 451570. 426 3466736- 200 380. 5007 451542. 435 3466T11. 693 374.3008 451346. 372 3466716. 788 35化 500格式名称中的字母排列顺序就对应于每一列的数据含义，而每种排列方式都可以选择使用逗号或 者空格作为分隔符，因此可选择多种数据格式。另外，Civil 3D也 允许用户自定义数据格式，详见Civil 3D帮助文件中的 创建点文件格式”如果用户使用的点数据文件是其它格式（例如Excel文件的，则需要事先转成文 本文件，并符合

9、Civil 3D的数据格式之一，然后才可以导入到Civil 3D中a创建点编组有了点文件之后，就可以把文件导入到Civil 3D中。通常的方式是先用点文件生成Civil点编组对象，然后使用点编组生成地形曲面。操作步骤：1点击菜单 点-创建点”然后在浮动的 创建点”工具栏上点击 导入点”按创建点5画从创建点工具中选择命令导心12.在导入点”对话框中选择正确的数据格式，点击按钮找到并选择数据文件，然后点击按钮创建一个新的点编组（输入一个点编组名称，例如“ survey。”击 确 定”后,Civil 3D就会创建一个点编组，包含该文件中所有的测量点对象。费|3. 创建点编组后，在绘图区域中应能看到所

10、有的测量点（可能需要缩放当前视图 区域才能看到。同时,在Civil 3D工具空间的浏览”页面上选中对应的点编组结点 后，数据列表中会显示该编组中所有的测量点。用户可以在此处直接查看和修改点 数据,图形会自动更新。（小技巧:点击列表上任一列的栏头，则所有的点记录会按照 该列的数值进 行排序。在任一行记录上单击右键，选择 缩放到”则当前视图会自动 缩放到该点所在的位置。|冠膏固巴n Q当前團形视图30 Drawing -會点E-於点熊组 宜-申|曲面 j F代地形j匚暉遽蚤jk裁流域ja-魯定熨5j価边界1 “念特征磯- - 等高线j： - 0 DEM 文件j-當J團形对象鈔編辑丑上计艸4. （如

11、果尚未创建曲面对象，此时请先创建曲面。在工具空间的浏览选项板上，单击展开曲面”结点前的按钮,然后找到已生成的曲面结点，右键单击 定义”下的点编组”结点,在弹出菜单中选择添加”5. 在弹出的点编组列表中，选择名称为“ Survey的点编组，然后单击 确定”很快,图上就生成了地形曲面的等高线（根据制图样板的不同，曲面的显示方式可能不同。在这种方式中，所有的点数据都存放在DWG文件中，并且曲面与点编组是动态关联的。如果修改了点数据（例如标高,那么地形曲面可以动 态的进行更新，因此非常方便。但由于在图文件中生成了大量的点对象 ，需要消耗较 多的系统资源，因此只适合于点数 量较小（50000的情况。如果

12、点数较多，那么建议 使用下面的方式：b引用点文件为了节省系统资源，提高效率，在Civil 3D中也可以不创建Civil点对象，而是通 过引用外部点文件的方式直接创建曲面。这种方式的步骤与上一种方式相似，但更 为快捷：1. 创建一个新的曲面。2. 在工具空间的浏览选项板上，单击展开曲面”结点前的按钮，然后找到新生成的 曲面结点，右键单击 定义”下的点文件”结点，在弹出菜 单中选择添加莎洛|畐包 d|当前團形视图3S 气 Drawing3点电會点濡组E釧曲面i曰地形I裁流域 a-杏定史.儈谡界|L 特征銭L f等高銭/ B dem 文件 诗图形对象 戲编辑3. 在添加点文件”对话框中，选择数据格式

13、和要导入的文件（参见 创建点编组 点击 确定”于是就完成了创建曲面的过程。上述两种方式的不同特点，可以通过下面的表格进行对比创建点编组引用点文件数据存储点数据存放在DWG文件内部,以后不再需要访问外部文件点数据存放在外部文件中，重新生成曲面时需要访问外部文件数据显示在图形中可以显示所有点对象，并可使用工具空间查看点数据在Civil 3D环境中无法显示点数据数据修改在工具空间的列表上直接修改点数据，曲面可以自动更新 需修改点文 件，然后手动重新生成曲面运行性能消耗系统资源较多，因此速度较慢 消耗较少的系统资源，速度较快从上表中可以看出，创建点编组”的功能更丰富，但消耗资源较多，速度较慢，因此 适

14、合于点数量较少（50000、并且需要在图中显示点对象的场合；而引用点文件”的 功能较简单，仅能生成曲面而不能显示点对象，但速度更快，因此适合于需要用大量点 数据快速生成曲面的场合。2.2使用DWG图形中的点使用点文件虽然方便，但并不是任何情况下都可获得点文件。很多情况下，我们只能拿到DWG格式的图文件，而图上标明了勘测点的坐标和标高。例如，右图来自一张典型的地形图。图上用圆形（有时是AutoCAD点对象或者图块标示出点的位置（即XY坐标，旁边用文字 标出点的高程。有些情况下，图形对象（包括AutoCAD点对象、图块或 圆形,以下同本身的Z坐标就是正确的高程值，而有些情况下图形对象 本身的Z坐标

15、为0。根据原始数据的情况不同，需要采取不同的处理手段： a使用有高程的图形对象如果AutoCAD点、图块、或者文字对象本身的 Z坐标就是高程值，那么Civil3D可以直接从这些图 形对象创建Civil点对象。步骤是：1. 新建曲面2. 在工具空间的浏览选项板上，展开新建的曲面结点，在定义-图形对象”结点 上右键单击,选择添加”3. 在弹出对话框中选择要添加的对象类型，例如点或图块，确定4. 用框选方式选中要添加的所有要转换的对象，回车（注:您也许希望先通过关闭掉其它的图层，以防止 错误的选中其它对象。曲面就创建好了。b转换文本点如果点位处的图形对象本身Z坐标为0（甚至有时根本没有图形对象，只有

16、文字, 通过文字对象表示点高程，那么就可以使用Civil 3D本地化扩展中提供的 转换文本 点”工具，先把文本转换成Civil点对象和编组撚后再使用点编组创建曲面。使用 转 换文本点”工具的前提是：z Civil 3D 2006中文版及更高版本，并已安装本地化扩展包z要识别的文本均位于同一个图层上，并且文本的内容就是点的高程值z每个点高程文本到点位的相对偏移都相同。例如，下面左图是满足这个条件的而右图则不满足（Civil 3D 2006与2007版还不能准确的 处理右图的情况在满足上述前提条件的情况下，就可以使用 转换文本点”工具。步骤是：1点击菜单点- 实用程序-转换文本点”2. 按提示，选

17、中任一个点高程文本对象3. 按提示，输入该高程文本对应的点位置4. 输入这一批高程点的描述5. 接下来,Civil 3D将自动搜索该文本对象所在的图层上的所有文本，并根据相 同的点位偏移，在每个文本对应的点位置上创建一个Civil点对象，该点的高程值就是文本的内容，并且为点添加描述。最后，Civil 3D还将创建一个点编组（使用该描述为编组命名，并把这 次生成的所有Civil点放在该编组中转换文本点”是一个非常方便的工具，它可以快速的把DWG图上现有的勘测点识别为Civil点编组。如果希望将识别出的高程点导出成为点文件，还可以使用Civil 3D的导出功能（菜单 点-实用程序-导出”。有了点编

18、组或点文件，您就可以 使用它们来创建曲面（参见第2.1节。3.使用现有等高线图形在很多时候，用户手上并没有原始测量点数据,而是使用现有的DWG格式的等 高线地形图。因此,除了使用测量点数据，Civil 3D还可以从现有的等高线图形创建 数字地形。这些等高线通常是直线、多段线或样条曲线。（注意:Civil 3D不能直接 使用样条曲线生成曲面。如果是样条曲线，需要先使用AutoCAD Express工具转换 成多段线对象。3.1使用三维等高线无论现有的等高线对象是直线或是多段线，只要它们是三维的（也就是有正确的 Z坐标，那么就可以直接用来创建地形曲面。无论等高线是否有间断，对于最后结果 通常没有大

19、的影响。添加等高 线到曲面的步骤是：1. 在图形区域中选中任一条等高线。单击右键，选择选择类似对象”。Civil 3D会自动选中同一图层上的所有等高线对象2. 在工具空间的浏览选项板上展开要添加的曲面。在定义- 等高线”结点上单击右键,选择添加.。”在弹出的对话框中点击确定”即可注意:上述操作时，需保证所有的等高线对象位于一个图层上，并且该图层上没有其它的直线或多段线对象。如果等高线对象位于几个不同的图层上，则可以分批添加，每次处理一个图层3.2二维等高线赋值如果现有的等高线是二维的（Z坐标为0或者Z坐标不正确，那么还需要先使用Civil 3D本地化扩 展中提供的 等高线赋值”工具，为其赋上正

20、确的高程值。等高线 赋值的步骤是：1.点击菜单曲面-实用程序-等高线赋值2. 按提示，先输入第一根等高线的高程值，再输入等高线的高程增量3. 绘制一条橡皮线，依次穿过所有要赋值的等高线4. 继续绘制橡皮线，或者回车结束命令。命令完成后，凡是赋上高程值的等高线会用红色标示出来。完成赋值后，就可以使用 添加三维等高线”功能将其添加到曲面定义中。注意:使用这个工具时，要赋值的等高线对象应是连续的多段线。如果等高线有 中断，那么必须 分批进行处理。另外，必须保证橡皮线仅穿过要赋值的等高线而不穿 过其它的多段线对象，必要时可 以关闭其它的图层。3.3简化等高线在现有的DWG地形图上的等高线，通常是由多段

21、线表示。有时候，多段线的顶 点间距非常之短，因此每条多段线上都具有非常密集的顶点。从这些等高线生成曲 面时，过多的顶点数量并不能保证生成的曲面更准确的反映现实地形，反而会消耗更 多系统资源，严重影响速度。因此，有时候希望对这些等高线进行简化，减少顶点数量 （参见下图所示。在Civil 3D中，为等高线简化提供了两种不同的算法 a顶点消除算法这是Civil 3D默认的等高线简化方式。使用这种方式，只要在添加等高线到曲 面的对话框中（参见第3.1节指定顶点消除因子（包括距离和角度即可。该算法的示 意图如下：剔賂目离心点检测）等高线等高线顶点舅除甬虔8点检测如果CL 1+L2） 剧除距离并且剔曉角度

22、 则将删除谥点从图中可以看到，当该顶点两侧相邻的线段总长度（L1+L2小于给定距离 并且偏 转角B小于给定角度时，该顶点就被忽略，也就是把此处的等高线波折拉直。因此，要 加大简化的幅度，可以适当的增加顶点消除的距离和角度即可。b允差算法在Civil 3D软件中,已经包含了 Autodesk GIS软件Map 3D的功能。因此，还可以利用Map 3D功能中提供的另一种多段线简化方式：允差算法。它的示意图如下L2等高钱剔除距离（3点检测）-等高线顶点从图中可见，允差算法只需要用户指定一个允差带宽。在这个带宽范围内的多段线波折将被拉直，从而生成简化的多段线。要加大简化的幅度，只需要增加允差带 宽的值

23、。允差算法的操作步骤如下：1. 输入命令“ mapclean ”2. 在 要包括在图形清理中的对象”栏目中,选中 全部选择”然后选择要清理的 等高线所在图层。点击下一步”3. 在选择动作”页面的 清理动作”列表中,单击 简化对象”。单击添加 ”。然 后在 清理参数”下，将 允差”设置为适当的值邸图形清理-旌择动作选择对象要使用娜些清理动作？搭理动作港建方法错误标记洁理动作删除重复项 删除短对藁 打断交叉对象延伸未及点 外观交点 捕捉节競 融合伪节点删除悬挂对象选定动作清理琴数护案rm创逹圆餌広)选项加載CL).， 保存().一一帮助Q0(注意:如果在此页面上选择清理动作”为清理多段线”那么也可

24、以使用顶点消 除算法进行等高线简化。4. 接受所有其他默认值。单击 完成”5. Civil 3D将自动简化该图层上的所有多段线。然后，就可以使用简化后的等高线创建曲面。等高线简化是一项非常有用的功能，往往能大幅度提高曲面的生成速 度。虽然它也会在一定程度 上损失数据精度，但在处理大面积地形时，通常这是可以 接受的牺牲。顶点消除算法和允差算法并没有一定的优劣之分，而对于算法的参数设置也需要根据具体情况进行选择，有可能要多尝试不同的算法和不同的参数设置 然后选择一种较好的配置。这需要一定的经验积累和摸索。4. 使用其它数据4.1使用三维特征线在现有的地形图上，有时还会遇到地形特征线，例如山脊线或山

25、谷线。如果这些 地形特征线是用 三维多段线表示的，并且每个顶点都有正确的Z坐标,那么也可以将 其作为源数据加入到曲面定义中（可以与其它数据混合使用。添加的方式与添加三维等高线”相似，只是选择将其加入到 定义”结点下的 特征线”类别中，并且选择特 征线类型为标准”即可。另一种情况是地形上有垂直的陡壁，例如挡墙或悬崖。这种情况下可以使用陡壁特征线”功能。具体操作请查阅Civil 3D帮助文件中的 创建陡壁特征线”4.2使用边界和遮罩默认情况下，Civil 3D使用源数据生成曲面时，会按照凸包形状生成曲面的外 缘。但如果希望生成的曲面具有凹形边界，或是手工限制曲面的范围，就需要手工为 曲面添加边界。

26、边界之外的曲面将不 再参与任何操作，例如曲面剖切或体积计算。根据作用不同，曲面的边界分为三种：z外部:定义曲面的外边界。外部边界之外的所有三角形都被裁掉。z隐藏：裁掉边界内的三角形。用于在曲面内部创建局部空洞（例如建筑物地脚。z显示:在隐藏边界内部使用，显示边界内的所有三角形，即创建岛状区域。另外,每种边界都分为普通模式和虚特征线模式。以外部边界为例 ，普通模式是 将边界线穿过的 三角形也裁掉，只保留完全在边界线内部的三角形；而虚特征线模式 是将边界线穿过的三角形打碎并生成新三角形，保留边界内侧的部分，裁掉外侧的部 分，因此获得的曲面外缘较为整齐。虚特征线的 示意图如下：新三角形处理后在Civ

27、il 3D中，为曲面添加边界的操作非常简单1.先建立曲面，添加所有其它的源数据2.用多段线绘制要添加的曲面边界，并确保边界是封闭的3. 在工具空间的浏览选项板上，展开该曲面结点，在定义-边界”结点上右键单 击，选择添加”4. 在弹出对话框中，输入边界名称（可选，选择要添加的曲面类型。如需使用虚特征线”模式，勾选该选项。确定5. 在图形区域选中要添加的边界多段线当曲面有多个边界时，请按照从外向内的顺序进行添加。与边界相似的另一种功能是曲面遮罩。遮罩的用法与边界非常相似，但它并不 真实的裁掉遮罩外的曲面，而只是将其改为不可见。在曲面剖切或者体积计算时，遮 罩外的部分仍然参与运算。与边界 类似的,遮

28、罩也分为三种类型：z内部：创建内部遮罩，剪裁并隐藏多边形内部的区域。z外部:创建外部遮罩，剪裁并隐藏多边形外部的区域。z仅渲染:为多边形内部的区域指定不同的渲染材质样式，仅用于渲染功能。使用遮罩时，在工具空间的浏览选项板上找到该曲面结点，在曲面下的遮罩”结 点上单击右键添加，按提示操作即可。4.3使用DEM文件DEM （Digital Elevation Model,数字高程模型文件用于存储大范围地形地貌信息以供GIS、地球科学、资源管理、土地规划、测量和工程项目中使用。尽管很多 软件都把自己生成的数字高程文 件称为DEM ,但Civil 3D软件和本文中所说的 DEM格式是特指美国地质调查局

29、（USGS所制订的标准格式,它在很多软件中都得 到支持。有关DEM文件格式的完整信息，请参见由美国内务部地质调查局下属的 国家地图制作中心出版的 Natio nal Mappi ng Program Technical In structio ns中的“Standards for Digital Elevation Models 一节。可以在 USGS 网站上找到此文 档（网址为。DEM文件通常以规则的栅 格网形式记录地形XYZ信息，以表示地 面高程。对于许多规划和设计任务而言，DEM文件是非常有 价值的数据源。尽管 它对于工程详细设计来说还不够精确，但是对于大范围规划和初步方案却是非常方 便

30、的。在Civil 3D中，您可以使用DEM文件生成曲面，包括对DEM进行坐标转换。步 骤是：1. 新建曲面。如需进行坐标转换，请在 图形设置”中指定当前图形的坐标系2. 在工具空间的浏览选项板上，展开新建的曲面结点，在定义-DEM文件”结点 上右键单击,选择添加”3. 在弹出对话框中选择要添加的 DEM文件，在“ DEM文件信息”中会显示该文 件的信息4. 如果DEM文件的坐标系与当前图形的坐标系不同，就需要进行坐标转换。点 击下方列表 中“ DEM文件-CS代码”右侧的“按钮,根据Civil 3D显示的DEM 文件信息，选择正确的坐标系，确定即可。连计HWICKESrih WORTH, MH

31、 - 24000 LAT 16300019VAT 27証巾9壬,4DEN玄件名，E /DEFfMIIKtiter.lfM-lL dnU刖文件佶J&侑_1A-EDEI文件CS啊当前曲曜CS代码：Bi jiBQ 1954 / 3dLee Ga. 1投影TM| 定 i 卓清 1 砂有关使用DEM文件生成曲面的更多信息，请参阅Civil 3D帮助文件中的“DEM 文件”4.4使用Lan dXML文件除了传统的DWG格式,Civil 3D软件还支持使用新的LandXML格式来保存和 交流地形数据。La ndXML是由Autodesk公司发起、全球各大公司参与制定的，用 于土地开发和土木工程设计领域的标

32、准数据格式,可以用于描述、存储、交换设计 信息。由于LandXML是全球统一的开放性格式，因此使 得不同国家、使用不同软 件的工程技术人员能够用相同的语言进行交流，同时也适合于长期档案保 存。另外， Lan dXML本身是一种文本格式，可以用MS In ternet Explorer打开查看，也可以用任 何文本编辑器（例如Windows记事本进行编辑。在Civil 3D中，可以将地形曲面导出成 LandXML文件,或者从LandXML导入已 有的曲面。命令 是:菜单 文件-导出-导出LandXML”或者 文件-导入-导入 LandXML”。LandXML文件中完全 精确的记录了曲面的几何信息。因此，当建立 了一个曲面之后，如果要进行存档或者拷贝,可以将曲面导出到LandXML。以后只 要在其它的DWG文件中导入该LandXML文件即可，而不再需要重复建立曲面的整个过程。另一个很有用的技巧是，当使用图形中的大量对象（例如Civil 点编组或是等高线 创建曲面后，可以先将曲面导出为LandXML ,然后删除图中的源 数据对象和曲面，再导入该LandXML重建曲面。使用这个方法，可以有效的缩减图 文件大小，从而节省系统资源，获得更好的性能。5. 曲面编辑对于已经建立好的曲面，有时还希望进行修改。在 Civil 3