大比例尺地形图的用途是相当广泛的,它能提供给工程建设人员必要的情况和数据,主要用途有以下几个方面:
(1)确定方位和方向,如可以在地形图上判断已知方向的象限角或方位角,可以用地形图进行实地定向。
(2)确定点位和距离,如可以在地形图上确定某一点的位置,找出任何一点的坐标,量出两点间的水平距离,确定二直线间的夹角,确定相关地物的位置。
(3)能够从图上计算任意一块地区的面积、体积、土方、石方、蓄水数量、最大和最小坡度等数据。
(4)可以在图上了解地面上各种地物、地类、地貌的分布情况,判断其一般和特殊情况,还可以缩小或放大成另一种比例尺的地形图(或带状地形图)。
(5)在图上可以找出任意一点的高程和任意两点的高差,标出洪水线、合水线、分水线,决定两等高线间的最大坡度线、主斜坡,决定崩土峡谷的总纵坡和平均横坡。
(6)可以在图上切取各种线路的纵断面、横断面,确定地面两点间的通视情况和隐蔽地带的界限,决定架空或地下管线的位置、深度和种类,了解河流的流向、水深、宽度和长度等。
(7)在地形图上可以计算各专业所需要的数据(如村庄、树林、农田、园田等的统计数据,房屋的数量等),以及决定各设计对象的施工数据。
(8)可以使用地形图做底图制作各种专题地图,如农田水利规划图、农作物分布图、水文图、钻孔布置图、建筑物总体平面图、施工布置图、公路选线等。
(9)大比例尺地形图,根据需要可以缩小或放大成另一种比例尺地形图,一般说来,较大比例尺地形图是编制较小比例尺地形图的基本资料。
在水电工程勘察设计中,以在地形图上切制各类纵横断面应用最为广泛。以上应用,有的可以很容易的在地形等高线图上实现,例如计算某一点高程,计算两点间的方位、距离、通视情况,计算给定区域的平面面积等,有的在地形等高线图上不容易实现或者不能实现,例如计算给定区域的面积、计算水库库容、计算开挖体积等。
地形等高线图上计算面积,最早采用手工时,是借助求积仪,或者是根据图形顶点坐标计算面积,根据几何图形计算面积,而且仅仅计算的是平面面积,一旦需要计算曲面面积,就显得无能为力了;还有有关体积的计算,也是一件非常费时费力的事情。现在使用计算机CAD软件,特别是,当我们的应用进入到三维实体模型以后,过去非常费时费力的事情,就会变得轻而易举了,因为它给我们提供了实体查询命令,可方便地获得面积和体积的数值,只需根据比例尺进行相应的转换就可以了。
在二维制图中,我们采用的是标高投影法,水利水电工程建筑物是建在地面上或地面下的,与地面产生交线,而地形往往是不规则的复杂曲面,标高投影能够很好地解决这个问题。标高投影法是在水平投影上标注高度数字表达空间形体的图示方法,在AutoCAD中是使用“标高”的属性来赋值的。在AutoCAD三维应用中,用户可以建立线框模型(Wireframe Model)、表面模型(Surface Model)和实体模型(Solid Model)3种三维模型。线框模型为一轮廓模型,它由三维的直线和曲线组成不含面的信息,地形等高线就是三维线框模型。表面模型则仅由表面组成,表面不透明,且能挡住视线。实体模型是三种模型中最高级的一种,它也具有一个透明的表面,但是它却包含了空间,包括了线、面、体的全部信息,各三维实体之间可以进行各种布尔运算的操作,从而创建各种复杂的实体对象。实体模型的最大优点是便于作任意的剖切图和剖视图。(www.xing528.com)
Mesh三维表面,是一种三维网格表面,网格是一个水平和垂直两个方向、最大为255绘图单位的矩形。其优点是着色以后,显示光滑美观,占用磁盘空间少,三维浏览速度快;缺陷是范围受到一定影响,形状只能是矩形,不能做实体组合操作。
3DSOLID是三维实体,范围和区域形状不受限制,便于实现各类剖切、组合实体,计算表面积和体积等;其缺陷是占用磁盘空间较大,三维浏览显示时速度慢。用户在应用时,可根据自己的需要选用。
近年来,随着计算机技术的发展,大比例尺地形图的计算机辅助绘图,已经获得了广泛的应用,改变了传统的手工绘图方式,现在由测量专业提交的地形图,大多是使用计算机CAD软件绘制的数字化地形图,而且质量越来越好,目前以AutoCAD的DWG图形文件为主。地形等高线都是带有高程属性,一般以标高来表示的。这样的图形,可以说是CAD中的三维线框模型,只不过在使用时以俯视图为最常见。地形图在AutoCAD中三维模型的表示方法如图14-1~图14-4所示。
图14-1 线框模型的俯视图
图14-2 线框模型的三维视图
图14-3 表面模型
图14-4 实体模型
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