BIM问答|什么是地形曲面？基于BIM的地形曲面创建方法

地形曲面（TerrainSurface）是某一块区域土地表面的三维几何表示，它是应用Civil3D进行三维道路设计的基础，同时也为三维道路设计如路线设计、纵断面设计、工程算量、安全分析等提供了数据来源。由于Civil3D是参数驱动、约束联动的工作机制，所以如果对地形曲面进行更改，则与曲面相关联的对象（如道路、放坡、纵断面）就自动更新。

地形源数据

Civil3D为创建地形曲面提供了多种类型的源数据格式，可以从点文件、DWG地形图、DEM数据、GIS数据、点云、甚至GoogleEarth中来创建地形曲面，如图1。此外，还可以将地物（树、河流、房屋等）等测量对象添加到地形曲面中，还原项目区域的真实地形地貌信息，这些测量信息保存在Civil3D的测量数据库中，一旦测量信息发生改变，与之相关联的地形曲面也随之更新。由此可见，BIM技术可以处理更多更复杂的地形数据，建立的地形曲面模型也更精确，为后续的设计打下了更加详细的设计基础。

图1 曲面创建源数据格式

三维地形曲面的构建

Civil3D在创建三维地形曲面时，提供了三角网曲面和栅格曲面这两种构建地形曲面的方式，如图2所示。三角网曲面是通过对空间离散点进行Delaunay（德洛内）三角剖分而形成，Civil3D自动分析彼此空间距离最近的曲面点来创建组成三角形的三角网线，曲面中任何点的高程都是通过对该点所在三角形的顶点的高程进行内插来定义的；栅格曲面则是将空间离散点按规则的栅格排列而组成，根据需要的曲面精度可以手动编辑栅格的间距和方向。

（a）三角网地形曲面（b）格栅地形曲面

图2 基于BIM的地形曲面样式

一般地，通过呈不规则离散分部的地形采样数据来映射复杂多变的曲面，或者当地形数据较大时（如点云数据）而又只需分析局部地形时，应采用三角网曲面，但算法较复杂，数据格式较大，对硬件要求高；通过均匀分布的地形采样数据来映射构网均匀的曲面，可采用栅格曲面，算法较简单，加载时间短。

地形曲面分析

基于BIM的道路建模平台均提供了丰富的分析计算功能，Civil3D中具备了对地形曲面进行多种类型的分析功能，其分析功能和原理如表所示。

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