测绘工程CAD地形图的绘制

第九章 地形图的绘制地形图绘制的基本知识 一、绘图坐标系的约定在第五章中我们已经知道了AutoCAD 有两个坐标系统：一个称为世界坐标系（World Coordinate Sysytm ，简称WCS ）的固定坐标系和一个称为用户坐标系（User Coordinate Sysytm ，简称UCS ）的可移动坐标系。

在WCS 中，X 轴是水平的，指向由左向右，Y 轴是垂直的，正向朝上，Z 轴垂直于 XY 平面，原点是图形左下角X 轴和Y 轴的交点。

UCS 坐标系是依据WCS 通过移动原点和旋转坐标轴来定义的，以方便用户根据自已的需要绘制图形。

启动AutoCAD 后，缺省情况下UCS 与WCS 重合，其坐标系图标见图9—1。

虽然上述WCS 坐标系与我们在测量学中定义的测量坐标系从本质上说是一致的，但容易想象得到，在AutoCAD 中，按照相同坐标绘制的图形，其方位与我们想象中的并不一致，这是由于两个坐标系视点的不同所造成的。

例如，将测量坐标系中正北方向上两点P1和P2的坐标输入到AutoCAD 中，就会发现该两点在正东方向上。

1、定义用户坐标系为了解决AutoCAD 中图形显示（视点不同）问题，可以采用用户坐标系。

借助前面学过的“UCS ”命令，将WCS 分别进行一次绕Y 坐标轴和Z 坐标轴旋转即可得到如图9—2所示的测量坐标系。

具体操作命令如下：命令: ucs当前 UCS 名称: *世界* 输入选项[新建(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/世界(W)] <世界>: n指定新 UCS 的原点或 [Z 轴(ZA)/三点(3)/对象(OB)/面(F)/视图(V)/X/Y/Z] <0,0,0>: y指定绕 Y 轴的旋转角度 <0>: 180 命令: ucs当前 UCS 名称: *没有名称* 输入选项[新建(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/世界(W)] <世界>: n 指定新 UCS 的原点或 [Z 轴(ZA)/三点(3)/对象(OB)/面(F)/视图(V)/X/Y/Z] <0,0,0>: z 指定绕 Z 轴的旋转角度 <0>: 90 命令: ucs当前 UCS 名称: *没有名称* 输入选项[新建(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/世界(W)] <世界>: s 输入保存当前 UCS 的名称或 [?]: survey图9-1 WCS 图标图9-2 UCS 测量坐标系图标操作中前两个UCS命令是分别绕Y轴和Z轴旋转，最后一个UCS命令是将旋转后的UCS 坐标系用“survey”名称保存，可用ucsman命令查看或在WCS和UCS中切换（图9—3）。

定义了UCS坐标系后所有的坐标输入都使用当前UCS，因此用户可按照测量坐标进行输入和输出以及图形绘制。

但是要特别强调的是，在进行文字注记和图案（地物）符号填充时还应将UCS切换到WCS中来，否则文字和图案符号的方向与实际不一致，增加编辑和修改的工作量。

2、约定坐标系图9-3 UCS管理对话框虽然通过自定义UCS坐标系解决了图形显示问题，但是UCS 坐标系并不是通用的坐标系，不利于多个用户共享，而且在绘图过程中还要频繁地在两个坐标系中切换，并不方便。

为此，我们可以采用约定坐标系，即直接将WCS作为测量坐标系来使用，只不过这里有个约定：需要把WCS中的Y轴（垂直向上）当作测量坐标系中的X轴，相应地把WCS 中的X轴（水平向右）当作测量坐标系中的Y轴。

或者说，在AutoCAD中输入测量坐标时，将Y坐标放在X坐标之前，当然在AutoCAD中输出坐标时，也要按照测量坐标系中的Y、X和H的顺序来理解。

这样约定之后，对后续的所有绘图工作都是非常方便的。

事实上，国内所有的基于AutoCAD二次开发的地形地籍成图系统都是采用这种约定的坐标系。

这就是为什么几乎所有初学者初次接触到成图软件时都要问同样一个问题：为什么测量点的Y坐标要放在X坐标之前！进一步理解，其实测量坐标系中的X轴和Y轴只是人为定义的两个坐标轴的符号，只是为了方便表示，自然也可以用其它字符表示。

相信所有的测量人员一定注意到所有的全站仪并没有出现X和Y，取而代之的是用N（North）和E（East）来代表测量中的X和Y坐标；另外在国外的测量教科书中也都是用字符N和E来表示坐标的，其意义不言自明。

二、绘图比例尺比例尺的定义是图上距离与相应实地水平距离之比，是地形图、地籍图等图件的一个非常重要的尺度参数。

有了比例尺，就可以把地面上的地物和地貌的实际尺寸，按照比例尺缩小绘在图纸上，供人们阅读和使用；同时比例尺还代表了图件所达到的精度，例如要把一条米宽的小路用双线绘在比例尺为1:1000的纸质图上就十分困难，或者说，我们不可能在比例尺为1:1000的纸质图上量出米的双线小路来。

可见，比例尺既是人们用图的需要（图纸不必太大），也是人们绘图的必然选择（绘图精度限制）。

因此，比例尺对于传统的纸质图来说是非常重要的。

那么在AutoCAD中，比例尺是如何确定的？举一个简单的例子，在手工绘图时，如果取比例1:500，那么在图纸上100毫米长的线段实际代表了50米长的线。

如果在AutoCAD中也象手工绘图那样画出100毫米长的线，这显然是不方便的。

从前面学过的内容知道，在AutoCAD中线段的长度单位是图形单位，并没有规定实际单位是米，分米还是厘米，这就给用户带来非常大的方便。

于是，要确定图形比例尺首先要确定AutoCAD中图形单位是多少。

1、确定图形单位为了在AutoCAD中表示地面两点间的距离，需要确定AutoCAD中一个图形单位对应的实际长度。

直观上看，测量中点的坐标或线段长度都是以米为单位的，自然应该这样选取最合理：AutoCAD中1个图形单位＝实地1米。

这种一对一的简单关系给实际绘图带来相当大的好处。

在上述例子中，只要在AutoCAD中绘50个图形单位长度的线，而不去理会它换算到图纸上是多少毫米的线段。

或者说，AutoCAD中某线段有多少个图形单位的长度就等于实地上多少米的距离，不要去管它比例尺是多少，如何折算。

事实上，作为用户而言，用图目的就是要知道地面的真实情况，当你用鼠标在图上进行量距定点时，就象你在野外用全站仪量距定点一样，为什么非要通过比例尺在图上和实地之间来回地换算呢？【例9—1】设P1、P2两点坐标分别为（，）和（，），试分别用POINT命令展绘出两点，并用DIST命令量取两点之间的长度。

命令操作如下：命令: point当前点模式: PDMODE=2 PDSIZE=指定点: 100,50命令: point当前点模式: PDMODE=2 PDSIZE=指定点: 200,100命令: dist图9-4 展绘测量坐标点指定第一点: 指定第二点:距离= ，XY 平面中的倾角= 27，与XY 平面的夹角= 0X 增量= ，Y 增量= ，Z 增量=2、确定图形比例前面说过，在展绘测量坐标点或绘制线段长度时，直接按实际坐标或实地长度展绘，不要去管它比例尺是多少。

从这个意义上来理解，可以认为图形的比例尺为1:1。

然而绘图的目的是供其他用户阅读和使用的，不同地物符号的大小，线状地物的粗细以及各类注记的大小等，在图式规范中均有相应的规定，这样绘制出的图才能布局匀称，疏密合理，图面清晰。

由于图式中标注的尺寸是以毫米为单位的，因此需要弄清AutoCAD中1个图形单位输出到纸质图上相应的长度是多少。

先做个实验，在AutoCAD中画一个边长等于1个图形单位的正方形，在绘图仪上按1:1比例输出后，用三角尺量取正方形边的宽度，结果都等于1毫米；如果按1:2比例输出后，用三角尺量取正方形边的宽度，其结果等于2毫米。

这个例子说明：在AutoCAD图形中，对于所有的独立地物、植被符号、线状地物的线宽、线型比例，以及各类注记等都要考虑比例尺，而对于野外测量的点的坐标和线段的长度却不需考虑比例尺。

因此，在AutoCAD中，所谓绘图比例就是指用SCALE（缩放）、PLINEWID（线宽）和LTSCALE （线型比例）、HPSCALE（填充比例）等命令执行地物的比例缩放操作时所确定的比例，同传统的图上量距定点无关。

进一步说明的是，与手工绘图方式不同，在AutoCAD中绘图并不是采用绝对比例尺，而是采用一种所谓相对比例尺。

因为前面已约定了1个图形单位等于实地距离1米，而AutoCAD中采用公制时1个图形单位可选择1毫米（按出图比例1:1），这样相当于隐藏了一个事实上的比例尺1:1000。

于是对于比例尺1:1000约定SCALE、LTSCALE和HPSCALE的值为，PLINEWID的值为图式规范中规定的线宽。

其它比例尺时所采用的值则相对1:1000进行变换。

这里先说明一下，由于约定比例尺1:1000的有关变量的值，自然形成了其它比例尺的基准，因此后面的自定义线型、自定义图案以及独立地物符号都是在SCALE、LTSCALE和HPSCALE的值为的情况下定制的。

下表9—1为当比例尺为1:500—1:2000所对应的SCALE、LTSCALE、HPSCALE和PLINEWID 所采用的值，以及作用的对象。

国内各测绘公司开发的地形地籍成图系统，如广州南方CASS，武汉拓普康EDMS，以及北京威远图WELLTOP等均采用这种约定。

3、绘图比例与屏幕缩放比例由于AutoCAD 绘图视窗有限，在当前视窗范围内不可能全部清楚地显示整幅地形图。

反过来，如果整幅地形图全部显示在当前视窗内，对于那些地形复杂的图形，根本无法看清其中某一细小部分的内容。

为了解决这个问题，AutoCAD 提供了屏幕缩入命令ZOOM ，方便用户对当前视窗进行缩放。

既然用ZOOM 命令可以进行屏幕缩放，肯定存在着一个屏幕缩放比例。

屏幕缩放比例实际上就是用ZOOM 命令进行屏幕缩放前后的当前视窗放大或缩小的倍数。

当该比例大于1时，屏幕就放大，当前视窗内的实体也呈放大显示。

当该比例小于1时，屏幕就被缩小，当前视窗内的实体也呈缩小显示。

从视觉的角度来看，当放大屏幕时，就相当于当前视窗内的实体从远处移至近处，以便让用户看清楚。

同理，当缩小屏幕时，就相当于当前视窗内的实体从近处移至远处，这样在用户的视野内，所看到的实体就呈缩小状态。

屏幕缩放比例与绘图比例有着本质的区别。

绘图比例改变了独立地物符号、植被填充符号以及各类注记的相对大小，也改变了线状地物的线宽和比例；但是屏幕缩放比例只改变了当前视窗的大小，各类地物的实际几何尺寸并没有变化。