如何基于CAD地形图建立三维数值模型地表

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本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了基于地形图建立模型地表的方法，利用dxf2xyz和Surfer软件工具，通过导出地形图坐标及高程数据、网格化高程数据、导入数值模拟软件等步骤，实现三维模型地表的建立。文章详细阐述了操作流程和注意事项，并以GTS NX为例演示了将网格数据导入数值分析软件生产曲面的过程。此外，文章还提到利用地形图建立的三维模型地表在边坡稳定性分析等方面的应用，并鼓励读者参与讨论和相互学习。

【水哥寄语】

各位粉丝，大家好，本次很荣幸邀请到了隧道设计大咖丁大师来给大家分享工程实际经验，感谢丁大师在百忙之中撰写此文，若大家对此文内容有任何疑问，可在文章下方留言，丁大师会根据疑问做一一解答，下期推文会将答案给出，感谢大家的支持！

在三维模型的数值模拟时有时需要建立与实际地形更为接近的地表，比如在进行三维边坡稳定性分析，偏压隧道的分析等情况时。本文提出一种基于地形图建立模型地表的方法。

一、基本思路

①导出地形图中的坐标及高程数据；

②将高程数据网格化，建立地表曲面数据

③导出网格节点的坐标及高程数据，读入数值模拟软件（GTSNX，Ansys等）

二、所用软件工具

①dxf2xyz，用于导出地形图中的高程点，生产x，y，z数据；

②Surfer，用于将高程点数据网格化；

三、操作流程

1、CAD地形图处理

首先对地形图进行处理，只保留需要建模区域的地形图，删除无高程点的图元。往往处理结束后只剩余文字和多段线，如果地形图中的等高线为样条曲线应转化为多段线，因为dxf2xyz不识别样条曲线（CAD插件常青藤有此功能）。将地形图高程点导出为x，y，z数据的方法和软件有很多，也可采用其他方法。

注：快速删除所有无高程的图元的技巧为用CAD”快速选择” ，按z值（标高）范围选择，比如某地的地表高程所在范围200-350之间，则可以将标高＜200的全部删除；

2、用dxf2xyz，生产xyz的数据

将处理好的地形图另存为dxf2000或低版本的dwg，用dxf2xyz选中需要转换的地形图。

设置需要导出的cad图元类型，该软件可以识别的类型有“点”、“直线”、“多段线”、“文本=字”。

设置导出数据的格式：

选中按行输出，输出x，y，z三种数据。

3、用excel处理数据

虽然第一步已经对地形图进行了处理，但是不可避免的还是会存在一些无效数据，比如我们需要坐标值在X:0-200，Y:0-300范围的数据，可能出现X 的最大值为201等小错误，我们需要更改这些数值。

①将xyz数据拷贝至excel中；

②升序排列，删除数据过小值及过大值，即不在范围中的数值；

③调整坐标值范围，可局部调整为整数；

④将处理好数据拷贝至另一单独的文本文档中；

4、Surfer生产网格标高

①Grid->Data->选择excel中处理完成的文本稳定数据

设置合理的间距，从而控制节点数量，如下图代表X的范围为0~260m，网格间距4m，X方向共有66行。

② map->New->3D surface，查看表面地形数据是否合理，不合理需要重新编辑地形图，或在excel中编辑

③下图为显示的地形图，画圈位置明显不合理，可通过surfer编辑

④Grid->Grid Node Editor手动改此处z坐标

⑤file->saveas 选择DAT XYZ(*.dat)格式，在同文件夹下生产out.dat

5、将网格数据导入数值分析软件生产曲面

用excel表格打开刚才生产的out.dat文件，可以看到网格化后的x，y，z数据。由于每种数值模拟软件的数据格式要求不同，由点生成面的命令也不一样，需要对上述数据根据软件的要求进行二次加工。本文以GTS NX为例进行演示。GTS NX中仅需要最后一项Z值即可生产地表曲面，删除x，y数据，仅保留z数据，保存为Z.dat。

在GTS NX中导入刚才生产的Z.dat:

①GTS NX->几何->生产曲面->格栅面

GTS中M指X方向网格数，N指Y方向网格数，LX为X方向长度，LY为Y方向长度。