基于轴向变换的图形转换方法在危岩整治工程中的应用

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇基于轴向变换的图形转换方法在危岩整治工程中的应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘　要 基于轴向变换的图形转换方法是测量成果的不同表达形式，其在实现图形可视化、直观表达等方面具有独到的表达功能。在危岩整治工程中进行科学的坐标系统建立与实用的图形转换方法，从而达到图形表达直观、工程量计算方便的目的是很有必要的。

关键词 轴向变换；图形转换；投影面；轴向；坐标转换

中图分类号 U416 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）121-0110-01

随着经济的发展、基础设施的建设与土地的大规模开发及生态脆弱地区地质灾害的频发，在以民为本的执政理念指导下，近年来，国家实施了一系列的民生工程。其中，对地质灾害的防治，已从中央电视台的预报中提升到国家战略层面的高度。

在地质灾害的危岩整治工程中，需要对诸如陡崖等地段进行测量。目前的测量实施方法通常有三维激光扫描建模与免棱镜全站仪数据采集进行纵、横断面测量（等高为横、上、下为纵）。但是，如果在其表达方式上，依然采用传统的三维表达模式的话，将产生如下缺陷：

1）进行纵断面测量时，在突出的悬崖部位有可能产生同点（线）不同高，从而在断面图上产生线交叉不便于图形阅读与工程量批量计算的缺陷（表现在地形图上则为等高线交叉）；

2）进行三维激光扫描建模时，一是在突出的悬崖部位有可能产生阴影与重叠，从而不便于图形阅读；二是在工程量计算时其存在竖向截断面的多值性从而影响整治面的连续性。

因此，在危岩整治工程中进行科学的坐标系统建立与实用的图形转换方法，从而达到图形表达直观、工程量计算方便的目的是很有必要的。

本文根据相关工作项目的经验与笔者的相关研究，就基于轴向变换的图形转换方法在危岩整治工程中的应用进行初步的控讨，以期对相关工作与作业人员有所启迪。

1 危岩整治工程对测量成果的工作要求

在危岩整治工程中，对测量工作成果一般有如下要求：

1）测量工作成果的图面表达要便于阅读；

2）测量工作成果的图面表达要利于设计成果的图面加载；

3）测量工作成果的图面表达要利于工程量的计算；

因此，在危岩整治工程中如采用传统意义上的三维坐标系统进行测量成果的表达时，不仅将产生如引言中所述中的缺陷，而且不可能满足危岩整治工程对测量工作成果的要求。

2 危岩整治工程中测量成果图形转换的技术方法

为达到危岩整治工程对测量成果的工作要求，归根到底，就是要将立面表达的测量工作成果，转换为根据危岩段的走向确定的竖向投影面进行图形转换后的图面表达。既将立面表达的测量工作成果转换为将投影面进行旋转后的平面表达工作成果。

为此，需要解决如下技术问题：

1）投影面如何选择；

2）轴向怎样确定；

3）与传统坐标系统如何关联。

2.1 投影面与轴向的确定

将立面测量工作成果转换为平面工作成果，其最基本的工作要求就是选择立面测量的转换投影面与轴向，并使投影面与传统坐标系统建立数学关联，以便于进行坐标的数学转换计算。

对危岩整治工程来说，转换投影面的选择原则是：以危岩段的走向确定竖向投影面的投影轴线方向、以危岩段的朝向确定其另一轴线方向（并不适用于右手法则）；并确定投影面的基准量值。

由于危岩段的走向呈现多样性，因此，其投影面轴线的方向确定要以便于坐标的转换计算与考虑纵横断面的图面幅值大小及立面投影为正值为基本原则。

其基本方法有如下3种：

1）对于接近东西走向的危岩段，如果危岩段面南朝北（北高南低），则其投影面轴线要选择Y向方向且投影面的基准量值要选择危岩段北端的最大X值；其另一轴线方向则要为-X方向（向南）；

如果危岩段面北朝南（北低南高），则其投影面轴线要选择Y向方向且投影面的基准量值要选择危岩段南端的最小X值；其另一轴线方向则要为X方向（向北）；

2）对于接近南北走向的危岩段，如果危岩段面东朝西（西高东低），则其投影面轴线要选择X向方向且投影面的基准量值要选择危岩段西端的最小Y值；其另一轴线方向则要为Y方向（向东）；

如果危岩段面西朝东（西低东高），则其投影面轴线要选择X向方向且投影面的基准量值要选择危岩段东端的最大Y值；其另一轴线方向则要为-Y方向（向西）；

3）对于其它走向的危岩段，则其投影面轴向要选择与危岩段走向一致且与危岩段最近相切的切线；此时，其另一轴线方向要以立面投影为正值确定其方向；其投影面的基准量值要选择靠近危岩段一端且轴向保证危岩段峭壁面投影值为正值的一端为原点。

2.2 坐标转换计算方法

通过上述的投影面选择与轴向确定后，在进行图形转换前，要对测量成果进行坐标转换。坐标转换的基本方法为：

1）对于接近东西走向的危岩段，可将原（X，Y，H）坐标调为（X-X0，H，Y）坐标；其中，X0为原坐标系中的危岩段北端的最大X值或危岩段南端的最小X值；既将原XOY体系坐标转换为了以投影面为基准的XHY体系坐标；

2）对于接近南北走向的危岩段，可将原（X，Y，H）坐标调为（X，H，Y-Y0）坐标；其中，Y0为原坐标系中的危岩段东端的最大Y值或危岩段西端的最小Y值；既将原XOY体系坐标转换为了以投影面为基准的XHY体系坐标；

3）对于其它走向的危岩段，要根据所选择的轴线方向的方位角与选定的原点值，进行坐标的转换计算。其计算的基本参数为：

平移参数为原点的原X、Y坐标值减其给定的基准值；旋转角值为轴线方向的方位角±1800（要根据实际情况确定Y方向）；根据上述参数既可利用相关公式进行坐标转换计算，计算新的坐标

后，将（X，Y，H）坐标再调为（X，H，Y）坐标，既将原XOY体系坐标转换为了以投影面为基准的XHY体系坐标；

2.3 基于轴向变换的图形转换方法

通过上述的坐标转换计算与坐标调换后，既可利用其数据进行图形的编辑，从而达到图形转换的目的。既将立面表达的测量工作成果转换为以竖向截面为投影面的测量工作成果，从而达到直观、便于设计与工程量计算的目的。

此时，在表达形式上要明确如下几点：

1）对纵横断面图，其图形体现为危岩在高程方向上的X（Y）方向向峭壁内外的凹突量值。

2）对建模成果，其图形体现为危岩在高程方向上峭壁内外的凹突形态。

3 结束语

基于轴向变换的图形转换方法是测量成果的不同表达形式，其在实现图形可视化、直观表达等方面具有独到的表达功能，除了在危岩整治工程中大量应用外，在其它诸如立面等测量中亦广为使用。在三维工业、三维文物激光扫描的测量成果表达方面，亦具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]常明.计算机图形学[J].武汉：华东科技大学出版社，2009.

[2]杨元喜等.不同坐标系综合变换法[J].武汉：武汉大学学报，2011，6，26.

作者简介

刘小兵（1963—），男，湖南省地质测绘院注册测绘师，主要从事质量管理工作。