从无人机测绘到 CAD：等高线、特征线与 TIN 曲面

设计人员很少需要原始 DEM。他们需要四样可以在上面绘图的东西：按约定等高距生成、计曲线单独成层的等高线；特征线——沿坡顶、坡脚、道路边缘和排水沟的三维多段线；可以切断面、计算体积的三角化曲面（TIN）；以及作为带地理参考底图的正射影像。

每一项都有交换格式。等高线和特征线以分图层命名的 DXF 多段线交付。曲面以 LandXML 曲面交付，它携带三角形、点和坐标系；如果接收软件读取三维面，则以 DXF 3DFACE 交付。正射影像以 GeoTIFF 交付。

一个 50 公顷场地的 5 cm DEM 有 2 亿个格网单元。把每个单元都三角化，接收软件会得到约 4 亿个三角形——远超设计工位的承受能力，而且其中大部分以没人需要的精度描述平地。

务实的做法是用两种要素构建更轻的曲面：按合理间距采样的点，以及在地面坡度突变处的特征线。点负责总体形状；特征线保持边缘清晰，使曲面不会在两个采样点之间把坡顶或坡脚磨圆。USGS 激光雷达规范对特征线的定义正是如此：描述曲面平滑性或连续性变化的线状要素。

后续的一切都继承源 DEM，因此先检查它。确认文件声明的坐标系。确认高程基准：用 GNSS 高程处理的无人机 DEM 往往是椭球高，而设计使用正高；两者可相差数十米，用大地水准面格网即可互相转换。在 STREAM 中，“高程基准”会把转换后的曲面写成一个新的 GeoTIFF，源文件保持不变。

然后决定曲面应表示什么。摄影测量 DEM 是表面模型：车辆、设备和植被都是其中一部分。用于设计的曲面，应先用地形编辑工具将它们去除，或用能忽略它们的方式对地面采样。

在采石场、露天矿或土方工地，大多数重要的边缘是边坡的坡顶和坡脚。在正射影像上手工描绘它们要花数小时，而且线会落在颜色变化处，而不是坡度变化处。

STREAM 的“提取坡顶/坡脚”会找出所选范围内——若未选择则为整个测区——的每个坡面，并把每个坡面的坡顶和坡脚作为三维线分别放在各自的图层上。在每个节点处，平台面和坡面分别拟合后求交，因此线位于真实的坡折处；坡道写入单独的图层，而不是与台阶线合并；每个结果都是普通线，可以检查、逐点编辑和撤销。

在特征线之间，曲面需要点。“打点”工具按您设定的间距，以三角形、矩形或低通图案在所选区域内布点，每个点的高程取自地形。三角形图案是等边格网，生成的三角形最规则。

低通适用于布满小型地物的地面。每个点从其格网位置出发，但会移到周围一个小圆——半径为间距的四分之一——内的最低地面处，因此本会落在停放的机械或灌木上的点，会落到旁边的地面上。按地形选择间距：平地宽一些，曲面弯曲且仅靠特征线无法描述的地方密一些。

选中点、特征线和边界，运行“三角化”。STREAM 用它们的顶点构建 Delaunay TIN，并为其提供单独的功能区选项卡。按坡度着色或以线框显示：狭长三角形和横跨山脊的边会立刻显现。

导出前运行“模型检查”。它在不做任何修改的情况下报告重叠和重复的三角形、孔洞、撕裂的边和零面积三角形；“修复”删除可以安全修正的缺陷，且绝不填补孔洞。“翻转公共边”翻转横跨山脊的对角线；“按面裁剪”把曲面裁剪到测区边界，被边界穿过的三角形会被分割而不是删除。

简化后的曲面只有在仍能描述地面时才可接受。最快的检验是体积：计算 TIN 与其来源 DEM 之间的挖填方。“按模型计算方量”在后台完成计算，不修改 DEM。在未变化的地面上，净体积应接近零；不接近零的地方，说明 TIN 缺少一条特征线，或点的间距对当地的曲率来说太宽。

按图纸所需的等高距生成等高线，并选择测量能够支撑的等高距。美国国家地图精度标准给出了经典的门槛：受检高程中误差超过半个等高距的不得多于 10%。实践中，等高距应至少是 90% 检查点误差范围的两倍。

把等高线、特征线和绘制的矢量导出为 DXF——图层随之导出——把 TIN 导出为携带坐标系及其 EPSG 代码的 LandXML 曲面，或 DXF 3DFACE。然后在接收端打开文件并检查三件事：位置正确，Z 值存在，图层名符合制图标准。