1 引言

Golden Software的軟件是最古老的科學數(shù)學處理軟件, 在微軟還沒有EXECL繪圖的年代, Golden Software就開發(fā)出二維的科學繪圖軟件Grapher(1983年), 一些高校包括中國科學院研究生院甚至為學生開設了Grapher課程, 來普及Grapher的使用. 不過, Grapher僅用于二維數(shù)據(jù)處理繪制圖形以及擬合一些關系式進行學術研究之, 在工業(yè)設計中沒有發(fā)揮出太大作用. 后來Golden Software推出了三維數(shù)據(jù)處理軟件Surfer, 至今, 最新版本(2021年5月) Golden Software Surfer V21.1.158發(fā)布啦(282M). 這個筆記順帶簡要回顧了過去使用Surfer的一段工業(yè)經(jīng)歷. 

2 過去的Surfer

在土木工程的前期準備過程中, 需要計算場地的開挖和回填量. 傳統(tǒng)的計算方法是根據(jù)地形圖在AutoCAD中取典型剖面, 然后粗略地計算剖面之間土的體積. 對于地形不太復雜的場地來說, 這個計算過程不是很復雜, 但對于地形起伏較大的場地來說, 需要切割許多剖面, 計算量非常大, 而且很顯然計算結果不準確. 

對于一些工業(yè)場地設計的項目, 我們需要滿足兩個條件: 第一個條件是設計坡度要求, 通常在2%到4%; 第二個條件是留出構筑Berm(一種小型的壩基Embankment, 用于圍堰)的土量. 因此這是一個土方開挖和回填的優(yōu)化問題. 那時, AutoDesk的Civil3D剛剛推出, 價格太貴, 而且學習曲線(Learning Curve)太大, 因此我想到使用Surfer來解決這個問題.

第一步需要準備地形的三維數(shù)據(jù). 不得不說在早期這是一個非常耗時的過程. 對于有電子圖形的項目來說可以在AutoCAD中直接取出地形坐標, 相對容易一些, 而對于一些只有紙質(zhì)版的地形圖來說, 首先需要使用數(shù)字化軟件提取點的坐標, 然后進行坐標轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化為真實坐標. 第二步在Surfer中建立三維地形圖, 然后與場地設計平面進行疊加, 計算開挖和回填體積. 幾乎在所有情況下, 計算都不會一次完成, 需要進行多次循環(huán)操作, 以取得最優(yōu)的設計方案.

3 現(xiàn)在的Surfer

現(xiàn)在Surfer的數(shù)據(jù)處理功能已經(jīng)變得非常強大, 其中最顯著的一個特性是點云功能 (LiDAR Point Clouds). LiDAR是一種越來越流行的數(shù)據(jù)收集方法，用于許多領域，包括考古學、測量學、地理信息系統(tǒng)等。使用Surfer廣泛的LiDAR處理和可視化功能，以利用LiDAR所提供的所有優(yōu)勢。LiDAR.txt數(shù)據(jù)集匯集了LiDAR在巖土工程中的應用.