Microstation和Autocad

当今,应用广泛的图形软件包莫过于Autocad了。作为通用图形软件,它可以直接用于绘图;作为支撑软件,它可以在其上开发应用软件。据Autocad的开发商Autodesk公司统计,在美国,Autocad大约有5000 种增值软件,几百万个用户。
提到Microstation,许多人并不知道,它大约在80年代末期,随着 Intergraph公司的图形软件进入中国。Microstation的知名度低,与它 进入中国的时间较晚有关,Autocad先入为主,占领了中国市场,据说在 美国及其它一些西方国家Microstation也占有相当份额的市场。
客观地说:Microstation和Autocad都是相同级别大型图形软件包。它们提供的许多功能相同或相似。当然,它们也有差异,也有各自的 优势及应用范围。
Microstation后来居上,其图形用户介面友好,易学易用,三维功 能较强,有较强的外部数据库的链接能力,还有一定的图像处理功能。
使用Microstation 从三维摸型的建立到真实透视图的渲染,在软件内部即可实现。
Autocad也不甘落后,在其R14,2000,2002版本中增加了许多新的功能和 特色。它在增强其三维功能的同时,也不断地改进用户界面, 从外形看与Microstation 相近。
Autocad的最大优势是大量的可供选用的增值软件。面向机械、土木建筑、图像处理、影视制作、GIS等CAD应用领域的应用软件往往 是用户选用Autocad的重要因素。Microstation也有自己的应用领域 如:GIS、土木建筑等等。
本文将从几个方面来比较两者的功能。对于两个软件都有的或相 似的功能,仅在前面罗列出来,不再细加说明。对于差异部分则分别说 明其优势。
二维绘图工具
二维绘图工具是复杂设计图形生成的基础,直接影响绘图的效率 。Microstation和Autocad都提供面向各种应用的二维绘图工具。其 中最主要的是点、线、园弧、曲线、文字、cell的生成工具。两者用 于生成这些基本图素的命令是相同或相似的,其不同之处为:
Microstation
·复杂平面元素的产生比较方便,不仅提供多种类型的多边形平面元素,亦可用Chain命令自由形成由任意边数的直线或曲线构成的复杂多边形,如线串、弧、Bezer曲线等。Microstation把这种平面元素叫做Shape。shape既可合成也可分解。
·曲线元素的类型较多,其中包括B-Spline、Stream、Conic、Sp iral、Helix及公式计算曲线及曲面剖切曲线等,一部分功能是用于三维造型的。
Autocad
·Polyline可以连续画出由直线和弧线及曲线相连的多义线,用 于绘制闭合的或开口的复杂线串,并可生成平面多边形,配合Pedit命 令,Pline是一个用途广泛的多义命令,但命令较复杂。
图形的编辑与修改
对已建立图形的编辑与修改是用简单图形构成复杂设计的工具,移动、拷贝、镜像、转动、比例缩放、多元素的排列、复杂元素的拆散与合成、复杂线串的编辑与修改、平行线处理、折线的光滑处理、园角、图案填入、元素的布尔运算、对元素的拉伸与压缩、移动元素的顶点、改变元素的形状、色彩、层次、线宽、线型等。
比较Microstation和Autocad,可以看出,大部分命令是有对应关系的,但处理的方法和思路不尽相同,其差异部分说明如下:
Microstation
·Fence用来选择一组要操作的元素,以便一次完成对一组元素的 操作,使用起来方便、直观,使用频度极高,是不可缺少的有用工具。 在每个编辑或修改命令的对话框中,均有是否使用Fence的开关,用于 区别该命令是对一个元素还是对一组元素有效。打开Fence开关,则一 次性实现Fence内所有元素的编辑或修改,Fence的有效范围也有inside、overlay、clip之分,灵活运用Fence功能是提高绘图效率的有效手段。
·Chain与Drop是一对相反的命令,用于处理复杂元素,包括开口 和闭合的线串、多边形、图形组等,chain用于合成复杂元素,Drop用于拆散复合元素。
·系统可以对B-spline各类特性参数重新设置或修改。
Autocad
·Object Selection是选择一组(或一个元素)用以一次性的编辑 和修改的一种工具,类似于Microstation的fence,元素可以单个地选 择,亦可用窗口圈定。用户可以使用不同的选择方式灵活选定各种元 素。每个命令执行后自动进入对象选择方式,也可以在命令执行前预 选对象,亦可在命令执行中选择。该命令使用频度极高。
·Select Filter是Autocad的独有功能,它可以根据元素的层次 、色彩、线型、坐标位置、几何尺寸等特性值选择一组相同特性的元 素,如选择半径>3的一组园等。
·Pedit是一个比较复杂但功能较强的命令,它不仅可以用来复合 、编辑2D/3D线性元素,亦可用来编辑和生成光滑的3D曲线或曲面,对 于初学者掌握起来有一定的难度。
视图控制
视图控制用于控制或操作设计图形在屏面上的显示方式,范围及 多视图的布置,以便用户观察、修改或作其它处理。这是用户了解和控制设计图形的窗口,其界面是否友好直接影响设计质量及工作效率 。三维绘图功能要同时显示多个视图(包括立体感强的透视图),对任 意视图中设计对象的修改应能在其它视图中立即显现。 视图控制的主要功能有:
1.设计对象在视图中的位置及大小控制(如Windows,Zoom,Pan,Fi t等);
2.多个视图的打开、关闭、布置及命名;
3.三维透视图的生成及变换;
4.视图的转动、拷贝及交换等。
Microstation与Autocad对视图控制的实现方法差别很大,虽然它们最后达到的目的是相同或相似的,但实施的方法却有很大的不同。 应该说Microstation在视图控制方面有很大的优势,它易于学习和掌 握,比较直观,与人们习惯的手工绘图方式比较接近,对三维视图的控 制比较灵活。现分别说明如下。
Microstation
·一旦打开设计文件(dgn),多视图立刻以上次退出前保存的格式 出现,视图以观察者的位置命名(如top、front、Right等)符合设计绘 图习惯。
·对多视图的打开、关闭、排列、缩放由专用菜单统一控制,灵 活自如,用鼠标点一下菜单即可改变视图的排列,可充分利用显示屏面 ,为设计者提供更好工作环境(如Casecade)。
·设计对象在视图中的位置及大小的控制用Fit、Windows、Zoom 等命令直接操作,点到即行,操作简明扼要。fit的功能极好,能 变显示?围及有效深度,便于在视图内寻找极小的设计对象。
Autocad
·命令Tiled model用于多视图的布置及分配,可以把一个显示屏面分为3～4个视图区
·每个视图可以用3D Viewpoint Presets指定为Top、front等。
·每个视图可以用不同的方法转动或变换,形成可以从任何方向 观察的轴侧投影。
·提供专用命令3D Dynamic View生成由目标点及相机指定的三 维透视图。
·Autocad有的命令功能非常强大,但学习起来有一定的难度,视图控制的内容是相当丰富的,包括用于绘图的图纸空间及透视图的生成。
三维造型
随着版本升级,Microstation与Autocad在三维造型功能方面都有 了改进。三维造型不仅用于着色渲染,也为各类应用软件的分析计算 提供了有力的支持。如新版本的Autocad和Microstation都支持实体 造型及三维图形向二维图形的直接变换。在机械设计、结构分析、场 地布置、GIS、视象软件等许多应用领域中,都要求其支撑软件能提供功能强大的三维造型能力。可以说三维造型能力是衡量通用图形软件 包优劣的重要技术标准。
从早期版本及命令菜单的结构看,Microstation的三维处理功能 较强,有较丰富的三维造型命令及视图处理能力。而Autocad的R12,R13版本也增加了许多新功能,它们共同有的三维造型功能概述如下:
1.三维图素的生成与修改:包括立方体、球及半球、圆柱及圆椎 、楔型块、圆环等。
2.复杂曲面的生成工具:包括B-Spline、用二维直线或曲线运动形成三维曲面、网格曲面、边界定义曲面、剖切面、拉伸曲面、投影曲面、任意地形曲面等。
3.三维图素的布尔运算及复杂三维模型的集成:复杂的三维模型 是由简单的图素组成的,如带有一个洞的立方体,可以用一个立方体和一个圆柱合成。Autocad和Microstation都提供多个实体的布尔运算 命令,用于复杂模型的集成。
4.辅助坐标系统(Autocad叫做用户坐标系统):为了便于三维造型 ,Autocad和Microstation都提供一组命令用于定义一个新的坐标系统 ,简化三维造型操作。辅助坐标系统可大大提高绘图效率。已定义的 坐标系统,可以随时平移、旋转、并可命名存储,供后来调用。Microstation支持直角、圆柱、球形辅助坐标系统。
5.适合三维造型的多视图处理功能:只有三维绘图,才要求从不同方向观察设计对象的多视图处理功能。这包括平行投影多视图的生成及变换、可视范围的指定、二维元素放置平面的设定以及由相机位置、目标点、视野确定的透视图的生成。
6.透视图的生成(包括相机、焦距、视野的定位)及彩色渲染能力:包括各种复杂材料特质的处理。
7.三维计算能力:如体积、质量、曲面面积、重心等。
8.便于三维造型的捕捉、定位、搜寻等辅助工具。
对于上述内容,Microstation和Autocad都有自己的处理方法及相应的命令,但测重面不同,多数用于二维处理的命令,也能用来做三维造型.
Microstation
·三维多视图的处理比较直观,符合设计者的习惯。它的三维设计区域、可视区域、有效深度、显示深度等视图处理部分便于设计者三维造型,视图控制布置合理。
·三维曲线、曲面的元素类型较多。三维曲线有B-Spline、Stream、Helix、Spiral、曲面剖切曲线、计算曲线等,其三维曲面的构成方法有八种之多。
·着色渲染功能较强。在Microstation的内部,除了可以生成透视图外,着色方法较多(包括phone、立体phone、Antialias的边界平滑功能等9种),随软件还带有各种天然的或人工材料库。同时在相机特性、灯光种类、贴图处理、阴影处理、大气效应、简易动画功能等方面已具有许多专业着色软件的特性,可以在软件内部(不必购买专业软件)完成对设计对象的着色渲染处理。从而节省了用于购买色或动画软件的资金。
Autocad
·视图处理功能是由几组命令来实现的,其中包括三维视图创建(如top,front视图等)、视点的定位与旋转、观察方向的指定等。其三维视图的动态处理功能独特。既可处理平行投影,也可以生成用于渲染的透视图。它提供一个直观的模拟对象用于调节各种透视图的参数,生成用户需要的透视图,但三维视图处理命令学习起来有一定的难度。
·有几组功能强大的三维曲线或曲面生成命令。如polyline、pedit、3dface、3dmesh。这些命令较复杂,熟练的用户可以用它们生成复杂的模型。
·用二维图形生成三维模型的功能较强,Autocad使用拉伸、投影 、转动、抬高等方法,可以生成三维模型。
辅助绘图工具
辅助绘图工具是用于提高绘图效率,增加绘图控制的灵活性,便于生成实用设计图形的一组命令的菜单选项或参数预置功能。为说明方便,此处仅罗列Microstation和Autocad共有的功能。
1.关键点的捕捉功能:捕捉关键点是用Mouse精确定位现存设计对象的工具。它在光标圈定范围内,可以立即抓住关键点。
这些关键点包括最近点、端点、中点、中心、平分点及交点、切点、重直点等等。
2.锁定或滤波功能:配合捕捉功能,锁定功能也帮助用户精确定位到具有某种特性的空间点上,这不仅方便了用户,而且可以作为精确定位的工具。如网格锁、捕捉锁、正交锁、等轴坐标锁是Autocad与Microstation共有的。Microstation的锁定功能还有层锁、文本结点锁、辅助坐标平面锁。Autocad的点滤器独具特色,是精定位X、Y、Z方向点的有用工具。
3.尺寸标注:这是完成设计图形必不可少的工具。随着版本的升级,尺寸标注功能的自动化程度、标准化、公差、及表示方法都做了较大的改进。Microstation声称其尺寸标注与标注的图形直接相关,图形变动时,尺寸标注自动更新。
4.参考文件:把现存的设计文件作为参考文件附加到当前打开的设计文件上,用于显示、绘图、拼接构图的目的,是构造复杂图形的工具。
5.几何参数的测量与计算:为支持上层应用软件,Autocad和Microstation均提供一组命令,以完成各类几何元素的变换及参数的计算,包括公/英制变换、角度格式变换、向量计算、坐标变换、长度及面积计算、体积计算等。
6.图形元素的图案填入功能:用于修饰平面图形元素和线性图形元素,以区别或是显示该元素的特性。是最后完成工程图纸的工具。Autocad 和Microstation都声称其图案填入功能与被填入是"相 关"的,随着图素的修改,自动更新图案。
7.图库处理:对已设计的图形可以做为Cell(Microstation)或block(Autocad)存放图库,供设计新的图形时调用。在许多设计领域,只要建立适当的图库,就可以高效地完成各种设计。许多应用软件,调用图库功能,就可以自动、快速实现许多专业化的设计工作。对于cell或block都各对应一组命令实现定义、存贮、放置、拼接功能。
8.参数预置:预先设置各类与绘图相关的参数是构成用户习惯上的绘图环境所必需,是加快绘图设计速度、提高效率的工具。
外部图形数据的交换与图像处理
图形系统与外部图形数据的交换能力,对于它的可利用性是至关重要的。许多工程的勘测、规划、设计及施工阶段是由不同厂家的应用软件完成的,任何好的应用软件也无法包罗所有的设计工作。不同阶段设计工作的衔接是靠各类格式的图形数据的输入输出来实现的。
象Autocad和Microstation这类通用图形软件,应能接受、变换、输出 、输入各类矢量化的图形数据格式及光栅化的图像数据格式。Autocad和Microstation都在不断地改造这种交换能力。它们正在把一些图像处理功能溶入其软件包。现分项说明如下。
1.两种软件包是通过DXF(几乎成为通用的图形数据交换格式)来支持各自的图形文件(即DGN或DWG)。Microstation提供了从Autocad过渡的工作环境。但是DXF文件并不是万能的。在DGN和DWG的变换中总是存在一些问题。
2.两种软件包都能接收GIF,TIF,PCX等图像文件格式。Microstation能接收多达18种的图像文件格式及符合标准的IGES图形文件,这些图像文件几乎包罗了Windows常用的图像、图形软件的所有格式,其中包括Img、Jpeg、Pict、Postscript、bmp、CGM等常用的图像格式。
3.两种软件包能输出的文件格式各不相同,差异较大。Microstation有相当好的图象处理功能,这包括:
·屏幕捕捉实用程序,用于捕获并保存屏幕图像;
·图像格式变换实用程序;
·矢量与光栅混合编辑功能;
·简易的动画处理;
·色彩表的处理;
·着色渲染功能可生成高质的类似照片的彩色图像。
在图形数据交换及图像处理方面Microstation显然有较大的优势,而Autocad则把这些处理功能分配到Autodesk家族中的其他软件,作为用户则需要另外投资购买此类软件。
对Windows的支持
从发展的趋势看,Microstation和Autocad都在向Microsoft的Windows家族靠拢,任何软件厂家也无法摆脱Windows的统治,因为在Windows下有大量的图形、图像及视频处理软件。
外部数据库接口
许多CAD应用软件,其图形文件中的图形元素需要与说明其特性的非图形元素建立连接。非图形元素的特性数据,往往存放在专用的数据管理系统中,诸如dbase、Oricle等。在工程图纸文件中,某个图形元素(如点、线、面或cell)代表某个工程实物如:元件、管道、河流、区域、站点等等。而说明这个工程实物特性的非图形数据(如元件的材料、管道的管径、区域的面积等)则独立存放在数据库中。许多面向工程实际的CAD应用软件(如工程图纸管理、GIS、设施管理、工厂设计、建筑设计等)要求在图形环境下查询、计算、分析各种与其设计对象相关的非图形数据,这就是为什么像Microstation和Autocad这样的图形支撑软件都提供了"外部数据库"接口的原因。"外部数据库接口"不仅可以使用户直接调用,以存放与设计相关的非图形数据,而且为开发面向工程的CAD应用软件的用户提供了与非图形数据连接的工具。
Microstation
·Microstation 版本提供xbase、oricle、informix的相关接口。
·相关的非图形数据既可以存放在dgn设计文件中,也可以存放在独立的外部数据库中,Microstation可以建立和维护与外部数据库的相关性。
·连接一旦建立,用户就可以在Microstation环境下,操作和查询各类非图形数据,包括数据项的建立、数据项与图形元素的"链接"、数据结构的修改、用图形或非图形关键字的数据查询及报表的生成等 。

·能使用SQL查询语言,对关系数据库实现各种操作,从而能在大型的通用数据库上建立与工程设计图形相关的非图形特性数据库。
Autocad
Autocad提供ADE模块(需要另外购买),提供完整的数据扩展功能。其中包括建立Autocad与SQL数据库管理系统之间的"链接",从而实现上述Microstation所提供的功能。Autocad能接口的数据库有dbase,paradox,informix,Microsoft open database for windows。
开发工具
Microstation的开发工具包括"C"编译程序、MDL语言及开发环境、用户命令UCM和MDL应用软件的运行环境。
Autocad的开发工具包括C语言编程的开发系统ADS、AUTOLISP语言及其开发运行环境。
结论
通过对Microstation和Autocad的评述可以看出,这是两个同等级别、同等功能的大型通用图形软件包。结论是:
Micostation
这是一个集成化极高的大型通用图形软件包,它的用户界面友好、易学易用、控制灵活。它集成了二维绘图工具、三维造型、复杂曲面造型、非图形外部数据库接口、着色渲染、图象处理等功能。这不仅减少了用户的投资,而且可以在图形环境内部实现全部CAD的主要功能,也利于应用软件的开发。显然,对于希望投资不多、要求软件功能较全的用户,Microstation是理想的选择。
Autocad
这是Autodesk公司系列软件中的核心通用图形软件包。它有几百万个用户,近5000种增值软件,国内很多CAD应用软件是在Autocad上开发的。它也能完成从二维绘图、三维造型、可视化处理等全部CAD功能。对于某些专业应用软件用户,AUTOCAD是唯一的选择。它有适合各种专业领域的应用软件可供选择:ADE、AME、3D Studio、Autovision、Autosurf、AutocadlGES、Autocad LT、AUTOSketch、Designer、A nimator等,但这需要用户另外投资。