基于地理信息服務(wù)的AutoCAD設(shè)計(jì)模式探討

覃茂運(yùn)，龍保呈，何一明

(?？谑幸?guī)劃勘察測(cè)繪服務(wù)中心，海南 ?？?570105)

AutoCAD廣泛運(yùn)用于城市規(guī)劃、測(cè)繪等領(lǐng)域，許多行業(yè)應(yīng)用軟件也都基于CAD平臺(tái)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)而成，AutoCAD已然成為規(guī)劃設(shè)計(jì)和國(guó)土測(cè)繪等行業(yè)的代表性應(yīng)用軟件。隨著現(xiàn)代城市規(guī)劃理念的不斷提升和規(guī)劃信息化工作的不斷深入，以GIS技術(shù)為代表的新技術(shù)不斷融入城市規(guī)劃管理和項(xiàng)目設(shè)計(jì)中。如何將CAD技術(shù)與GIS技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)兩者的無(wú)縫集成，為城市規(guī)劃與管理工作提供方便、快捷的技術(shù)手段，提高規(guī)劃管理與設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，成為規(guī)劃信息化建設(shè)亟待解決的重要課題。

本文在深入探討基礎(chǔ)地理信息服務(wù)平臺(tái)應(yīng)用的基礎(chǔ)上結(jié)合規(guī)劃項(xiàng)目設(shè)計(jì)，探討并提出基于地理信息服務(wù)和CAD的集成規(guī)劃設(shè)計(jì)模式。

1 地理信息服務(wù)平臺(tái)

地理信息服務(wù)平臺(tái)是以基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以信息系統(tǒng)為主要管理工具，整合與空間信息相關(guān)的非空間信息，以網(wǎng)絡(luò)為載體，以各種信息終端為媒介，面向政府、公眾和行業(yè)提供地理信息服務(wù)。

1.1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)地理信息服務(wù)平臺(tái)以3S技術(shù)為支撐，對(duì)基礎(chǔ)地理信息實(shí)行統(tǒng)一建庫(kù)和管理，將各類空間數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、精度壓縮和安全處理，實(shí)現(xiàn)各類信息的疊加、分析和綜合查詢，建立了多源、多尺度、多時(shí)態(tài)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)。

(1)空間數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和規(guī)劃專題數(shù)據(jù)。基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)有政務(wù)電子地圖、城市地名數(shù)據(jù)、多比例尺基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)、地下綜合管網(wǎng)數(shù)據(jù)、數(shù)字正射影像、衛(wèi)星遙感影像等;規(guī)劃專題數(shù)據(jù)包括規(guī)劃編制成果、規(guī)劃項(xiàng)目審批信息、規(guī)劃五線數(shù)據(jù)、規(guī)劃用地?cái)?shù)據(jù)等。空間數(shù)據(jù)通過(guò)瓦片生產(chǎn)工具轉(zhuǎn)換為不同等級(jí)的圖片進(jìn)行存儲(chǔ)，不同等級(jí)的瓦片存放在服務(wù)器上對(duì)應(yīng)的文件夾中，用戶在訪問(wèn)數(shù)據(jù)時(shí)根據(jù)比例尺的大小調(diào)用對(duì)應(yīng)級(jí)別的瓦片，極大提高了數(shù)據(jù)讀取和傳輸?shù)乃俣取?/p>

(2)屬性數(shù)據(jù)。圖片數(shù)據(jù)不帶有空間屬性，地理信息服務(wù)平臺(tái)在后臺(tái)提供了基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)劃編制成果數(shù)據(jù)庫(kù)，這兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)滿足用戶對(duì)于數(shù)據(jù)查詢、分析和輸出等功能。

1.2 地理信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)

基于Web Service的信息共享模式為互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的分布式空間數(shù)據(jù)提供了較好的共享平臺(tái)，不同地區(qū)、不同行業(yè)的空間數(shù)據(jù)都可以基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整合和集成，并采用WebGIS實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的集成發(fā)布，實(shí)現(xiàn)多級(jí)異構(gòu)空間數(shù)據(jù)的分布式共享應(yīng)用。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)服務(wù)模式，對(duì)外提供數(shù)據(jù)服務(wù)和功能服務(wù)。客戶端將服務(wù)請(qǐng)求及相關(guān)參數(shù)提交給Web服務(wù)器，與業(yè)務(wù)邏輯層進(jìn)行交互，得到請(qǐng)求響應(yīng)結(jié)果。每個(gè)服務(wù)接口采用統(tǒng)一的XML標(biāo)記語(yǔ)言進(jìn)行功能描述，用唯一的URI來(lái)標(biāo)識(shí)。各種應(yīng)用系統(tǒng)通過(guò)調(diào)用平臺(tái)提供的一系列符合OGC標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)接口即可將各種空間數(shù)據(jù)服務(wù)和本地業(yè)務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成和功能集成。系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)公共接口如表1所示。

服務(wù)平臺(tái)公共接口表 表1

1.3 ArcGIS for AutoCAD模塊簡(jiǎn)述

ArcGIS for AutoCAD是ESRI公司提供的一個(gè)應(yīng)用程序插件，可以在AutoCAD環(huán)境中訪問(wèn)ArcGIS Server發(fā)布的數(shù)據(jù)服務(wù)，加載服務(wù)中提供的地圖數(shù)據(jù)，為設(shè)計(jì)者提供了包含坐標(biāo)系的真實(shí)位置信息的環(huán)境，并且可以使用查詢工具對(duì)要素實(shí)體進(jìn)行查詢獲取其屬性信息，從而有助于設(shè)計(jì)者參考引用ArcGIS Server提供的圖形進(jìn)行繪圖設(shè)計(jì);另外，AutoCAD的使用者不僅可以立即對(duì)要素圖層的實(shí)體進(jìn)行編輯，使其具有屬性信息以及坐標(biāo)系信息，可以直接把CAD數(shù)據(jù)完整導(dǎo)入到Geodatabase中，從而實(shí)現(xiàn)操作CAD數(shù)據(jù)猶如GIS數(shù)據(jù)。

2 基于地理信息服務(wù)的AutoCAD插件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)

2.1 GIS與CAD的幾種集成技術(shù)

GIS與CAD的集成是目前比較熱門的研究課題，主要有以下幾種解決方案:

(1)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換技術(shù)。根據(jù)GIS和CAD的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征，利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的方法實(shí)現(xiàn)GIS與CAD集成。

(2)相關(guān)軟件公司提供的集成于CAD平臺(tái)的GIS客戶端擴(kuò)展插件或接口。此方案利用集成到CAD環(huán)境中的GIS客戶端或接口，直接完成GIS與CAD的通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享與互操作，但一般功能上有所限制。

(3)基于文件數(shù)據(jù)格式的集成。即利用CAD軟件提供的對(duì)GIS數(shù)據(jù)格式的直接支持實(shí)現(xiàn)對(duì)GIS數(shù)據(jù)的集成。

(4)Web Service技術(shù)?；诳焖侔l(fā)展的WebService技術(shù)，CAD客戶可以將通過(guò)Web發(fā)布的GIS數(shù)據(jù)集成到本地應(yīng)用中來(lái)。ESRI公司推出的ArcGIS for AutoCAD是一種有效的嘗試，但該技術(shù)還不夠成熟，實(shí)際使用不是很方便。

(5)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的直接訪問(wèn)。忽略數(shù)據(jù)本身結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)之間的“翻譯”，該方案是GIS與CAD集成的發(fā)展趨勢(shì)，具有較強(qiáng)的推廣價(jià)值和研究意義。

2.2 主要原理

當(dāng)前AutoCAD的二次開(kāi)發(fā)工具主要有:Visual Lisp、VBA和Object ARX等。其中，Visual Lisp與VBA較為簡(jiǎn)單，特別是VBA，使用方便且開(kāi)發(fā)速度較快，但其功能相比Object ARX有所不足，尤其是對(duì)面向?qū)ο蟮墓δ苤С植缓谩６鳲bject ARX基于VC平臺(tái)，在C++的支持下，其功能非常強(qiáng)大，可以很好地運(yùn)用各種面向?qū)ο蠹夹g(shù)，開(kāi)發(fā)與其他軟件進(jìn)行很好兼容的功能模塊。

本文采用Object ARX和VB語(yǔ)言進(jìn)行服務(wù)接口調(diào)用模塊開(kāi)發(fā)，模塊功能包括三大類:①用戶登錄管理。通過(guò)用戶權(quán)限管理，賦予用戶不同的操作權(quán)限，調(diào)用不同內(nèi)容的數(shù)據(jù)服務(wù);②地圖服務(wù)調(diào)用。通過(guò)AutoCAD平臺(tái)來(lái)向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，服務(wù)器解析請(qǐng)求內(nèi)容并返回對(duì)應(yīng)的柵格圖片，同時(shí)顯示到AutoCAD繪圖環(huán)境中，相應(yīng)的圖片坐標(biāo)與實(shí)際位置完全一致;③要素服務(wù)調(diào)用。根據(jù)在AutoCAD平臺(tái)組織數(shù)據(jù)，以URL的形式來(lái)向服務(wù)器請(qǐng)求數(shù)據(jù)，服務(wù)器以GML形式返回矢量數(shù)據(jù)，并同時(shí)體現(xiàn)在AutoCAD窗口。

數(shù)據(jù)服務(wù)接口調(diào)用工作流程如圖1所示:

圖1 服務(wù)接口調(diào)用流程圖

以下代碼為根據(jù)特定范圍、數(shù)據(jù)級(jí)別和圖層類型通過(guò)調(diào)用地圖服務(wù)來(lái)獲取圖片數(shù)據(jù)的插件功能部分主要代碼:

2.3 可行性分析

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是國(guó)家機(jī)密數(shù)據(jù)，在管理和使用上有非常嚴(yán)格的規(guī)定。地理信息服務(wù)平臺(tái)對(duì)外發(fā)布的數(shù)據(jù)服務(wù)都是經(jīng)過(guò)特殊處理(偏移、擾動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等)，符合國(guó)家規(guī)定的互聯(lián)網(wǎng)地圖精度內(nèi)容要求?；诘乩硇畔⒎?wù)的AutoCAD功能模塊設(shè)計(jì)與服務(wù)平臺(tái)提供的數(shù)據(jù)使用權(quán)限緊密相關(guān)，并從用戶管理、數(shù)據(jù)安全和設(shè)計(jì)安全三個(gè)方面進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)用安全管理。

(1)用戶管理。服務(wù)平臺(tái)對(duì)各類服務(wù)接口使用權(quán)限進(jìn)行統(tǒng)一管理，不同用戶分配不同等級(jí)的操作權(quán)限和能夠訪問(wèn)的數(shù)據(jù)內(nèi)容。用戶登錄服務(wù)接口調(diào)用模塊時(shí)需要輸入相應(yīng)的用戶名、密碼，然后通過(guò)手機(jī)認(rèn)證的方式獲取驗(yàn)證碼，只有用戶名、密碼和驗(yàn)證碼三者都正確輸入才能使用服務(wù)接口調(diào)用模塊。

(2)數(shù)據(jù)安全。服務(wù)平臺(tái)對(duì)柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)根據(jù)不同用戶的使用權(quán)限進(jìn)行相應(yīng)處理(偏移、旋轉(zhuǎn)、壓縮、擾動(dòng)、屏蔽等)，并對(duì)用戶使用情況進(jìn)行流量監(jiān)控和日志管理;同時(shí)，通過(guò)高級(jí)網(wǎng)絡(luò)防火墻的屏蔽功能，有效防止用戶竊取數(shù)據(jù)，保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的安全。

(3)設(shè)計(jì)安全。用戶在AutoCAD中可以根據(jù)使用權(quán)限調(diào)用相應(yīng)的柵格地圖和矢量數(shù)據(jù)，調(diào)用的數(shù)據(jù)均是帶有相應(yīng)的要素屬性，用戶可以以調(diào)用的服務(wù)數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)參考底圖，用于相應(yīng)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)，能夠保存設(shè)計(jì)成果，但調(diào)用的服務(wù)數(shù)據(jù)不能保存到本地計(jì)算機(jī)，只能用于參考或打印出圖。

3 功能實(shí)現(xiàn)

3.1 用戶登錄

用戶在AutoCAD中登錄服務(wù)接口調(diào)用模塊時(shí)，需要輸入相應(yīng)的用戶名、密碼和驗(yàn)證碼才能使用相應(yīng)的功能。

3.2 調(diào)用地圖服務(wù)

用戶在AutoCAD中點(diǎn)擊服務(wù)接口調(diào)用模塊中的已有圖片服務(wù)調(diào)用選項(xiàng)，選擇需要調(diào)用的圖層服務(wù)和圖層級(jí)別，然后選取調(diào)圖范圍，即可成功訪問(wèn)所需的地圖信息。圖2、圖3分別為地圖服務(wù)調(diào)用設(shè)置框和為地圖服務(wù)調(diào)用結(jié)果示意圖。

3.3 調(diào)用矢量數(shù)據(jù)

用戶先向數(shù)據(jù)管理員提交特定區(qū)域的矢量數(shù)據(jù)訪問(wèn)申請(qǐng)，通過(guò)審核后，可直接打開(kāi)特定區(qū)域矢量地形圖，并基于該數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。圖4為通過(guò)插件訪問(wèn)矢量地形圖服務(wù)接口的示意圖。

圖2 地圖服務(wù)調(diào)用設(shè)置框

圖3 AutoCAD平臺(tái)調(diào)用數(shù)據(jù)服務(wù)接口示意圖

圖4 基礎(chǔ)地形圖矢量數(shù)據(jù)

3.4 項(xiàng)目設(shè)計(jì)

用戶在AutoCAD環(huán)境中調(diào)用相應(yīng)范圍的矢量數(shù)據(jù)和柵格圖片后，根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求進(jìn)行相應(yīng)的繪圖操作，用戶可以保存繪圖操作的數(shù)據(jù)內(nèi)容，而不能保存調(diào)用的服務(wù)數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

基礎(chǔ)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的興起和廣泛運(yùn)用促進(jìn)了基礎(chǔ)地理信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模式的應(yīng)用，而新一代基礎(chǔ)地理信息共享應(yīng)用推動(dòng)了信息測(cè)繪的變革。本文通過(guò)開(kāi)發(fā)CAD模塊讀取公共服務(wù)平臺(tái)提供的數(shù)據(jù)服務(wù)接口，并在規(guī)劃方案設(shè)計(jì)中進(jìn)行嘗試，實(shí)踐證明，對(duì)于面積較小區(qū)域的(2 km2以內(nèi))的規(guī)劃方案進(jìn)行設(shè)計(jì)制圖，采用該模式非常方便，而對(duì)于大面積區(qū)域的規(guī)劃編制，如控規(guī)、分區(qū)規(guī)劃等規(guī)劃設(shè)計(jì)，仍存在讀取數(shù)據(jù)速度較慢，數(shù)據(jù)丟失等問(wèn)題，亟須下一步進(jìn)行完善和功能升級(jí)。

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