基于 AutoCAD.NET API 技術(shù)的煤礦地質(zhì)圖件自動繪制

鄧 軍

(重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院地質(zhì)與測繪工程學(xué)院，重慶 400037)

煤礦地質(zhì)圖件是煤礦地質(zhì)工作的集中反映，是煤礦生產(chǎn)和管理工作的重要依據(jù)。其數(shù)據(jù)量大、覆蓋面廣，它包括各種觀測數(shù)據(jù)、報表和計算成果等。隨著煤礦生產(chǎn)的迅速發(fā)展、采掘機械化程度的提高和開采條件的復(fù)雜化，煤礦生產(chǎn)對地質(zhì)工作的依賴性越來越大，對地質(zhì)圖件的要求也越來越高。目前，我國地質(zhì)信息的地質(zhì)圖件繪制主要使用Autodesk公司的AutoCAD軟件，還有西安集靈公司的CGIS和北京龍軟的地測空間管理信息系統(tǒng)。Auto-CAD是一種計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)，其主要適用于機械制圖領(lǐng)域，在礦山制圖方面應(yīng)用并非得心應(yīng)手，主要表現(xiàn)在AutoCAD沒有針對礦山應(yīng)用領(lǐng)域而設(shè)計專屬的內(nèi)容，在一定程度上降低了地質(zhì)圖件繪制的效率，比如很多礦山方面專有的符號要進行大量重復(fù)的繪制，繪圖的精度難以保證，格式規(guī)范難以統(tǒng)一。地測空間管理信息系統(tǒng)和CGIS針對AutoCAD在礦山制圖應(yīng)用方面的不足，增加了大量的專業(yè)符號、線型，極大的方便了繪圖人員。但是，在制圖功能、使用習(xí)慣和軟件的穩(wěn)定方面，又有所不如AutoCAD。而且這幾個軟件都有自己的圖形格式，在實際使用中，除了Auto-CAD，煤礦企業(yè)并沒有為各個部門都配備龍軟和CGIS，造成了在數(shù)據(jù)共享方面存在一定難度，圖件在轉(zhuǎn)換過程中丟失信息，往往要浪費大量的人力修改。在分析當(dāng)前問題存在的基礎(chǔ)上，本文提出基于Autodesk AutoCAD來開發(fā)地質(zhì)圖件繪制系統(tǒng)，以期望解決目前存在的問題。

1 系統(tǒng)功能分析

第一部分包括:現(xiàn)有地質(zhì)圖件的坐標(biāo)校正，鉆孔數(shù)據(jù)庫的建立維護，根據(jù)鉆孔數(shù)據(jù)庫自動生成鉆孔，根據(jù)鉆孔數(shù)據(jù)生成各種等值線，如底板等高線圖、瓦斯含量等值線、瓦斯壓力等值線等。其中地質(zhì)圖件的坐標(biāo)校正是地質(zhì)圖件自動繪制的基礎(chǔ)，經(jīng)過校正，鉆孔的坐標(biāo)和AutoCAD的坐標(biāo)系相吻合，保證了自動繪制的鉆孔在圖形上的正確位置。根據(jù)鉆孔的坐標(biāo)值來生成Delauney三角網(wǎng)，再生成各種等值線。第二部分主要是現(xiàn)在煤礦生產(chǎn)中常用的圖件圖例的自動生成。如儲量計算圖中的儲量圖、煤層小柱狀，瓦斯地質(zhì)圖中的瓦斯測壓點、動力現(xiàn)象點、煤層采樣點、瓦斯突出點、瓦斯相對涌出量點、瓦斯抽放泵站等。第三部分是地質(zhì)圖件常用線形的半自動繪制。包括巖巷、煤巷、儲量塊段界線、井田邊界線、鐵路公路保護煤柱線、瓦斯含量等值線、煤層頂板巖性分界線、煤厚等值線、瓦斯絕對涌出量等值線等。

2 使用.NET開發(fā)基于AutoCAD地質(zhì)圖件自動繪制系統(tǒng)

2.1 AutoCAD.NET API簡介

AutoCAD的二次開發(fā)工具主要有ObjectARX，VBA和Lisp，其中ObjectARX功能強大，編程效率很高，但是開發(fā)平臺為VC++，VC++相對于其他兩種開發(fā)方式來說，開發(fā)者的學(xué)習(xí)成本很高，而且VC++在程序的GUI方面較為薄弱。VBA和Lisp雖然簡單容易上手，但是這兩種開發(fā)方式對于開發(fā)大型的程序方面無能為力。而.NET開發(fā)模式則結(jié)合了VC++功能強大與VBA易學(xué)易用的特點，可以快速的開發(fā)出功能強大的AutoCAD程序。

AutoCAD.NETAPI是Autodesk在AutoCAD2006中為.NET新增的一組API，.NET API提供了一系列托管的外包類(Managed Wra-pperClass)，使開發(fā)人員可在.NET框架下，使用任何支持.NET的語言，如VB.NET，C#等對AutoCAD進行二次開發(fā)。

2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計

系統(tǒng)總體分為四個模塊，分別是數(shù)據(jù)庫管理模塊，等值線自動生成模塊，常用圖例自動生成模塊，常用線形的建立使用。其中，數(shù)據(jù)庫管理模塊連接鉆探數(shù)據(jù)庫，獲取各種鉆探數(shù)據(jù)，主要是本系統(tǒng)中使用的鉆孔信息和瓦斯地質(zhì)信息，如鉆孔的名稱、鉆孔坐標(biāo)、孔口標(biāo)高、鉆孔深度、煤層厚度等。瓦斯地質(zhì)信息包括瓦斯涌出量、瓦斯壓力點、瓦斯突出點等。儲量信息包括塊段號及儲量級別、塊段平均面積、儲量、煤層平均厚度、煤層傾角。等值線自動生成模塊負(fù)責(zé)根據(jù)鉆孔的深度生成底板等高線，根據(jù)鉆孔的煤厚生成煤厚等值線，根據(jù)瓦斯信息生成瓦斯含量等值線、瓦斯絕對涌出量等值線。在生成等值線之前，需要用戶對圖形進行坐標(biāo)校正，程序提供了用三個點校正的功能，在誤差范圍之內(nèi)，對圖形進行坐標(biāo)校正。常用圖例自動生成模塊負(fù)責(zé)繪制地質(zhì)圖件中常用的各種圖例。根據(jù)用戶輸入的坐標(biāo)和比例尺在地圖的特定位置插入圖例。由于.NET不支持自定義實體，所以在圖例的建模方面使用塊，所有的塊狀圖例都繼承于一個抽象類UserDefine-Object，User Define Object定義了一些基本的方法和屬性，派生類根據(jù)自身的特性，繼承或者重寫其中的一些方法屬性，針對不同的實體，每個派生類具有自己專有的屬性方法。這樣面向OO的編程，可以最大程度的減少編寫代碼的工作量。系統(tǒng)示意圖見圖1。

2.3 系統(tǒng)部分實現(xiàn)技術(shù)

2.3.1 使用工廠模式連接數(shù)據(jù)庫

隨著數(shù)字礦山的推進，全國各大煤礦基本上都建立了自己的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，以便對地測數(shù)據(jù)進行管理。具體到各個煤礦采用的解決方案不同，中小型應(yīng)用基本采用Microsoft Access或Microsoft SQL Server，大型的應(yīng)用采用MicrosoftSQL Server或者Oracle居多。以貴州響水礦為例，鉆探數(shù)據(jù)采用了Access和SQL Server兩種方式來存儲。在.NET中我們可以使用System.Data.Odbc命名空間中所提供的類實現(xiàn)對所有數(shù)據(jù)庫的操作。但是在.NET對各種不同的數(shù)據(jù)庫還提供了特有的數(shù)據(jù)提供程序。如:訪問SQL Server數(shù)據(jù)庫可以使用 System.Data.SqlClie-nt命名空間下的類;訪問Oracle數(shù)據(jù)庫可以使用 System.Data.OracleClient命名空間下的類。利用這些特有的數(shù)據(jù)庫提供程序可以獲得更高的性能。所以在開發(fā)軟件的過程中，我們需要設(shè)計一種模式用來支持利用特定的數(shù)據(jù)庫提供程序訪問特定的數(shù)據(jù)庫，而不是統(tǒng)一使用ODBC連接。在本次項目的實施過程中利用.NET中反射的原理簡化了工廠類的代碼，并且實現(xiàn)了動態(tài)創(chuàng)建對象實例的功能。通過web.config配置文件的自定義配置節(jié)點，配置具體數(shù)據(jù)庫訪問的Provider，并設(shè)置應(yīng)用程序默認(rèn)數(shù)據(jù)庫訪問Provider。通過修改配置文件，就能夠達(dá)到添加和修改應(yīng)用程序所訪問的具體數(shù)據(jù)庫。在程序中，各種具體數(shù)據(jù)庫訪問Provider，都繼承一個名為DataProvider的數(shù)據(jù)訪問工廠類。該類動態(tài)的構(gòu)造配置文件中所設(shè)置的默認(rèn)的具體數(shù)據(jù)訪問Provider。

圖1 系統(tǒng)示意圖

2.3.2 AutoCAD托管類的二次封裝

在程序的開發(fā)過程中，使用頻率最高的是AutoCAD提供的ObjectARX托管類中提供的一些方法。但是在編寫代碼的過程中發(fā)現(xiàn)，這些托管類存在許多不便的地方，比如封裝的粒度太細(xì)，存在一些Bug，常用的代碼無法重用，還有一些C++的全局函數(shù)沒有提供等等。為了解決這些問題，編寫一個自定義的類庫是比較好的解決方案。根據(jù)自定義類庫的命名規(guī)則，將這個類庫命名為GZXS.GIS309.ARXDotNet。自定義類庫極大的減少了代碼編寫的工作量并且更容易維護，在傳統(tǒng)的C#開發(fā)過程中，如果在Auto-CAD模型空間中加入一個實體，需要做以下工作:

而且在每次加入實體的過程中都必須重新編寫，無疑重復(fù)工作量很大。而采用了自定義類庫后，上面的代碼就可以簡寫為:

2.3.3 采用第三方控件來開發(fā)用戶界面

用戶界面(UI:User Interface)是整個軟件的前端，也是關(guān)系到用戶體驗最重要的一部分，除了業(yè)務(wù)邏輯的組織之外，方便、美觀的用戶界面可以直觀的展現(xiàn)軟件的功能，使用戶學(xué)習(xí)、熟悉、使用軟件的效率大為提高。在軟件的開發(fā)過程中，考慮到上述因素，良好的UI設(shè)計必不可少。但是Visual Studio2005自帶的一些控件不能滿足需求。而自己開發(fā)新的自定義控件將會使工作量急劇增大，因此，使用一款合適的第三方控件產(chǎn)品就成為最好的選擇。

軟件采用了一套Visual Studio.NET開發(fā)環(huán)境下的界面擴展框架組件，提供類似Office2007，Office2003以及OfficeXP風(fēng)格的菜單和工具條、任務(wù)面板、自動隱藏并可拆分的標(biāo)簽式的可?？看翱?、Vista風(fēng)格的氣泡控件、多功能面板控件等。還支持最新的Rabin風(fēng)格的窗體以及相關(guān)控件，而且實現(xiàn)這些不需要寫任何代碼，就像使用Visual Studio2005自帶的控件一樣方便。

2.3.4 采用面向接口的設(shè)計

在本系統(tǒng)中，采用了面向?qū)ο蟮乃枷?，系統(tǒng)的各種功能是由不同對象協(xié)作完成的。在這種情況下，各個對象內(nèi)部如何實現(xiàn)在系統(tǒng)設(shè)計的時候相對來說不是最重要的，而各個對象之間的協(xié)作關(guān)系則成為系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。小到不同類之間的通信，大到各模塊之間的交互，在系統(tǒng)設(shè)計之初是著重考慮的重點，這也是系統(tǒng)設(shè)計的主要工作內(nèi)容。因此，本系統(tǒng)在設(shè)計的時候采用了面向接口的設(shè)計思想，編程的時候，依賴抽象，而不依賴于具體實現(xiàn)，這樣，在修改和維護的時候，已有的代碼不需要修改，只需要增加類即可。

3 結(jié)論與展望

本文在針對煤礦地質(zhì)圖件繪制現(xiàn)存問題的基礎(chǔ)上，提出了利用AutoCAD.NET API和C#來實現(xiàn)地質(zhì)圖件繪制軟件的方法。采用最新的AutoCAD二次開發(fā)工具迅速的構(gòu)建了地質(zhì)圖件繪制軟件的框架，開發(fā)出的繪制系統(tǒng)與AutoCAD無縫集成，實現(xiàn)了地質(zhì)圖件繪制的基本功能，并且采用了第三方控件，擁有良好的人機操作界面。本文中系統(tǒng)的設(shè)計豐富了地質(zhì)圖件軟件的種類，同時也拓展了相關(guān)方面軟件開發(fā)的思路。

［1］曾洪飛，張 帆，盧擇臨.AutoCAD VBA＆ VB.NET開發(fā)基礎(chǔ)與實例教程［M］.北京:中國電力出版社，2007.

［2］涂興子，林在康.基于CAD的數(shù)字礦井模型及應(yīng)用［M］.徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2005.

［3］丁 華.煤礦地測管理信息系統(tǒng)的建立［J］.礦山測量，1996(1):21-23.