基于.NET的管線成圖系統(tǒng)的定制與開發(fā)

侯金波，李奕潔，潘喜峰，紀(jì)海東

(天津市勘察院，天津300191)

一、概 述

管線探測(cè)工作中，管線探測(cè)的對(duì)象一般包括埋設(shè)于地下的給水、排水、熱力、工業(yè)等各種管道及電力、電信線纜等。但因地域及客戶需求不同等因素的影響，管線探測(cè)的內(nèi)容、成果提交的要求等也各不相同，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的相關(guān)管線成圖軟件均難以滿足管線探測(cè)工作靈活多變的需求。國(guó)內(nèi)知名的管線探測(cè)單位多以某一CAD平臺(tái)為基礎(chǔ)自主定制開發(fā)地下管線成圖系統(tǒng)并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

CAD即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，是計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。AutoCAD是由美國(guó)Autodesk公司開發(fā)與研究的一款通用計(jì)算機(jī)輔助繪圖與設(shè)計(jì)軟件包［1］。其開放的體系結(jié)構(gòu)允許用戶和開發(fā)者對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)充和修改(即二次開發(fā))，能極大地滿足用戶的特殊需求。

二、AutoCAD的二次開發(fā)方式

AutoCAD為開發(fā)人員提供了豐富的開發(fā)工具，用戶可根據(jù)自身需求利用這些開發(fā)工具定制開發(fā)針對(duì)各自專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用軟件，從而提高作業(yè)效率。AutoCAD的二次開發(fā)方式主要有以下幾種。

1)ADS:即AutoCAD的C語(yǔ)言開發(fā)系統(tǒng)，其本質(zhì)是利用C語(yǔ)言編寫AutoCAD應(yīng)用程序的頭文件和目標(biāo)庫(kù)，采用結(jié)構(gòu)化編程體系、運(yùn)行速度快、適合高強(qiáng)度數(shù)據(jù)處理，其不足之處在于C語(yǔ)言熟練掌握難度高、ADS難以被發(fā)現(xiàn)的隱藏錯(cuò)誤往往造成Auto-CAD乃至整個(gè)系統(tǒng)的崩潰。

2)AutoLISP/Visual LISP:AutoLISP是AutoCAD的內(nèi)嵌語(yǔ)言，Visual LISP是為加速AutoLISP開發(fā)而設(shè)計(jì)的軟件工具;Lisp與CAD無(wú)縫集成，控制結(jié)構(gòu)靈活多變，可調(diào)用絕大部分AutoCAD的內(nèi)置命令，且語(yǔ)法規(guī)則簡(jiǎn)單，易學(xué)易用，但是其采用解釋執(zhí)行的方式，運(yùn)行速度較慢不適于大規(guī)模大規(guī)模的密集型運(yùn)算，較差的保護(hù)機(jī)制使得源程序難以得到較好的保護(hù)，它們采用表來(lái)描述一切，難以很好地反映現(xiàn)實(shí)世界和過(guò)程，并且不能直接訪問(wèn)硬件設(shè)備進(jìn)行二進(jìn)制文件的讀寫。

3)ObjectARX/ObjectDBX:二者以C++為編程語(yǔ)言，采用面向?qū)ο蟮拈_發(fā)方式，能夠?qū)utoCAD的所有事務(wù)進(jìn)行完整的設(shè)計(jì)與開發(fā)，能夠以較高的效率開發(fā)出功能強(qiáng)大、運(yùn)行速度快、集成度較高、穩(wěn)定性也較好的應(yīng)用程序，二者最大的差異表現(xiàn)在ObjectARX需要AutoCAD作為宿主程序而ObjectDBX可以基于任意的宿主程序;因ObjectARX/ObjectDBX的方式是基于C++進(jìn)行開發(fā)，編程者需較好的C++功底，對(duì)編程者的個(gè)人開發(fā)能力要求較高。

4)VBA:即將Visual Basic For Application開發(fā)環(huán)境集成在AutoCAD中，VBA通過(guò) AutoCAD ActiveX Automation接口向AutoCAD發(fā)送消息。ActiveX是Microsoft基于COM(部件對(duì)象模型體系結(jié)構(gòu))開發(fā)的一項(xiàng)技術(shù)，用戶可以用它來(lái)自定義Auto-CAD與其他應(yīng)用程序共享圖形數(shù)據(jù)及自動(dòng)完成任務(wù)。在ActiveX Automation出現(xiàn)之前，開發(fā)者只能用AutoLISP或C++接口訪問(wèn) AutoCAD圖形，而 ActiveX Automation可以在多種編程環(huán)境下訪問(wèn)Auto-CAD圖形，且更易于與Microsoft Word、Microsoft Excel等Windows應(yīng)用程序共享數(shù)據(jù)。VBA開發(fā)方式與主程序間的通訊簡(jiǎn)單、高效，但是應(yīng)用VBA不能定義對(duì)象，不能向CAD注冊(cè)命令，其面向?qū)ο蟮墓δ苤С值牟皇翘?。?012以后AutoCAD的CAD版本中不再支持VBA開發(fā)，轉(zhuǎn)而完全支持.NET的開發(fā)方式。

5).NET:從 AutoCAD2006開始，Autodesk在.NET API中提供了一系列托管的外包類，使開發(fā)人員可利用任何支持.NET的語(yǔ)言，其優(yōu)點(diǎn)是完全面向?qū)ο?、方便易用、?jiǎn)單易學(xué)，是理想的AutoCAD開發(fā)工具。.NET采用了垃圾回收機(jī)制，由.NET框架自行進(jìn)行內(nèi)存的回收機(jī)釋放，而不必向C++那樣自己管理內(nèi)存的申請(qǐng)和釋放。ObjectARX的各種反應(yīng)器在.NET API中由外包類映射為各種事件(E-vent)，用戶通過(guò)定義事件響應(yīng)函數(shù)來(lái)響應(yīng)各種操作，對(duì)錯(cuò)誤信息的處理由返回值轉(zhuǎn)變?yōu)楫惓Ｌ幚?，更好地兼?NET。面向?qū)ο蟮木幊谭椒ㄊ沟弥婚_發(fā)方式?jīng)]有全局函數(shù)的概念，.NET API將ObjectARX下的全局函數(shù)封裝為.NET API下的某些對(duì)象或?qū)ο蟮膶傩裕鏞bjectARX下與用戶交互的系列全局函數(shù)被封裝CommandLinePrompt類。

三、二次開發(fā)方式的比較

目前AutoCAD二次開發(fā)主要采用后4種開發(fā)方式，相較而言，這4種二次開發(fā)方式的能力范圍基本滿足以下關(guān)系式。

ObjectARX＞.NET＞LISP＞ActiveX開發(fā)的難度滿足以下關(guān)系式。

VBA＜LISP＜.NET＜ObjectARX開發(fā)方式的能力見表1。

表1 開發(fā)方式的能力

四、管線成圖系統(tǒng)的定制與開發(fā)

通過(guò)以上幾種開發(fā)方式的介紹與比較，可以看出對(duì)于管線探測(cè)單位從易學(xué)易用、滿足實(shí)際工作需要的角度來(lái)看，以.NET為基礎(chǔ)進(jìn)行管線成圖系統(tǒng)的定制與開發(fā)不失為一個(gè)良好的選擇。本文將對(duì)在AutoCAD平臺(tái)上基于.NET進(jìn)行管線成圖系統(tǒng)的定制與開發(fā)的基本流程進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

1.系統(tǒng)定制與開發(fā)的基本原則

系統(tǒng)定制與開發(fā)的過(guò)程中除遵循軟件設(shè)計(jì)的一般原則外，根據(jù)管線探測(cè)單位的實(shí)際工作情況還需遵循以下幾點(diǎn)。

1)科學(xué)性可靠原則:數(shù)據(jù)的管理組織、成圖編繪等應(yīng)滿足規(guī)范規(guī)定及工程實(shí)際需要，系統(tǒng)應(yīng)具有一定的糾錯(cuò)及異常處理能力。

2)易用性原則:定制與開發(fā)的過(guò)程中應(yīng)充分考慮到操作人員的實(shí)際素質(zhì)，以建立操作方便、界面友好、性能穩(wěn)定、結(jié)果直觀的易用性系統(tǒng)為目標(biāo)。

2.成圖數(shù)據(jù)的組織與管理

良好的數(shù)據(jù)組織是成圖系統(tǒng)性能優(yōu)良的基本保障。對(duì)于管線成圖來(lái)說(shuō)，所需要的數(shù)據(jù)主要包含兩個(gè)方面，即測(cè)量數(shù)據(jù)和與之對(duì)應(yīng)的物探屬性數(shù)據(jù)。在程序設(shè)計(jì)前期，開發(fā)人員需根據(jù)需要選定存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的載體，以及載體上測(cè)量數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)間相互組織關(guān)聯(lián)的方式。比較常見的方式是以數(shù)據(jù)庫(kù)為載體，設(shè)計(jì)各種表以完成各種數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，表與表之間通過(guò)特定的字段相關(guān)聯(lián)。外業(yè)所采集的測(cè)量及物探數(shù)據(jù)需經(jīng)邏輯檢查等預(yù)處理操作后轉(zhuǎn)換為成圖所需要的數(shù)據(jù)格式，經(jīng)人工輸入或自動(dòng)加載至數(shù)據(jù)載體，在載體上完美地組織在一起，完成成圖的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作。

3.成圖操作的基本流程

程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，成圖操作即編碼實(shí)現(xiàn)從記錄與管理測(cè)量數(shù)據(jù)及物探數(shù)據(jù)的相關(guān)載體中讀取數(shù)據(jù)，在相應(yīng)的圖層上進(jìn)行繪制相關(guān)線型、符號(hào)、添加注記等。程序?qū)崿F(xiàn)的一般流程如圖1所示。

AutoCAD允許用戶在應(yīng)用程序上添加擴(kuò)展數(shù)據(jù)或字典數(shù)據(jù)來(lái)為實(shí)體提供額外的屬性信息。在依照物探屬性及相應(yīng)的測(cè)量數(shù)據(jù)可為管線添加類型、長(zhǎng)度、埋深等屬性信息。根據(jù)管線探測(cè)數(shù)據(jù)成圖完畢后，疊加相關(guān)地形圖，經(jīng)圖形、屬性、拓?fù)潢P(guān)系等項(xiàng)目檢查無(wú)誤后即可提交成果，完成一次作業(yè)過(guò)程。

五、應(yīng)用實(shí)例

本文以Access數(shù)據(jù)庫(kù)作為數(shù)據(jù)載體，在Visual Studio 2008平臺(tái)上，采用C#編程語(yǔ)言利用.NET API對(duì)AutoCAD2011進(jìn)行定制與開發(fā)，以滿足某一客戶提交DWG圖形文件及MDB數(shù)據(jù)庫(kù)的探測(cè)工程需求。圖2～圖8展示了定制的效果。

圖1 管線成圖一般流程

圖2 定制菜單

圖3 新建工程

圖4 數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)

圖5 工程信息錄入

圖6 測(cè)量信息錄入

圖7 物探信息錄入

六、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)在AutoCAD平臺(tái)上進(jìn)行二次開發(fā)，定制滿足不同地域及客戶需要的管線成圖系統(tǒng)，可顯著增強(qiáng)探測(cè)單位應(yīng)對(duì)不同需求的能力，有效提高其競(jìng)爭(zhēng)力。.NET API有效降低了AutoCAD二次開發(fā)的難度，是管線探測(cè)單位定制和開發(fā)管線成圖系統(tǒng)的理想方式。

圖8 局部成圖效果

［1］林斌，杜珺.AutoCAD2012完全自學(xué)一本通［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2011.

［2］曾洪飛，盧擇臨，張帆.AutoCAD VBA＆VB.NET開發(fā)基礎(chǔ)與實(shí)例教程［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2013.

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