帶狀地形圖連續(xù)排版分幅軟件設(shè)計(jì)

（湖南省第三測繪院，湖南 長沙 410118）

隨著各級政府對基礎(chǔ)建設(shè)加大投入，越來越多的鐵路、公路、管線等線性工程開始進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、使用，地形圖作為各項(xiàng)工作的基礎(chǔ)，貫穿線性工程的整個生命周期。線性工程使用的地形圖呈條帶狀，為區(qū)別于其他地形圖，一般稱之為帶狀地形圖。

帶狀地形圖形狀不規(guī)則，呈條帶狀展開，如果使用常規(guī)的矩形分幅或梯形圖幅，圖幅內(nèi)勢必存在大量空白區(qū)域，浪費(fèi)嚴(yán)重，圖幅數(shù)量巨大，管理不便。

1 現(xiàn)有的分幅方法分析

為解決常規(guī)分幅帶來的問題，各位研究者提出了多種解決方案，并且在AutoCAD、ArcGIS等軟件平臺進(jìn)行了實(shí)踐。

舒玲霞等[1]采用線性回歸的方法對線性工程中心線進(jìn)行分析，將帶狀地形圖按A3幅面進(jìn)行分幅，能充分利用圖紙，且布局較為美觀。楊善文等[2]采用矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的Spaghetti結(jié)構(gòu)與拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表達(dá)矢量數(shù)據(jù)模型，對帶狀地形圖進(jìn)行分幅。黨濤等[3]研究了在ArcGIS下采用C#語言進(jìn)行帶狀地形圖分幅。

目前已有的分幅方法主要考慮充分利用圖紙，未對圖件管理和使用進(jìn)行充分研究，分幅后圖幅數(shù)量多，相鄰圖幅首尾中心線指向不一，拼接麻煩，使用不便。

2 軟件設(shè)計(jì)

筆者采用C++語言，基于AutoCAD2007軟件平臺，使用ObjectARX開發(fā)了帶狀地形圖分幅軟件，采用連續(xù)排版方式，將帶狀地形圖打印在長度不限的單張圖紙，采用手風(fēng)琴式折疊，折疊后寬度為210 mm，與普通A4紙一致，便于保存歸檔。使用時可方便地展開至所需要的任意區(qū)域，沿分幅圖框線對折即可完成拼接。

2.1 軟件設(shè)計(jì)流程

軟件主要流程：

（1）獲取線路中心線，采用固定寬度緩沖的方式獲得地形圖范圍。（2）計(jì)算包含帶狀地形圖的最小矩形。如果最小矩形的寬度小于圖紙寬度，則輸出為單一圖框圖紙，跳過（3）（4）（5）步驟。（3）以線路中心線第一條折線作為起始邊，確定第一個圖幅的梯形圖框范圍。（4）確定下一圖幅范圍，直到終點(diǎn)，圖幅范圍數(shù)據(jù)包括起終點(diǎn)的中心線位置，起終點(diǎn)分幅裁切線的方向。（5）計(jì)算各圖框外接矩形需要的總長度，確定各分幅圖框在總圖中的目標(biāo)位置。（6）按分幅裁切線分割圖形，并移動至總圖中的目標(biāo)位置，繪制梯形圖幅圖框。（7）添加矩形圖廓，矩形圖廓圖框包含全部梯形圖幅。（8）加入折疊標(biāo)志，從矩形圖幅起點(diǎn)開始，每210 mm（圖上距離）在矩形圖框的兩條長邊添加3 mm長的短線，作為折疊標(biāo)記。（9）加入封面、封底。封面主要包括線路名稱、線路起點(diǎn)里程、線路終點(diǎn)里程、圖形比例尺等信息。封底主要包括圖例和必要的備注信息。

2.2 主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)輔助函數(shù)

軟件設(shè)計(jì)了多個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和輔助函數(shù)，以下說明部分?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和輔助函數(shù)。

用于保存梯形圖框信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：

class CTrapezoidFrame

{

public：

CTrapezoidFrame（）：drct（0），startAngle（0），endAngle（0）{}；

AcGePoint3d startPt；//中線的起點(diǎn)

AcGePoint3d endPt；//中線的終點(diǎn)

double drct；//中線的方向

double startAngle；//起點(diǎn)邊的方向

double endAngle；//終點(diǎn)邊的方向

AcGePoint3d extStartPt；//外接矩形中線起點(diǎn)

AcGePoint3d extEndPt；//外接矩形中線終點(diǎn)

double extStartLen；//外接矩形的中線起點(diǎn)至圖框中線起點(diǎn)的距離

double extEndLen；//外接矩形的中線終點(diǎn)至圖框中線終點(diǎn)的距離

}；

基于同名坐標(biāo)點(diǎn)構(gòu)建轉(zhuǎn)換矩陣的輔助函數(shù)：

AcGeMatrix3d GetFourParamsXform（

AcGePoint3d &srcPt1，//原始點(diǎn)1

AcGePoint3d &srcPt2，//原始點(diǎn)2

AcGePoint3d &destPt1，//目標(biāo)點(diǎn)1

AcGePoint3d &destPt2//目標(biāo)點(diǎn)2

）

3 關(guān)鍵技術(shù)說明

3.1 圖幅裁切位置確定

要實(shí)現(xiàn)連續(xù)橫排的圖紙?jiān)趯φ酆笸暾舆?，圖幅之間的分割線方向必須是線路中心線的垂直方向，如果是線段的折點(diǎn)處，則分割線的方向必須是折點(diǎn)的角平分線方向。

為提高搜索效率，圖幅分割點(diǎn)按線路中心線逐折點(diǎn)搜索，如果相鄰折點(diǎn)間距離大于500 m，則以500 m為步進(jìn)逐步搜索，在各搜索點(diǎn)形成分割線。

為減少軟件計(jì)算時間，以線路中心線外擴(kuò)固定距離形成的邊線構(gòu)成圖形范圍，圖幅分割線與邊線求交點(diǎn)，如果交點(diǎn)與圖框中線的距離超過內(nèi)圖框?qū)挾鹊囊话?，則視為圖形超出圖框，確定前一個點(diǎn)為圖幅間分割點(diǎn)，該處垂線或角平分線為分割線。

3.2 圖幅長度優(yōu)化

在長直線路段如果第一幅圖的圖幅中線方向與直線段不平行，直線段將被進(jìn)行多次裁切，形成的圖幅數(shù)量多，因此需要對較長圖幅進(jìn)行優(yōu)化。

從長直路段第二幅圖開始，搜索到本圖幅的末尾分割點(diǎn)時，記錄本圖幅和上一圖幅的長度之和，作為已有最大長度的參考值。將本圖幅起始分割點(diǎn)逐節(jié)點(diǎn)往回撤，計(jì)算回撤后本圖幅的末尾分割點(diǎn)，計(jì)算此時本圖幅和上一圖幅的長度之和，如果長度大于已有最大長度，則將該長度作為已有最大長度的參考值，直到找出最大值，以最大值所在的起始分割點(diǎn)和末尾分割點(diǎn)作為本圖幅的范圍，并修改上一圖幅的末尾分割點(diǎn)。

4 結(jié)語

下面以某帶狀地形圖為例進(jìn)行效果演示，圖1為原始帶狀地形圖，圖2為添加梯形圖框后的示意圖，圖3為分幅成果示意圖。

圖1 原始帶狀地形圖

圖2 繪制梯形圖框

圖3 分幅成果圖

筆者所在單位利用本軟件對湖南境內(nèi)數(shù)千公里鐵路進(jìn)行了分幅處理，解決了帶狀圖連續(xù)分幅圖幅接邊拼接問題，并通過優(yōu)化，使分幅后圖紙總長度最短，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。