基于AutoCAD的地形圖編輯軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

車(chē) 風(fēng)，曹 侃，孫 華，盧 穎

（1.湖北省航測(cè)遙感院，湖北 武漢 430074；2.中南林業(yè)科技大學(xué) 林業(yè)遙感信息工程研究中心，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

基于AutoCAD的地形圖編輯軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

車(chē) 風(fēng)1，曹 侃1，孫 華2，盧 穎1

（1.湖北省航測(cè)遙感院，湖北 武漢 430074；2.中南林業(yè)科技大學(xué) 林業(yè)遙感信息工程研究中心，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

通過(guò)了解測(cè)繪部門(mén)對(duì)大比例尺地形圖編輯軟件的需求和測(cè)繪工作特點(diǎn)，基于AutoCAD軟件的VBA技術(shù)，開(kāi)發(fā)了包含符號(hào)編輯模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)編輯模塊、數(shù)據(jù)檢查模塊和圖廓整飾模塊等系統(tǒng)模塊組成的大比例尺地形圖編輯系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了大比例尺地形圖數(shù)據(jù)編輯的流程化作業(yè)，該系統(tǒng)簡(jiǎn)單實(shí)用、針對(duì)性強(qiáng)，能提高作業(yè)效率。

地圖編輯；符號(hào)編輯；數(shù)據(jù)編輯；圖廓整飾；AutoCAD

近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、健康發(fā)展，城市建設(shè)的速度越來(lái)越快，發(fā)展規(guī)模越來(lái)越大[1]，傳統(tǒng)的手工地形圖編輯模式已經(jīng)不能滿足城市規(guī)劃和管理工作的需要。采用自動(dòng)化或人機(jī)交互的半自動(dòng)化地形圖編輯方式，實(shí)現(xiàn)大比例尺地形圖的快速編輯和更新勢(shì)在必行。

利用CAD技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化成圖已成為測(cè)繪部門(mén)成圖的主要手段[2-5]，但AutoCAD中沒(méi)有針對(duì)大比例尺地形圖的符號(hào)，只能利用CAD自帶的線型符號(hào)，且針對(duì)數(shù)字地形圖的數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)檢查和圖廓整飾等功能不能實(shí)現(xiàn)。本文利用AutoCAD的特點(diǎn)和二次開(kāi)發(fā)功能，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，開(kāi)發(fā)了一套大比例尺數(shù)字地形圖編輯軟件。

1 AutoCAD二次開(kāi)發(fā)工具

AutoCAD以其操作簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大、界面友好等特點(diǎn)贏得了廣大用戶的青睞[6]。它的多文檔設(shè)計(jì)環(huán)境，讓非計(jì)算機(jī)專業(yè)人員也能很快地學(xué)會(huì)使用。

在AutoCAD基礎(chǔ)上可以通過(guò)二次開(kāi)發(fā)來(lái)定制和擴(kuò)展AutoCAD的功能，以滿足大比例尺地形圖編輯的需要。當(dāng)前的AutoCAD主要提供了 Object-ARX/Object-DBX、VBA/AutoCAD ActiveX Automation(COM)、Auto LISP/Visual LISP、ADS(AutoCAD development system)以及.NET等二次開(kāi)發(fā)工具[7]。合理利用這些二次開(kāi)發(fā)工具和方法，能起到事半功倍的效果[8]。

VBA（visual basic for application）是一種面向?qū)ο蟮母呒?jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，能用來(lái)擴(kuò)展Windows的應(yīng)用程式功能。VBA集成到AutoCAD后，為自定義AutoCAD提供了便于使用的可視工具，通過(guò)AutoCAD ActiveX Automation接口向AutoCAD發(fā)送信息，使開(kāi)發(fā)環(huán)境具備了強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)能力和簡(jiǎn)單易用等優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)主要采用VBA來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

大比例地形圖編輯軟件包括符號(hào)編輯模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)編輯模塊、數(shù)據(jù)檢查模塊和圖廓整飾模塊。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1 符號(hào)編輯模塊

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

論文根據(jù)《國(guó)家基本比例尺地圖圖式》第1部分1∶ 500、1∶1 000、1∶2 000地形圖圖式的規(guī)定，實(shí)現(xiàn)了用AutoCAD圖塊、AutoCAD Shape（形）和AutoCAD線型定義的點(diǎn)、線符號(hào)，同時(shí)，符號(hào)編輯模塊采用程序設(shè)計(jì)的方式定制復(fù)雜符號(hào)，為用戶提供了便于修改的符號(hào)定義界面。

2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊

數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊為用戶提供了由航天遠(yuǎn)景MapMatrix、適普VirtuoZo、JX4等航空攝影測(cè)量系統(tǒng)測(cè)圖數(shù)據(jù)向大比例尺地形圖編輯軟件導(dǎo)入的功能。能夠?qū)崿F(xiàn)地形圖基本比例尺設(shè)定、各種測(cè)圖數(shù)據(jù)與地形圖數(shù)據(jù)要素間的編碼對(duì)照、要素匹配、線型符號(hào)定義、自動(dòng)分層等功能。

2.3 數(shù)據(jù)編輯模塊

利用AutoCAD強(qiáng)大的圖形編輯功能實(shí)現(xiàn)基本的地形圖編輯，還可根據(jù)需要，采用程序設(shè)計(jì)的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖層、點(diǎn)、線和注記要素自動(dòng)化或人機(jī)交互式的編輯整理。主要包括圖層的選擇性開(kāi)關(guān)、房檐改正、線段加點(diǎn)與連接、曲線內(nèi)插、點(diǎn)符號(hào)配置、線型繪制、自動(dòng)清理圖層等功能。

2.4 數(shù)據(jù)檢查模塊

數(shù)據(jù)檢查模塊主要包括圖形檢查、要素屬性檢查和圖屬一致性檢查3個(gè)部分。圖形檢查主要檢查圖形數(shù)據(jù)的偽節(jié)點(diǎn)、硬折、重復(fù)對(duì)象以及線上多余點(diǎn)等。本系統(tǒng)中要素屬性信息主要以實(shí)體代碼、厚度和Z比例存儲(chǔ)，在要素屬性檢查中，著重檢查這些要素的正確性。同時(shí)針對(duì)圖形數(shù)據(jù)和屬性的對(duì)應(yīng)關(guān)系，檢查圖屬一致性。

2.5 圖廓整飾模塊

該模塊實(shí)現(xiàn)了50 cm×50 cm標(biāo)準(zhǔn)圖幅和任意圖幅的圖廓整飾功能，用于1∶500、1∶1 000、1∶2 000等大比例尺地形圖圖幅的圖廓生成。用戶根據(jù)地形圖圖廓整飾的需要，設(shè)置圖名、圖層、圖號(hào)、比例尺符號(hào)、制圖說(shuō)明、地圖格網(wǎng)、制圖單位、接圖表等參數(shù)，系統(tǒng)按設(shè)定的參數(shù)添加圖廓信息。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與功能

本系統(tǒng)選用Autodesk公司的AutoCAD軟件為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，充分利用其強(qiáng)大的圖形編輯功能和簡(jiǎn)單易學(xué)的特點(diǎn)，結(jié)合本單位的生產(chǎn)實(shí)際，基于VBA，開(kāi)發(fā)了一套大比例數(shù)字地形圖編輯軟件，實(shí)現(xiàn)了地形圖符號(hào)編輯、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)檢查、圖廓整飾等模塊，完成了航測(cè)數(shù)據(jù)的快速導(dǎo)入、符號(hào)化顯示、圖面編輯、數(shù)據(jù)檢查和圖廓整飾等功能，解決了AutoCAD自身在數(shù)字地形圖的生產(chǎn)應(yīng)用方面的不足，為數(shù)字地形圖的組織、生產(chǎn)應(yīng)用等提供了科學(xué)的技術(shù)手段。

3.1 符號(hào)編輯

該模塊基于AutoCAD的自定義功能定義地形圖符號(hào)，如用定義圖塊（block）功能制作點(diǎn)狀符號(hào)；用定義線型功能制作線狀符號(hào)等。由于地形圖中某些線型和圖案較復(fù)雜，如變壓器、龍門(mén)吊等線型的定義對(duì)于AutoCAD的自定義功能來(lái)說(shuō)是極為困難的，因此，需要在AutoCAD平臺(tái)中進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，以滿足地形圖制圖對(duì)特殊線型的要求。

以定制的龍門(mén)吊線型為例，首先通過(guò)選取龍門(mén)吊的4個(gè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù)圖式要求，計(jì)算出龍門(mén)吊柱架和軌道的方位角，同時(shí)將其繪制出來(lái)，再根據(jù)龍門(mén)吊柱架和軌道的方位，確定吊車(chē)符號(hào)的位置。最后，將對(duì)龍門(mén)吊相應(yīng)符號(hào)進(jìn)行屬性信息賦值和圖層匹配。

3.2 數(shù)據(jù)整理

數(shù)據(jù)整理功能由數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)編輯模塊和數(shù)據(jù)檢查模塊完成，實(shí)現(xiàn)立體測(cè)圖數(shù)據(jù)向系統(tǒng)的導(dǎo)入、編碼對(duì)照、線型匹配、圖層匹配、圖形編輯整理、圖形檢查、屬性檢查等功能。

對(duì)于立體測(cè)圖數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，市面上現(xiàn)有的地形圖編輯軟件主要采用手動(dòng)匹配的方式，工作量大、速度慢。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了全自動(dòng)的數(shù)據(jù)導(dǎo)入方法，首先建立立體測(cè)圖數(shù)據(jù)與MapCAD07間編碼的對(duì)應(yīng)規(guī)則，程序根據(jù)對(duì)應(yīng)規(guī)則，遍歷立體測(cè)圖數(shù)據(jù)使其逐類(lèi)要素進(jìn)行編碼、線型、圖層等自動(dòng)匹配，編碼一一對(duì)應(yīng)，在要素屬性賦值時(shí)，程序會(huì)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的檢索功能和屬性賦值，立體測(cè)圖數(shù)據(jù)自動(dòng)匹配效果見(jiàn)圖2。

圖2 立體測(cè)圖數(shù)據(jù)自動(dòng)匹配

數(shù)據(jù)編輯模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心功能模塊，運(yùn)用AutoCAD自帶的VBA進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，主要應(yīng)用AddLightWeightPolyline、SetXData、GetEntity等方法實(shí)現(xiàn)圖層的選擇性開(kāi)關(guān)、房檐改正、點(diǎn)符號(hào)配種、線型繪制、線段加點(diǎn)與連接、曲線內(nèi)插、自動(dòng)清理圖層等功能，應(yīng)用定制的圖形編輯工具實(shí)現(xiàn)地形圖的繪制與編輯功能。

數(shù)據(jù)檢查模塊基于AutoCAD的自有屬性和擴(kuò)展屬性，通過(guò)獲取對(duì)象的Thickness、ZScaleFactor屬性以及通過(guò)GetXData方法調(diào)用對(duì)象的擴(kuò)展數(shù)據(jù)等屬性，檢查圖形數(shù)據(jù)和屬性的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)地形圖數(shù)據(jù)的圖屬一致性檢查。

3.3 圖廓整飾

該模塊根據(jù)地形圖圖式規(guī)范中對(duì)地形圖整飾內(nèi)容的要求，基于AutoCAD平臺(tái)二次開(kāi)發(fā)，通過(guò)加載成圖比例尺和圖廓左下角坐標(biāo)，自動(dòng)計(jì)算圖號(hào)和接圖表，并自動(dòng)讀取圖廓信息文件，可快速實(shí)現(xiàn)地形圖圖廓的整飾，其界面見(jiàn)圖3。

4 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)生產(chǎn)單位對(duì)大比例尺地形圖編繪的需求，利用VBA開(kāi)發(fā)工具，在AutoCAD軟件基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了一套大比例尺地形圖編輯軟件，該軟件保留了AutoCAD強(qiáng)大、易用的圖形編輯功能，同時(shí)增添了針對(duì)測(cè)繪行業(yè)關(guān)于大比例尺地形圖編輯要求的處理功能，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中地形圖的快速編輯與更新具有積極作用。論文實(shí)現(xiàn)的大比例地形圖編輯軟件目前已運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐中，并在基礎(chǔ)測(cè)繪、數(shù)字城市建設(shè)、新農(nóng)村建設(shè)、全國(guó)技能競(jìng)賽中獲得了良好的使用效果。

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圖5 建模對(duì)比

實(shí)驗(yàn)表明，本文方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)建筑物頂部紋理的自動(dòng)化攝影，減少了建模時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率、降低了出錯(cuò)率，且得到的三維模型更加真實(shí)。

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第一作者簡(jiǎn)介：孟麗艷，碩士，主要從事三維城市及空間可視化研究。

P208

B

1672-4623（2015）03-0170-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.03.060

車(chē)風(fēng)，工程師，主要從事航空攝影測(cè)量、地理國(guó)情普查等方面的研究與管理工作。

2014-04-26。

項(xiàng)目來(lái)源：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（31100412）；湖南省教育廳科學(xué)研究資助項(xiàng)目（11C1313）。