基于CAD平臺(tái)土地整治輔助規(guī)劃設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究

蔣東正

【摘要】土地整治活動(dòng)是近年來我國加強(qiáng)農(nóng)業(yè)設(shè)施建設(shè)、改善耕作條件、保護(hù)耕地的有效措施之一，屬于土地利用在調(diào)整的措施，其前期必須經(jīng)過可研、規(guī)劃、設(shè)計(jì)等階段，因此前期規(guī)劃對(duì)于整個(gè)項(xiàng)目的成敗與否非常關(guān)鍵，它決定了項(xiàng)目的資金需求量、內(nèi)容、目標(biāo)。土地整治項(xiàng)目一般涉及面積大、內(nèi)容多等特點(diǎn)，而且近年來有規(guī)模逐漸增加之勢(shì)，對(duì)于綜合性的整治項(xiàng)目前期可研、規(guī)劃沒有搞好，將導(dǎo)致項(xiàng)目很難或無法實(shí)施。因此本文結(jié)合目前規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的主要工作方法和思路重點(diǎn)探討基于CAD平臺(tái)輔助規(guī)劃軟件構(gòu)架，以期能提高規(guī)劃設(shè)計(jì)的精度、節(jié)約時(shí)間。

【關(guān)鍵詞】土地整理；規(guī)劃設(shè)計(jì)； CAD；Excel

目前，土地整治項(xiàng)目規(guī)劃與設(shè)計(jì)工作輔助軟件較多，通常依據(jù)各作業(yè)單位的習(xí)慣或者技術(shù)水平或者采用Autodesk公司的CAD系統(tǒng)，或者Arcgis、Mapgis等較GIS系統(tǒng)，現(xiàn)有的商業(yè)系統(tǒng)各有優(yōu)勢(shì)，比如CAD系統(tǒng)在輔助制圖方面非常靈活強(qiáng)大，但對(duì)于空間運(yùn)算和分析及屬性管理相對(duì)較弱，GIS系統(tǒng)一般對(duì)于空間分析能力較強(qiáng)，但在輔助制圖方面能力欠缺，缺乏靈活性，且GIS系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)的質(zhì)量要求較高，進(jìn)入GIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過規(guī)范化，同時(shí)商業(yè)GIS系統(tǒng)一般有自己定義的格式，與CAD數(shù)據(jù)交換存在一定的障礙。土地整治項(xiàng)目規(guī)劃不僅僅是制圖的問題，還涉及許多圖形關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)還要進(jìn)行分析匯總，再反饋于規(guī)劃圖形中，并且該過程可能是多次，因此往往完成一個(gè)規(guī)劃設(shè)計(jì)需要使用數(shù)種軟件，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)往復(fù)不停轉(zhuǎn)化，浪費(fèi)大量寶貴的時(shí)間。本文旨在綜合利用現(xiàn)有通用平臺(tái)的基礎(chǔ)上，嘗試通過二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)一種土地整治輔助規(guī)劃系統(tǒng)，以提高規(guī)劃編制的效率。

1 系統(tǒng)框架

Autodesk公司的CAD系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱“CAD”）經(jīng)歷了數(shù)十年之久，演化出了十幾種版本，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國土、規(guī)劃、水利、機(jī)械、制造等行業(yè)，優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易學(xué)，靈活開放，但該系統(tǒng)僅僅是一個(gè)通用制圖平臺(tái)，只提供了基礎(chǔ)幾何對(duì)象構(gòu)建和圖形渲染，而對(duì)于規(guī)劃設(shè)計(jì)來說還缺少專業(yè)的功能和更高級(jí)的空間運(yùn)算。微軟的Excel俗稱電子表格，是一種功能強(qiáng)大的簡(jiǎn)易數(shù)據(jù)庫，內(nèi)置大量功能函數(shù)和計(jì)算模型，簡(jiǎn)單易用，同時(shí)也具有靈活的二次開發(fā)接口。針對(duì)目前土地整治規(guī)劃設(shè)計(jì)中土地整治規(guī)劃的工作特點(diǎn)，將CAD和Excel綜合結(jié)合起來發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，即可解決土地整治規(guī)劃中的圖形和數(shù)據(jù)計(jì)算的問題。但如何綜合兩種軟件是一道難題，好在CAD系統(tǒng)和Excel系統(tǒng)都支持Microsoft的ActiveX技術(shù)規(guī)范，即：CAD系統(tǒng)和Excel系統(tǒng)都提供了ActiveX Automation對(duì)象模型，差別只在于對(duì)象內(nèi)的不同，也就是說在通用的IDE里面只要我們知道了CAD和Excel系統(tǒng)模型的調(diào)用方法和對(duì)象細(xì)節(jié)，我們就可以同時(shí)操作CAD和Excel里面的內(nèi)容，這樣就可以實(shí)現(xiàn)CAD和Excel系統(tǒng)的交互使用，而不用來回切換和導(dǎo)入導(dǎo)出數(shù)據(jù)，這點(diǎn)非常重要，是我們這一系統(tǒng)的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。

系統(tǒng)框架如下圖所示：

CAD系統(tǒng)缺少空間運(yùn)算功能，系統(tǒng)建立之前，還需要構(gòu)建土地整治規(guī)劃中常用的空間算法模塊如：三角網(wǎng)構(gòu)建、方格網(wǎng)構(gòu)建、幾何對(duì)象邏輯運(yùn)算（點(diǎn)線面的求交、求差、求并）等，以便于土方計(jì)算、調(diào)配、縱斷面繪制等功能的實(shí)現(xiàn)。元數(shù)據(jù)主要用來存儲(chǔ)規(guī)劃過程中數(shù)據(jù)說明的，需要提前設(shè)計(jì)模版，主要內(nèi)容有：制圖坐標(biāo)系、制圖時(shí)間、制圖人、編制單位、規(guī)劃階段等；數(shù)據(jù)模版主要為規(guī)劃成果數(shù)據(jù)展示提供框架，可以提前設(shè)計(jì)好，如土地利用現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)表模版、規(guī)劃前后土地利用結(jié)構(gòu)對(duì)比表模版、計(jì)價(jià)清單模版、工程量模版、高程數(shù)據(jù)庫等，元數(shù)據(jù)和表格模版均存儲(chǔ)于EXCEL文件數(shù)據(jù)庫中。

2系統(tǒng)運(yùn)行基礎(chǔ)搭建

本系統(tǒng)以CAD和Excel兩種軟件為基礎(chǔ)，利用Visual Basic IDE作為集成環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)搭建，CAD系統(tǒng)負(fù)責(zé)圖形處理、展示等，Excel負(fù)責(zé)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（元數(shù)據(jù)、模版數(shù)據(jù)）、數(shù)據(jù)計(jì)算、規(guī)劃成果數(shù)據(jù)輸出等（如圖1）。

3系統(tǒng)功能模塊

依據(jù)土地整治規(guī)劃設(shè)計(jì)工作的特點(diǎn)以及相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建了地形圖處理模塊、規(guī)劃圖編制模塊、統(tǒng)計(jì)量算模塊、標(biāo)注模塊、斷面繪制模塊、土方計(jì)算模塊、清單編制模塊（如圖2）。

3.1地形圖處理

地形圖是規(guī)劃的基礎(chǔ)，是原始地理信息的來源，后期規(guī)劃分析編制中需要對(duì)地形信息進(jìn)行分析運(yùn)算，那么地形信息的識(shí)別和采集存儲(chǔ)是必要的，因此在該模塊中主要提供了高程識(shí)別、等高線識(shí)別、坎線識(shí)別等功能，通過這些功能可以將原始地形圖轉(zhuǎn)化為地形數(shù)據(jù)庫，便于后期的地形分析和應(yīng)用。

3.2 規(guī)劃圖編制

土地整治項(xiàng)目規(guī)劃中工程布局是項(xiàng)目最終實(shí)施的依據(jù)，也是規(guī)劃工作的重點(diǎn)內(nèi)容，在該模塊中，主要提供了規(guī)劃工程繪制、條田生成等功能，規(guī)劃工程繪制功能主要保證了繪制同一類工程時(shí)，按既定的圖層和樣式進(jìn)行繪制，避免傳統(tǒng)作業(yè)下，不停的調(diào)整繪制實(shí)體的樣式和圖層，節(jié)約了大量的時(shí)間；條田生成功能，主要是在溝渠路等線狀工程布置完成的情況下，可自動(dòng)生成條田界線，便于后期面積計(jì)算和土方計(jì)算等工作。同時(shí)該模塊還提供了圖幅整飾和圖框生成兩個(gè)功能，為成圖和出圖提供便利。

3.3 統(tǒng)計(jì)量算和標(biāo)注

該模塊主要對(duì)于規(guī)劃布局后形成的規(guī)劃圖，進(jìn)行各類工程數(shù)量和類型的統(tǒng)計(jì)，以便于下一階段的單項(xiàng)工程設(shè)計(jì)和預(yù)算，主要為：點(diǎn)狀工程統(tǒng)計(jì)（橋、涵、閘等），一般統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)，型號(hào)；線狀工程統(tǒng)計(jì)（路、溝、渠等），一般統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)度、型號(hào)；面狀工程統(tǒng)計(jì)（平整等），主要統(tǒng)計(jì)面積。統(tǒng)計(jì)量算過程中一般會(huì)調(diào)用標(biāo)注模塊中的空間排序功能，會(huì)對(duì)統(tǒng)計(jì)過的實(shí)體賦予一個(gè)空間順序號(hào)，便于圖上標(biāo)注順序與統(tǒng)計(jì)順序的一致，確保圖表一致。標(biāo)注功能，主要是對(duì)規(guī)劃布設(shè)的工程按類別和排序后編號(hào)進(jìn)行圖上標(biāo)示，以便于后期工程實(shí)施及目視識(shí)別。

3.4 縱斷面繪制

主要提供了各種工程施工縱斷面繪制的功能，對(duì)于線狀工程來講，縱斷面是指導(dǎo)施工的主要依據(jù)，同時(shí)也是規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)必須要確定的設(shè)計(jì)成果，該階段的工作也是設(shè)計(jì)工作中最繁重的，需要設(shè)計(jì)人員不停的試算和校核。該模塊不僅能提供繪制自然斷面的功能，還能提供設(shè)計(jì)斷面自動(dòng)計(jì)算優(yōu)化等功能，大大減輕了設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度，減少了工作時(shí)間。

3.5 土方量計(jì)算

土方計(jì)算雖然繁雜，但對(duì)于土方計(jì)算的算法研究已經(jīng)相當(dāng)成熟，本模塊集成了目前通用的散點(diǎn)法、三角網(wǎng)法、方格網(wǎng)法、斷面法四種比較成熟的方法，提供了單個(gè)田塊土方計(jì)算和批量土方計(jì)算，徹底解決了大面積土地整治過程中土方計(jì)算的難題。

3.6 工程清單編制

該模塊的基礎(chǔ)在于一個(gè)建立好土地整治工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)劃分的子目庫，通過對(duì)土地整治常用工程類型及施工方法的梳理，建立到工序的工程類型劃分?jǐn)?shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)在excel表中，通過OLE技術(shù)，在規(guī)劃工程布局完成后可依據(jù)工程布局的類型、數(shù)量等生成初步的工程量清單，當(dāng)然該清單只是初步的，還需要依據(jù)單項(xiàng)工程詳細(xì)設(shè)計(jì)進(jìn)行細(xì)節(jié)調(diào)整，才能與最終的設(shè)計(jì)內(nèi)容相一致，據(jù)此編制的預(yù)算才準(zhǔn)確。經(jīng)調(diào)整修改后的清單可以通過導(dǎo)出功能，直接轉(zhuǎn)換成xls、dbf文件等常用格式，便于進(jìn)入其他預(yù)算軟件系統(tǒng)，節(jié)省了大量的預(yù)算編制時(shí)間。

4系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用

依據(jù)上述框架及功能設(shè)計(jì)，利用vb6.0編寫基礎(chǔ)算法以及調(diào)用各類CAD、Excel電子表格的對(duì)象，實(shí)現(xiàn)這土地整治規(guī)劃設(shè)計(jì)中的常用功能，為土地整治規(guī)劃設(shè)計(jì)編制是提供一項(xiàng)工具。

在安徽省某省級(jí)投資土地整治項(xiàng)目規(guī)劃中，總建設(shè)規(guī)模為1239.1560公頃，預(yù)計(jì)總投資為4019.80萬元，初步確定規(guī)劃方案中，規(guī)劃平整田塊230塊，規(guī)劃新建修復(fù)各類溝渠195條，水工及交叉建筑物542座，道路99條，傳統(tǒng)作業(yè)模式下，平整田塊土方量計(jì)算、溝渠路長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)、溝渠路縱斷面繪制需要2-3名規(guī)劃員至少兩個(gè)星期的時(shí)間，而且極易錯(cuò)漏，利用本系統(tǒng)只要一名規(guī)劃員，2-3天即可完成上述工作內(nèi)容，基本不會(huì)錯(cuò)漏，極大減輕了規(guī)劃設(shè)計(jì)工作的強(qiáng)度，提高了精度。

5、結(jié)語

通過多次土地整治項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)編制的實(shí)際應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)環(huán)境簡(jiǎn)單，無需復(fù)雜的硬件及軟件支持；系統(tǒng)設(shè)計(jì)貼合土地整治規(guī)劃設(shè)計(jì)工作的實(shí)際操作，具有很強(qiáng)的針對(duì)性，能簡(jiǎn)化工作中的重復(fù)操作，節(jié)約規(guī)劃設(shè)計(jì)人員的時(shí)間，讓規(guī)劃設(shè)計(jì)人員將更多的精力轉(zhuǎn)移到規(guī)劃設(shè)計(jì)方案上，大大提高了規(guī)劃設(shè)計(jì)成果的精度。但該系統(tǒng)對(duì)于土地整治工作中單項(xiàng)工程輔助設(shè)計(jì)內(nèi)容考慮尚少，是今后完善該系統(tǒng)的一個(gè)重要方向。

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