AutoCAD生產(chǎn)平臺與GIS系統(tǒng)交互研究

張小波，陳凱，石吉寶，白曉明，陳軍勝

(成都市勘察測繪研究院，四川 成都 610081)

1 引 言

測繪地理信息采集生產(chǎn)的平臺多基于AutoCAD，早期由于對數(shù)據(jù)要求不高，在生產(chǎn)平臺只進(jìn)行基本的圖形繪制與編輯，隨著地理信息技術(shù)的發(fā)展，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)采集編輯的地理信息要素越來越多，生產(chǎn)時往往需要在外業(yè)采集的數(shù)據(jù)上疊加其他數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合生產(chǎn)。

生產(chǎn)平臺若能調(diào)用GIS系統(tǒng)的影像及地圖服務(wù)，將極大地豐富基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源，為數(shù)據(jù)生產(chǎn)提供便利。Esri官方推出了ArcGIS for AutoCAD插件，其可以使AutoCAD作為ArcGIS Server的客戶端加載地圖服務(wù)，并且可以作為GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編輯器來組織CAD數(shù)據(jù)。其功能雖然強(qiáng)大，但是由于其沿襲專業(yè)GIS軟件的風(fēng)格和體系，更側(cè)重GIS數(shù)據(jù)管理，若用于AutoCAD平臺進(jìn)行生產(chǎn)，缺點十分明顯：一是需要手動輸入服務(wù)路徑等相關(guān)參數(shù)，對使用人員要求較高；二是需要在本地進(jìn)行投影定義，不利于投影參數(shù)保密；三是不具備自動刷新及緩存機(jī)制，響應(yīng)速度慢。

基于此，我們進(jìn)行了AutoCAD生產(chǎn)平臺與GIS系統(tǒng)交互的研究，使AutoCAD生產(chǎn)平臺能夠直接調(diào)用ArcGIS發(fā)布的服務(wù)，雖然功能不及ArcGIS for AutoCAD強(qiáng)大，但是對運行效率和易用性方面進(jìn)行了優(yōu)化，并將關(guān)鍵參數(shù)內(nèi)置，而且內(nèi)建緩存機(jī)制，達(dá)到了比較理想的使用效果。

2 實現(xiàn)方法

服務(wù)器端利用ArcGIS Server發(fā)布地圖服務(wù)并進(jìn)行切片處理；在AutoCAD客戶端上開發(fā)插件：根據(jù)當(dāng)前窗口的顯示范圍匹配地圖服務(wù)的比例尺，按切片規(guī)則計算出相應(yīng)的緩存圖片集，將緩存圖片插入后置于底層作為底圖顯示，并進(jìn)行自動刷新檢測，實現(xiàn)實時更新。其基本流程如圖1所示。

圖1 基本流程

雖然通過ArcGIS Server的REST接口以HTTP指令的形式能夠直接獲取指定范圍的電子地圖[1]，但是經(jīng)測試這種方式響應(yīng)速度相當(dāng)慢，在本場合不具備實用性，所以需要在客戶端另行開發(fā)。通過實時獲取當(dāng)前范圍和比例，依據(jù)ArcGIS Server的切片規(guī)則計算當(dāng)前比例下需要顯示的緩存圖片，直接從地圖服務(wù)的緩存目錄獲取對應(yīng)的文件，以底圖方式拼接顯示，同時在本地建立緩存機(jī)制，以提高速度。

3 服務(wù)器配置

服務(wù)器端對需要發(fā)布的地圖文檔正常進(jìn)行切片即可[2～4]，切片完成后，根據(jù)客戶端調(diào)用方式將切片數(shù)據(jù)設(shè)置HTTP，F(xiàn)TP或者文件共享。

需要注意的是ArcGIS Server 10.1之后發(fā)布地圖服務(wù)必須要對Mxd文檔添加地圖投影文件，用戶在調(diào)用地圖服務(wù)時候很容易獲取到坐標(biāo)系參數(shù)，不利于參數(shù)保密，因而在對外發(fā)布地圖服務(wù)通常使用標(biāo)準(zhǔn)3度帶投影。為了保證發(fā)布的地圖數(shù)據(jù)位置正確，能和常用的坐標(biāo)系下數(shù)據(jù)疊合，需要先在常用坐標(biāo)系下進(jìn)行地圖發(fā)布和切片；接著提取發(fā)布數(shù)據(jù)的范圍線，去掉坐標(biāo)信息，在標(biāo)準(zhǔn)3度帶投影下配置mxd文檔，必須保證只有mxd文件帶有坐標(biāo)系信息，范圍線數(shù)據(jù)不能帶有坐標(biāo)系信息；然后使用配置好的mxd數(shù)據(jù)以同樣的參數(shù)(包括起始點、分辨率、切片大小、級別等)在標(biāo)準(zhǔn)3度帶投影下發(fā)布地圖服務(wù)，再把常用坐標(biāo)系下的地圖切片數(shù)據(jù)拷貝過來，這樣發(fā)布出來的地圖坐標(biāo)位置就和常用坐標(biāo)系下坐標(biāo)位置一致。

4 客戶端開發(fā)

客戶端基本功能是根據(jù)切片配置和當(dāng)前顯示范圍，獲取GIS平臺的地圖服務(wù)作為底圖，其核心是緩存圖片的計算；由于面對一線生產(chǎn)人員，客戶端的易用性與顯示速度非常重要，因此加入了自動刷新檢測與緩存機(jī)制。為了方便與其他功能集成，本次客戶端基本的緩存圖片計算、顯示緩存機(jī)制等采用Visual LISP開發(fā)，而自動刷新檢測采用ObjectARX技術(shù)編寫反應(yīng)器回調(diào)LISP函數(shù)。

4.1 緩存圖片計算原理

緩存目錄結(jié)構(gòu)如圖2所示，在_alllayers文件夾以下，是切片設(shè)置的從小到大多個比例尺級別；一個比例尺文件夾下，是切圖的“行”文件夾，命名規(guī)則是R加上16進(jìn)制8位行號，不足補(bǔ)0；每行文件夾下就是該行的所有緩存文件了，命名規(guī)則是C加上16進(jìn)制8位列號，不足補(bǔ)0。

圖2 緩存目錄結(jié)構(gòu)

在緩存目錄的conf.xml文件中，保存了切片的參數(shù)，其中涉及計算緩存圖片的關(guān)鍵參數(shù)有切圖原點TileOrigin，圖片的DPI，每張圖片的長度和寬度，各級比例尺及對應(yīng)地圖單位長度。

首先計算當(dāng)前屏幕顯示的比例尺Sins，并與切片參數(shù)中的各級比例尺進(jìn)行比較，匹配最接近的地圖比例尺。

式中：Viewsize為按圖形單位存儲當(dāng)前視口的高度；ScreensizeY為以像素為單位存儲當(dāng)前視口的高度；Dpitch為顯示器點距，根據(jù)顯示效果取 0.1 mm～0.3 mm。

再根據(jù)當(dāng)前坐標(biāo)計算緩存圖片的行列號：

式中：Row，Col為緩存圖片的行列號；x，y為當(dāng)前坐標(biāo)；XOrigin，YOrigin為切片原點坐標(biāo)；TileRows，TileCols為圖片的長度和寬度；Resolution為當(dāng)前比例尺對應(yīng)的地圖單位長度。

同時計算該緩存圖片的插入點坐標(biāo)Inx、Iny，按AutoCAD的規(guī)則，取圖片的左下角點為插入點，計算公式如下：

Inx=XOrigin+Row×TileRows×Resolution

Iny=YOrigin-(Col+1)×TileCols×Resolution

4.2 自動刷新檢測

電子地圖隨屏幕顯示范圍自動刷新的功能在GIS系統(tǒng)中可以通過地圖控件的事件接口直接調(diào)用，但是由于AutoCAD并未直接提供類似功能的接口，因而需要單獨開發(fā)。

基于ObjectARX編寫一個反應(yīng)器[5～6]，獲取窗口的中心點坐標(biāo)，根據(jù)窗口長寬計算左下及右上角點坐標(biāo)進(jìn)行監(jiān)視，若窗口顯示范圍有變化則觸發(fā)一個事件，運行回調(diào)函數(shù)進(jìn)行緩存圖片更新。

自定義一個派生于ACED庫中AcEdInputPointMonitor類的反應(yīng)器類DBLCTTooltips，通過重寫虛函數(shù)monitorInputPoint方法，以便在引發(fā)回調(diào)事件發(fā)生時對應(yīng)的回調(diào)函數(shù)能夠處理特定的事項。本項目重寫的回調(diào)函數(shù)功能為：當(dāng)光標(biāo)移動、輸入點等事件發(fā)生后，檢測當(dāng)前CAD活動文檔的活動視口中心坐標(biāo)是否移動，若移動了就在CAD命令行輸出當(dāng)前活動視口中心坐標(biāo)、獲得當(dāng)前視口兩個對角點坐標(biāo)、同時執(zhí)行CAD本地命令“myfun”。核心功能代碼如下：

Acad：：ErrorStatus DBLCTTooltips：：monitorInputPoint (定義略)

{

struct resbuf rb；

acedGetVar("VIEWCTR"，&rb)；

if ((s_nowpoint.x == -100000)&&(s_nowpoint.y == -100000)){

s_nowpoint.x = rb.resval.rpoint[X]；

s_nowpoint.y = rb.resval.rpoint[Y]；

}

if (((fabs(rb.resval.rpoint[X] - s_nowpoint.x)) > 0) && ((fabs(rb.resval.rpoint[Y] - s_nowpoint.y)) > 0) ){

s_perpoint.x = s_nowpoint.x；

s_perpoint.y = s_nowpoint.y；

s_nowpoint.x = rb.resval.rpoint[X]；

s_nowpoint.y = rb.resval.rpoint[Y]；

ads_point ptMin；

ads_point ptMax；

GetViewPortBound(ptMin，ptMax)；

//調(diào)用命令

resbuf *rp = acutBuildList(RTSTR，"c：myfun"，RTNONE)；

acedInvoke(rp，NULL)；

}

return (Acad：：eOk) ；

}

由于反應(yīng)器優(yōu)先級很高，在AutoCAD中利用鼠標(biāo)中鍵執(zhí)行窗口平移縮放時，一旦窗口變化即進(jìn)行更新，不必等到釋放鼠標(biāo)，使用體驗與主流GIS平臺的電子地圖類似。

4.3 顯示與緩存機(jī)制

為了在客戶端實現(xiàn)良好的用戶體驗，對一些細(xì)節(jié)進(jìn)行了相應(yīng)開發(fā)。

顯示控制：AutoCAD 2006以后，在當(dāng)前模型空間的ACAD_SORTENTS數(shù)據(jù)字典中存儲了對象的顯示順序，通過設(shè)置緩存圖片位于底層以確保待編輯圖形始終可見，功能代碼如下：

；ImgObj為圖片對象

(setqedtab (VL-CATCH-ALL-APPLY

'VLA-GETOBJECT

(LIST edict "ACAD_SORTENTS")))

(setqtestvar (vlax-make-safearray vlax-vbobject '(0 . 0)))

(vlax-safearray-fill testvar (list ImgObj))

(vla-movetobottom edtab testvar)

當(dāng)前窗口緩存圖片計算：計算當(dāng)前窗口左下及右上角點對應(yīng)緩存圖片的行列號以后，即可得到待插入圖片的序列，依次插入即可[7～9]；窗口刷新后，通過待插入圖片序列與當(dāng)前顯示的序列進(jìn)行比對，只對變化的圖片進(jìn)行刷新；

本地緩存：在本地建立緩存目錄，從服務(wù)器獲取緩存圖片后，在緩存目錄備份，下次再調(diào)用該圖片可直接在本地加載，大大提高速度；

網(wǎng)絡(luò)檢測：網(wǎng)絡(luò)不通時，客戶端直接獲取服務(wù)器的遠(yuǎn)程圖片需要很長時間才會返回出錯信息，在此期間AutoCAD會處于“假死機(jī)”狀態(tài)無法操作，因此程序運行時首先進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)檢測，最簡便的方法是獲取一張服務(wù)器特定路徑的問題，若成功則表明網(wǎng)絡(luò)正常，否則有問題直接提示，檢測代碼如下：

(vl-catch-all-error-p

(vl-catch-all-apply

'vla-GetRemoteFile

(listutil "ftp：//192.168.10.10/layers/_alllayers/test.png" 'tmp ：vlax-true)

)

)

圖3 AutoCAD與GIS系統(tǒng)交互示例

5 結(jié) 語

AutoCAD生產(chǎn)平臺中調(diào)用GIS系統(tǒng)的地圖服務(wù)，可以方便地實現(xiàn)矢量圖和影像圖等電子地圖的疊加比對分析，廣泛應(yīng)用于中小比例尺地形圖更新、專項調(diào)查、生產(chǎn)質(zhì)檢等方面，取得了良好的效果。

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