基于Python 的AutoCAD 二次開(kāi)發(fā)在批量分幅中的應(yīng)用

陳波

（四川中水成勘院測(cè)繪工程有限責(zé)任公司，四川成都 610000）

0 引言

地形圖分幅圖的傳統(tǒng)制作方法是：先用AutoCAD 按標(biāo)準(zhǔn)圖框裁成分塊圖，再套上業(yè)主的風(fēng)格樣式標(biāo)準(zhǔn)圖框，手動(dòng)修改圖廓坐標(biāo)。整個(gè)過(guò)程煩瑣冗長(zhǎng)，重復(fù)性操作較多，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。針對(duì)上述問(wèn)題，本文對(duì)AutoCAD 測(cè)繪成果的分幅圖制作進(jìn)行Auto－CAD 的二次開(kāi)發(fā)，從而可以直接進(jìn)行成果分幅，無(wú)須手動(dòng)套特定樣式的圖框以及修改圖廓坐標(biāo)，進(jìn)而優(yōu)化分幅圖的制作過(guò)程，本文以Python 語(yǔ)言為基礎(chǔ)，對(duì)AutoCAD 進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。

1 數(shù)據(jù)源與執(zhí)行規(guī)范

1.1 數(shù)據(jù)源

大渡河CSJ 水電站YSG 渣場(chǎng)1:1000 地形圖，西藏自治區(qū)XQ 流域水電規(guī)劃ZX 梯級(jí)水電站施工場(chǎng)地1:1000 地形圖、金沙江上游GT 水電站壩址區(qū)1:1000 地形圖、重慶潼南SJHD 樞紐工程水下地形圖1:500 地形圖、西藏自治區(qū)XQ 流域水電規(guī)劃ZX梯級(jí)水電站庫(kù)區(qū)1:2000 地形地類(lèi)圖。

1.2 執(zhí)行主要規(guī)范（不限于）

（1）《水電工程測(cè)量規(guī)范（NB/T 35029—2014）》；

（2）《1:5001:10001:2000 外業(yè)數(shù)字測(cè)圖技術(shù)規(guī)程（GB/14 912—2005）》；

（3）《國(guó)家基本比例尺地圖圖式第1 部分：1:5001:10001:2000地形圖圖式（GB/T 20257.1—2017）》；

（4）《全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK）技術(shù)規(guī)范（CH/T 2009—2010）》；

（5）《機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)獲取技術(shù)規(guī)范（CH/T 8024—2011）》；

（6）《機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理技術(shù)規(guī)范（CH/T 8023—2011）》；

（7）《測(cè)繪作業(yè)人員安全規(guī)范（CH 1016—2008）》；

（8）《水電工程三維激光掃描測(cè)量規(guī)程（NB/T 35109—2018）》；

（9）《水電水利工程施工測(cè)量規(guī)范（DL/T 5173—2012）》。

2 方法

2.1 技術(shù)選型

2.1.1 AutoCAD

用于CAD 二次開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言有很多：C#性能最好、功能最全，但是開(kāi)發(fā)難度太高，開(kāi)發(fā)效率低；VBA 或者VB，難度適中，性能一般，功能有限，VB 在CAD2010 版本以后就沒(méi)有和CAD 一起安裝；Lisp，CAD 原生語(yǔ)言，語(yǔ)法難度最低，但是可讀性差。

2.1.2 Python 的特點(diǎn)

在近幾年中，Python 在人工智能、web 開(kāi)發(fā)之中應(yīng)用廣泛，同時(shí)在金融分析、爬蟲(chóng)等領(lǐng)域也具有很大的作用，其特點(diǎn)如下：簡(jiǎn)單易學(xué)，側(cè)重解決問(wèn)題，輕語(yǔ)法；面向?qū)ο蟮膭?dòng)態(tài)語(yǔ)言，支持函數(shù)式、泛型等多種編程范式[1]；易于利用已有組件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能，跨平臺(tái)使用，又被稱(chēng)為膠水語(yǔ)言；將源代碼轉(zhuǎn)換稱(chēng)為字節(jié)碼的中間形式，不需編譯成為二進(jìn)制的代碼，可直接翻譯運(yùn)行；開(kāi)源，代碼是不保密的，方便共享，用于新的自由軟件之中；可擴(kuò)展性，兼容C 語(yǔ)言編寫(xiě)，然后再Python 程序中進(jìn)行使用；豐富的庫(kù)，Python 具有豐富強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，其中包含正則表達(dá)式、文檔生成、單元測(cè)試、線(xiàn)程、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)頁(yè)瀏覽器、CGl、FTP、電子郵件等；規(guī)范代碼，采用強(qiáng)制縮進(jìn)的方式讓代碼具有非常好的可讀性。

2.1.3 Python 環(huán)境

集成開(kāi)發(fā)環(huán)境是專(zhuān)用于軟件開(kāi)發(fā)的程序，集成了幾款專(zhuān)門(mén)為軟件開(kāi)發(fā)而設(shè)計(jì)的工具，例如：VI/VIM，靈活，支持Python 開(kāi)發(fā)環(huán)境自行查找或者撰寫(xiě)腳本，但不清楚模型編輯器是如何工作的；Visual Studio，是一款全功能集成開(kāi)發(fā)平臺(tái)，支持各種平臺(tái)的開(kāi)發(fā)；Visual Studio Code（也稱(chēng)作 VS Code）是一款兼容 Linux，Mac OS X 和Windows 平臺(tái)的全功能代碼編輯器，輕量級(jí)但功能齊全；PyCharm，是面向于Python 的全功能集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，開(kāi)箱即用，可以在PyCharm 中直接運(yùn)行和調(diào)試Python 程序，且它支持源碼管理和項(xiàng)目，擁有眾多便利和支持社區(qū)。本次使用PyCharm 環(huán)境，Python3.6，CAD2016。

表1 手動(dòng)與軟件工時(shí)對(duì)照

2.2 算法落地

2.2.1 分幅圖傳統(tǒng)制作流程

為解決常規(guī)分幅帶來(lái)的問(wèn)題，各位研究者提出多種解決方案，并且在AutoCAD、ArcGIS 等軟件平臺(tái)進(jìn)行實(shí)踐[2]，而傳統(tǒng)的地形圖分幅目前大多都在CAD 中完成：制作標(biāo)準(zhǔn)圖框，包含圖幅名稱(chēng)、單位名稱(chēng)、坐標(biāo)信息、投影信息、成圖比例尺、測(cè)圖員、編圖員、檢查員、復(fù)查員等，按照規(guī)范以及業(yè)主方的要求設(shè)置字體樣式、顏色等；CAD 中按結(jié)合圖表裁切已經(jīng)編輯好的地形圖，按結(jié)合圖表中的圖號(hào)逐一命名存盤(pán)圖號(hào).dwg；將已經(jīng)裁切好的圖號(hào).dwg 套上制作好的標(biāo)準(zhǔn)圖框；修改上一步套上標(biāo)準(zhǔn)圖框的圖號(hào).dwg 中的圖廓坐標(biāo)；按規(guī)范命名存儲(chǔ)結(jié)果。

2.2.2 程序的核心模塊和算法

本文編寫(xiě)的程序引用的模塊主要有：Autocad（導(dǎo)入導(dǎo)出dwg文件）、APoint（存儲(chǔ)點(diǎn)坐標(biāo)）、array（存儲(chǔ)分幅框的圖幅范圍）、time（延遲運(yùn)行）、shapely（中間件）、wx（圖形用戶(hù)界面）、tempfile（創(chuàng)建臨時(shí)文件和目錄）、uuid（通用唯一識(shí)別碼）、os（處理文件和目錄）。

圖1 軟件設(shè)計(jì)流程

2.2.3 關(guān)鍵函數(shù)塊

def get_path()：通過(guò)對(duì)話(huà)框選取路徑；def get_path()：分幅范圍信息；def execute()：截取分幅框內(nèi)圖形，套入圖框，存出圖幅；def saveModel()：處理圖框模板；def moveModelMap()：移動(dòng)模板圖幅到相應(yīng)位置；def fillMapInfo ()：填充圖幅信息；def getNeighbor－Points()：填充接圖表且獲取一個(gè)點(diǎn)周?chē)陌藗€(gè)方向點(diǎn)。

2.3 生產(chǎn)工期對(duì)比

從表1 可以看出插件對(duì)1:500、1:1000、1:2000 等大比例尺地形圖的分幅圖制作都是適用的，而且人工制作耗時(shí)平均一幅圖耗時(shí)11~12min，而插件耗時(shí)為0.2min，省時(shí)約55~60 倍，極大地提升了工作效率，分幅成果圖框的錯(cuò)誤率也由10%降至1%以下。

3 結(jié)語(yǔ)

3.1 結(jié)論

（1）Python 與CAD 結(jié)合開(kāi)發(fā)能減少測(cè)繪中的重復(fù)工作，極大地提高測(cè)繪生產(chǎn)效率。

（2）Python 代碼簡(jiǎn)潔能快速提高開(kāi)發(fā)效率。

3.2 討論

測(cè)繪成果為區(qū)域經(jīng)濟(jì)規(guī)劃、國(guó)土資源調(diào)查、城市建設(shè)規(guī)劃等諸多方面提供大量的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，例如水電站的設(shè)計(jì)、選址、施工、運(yùn)營(yíng)等。近年來(lái)，無(wú)人機(jī)由于具有體積小、造價(jià)低、使用方便、對(duì)環(huán)境要求低等優(yōu)點(diǎn)而備受各界人士關(guān)注，并作為攝影測(cè)量平臺(tái)應(yīng)用于測(cè)繪行業(yè)當(dāng)中[3]。無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量可以方便快速的采集數(shù)據(jù)，而后期數(shù)據(jù)處理、制圖都需要人工完成，Python 與CAD 的二次開(kāi)發(fā)可用于地形圖、斷面等測(cè)繪成果中，也可推廣到與其有關(guān)的如國(guó)土空間規(guī)劃、工裝設(shè)計(jì)、工業(yè)制圖等成果中，可以很好地簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程，縮短工期，提高效率。