車 風(fēng)，曹 侃，孫 華，盧 穎

（1.湖北省航測遙感院，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 長沙 410004）

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

車 風(fēng)1，曹 侃1，孫 華2，盧 穎1

（1.湖北省航測遙感院，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 長沙 410004）

通過了解測繪部門對大比例尺地形圖編輯軟件的需求和測繪工作特點(diǎn)，基于AutoCAD軟件的VBA技術(shù)，開發(fā)了包含符號編輯模塊、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)簡單實(shí)用、針對性強(qiáng)，能提高作業(yè)效率。

地圖編輯；符號編輯；數(shù)據(jù)編輯；圖廓整飾；AutoCAD

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、健康發(fā)展，城市建設(shè)的速度越來越快，發(fā)展規(guī)模越來越大[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。采用自動化或人機(jī)交互的半自動化地形圖編輯方式，實(shí)現(xiàn)大比例尺地形圖的快速編輯和更新勢在必行。

利用CAD技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化成圖已成為測繪部門成圖的主要手段[2-5]，但AutoCAD中沒有針對大比例尺地形圖的符號，只能利用CAD自帶的線型符號，且針對數(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)和二次開發(fā)功能，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，開發(fā)了一套大比例尺數(shù)字地形圖編輯軟件。

1 AutoCAD二次開發(fā)工具

AutoCAD以其操作簡單、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)計環(huán)境，讓非計算機(jī)專業(yè)人員也能很快地學(xué)會使用。

在AutoCAD基礎(chǔ)上可以通過二次開發(fā)來定制和擴(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等二次開發(fā)工具[7]。合理利用這些二次開發(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蟮母呒壋绦蛟O(shè)計語言，能用來擴(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AutoCAD ActiveX Automation接口向AutoCAD發(fā)送信息，使開發(fā)環(huán)境具備了強(qiáng)大的開發(fā)能力和簡單易用等優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)主要采用VBA來進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計

大比例地形圖編輯軟件包括符號編輯模塊、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 符號編輯模塊

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

論文根據(jù)《國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，同時，符號編輯模塊采用程序設(shè)計的方式定制復(fù)雜符號，為用戶提供了便于修改的符號定義界面。

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等航空攝影測量系統(tǒng)測圖數(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、各種測圖數(shù)據(jù)與地形圖數(shù)據(jù)要素間的編碼對照、要素匹配、線型符號定義、自動分層等功能。

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)計的方式，實(shí)現(xiàn)對圖層、點(diǎn)、線和注記要素自動化或人機(jī)交互式的編輯整理。主要包括圖層的選擇性開關(guān)、房檐改正、線段加點(diǎn)與連接、曲線內(nèi)插、點(diǎn)符號配置、線型繪制、自動清理圖層等功能。

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，在要素屬性檢查中，著重檢查這些要素的正確性。同時針對圖形數(shù)據(jù)和屬性的對應(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、比例尺符號、制圖說明、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軟件為開發(fā)平臺，充分利用其強(qiáng)大的圖形編輯功能和簡單易學(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，完成了航測數(shù)據(jù)的快速導(dǎo)入、符號化顯示、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 符號編輯

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

以定制的龍門吊線型為例，首先通過選取龍門吊的4個節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù)圖式要求，計算出龍門吊柱架和軌道的方位角，同時將其繪制出來，再根據(jù)龍門吊柱架和軌道的方位，確定吊車符號的位置。最后，將對龍門吊相應(yīng)符號進(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)立體測圖數(shù)據(jù)向系統(tǒng)的導(dǎo)入、編碼對照、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。

對于立體測圖數(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匹配的方式，工作量大、速度慢。本系統(tǒng)設(shè)計了全自動的數(shù)據(jù)導(dǎo)入方法，首先建立立體測圖數(shù)據(jù)與MapCAD07間編碼的對應(yīng)規(guī)則，程序根據(jù)對應(yīng)規(guī)則，遍歷立體測圖數(shù)據(jù)使其逐類要素進(jìn)行編碼、線型、圖層等自動匹配，編碼一一對應(yīng)，在要素屬性賦值時，程序會自動實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的檢索功能和屬性賦值，立體測圖數(shù)據(jù)自動匹配效果見圖2。

圖2 立體測圖數(shù)據(jù)自動匹配

數(shù)據(jù)編輯模塊是整個系統(tǒng)的核心功能模塊，運(yùn)用AutoCAD自帶的VBA進(jìn)行二次開發(fā)，主要應(yīng)用AddLightWeightPolyline、SetXData、GetEntity等方法實(shí)現(xiàn)圖層的選擇性開關(guān)、房檐改正、點(diǎn)符號配種、線型繪制、線段加點(diǎn)與連接、曲線內(nèi)插、自動清理圖層等功能，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，通過獲取對象的Thickness、ZScaleFactor屬性以及通過GetXData方法調(diào)用對象的擴(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)范中對地形圖整飾內(nèi)容的要求，基于AutoCAD平臺二次開發(fā)，通過加載成圖比例尺和圖廓左下角坐標(biāo)，自動計算圖號和接圖表，并自動讀取圖廓信息文件，可快速實(shí)現(xiàn)地形圖圖廓的整飾，其界面見圖3。

4 結(jié) 語

針對生產(chǎn)單位對大比例尺地形圖編繪的需求，利用VBA開發(fā)工具，在AutoCAD軟件基礎(chǔ)上設(shè)計并開發(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，同時增添了針對測繪行業(yè)關(guān)于大比例尺地形圖編輯要求的處理功能，對實(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)測繪、數(shù)字城市建設(shè)、新農(nóng)村建設(shè)、全國技能競賽中獲得了良好的使用效果。

[1] 肖洲,張海濤,李峰.大比例尺數(shù)字地形圖縮編方法的探討[J].測繪科學(xué),2011,36(2):136-138

[2] Krishnamurthy K,Law K H.Data Management Model for Collaborative Design in a CAD Environment[J]. Engineering with Computers,1997,13(2):65-86

[3] Huany G Q. Design for X: Concurrent Engineering Imperatives[M].London: Chapman & Hall,1996

[4] Soenen R,Olling G J.Advanced CAD/CAM Systems: State of the Art and Future Trends in Feature Technology[M].New York:Chapman & Hall,1994

[5] 孫雅榮,陳能,施蓓琦,等.基于AutoCAD的大比例尺數(shù)字化地形圖縮編方法探討[J].測繪與空間地理信息,2006, 29(2):31-34

[6] 堯燕.基于VC#.NET對AutoCAD二次開發(fā)方法的研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2008,8(23):6 365-6 367

[7] 徐慧娟,夏治,李恭瓊.AutoCAD的應(yīng)用現(xiàn)狀及其二次開發(fā)技術(shù)[J].四川兵工學(xué)報,2004,25(4):23-26

[8] 王永輝,胡青泥,李紅彩.AutoCAD二次開發(fā)方法的研究[J].計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用,2007(3):94-96

圖5 建模對比

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

參考文獻(xiàn)

[1] 劉經(jīng)南,張小紅.激光掃描測高技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀[J].武漢大學(xué)學(xué)報:信息科學(xué)版,2003,28(2):132-137

[2] 康志忠.數(shù)字城市中街道景觀主體三維可視化的快速實(shí)現(xiàn)研究[D].武漢:武漢大學(xué),2004

[3] 劉艷,武廣臣.3D場景中航片紋理庫構(gòu)建的核心問題研究[J].測繪工程,2011,20(4):35-38

[4] 尤紅建,蘇林.基于機(jī)載激光掃描數(shù)據(jù)提取建筑物的研究現(xiàn)狀[J].測繪科學(xué).2005,30(5):113-117

[5] 徐花芝.基于航空LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)的建筑物提取研究[D].西安:長安大學(xué),2008

[6] 吳軍.3維城市建模中的建筑墻面紋理快速重建研究[J].測繪學(xué)報,2005,34(4):317-323

[7] 陳強(qiáng).圖像分割若干理論方法及應(yīng)用研究[D].南京:南京理工大學(xué),2007

第一作者簡介：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

車風(fēng)，工程師，主要從事航空攝影測量、地理國情普查等方面的研究與管理工作。

2014-04-26。

項(xiàng)目來源：國家自然科學(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）。