解析AutoCAD軟件道路斷面圖繪制技術(shù)論文
1 CAD常見(jiàn)的二次開(kāi)發(fā)手段
CAD 軟件二次開(kāi)發(fā)是指在現有的軟件基礎上，各用戶(hù)為提高軟件的使用效率，讓軟件更加貼合用戶(hù)的實(shí)際需求，而進(jìn)行功能定制化的開(kāi)發(fā)工作。其主要目的是為讓CAD 軟件的功能最大化利用起來(lái)，實(shí)現用戶(hù)的個(gè)性化需求。CAD 軟件為用戶(hù)提供的常見(jiàn)二次開(kāi)發(fā)手段有以下幾種:
1) 函數庫形式，主要是利用CAD 提供的編程環(huán)境和基于函數庫的API 接口，用戶(hù)通過(guò)編寫(xiě)程序來(lái)實(shí)現對AutoCAD 開(kāi)發(fā)的方法，可實(shí)現在無(wú)CAD 環(huán)境下運行，但該法具有一定的局限性，無(wú)法充分發(fā)揮CAD 的系統性能。另外，可以實(shí)現界面定制，擴充CAD功能，但只能在CAD 系統內運行。
2) ActiveX Automation 形式，它是建立在COM 基礎之上，由OLE Automation 發(fā)展而來(lái)的，其核心技術(shù)是允許一個(gè)應用程序操作另一個(gè)應用程序，是一種比較成熟方便且實(shí)用的技術(shù)，在實(shí)際開(kāi)發(fā)中得到了廣泛的運用。
2 CAD 開(kāi)發(fā)模式
AutoCAD 公司為了滿(mǎn)足廣大用戶(hù)對軟件功能的定制功能要求，針對各類(lèi)客戶(hù)的需求提供了多種形式的二次開(kāi)發(fā)工具，如AutoLISP，VBA，Object ARX 等開(kāi)發(fā)工具。用戶(hù)可根據自己的實(shí)際情況選擇合適的開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，以滿(mǎn)足設計生產(chǎn)的需要，實(shí)現圖形繪制的快速化提高工作效率。針對道路勘測階段對設計的重要性，確保斷面圖繪制的快速和高效十分必要。下面介紹幾種常用的二次開(kāi)發(fā)模式，并結合測繪行業(yè)的需求特點(diǎn)進(jìn)行總結。
1) VBA( Visual Basic for Applications) 開(kāi)發(fā)模式，它被集成到AutoCAD 2000 中，打通了用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)CAD 中豐富技術(shù)框架的全新通道。VBA 可用通過(guò)ActiveX 接口實(shí)現與CAD 的通信，并能夠訪(fǎng)問(wèn)和控制CAD 所有圖形對象和非圖形對象，包括這些對象的方法和屬性等。由于VBA 是由VB 發(fā)展而來(lái)，都是面向對象編程，與其他程序語(yǔ)言相比，具有更簡(jiǎn)單，更易學(xué)等特點(diǎn)。因此，在測繪行業(yè)內運用較為廣泛，二次開(kāi)發(fā)的測繪案例較多。但VBA 開(kāi)發(fā)具有交互性差，不能直接編譯等缺點(diǎn)。
2) Object ARX 開(kāi)發(fā)模式，Object ARX 是Autodesk 公司針對AutoCAD 平臺上的二次開(kāi)發(fā)而推出的一個(gè)開(kāi)發(fā)軟件包，它提供了以C + + 為基礎的面向對象的開(kāi)發(fā)環(huán)境及應用程序接口，能真正快速的訪(fǎng)問(wèn)AutoCAD 圖形數據庫。與以往的AutoCAD 二次開(kāi)發(fā)工具Auto LISP 和ADS 不同，Object ARX 應用程序是一個(gè)DLL( 動(dòng)態(tài)鏈接庫) ，共享AutoCAD 的地址空間，對AutoCAD 進(jìn)行直接函數調用。所以使用ARX 編程的函數的執行速度得以大大提高。
ARX 類(lèi)庫采用了標準的C + + 類(lèi)庫的封裝形式，這也大大提高了程序員編程的可靠度和效率。通過(guò)ARX 定義的外部命令，可以像CAD 內部命令一樣執行，LISP 所調用，具有可封裝性、可繼承性、多態(tài)性等特點(diǎn)。因此，廣泛被專(zhuān)業(yè)軟件開(kāi)發(fā)公司用于模塊定制與升級等商業(yè)開(kāi)發(fā)。但只有具備了相關(guān)專(zhuān)業(yè)軟件開(kāi)發(fā)知識和系統的學(xué)習才能掌握這一開(kāi)發(fā)技術(shù)，對于普通測繪工作者來(lái)講具有相當大的難度。
3) Auto LISP 開(kāi)發(fā)模式，LISP 語(yǔ)言是一種針對擴充及自訂AutoCAD函數機能而產(chǎn)生的，它擅于處理串行文字，于20 世紀50 年代末期出現。隨著(zhù)Autodesk 公司不斷改進(jìn)，推出了新的版本VisualLISP( VLISP) ，它是Auto LISP 的換代版本，與老式LISP 語(yǔ)言相比，具有更加快速便捷的優(yōu)點(diǎn)。本身提供了一個(gè)完整的開(kāi)發(fā)環(huán)境，擁有一個(gè)交互式的編譯平臺，使用戶(hù)在編寫(xiě)程序時(shí)更加便捷高效。作為通用LISP 語(yǔ)言小子集，它為用戶(hù)提供了眾多的功能函數，用戶(hù)只需直接調用函數即可實(shí)現大部分的CAD 圖形繪制功能，編寫(xiě)時(shí)按照其語(yǔ)法慣例和規則，即可實(shí)現靈活的程序開(kāi)發(fā)。另外，VLISP 還提供了用于發(fā)布獨立應用程序的工具，保障了程序的安全性和密封性�；赩LISP 開(kāi)發(fā)出的應用程序具有相對獨立性的特點(diǎn)，與Object ARX 應用程序共享CAD 地址空間不同，當程序運行一旦出現錯誤或失敗等問(wèn)題，不會(huì )對CAD 自身進(jìn)程造成影響。加之具有開(kāi)發(fā)周期短，語(yǔ)言簡(jiǎn)單易學(xué)，十分受廣大測繪工作者的歡迎，尤其是程序開(kāi)發(fā)的初學(xué)者。
3 道路斷面繪制程序開(kāi)發(fā)
測繪行業(yè)與設計行業(yè)的聯(lián)系十分緊密，基于CAD 在設計行業(yè)的廣泛應用，CAD 對于測繪行業(yè)人員來(lái)說(shuō)十分重要。尤其是在勘測單位，地形圖與道路斷面數據是設計的基礎性數據。道路的縱橫斷面圖主要是由外業(yè)采集的地面線(xiàn)組成，各斷面按照樁號的大小一一對應，斷面形態(tài)直接反映現場(chǎng)道路走向的地形變化情況。為了能夠準確反映出現場(chǎng)的'地形狀況，在斷面采集時(shí)，除了對整數樁號( 一般整20 m) 的斷面進(jìn)行采集外，還需要對地形起伏較大的地段進(jìn)行一定加樁，這樣造成經(jīng)過(guò)不同地形的斷面數量差距往往很大。由于每個(gè)斷面的數據都不一樣，要完成一個(gè)道路勘測項目的斷面繪制內業(yè)任務(wù)將十分繁重。
3. 1 開(kāi)發(fā)工具的選擇
針對斷面圖繪制開(kāi)發(fā)自動(dòng)化繪制程序十分必要，根據上述CAD 提供的幾種開(kāi)發(fā)模式優(yōu)缺點(diǎn)，結合道路斷面圖繪制的特點(diǎn)，本文認為采用VLISP 和VBA 的開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)具有優(yōu)勢。主要原因有兩個(gè):
1) 根據測繪行業(yè)自身屬于基礎服務(wù)性的特點(diǎn)，尤其是在勘測領(lǐng)域，主要任務(wù)是提供基礎數據，功能相對單一，這就決定了不需要大型的專(zhuān)業(yè)程序，在道路斷面繪制程序上更是如此，要求程序具備按照規范要求能夠自動(dòng)化完成斷面圖繪制即可。
2) 測繪從業(yè)者大多沒(méi)有接受過(guò)專(zhuān)業(yè)的軟件開(kāi)發(fā)培訓，尤其是在一線(xiàn)的測量人員，Object ARX 的開(kāi)發(fā)模式往往需要更系統的軟件開(kāi)發(fā)知識儲備，VBA 和VLISP 的開(kāi)發(fā)工具更為簡(jiǎn)單，語(yǔ)言基礎要求較低，通過(guò)自學(xué)即可掌握相關(guān)的開(kāi)發(fā)技術(shù)。
3. 2 技術(shù)要點(diǎn)分析
雖然根據工程性質(zhì)的不同，對斷面圖繪制要求會(huì )有所不同，但在基本框架和整體要求上基本一致，原理性的東西并沒(méi)有變，通常一個(gè)完整的斷面圖包括: 坐標軸、斷面線(xiàn)、基本坐標格網(wǎng)、輔助坐標格網(wǎng)、比例尺、工程信息等內容。按照規范規定，線(xiàn)路縱斷面采用直角坐標法繪制，以里程為橫坐標，以高程為縱坐標。里程比例尺常采用1∶ 2 000 和1∶ 1 000，為突出地形起伏，高程比例尺通常為里程比例尺的10 倍～ 20 倍。橫斷面一般選在里程樁和線(xiàn)路橫向地形變化明顯處，在大中小橋頭、隧道洞口等地適當加密，線(xiàn)路的縱橫比例尺一般采用1∶ 100 或1∶ 200。在CAD 平臺下繪制時(shí)首先是要建立相應的圖層，分別用不同顏色和線(xiàn)型加以區分，以便于用戶(hù)對斷面線(xiàn)、格網(wǎng)線(xiàn)、圖框線(xiàn)等信息判斷。然后是建立相應的圖框和格網(wǎng)，格網(wǎng)的作用是為了方便用戶(hù)能夠在圖紙上直接量取斷面的距離和高程信息。接著(zhù)就是要將項目的基本信息進(jìn)行錄入，主要是項目的人員信息和單位信息。最后，要完成斷面線(xiàn)的繪制，將地面特征點(diǎn)逐一展現在圖上并連線(xiàn)，即繪出斷面圖。
斷面圖繪制程序設計主要技術(shù)難點(diǎn)在于如何根據地面特征點(diǎn)高程的變化來(lái)確保合理容納適量的斷面線(xiàn)。因為，通常一張斷面圖只能容納有限的斷面線(xiàn)，要確保斷面線(xiàn)既不超出圖框范圍又不造成空間浪費，需要采取合理的算法來(lái)進(jìn)行約束。根據本文的研究和實(shí)驗，可采用計算每個(gè)斷面最大高差的形式來(lái)確定每條斷面的占用空間，這樣就可準確計算出各斷面圖容納的斷面梳理。
4 結語(yǔ)
道路斷面圖繪制是道路勘測的基本任務(wù)，目前對斷面圖繪制程序的開(kāi)發(fā)案例也比較多，但多數只局限于單位的內部利用，各單位開(kāi)發(fā)的繪圖程序只針對本單位所涉及的業(yè)務(wù)種類(lèi)，并不具有通用性，如何開(kāi)發(fā)出具通用性的繪圖程序將是日后的一個(gè)方向。作者也在積極做這方面的嘗試，嘗試用C# 語(yǔ)言和腳本技術(shù)結合的方法進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)，使得程序功能更加完善，能夠脫離CAD 環(huán)境運行，已有初步成果，將在日后的論文中發(fā)表。
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