资环0810810010124张冲龚云基于Auto CAD的地形图自动化成图技术研究Word文件下载.docx
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2.1简编码法自动成图3
2.1.1定显示区3
2.1.2简码识别3
2.1.3绘平面图3
2.2引导文件自动成图法3
2.2.1编辑引导文件4
2.2.2定显示区4
2.2.3编码引导4
2.2.4简码识别5
2.2.5绘平面图5
2.3测点点号定位成图法5
2.3.1定显示区5
2.3.2展点5
2.3.3选择“测点点号”功能5
2.3.4绘制地物6
2.4屏幕坐标定位成图法6
3AutoCAD二次开发工具7
3．1AutoCAD二次开发工具的演变7
3.1.1第一代开发工具——AutoLISP7
3.1.2第二代开发工具——ADS8
3.1.3第三代开发工具——VBA等8
3．2VBA简介9
3.2.1VBA的主要功能9
3.2.2VBA的开发原理10
4TIN的建立与等高线生成11
4．1TIN的建立11
4．1．1TIN的概念11
4．1．2TIN的建立12
4．1．3基于边的构网算法12
4．2 基于TIN的等高线追踪13
4.2.1求取等高线通过点的平面位置14
4.2.2跟踪相邻等高线通过点14
4.3等高线的自动绘制15
4.3.1三角形边上等值点平面位置的确定15
4.3.2等值点的追踪和等高线输出16
4.3.3高程的自动注记17
5基于VBA的自动化成图技术及部分核心代码19
5．1展点功能的实现19
5.1.1界面设计19
5.1.2展点效果图20
5.1.3部分程序代码21
6结论30
致谢31
参考文献32
1 概述
1.1AutoCAD的发展
1.1.1AutoCAD的发展阶段
国内外专家对AutoCAD的发展进行了多年的研究，总结出了其发展的四个阶段：
（1）只用于三维平面绘图，且只作为标注尺寸与文字的简单系统。
（2）把绘图系统和几何数据的管理结合在一起，包含三维图形的设计绘制与计算机的优化等其他功能接口。
（3）把工程数据库作为核心，包含曲面与实体造型技术的集成系统。
（4）以产品信息的共享与分布计算为基础，并以专家系统与人工神经网络智能化为辅助的网络协同化CAD系统。
1.1.2 AutoCAD的应用现状
从目前各行各业对AutoCAD的应用情况来看，主要表现在直接应用和间接应用两个方面。
其中，前者为直接利用AutoCAD提供的强大的绘图功能进行图形的绘制；
后者则利用AutoCAD提供的强大的开发工具结合本行业的实际情况对AutoCAD进行二次开发，这种应用是对AutoCAD的更高层次的应用。
1.1.3 AutoCAD二次开发
AutoCAD提供的开放式体系结构允许用户和开发者采用高级编程语言对其进行扩充和修改，及二次开发，能最大限度地满足用户的特殊要求，更方便、更规范、更专业的实现设计和绘图中的应用。
就其二次开发的计算机工具来说主要有：
AutoLISP、ADS、VisualLISP、VBA、ObjectARX等。
1.2地形图自动化成图技术研究
1.2.1自动化成图技术研究的目的和意义
随着RTK、GPS、全站仪以及计算机的发展普及，地形图的绘制方法已经从最初的白纸法成图转变为数字化成图，以航测数字成图与地面数字测图方法为主。
内外业一体化数字成图是地面数字测图的另一种叫法，因其精度较高，故成为目前测绘单位在进行大比例尺测图中应用最为普遍的数字测图方法。
地面数字测图的方法主要有野外画草图法、电子平板测图法、编码法测图。
自动成图技术的研究可以大大的缩短内业成图的效率，为外业测量提供更多的时间，因此自动成图技术的研究已经发展成为很多测绘人士的研究方向。
1.2.2自动化成图发展前景
野外画草图法、电子平板测图法、编码法测图跟最初的平板测图方法相比，具有精度高、采点速度快等优点，但同样也存在不足之处。
野外绘制草图，将会投入更多的人力、速度慢，并且要求操作员与画草图者密切配合，一旦出现对不上号或错号将会非常麻烦。
电子平板测图的成本较高，而且采集数据的速度不快，操作员要在进行数据采集的同时，在电子平板仪上完成连图，这样必定会影响数据采集的速度。
如果一个人对全站仪进行操作，另一个人在电子平板仪上连图，这样不但投入的人员多，而且工作的效率不高。
因此，提高数字测图工作效率，减少野外工作量一直是从事测绘行业工作者所探索和追求的目标。
而这个问题归根结底就是自动化成图技术的发展。
2地形图成图方法
2.1简编码法自动成图
简编码自动成图法是在野外采集数据时，输入简编码，数据传入计算机后，经简单操作自动成图。
2.1.1定显示区
其作用是根据数据文件中各点坐标的大小来确定屏幕显示区域的大小，以保证所有碎部点都能显示在屏幕上。
选择菜单项“定显示区”命令，系统提示输入数据坐标文件名，把数据输入时所存放的坐标数据文件名及其相应途径输入文件名对话框。
单击“打开”后系统间自动检索相应的文件中所有点的坐标，找到最大和最小X，Y值，并在屏幕命令区显示坐标范围。
2.1.2简码识别
其功能是把简编码坐标文件中各点点位、连接关系和属性分文件归类，按照点结构、线结构、圆结构、注记等生成12个不同层的“*．DTA”文件和一个“PMT．CAS”文件，保存在指定的目录中，同时将简编码转换为及其内部码，以便自动成图。
操作时，在下拉菜单“绘图处理”栏中选择“简码识别”，按系统提示输入简编码坐标数据文件名，随后根据系统提示：
输入规则地物调整限差值（ｍ），对不规则地物的图形进行调整。
2.1.3绘平面图
在下拉菜单“绘图处理”中选择“绘平面图”，屏幕上自动显示平面图。
利用简编码自动成图法绘制的平面图，通常还要利用野外绘制的草图完成图形编辑。
2.2引导文件自动成图法
该成图方法作业时，需要在内业人工编辑一个“引导文件”。
引导文件是一个包含了地物编码、地物的连接点号和连接顺序的文本文件，它是根据草图在室内人工编辑而成的。
然后将引导文件和坐标数据文件合并，生成一个包含地物全部信息的“简编码数据文件”。
利用“简编码数据文件”即可把各种地物自动绘制成图。
具体操作步骤如下：
2.2.1编辑引导文件
在绘图之前应编辑一个编码引导文件，该文件的主文件名一般取与坐标数据文件相同的文件名，后缀一般用“*．YD”，以区别其他文件项。
编写引导文件时，有以下要求：
①每一行只表示一个地物，如一幢房子、一条道路、一个独立地物、一个控制点；
②每一行的第一个数据位为地物代码，以后按照地物各点的连接顺序依次输入个顺序点点号，格式如下：
代码，点号1，点号2，┅，点号n
③同一行的各个数据之间必须用逗号“，”隔开；
④地物代码的输入，需参考CASS的野外操作码，且第一个字母必须大写；
编写引导文件时，单击下拉菜单“编辑”下的“文本编辑”或在命令行键入命令“EDIT”并回车后，系统弹出对话窗，单击“是（Y）”按钮，文本编辑器便打开，键入引导文件，完成后存盘退出。
2.2.2定显示区
操作同简码法自动成图。
2.2.3编码引导
“编码引导”的功能是自动将坐标数据文件（如CXKT．DAT）和前面编辑好的引导文件（如CXKT．YD）合并，生成简码坐标文件。
合并主以点号为纽带，以点号建议联系。
该简码坐标数据文件名为了便于记忆可为“*YD．DAT”，其中“*”用坐标数据文件名所代替。
由引导文件得到的简编码坐标数据文件在形式上与野外采集的简编码坐标数据文件相同，但其实质有所不同，该文件每一行最前面的数字仅仅是顺序号，而不是点号。
前者各个点已经经过重新排序，把同一地物点均放在一块，变成一个地物地存放，很有规律，其实质是把引导文件和坐标数据文件合二为一，包含了各个地物的全部信息。
后者各个坐标是按采集时的观测顺序进行记录，同一地物点不一定放在一块，多个地物点可能相互混杂。
其每行最前面的数字表示该点点号。
编码引导时，具体操作如下：
在下拉菜单“绘图处理”中选择“编码引导”，根据对话框提示，依次输入引导文件名，坐标数据文件名，简编码坐标数据文件名。
当命令提示“引导完毕”时，就表示编码引导成功。
2.2.4简码识别
2.2.5绘平面图
操作同简码法自动成图，即可自动绘出平面图。
2.3测点点号定位成图法
利用该法绘制平面图，只需把上述“坐标数据文件”中的碎部点点号展在屏幕上，利用屏幕测点点号，对照草图上标明的点号，地物属性和连接关系，将每个地物绘出。
方法如下：
2.3.1定显示区
2.3.2展点
在“绘图处理”下拉菜单中选择“野外测点点号”项，展绘各测点的位置和点号。
2.3.3选择“测点点号”功能
在“定位方式”的菜单中选取“测点点号”项，系统将弹出一个对话窗，提示选择点号对应的坐标数据文件名。
输入外业所测的坐标数据文件名，确认后，系统将所有数据读入内存，以便依照点寻找点位。
2.3.4绘制地物
根据草图上各地物的点号连接关系，在下方命令行的提示下，输入地物相应的点号，绘制地物。
2.4屏幕坐标定位成图法
屏幕坐标定位法成图原理类似于测点点号定位成图法。
所不同的仅仅是：
绘图时点位的获取不是通过点号而是利用“捕捉”功能直接在屏幕上捕捉所展的点。
其具体的操作步骤和测点点号定位成图法一样，依次为：
定显示区、展点、利用右侧菜单的屏幕坐标定位法成图。
3AutoCAD二次开发工具
3．1AutoCAD二次开发工具的演变
AutoCAD以其强大的图形处理功能，成为了当今国内外应用最为普遍的计算机辅助绘图软件，但是为了更好地满足各行各业的需求，就必须对AutoCAD进行二次开发。
为满足各行业不同人员的需求，自AutoCADv2．18版本发布后的短短十几年间，就相继推出了三代二次开发的工具。
下面对AutoCAD的三代开发工具进行分析。
3.1.1第一代开发工具——AutoLISP
AutoLISP是1986年AutoCADv2．18提供的二次开发工具。
它是一种人工智能语言，可以嵌入到AutoCAD内部COMMONLISP的一个子集。
在AutoCAD的所有二次开发工具中，它是唯一的一种解释型语言。
使用AutoLISP语言几乎可直接调用所有的AutoCAD命令。
AutoLISP语言是在AutoCAD中用来定义宏命令的绘图系统。
它也是设计语言。
用户可以根据自己的的需要设计自己的绘图系统。
它也是人工智能语言CommonLISP的简化版。
这种内嵌在AutoCAD内部的LISP语言，采用了与标准LISP语言最相近的语法，并增加了许多可以用来调用AutoCAD内部功能的函数语法。
它具有以下优点：
（1）语法规则简单，灵活，功能强大。
（2）直接针对AutoCAD，易与交互。
它的缺点有：
（1）缺乏综合性的开发所需要的环境。
（2）综合处理能力差。
（3）程序的智能速度慢。
（4）程序的保护安全性能差。
（5）程序语法不易懂。
3.1.2第二代开发工具——ADS
ADS（AutoCADDevelopmentSystem）是AutoCADRll开始支持的一种基于C语言的灵活的开发环境。
ADS可直接使用广大用户熟悉的C编译器，把应用程序编译成为可执行文件，然后在AutoCAD环境下运行，这样既利用了AutoCAD绘图的强大功能，又利用了C语言的结构化编程、运行效率高的优势。
因此对高强度的数据处理很是适合，如二次开发的化学工程CAD、电气工程CAD、土木工程CAD、建筑结构CAD、机械设计CAD、工程分析CAD等。
与AutoLISP相比，ADS具有一下优越之处：
（1）具备强大的大规模处理能力；
（2）编译成计算机代码后的执行速度快；
（3）编译的同时可以检查出程序设计语言是否存在逻辑错误；
（4）程序源代码的可读性要比AutoLISP语言好。
而ADS不便之处在于：
（1）C语言的掌握和应用要比LISP语言难得多；
（2）ADS程序中隐藏的错误往往有可能会导致操作系统的崩溃；
（3）需要编译后才能运行，不能清楚见到代码的效果；
（4）在实现同样功能的前提下，ADS程序源代码要比AutoLISP代码长很多。
3.1.3第三代开发工具——VBA等
AutoCAD第三代二次开发工具主要有三种：
ObjectARX、VisualLISP、VBA，分别作如下介绍：
3.1.3.1ObjectARX
ObjectARX是一种用来开发AutoCAD应用程序的编译语言编程环境。
ObjectARX编程环境包括许多动态链接库（DLL），它们和AutoCAD运行在相同的地址空间并且直接操作AutoCAD数据结构和代码。
扩展了应用程序的特性；
可以用多种语言编写；
简化软件项目的管理；
有助于节省内存；
有助于资源的共享；
有助于应用程序的地址化；
有助于解决平台差异。
3.1.3.2VisualLISP
VisualLISP是一种简单高效的交互式集成开发环境，用于利用AutoLISP语言进行程序开发中的程序代码编写，程序调试等操作，具有以下优点：
（1）与AutoLISP语言完全兼容。
（2）面向对象编程技术。
（3）功能强大的集成开发环境。
3.1.3.3VBA
VBA是VisualBasicforApplication的首字母缩写，他是一个面向对象的程序设计环境，可以集成其他具有VBA能力的应用程序。
它具有以下优点：
（1）具有学习亲切感的VisalBasic程序。
（2）VBA同时也提供与其他具有VBA语言的应用程序集成，这意味着AutoCAD可以利用此功能来控制其他应用程序。
（3）VBA与AutoCAD执行与同一处理程序，所以执行速度快。
（4）在VBA中设计交互窗口很快捷。
（5）项目可以独立或内嵌在图画中。
（6）内含于AutoCAD2000，无需另外购买，节省了成本。
3．2VBA简介
VBA是近几年来随着VisualBasic语言和AutoCAD的发展而出现的一种功能强大的易学习的二次开发工具语言。
3.2.1VBA的主要功能
VBA即VisualBasicforApplication，从语言结构上讲，他是VB的子集，他们具有相同的语言结构。
VBA是一种完全面向对象体系结构的编程语言，其使用方便、功能强大的特点使得许多应用程序均嵌入该语言作为开发工具，同时提供了适用VBA开发的强大的ActiveX自动化对象模型，通过VBA可以操作AutoCAD，控制ActiveX和其他一些应用程序。
VBA是一种嵌入AutoCAD内部的基于对象的集成编程环境，其依附与主应用程序AutoCAD，由于两者共享内存空间，这使得二次开发的系统能具有较好的执行速度。
另外，由于语法结构简单名用户能快速高效的完成二次开发，所以VBA成为了AutoCAD二次开发的主要技术，并得到了广泛应用。
VBA的主要功能有：
（1）窗体创建功能强大，便于应用程序对话框及其他界面的建立；
（2）可以创建自己的工作条；
（3）可以创建具有强大功能的模块级宏指令；
（4）可建立类模块，有利于大型工程的开发；
（5）具备完善的数据访问和管理能力，通过AOD（ActiveDataObjects）可以对Access数据库或其他外部数据库实现访问和管理。
3.2.2VBA的开发原理
在VBA中，AutoCAD通过AetiveX提供了一个沟通外部世界的机制，使得AutoCAD通过不同的编程语言和环境进行二次开发。
可见，VBA是通过ActiveX接口建立与AutoCAD对象之间的联系，而ActiveX是建立在COM对象模型之上的一个标准通信协议，它允许对象之间通过一定的接口进行通信。
要编写能够访问其他应用程序的代码，就需要使VBA能够使用其他应用程序中的对象，方法是在另一个应用程序的对象库中设置引用。
创建对另一个应用程序的对象库的引用之后，就可以使用VBA对象浏览器来查看应用程序的对象列表。
引用应用程序的对象库后，必须创建该应用程序的实例。
也就是说，需要通过编程方式启动该应用程序，以便代码可以使用有效对象。
AutoCAD是通过分层方式来组织对象的，根对象为应用程序对象。
这种分层结构的视图被视为对象模型。
对象模型可以提供给用户访问下一层对象的途径。
用户可直接使用用户定义变量来引用对象。
直接引用对象，应包括对象的层次。
4TIN的建立与等高线生成
野外测定的地貌特征点一般是离散的数据点，由离散点绘制等高点的方法是：
首先由离散点和一套对地表提供连续的算法构建数字地面模型（ＤＴＭ），即规则的矩形格网和不规则的三角网（TIN）。
然后在矩形格网或者不规则三角网上跟踪等高线通过点，再利用适当的光滑处理参数对等高线通过点进行光滑处理，从而形成光滑的等高线。
4．1TIN的建立
4．1．1TIN的概念
不规则三角网（TriangulatedIrregularNetwork简称TIN）：
是用一系列互不交叉、互不重叠的连接在一起的三角形来表示地形表面。
TIN既是矢量结构又有栅格的空间铺盖特征，能很好地描述和维护空间关系。
TIN的每个基本元素是以组成不规则三角形的三个顶点的三维坐标为核心的，这些坐标的数据都来源于原始的测量成果。
因为观测采样时是由地形决定的选取观测点，一般是面位置的转折点或地形坡度的转换点，所以离散点在相关区域内都是非均匀和非规则分布的。
由这些离散点构成的三角形格网中所包含的三角形必然是形状不规则的三角形，网格中的三角形数目只有在格网形成后才能确定出来。
对于TIN模型，有以下基本要求：
（1）保证最邻近的点能够构成三角形，即三角形的周长最小。
（2）TIN是独一无二的。
（3）力求最佳的三角形几何形状，每个三角形尽量接近比较规则的形状。
在不规则格网中TIN是最简单的形态，并且在三维显示及断面处理、等高线追踪等功能应用中也是最简单和最常用的结构。
TIN具有如下特点：
（1）可以较好地适应不规则形状的区域。
（2）追踪等高线的算法相对简单的多。
（3）利
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