兼容CAD文件的矢量化圖形系統應用研究

天地（常州）自動化股份有限公司 張衛國 賀耀宜

1.引言

隨著煤礦生產過程中信息化技術的日益普及，煤礦生產過程相關信息的圖形化展示已經成了相關系統不可缺少的功能，現有的圖形化展示技術多數是基于C/S模式下實現的，隨著煤礦用戶對Internet信息互聯網絡的日益熟悉，B/S模式下的圖形展示方式早已是一種必然的要求。在現有的B/S模式下的圖形展示系統中，由于受限于WEB平臺下相關技術的限制，圖形技術的相關應用受到了一定的制約，系統的運行效率、資源占用率等都存在著一定的問題。

AutoCAD是當前最為流行的繪圖軟件，AutoCAD在全球應用的廣泛性使之成為事實上的工業標準，CAD制圖文件是煤礦生產過程中的重要信息文件，是各個煤礦現場不可缺少的信息文件，在CAD制圖文件中包含著煤礦井下的整體施工結構、位置布局等重要信息。遺憾的是AutoCAD不具備令人滿意的Internet功能，如何使AutoCAD圖形在網上得以實現已經成為一項急待解決的問題。在對煤礦生產過程中的相關信息進行圖形化展示的過程中，經常需要將相關的圖形元素關聯具體的位置信息，如果能夠直接在CAD制圖文件的基礎上配置相關的圖形元素，并進行相應的數據關聯和處理，將產生以下幾個優點：

(1)由于直接在CAD制圖文件的基礎上配置相關所需的圖形元素，因此各個圖形元素的具體位置將變得一目了然。

(2)CAD制圖文件是煤礦相關工作人員經常使用和比較熟悉的一種信息文件，在CAD制圖文件的基礎上進行圖形化展示，將更容易被現場工作人員所接受。

(3)CAD制圖文件是每個煤礦不可或缺的重要信息文件，直接在CAD制圖文件的基礎上進行圖形化展示，將大大減少圖形配置的工作量。

基于以上考慮，WEB平臺下的兼容CAD制圖文件的矢量化圖形展示技術的研究有著一定實際應用意義，也是煤礦生產過程中信息化展示的一種發展趨勢。本文主要研究在WEB模式下的煤礦生產相關信息的矢量化圖形展示，以及對CAD制圖文件的兼容，并結合實際項目系統進行結構分析和功能介紹。

2.系統總體設計

2.1 系統結構

整個系統的總體結構如圖1所示。

2.2 系統實現技術路線分析

對于項目的最終正確性驗證，可以從煤礦現場獲取相關CAD制圖文件，并在CAD制圖文件的基礎上配置相關所需圖形元素，然后生成所需XML圖形文件，通過實驗該圖形文件的最終解析效果來驗證該項目的正確性。

該項目的WEB實現部分擬采用Microsoft Silverlight技術進行開發，Silverlight是一個跨瀏覽器、跨平臺的插件，可提供面向Web的基于.NET的媒體體驗和豐富的交互式應用程序；開發平臺擬采用Microsoft Visual Studio 2010+Microsoft Silverlight 4.0。對CAD制圖文件的直接兼容部分擬采用開源CAD解析代碼方式實現。

Silverlight作為一種客戶端技術，既擁有Flash的流暢性，又結合了C#的可編程性。Silverlight可以創建具有以下功能的最先進的應用程序：

①實現跨瀏覽器、跨平臺的功能，可以在所有常見的Web瀏覽器中運行，包括Microsoft Internet Explorer、Mozilla Firefox以及Apple Safari和谷歌瀏覽器，并在Microsoft Windows和Apple Mac OS X上運行。

②它由可在數秒內安裝的很小的下載程序支持。

③它包括用戶可以直接在瀏覽器中操作（拖動、旋轉和縮放）的足夠清晰的圖形。

④它讀取數據并更新顯示內容，但是不通過刷新整個頁面來打斷用戶。

3.系統研究內容、研究目標、擬解決的主要技術難點

本系統主要研究在WEB模式下對煤礦生產相關信息的矢量化圖形展示，以及如何在圖形系統中直接兼容煤礦已有的CAD制圖文件，實現圖形系統中的圖形元素和煤礦現有CAD制圖文件的矢量化結合。項目研究目標、研究內容、擬解決的主要技術難點如下：

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3.1 項目研究內容與目標

(1)WEB版矢量化圖形系統

針對WEB版程序的日益成熟和推廣，在WEB模式下的系統開發已經成為一種趨勢和需求。實現WEB版矢量化圖形系統是本系統研究的主要內容之一，其中包括圖形XML文件的生成與解析，各種矢量化圖形對象的構建和繪制，各種動畫對象的實現等。由于在WEB模式下對圖形開發工作有一定的制約，因此如何選擇適當的開發工具和有效的開發手段，從而最終實現高效運行、穩定可靠的系統是該部分的主要目標。

(2)圖形系統對CAD制圖文件的直接兼容

圖1 系統總體結構

圖2 CAD文件在系統中的兼容顯示

圖3 矢量化圖形展示

圖4 立體化圖形展示

CAD制圖文件是煤礦現場目前普遍采用的一種文件格式，該文件中包含有煤礦位置結構的詳細信息。矢量化的圖形系統如何能夠詳實地表現出每個圖形元素的位置信息以及各圖形元素間的位置關聯呢？答案是采用煤礦現場現有的CAD制圖文件作為位置參照信息源，由于CAD制圖文件能夠詳實的表現出煤礦生產過程中的相關位置信息，并且會隨著井下巷道的開采挖掘及時做出相應修改，因此在圖形系統中直接兼容CAD制圖文件是一種能夠充分利用現有資源，并且時效性較強的開發手段。

如何在圖形系統中實現對CAD制圖文件的直接兼容是本項目的主要研究內容之一。由于CAD制圖文件有多種格式、多個版本，因此最大程度的兼容各種格式、各個版本的CAD制圖文件是該部分研究的目標之一。另外，考慮到圖形系統矢量化操作的需求，如何實現圖形元素和CAD制圖文件間的同步矢量化操作也是該部分研究的目標之一。

3.2 項目擬解決的主要技術難點

(1)圖形XML文件的生成與解析。

(2)圖形動畫的高效、穩定實現。

(3)CAD制圖文件的無縫兼容。

(4)圖形元素和CAD制圖文件的同步矢量化操作。

4.項目應用成果

兼容CAD文件的矢量化圖形系統的最終效果圖如圖2-4所示。

從圖2-4最終系列效果圖中可以看出，本系統即實現了對CAD文件的兼容，也完全支持對常用圖形內容的矢量化展示，在圖形展示效果和操作易用性方面都有一定的優勢。在實際應用過程中可以將該圖形系統和其他煤礦專業系統結合使用，將煤礦生產過程中的相關數據以圖形化的方式進行直觀展示，從而達到豐富煤礦信息的展示方式，使用戶能夠獲得更加豐富、直觀的體驗效果的目的。

5.結語

該系統通過對煤礦已有CAD制圖文件的兼容，使圖形展示功能得到進一步的加強，從而在本質上改變了模擬圖展示功能。在圖形展示部分借助于CAD制圖文件實現了圖形元素位置信息的表達，另外類似于電子地圖的整體矢量化縮放功能也將會更進一步提高用戶的使用體驗效果。

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