基于GIS與VBA的公路CAD技術(shù)應(yīng)用分析

（青島科技大學(xué)自動(dòng)化與電子工程學(xué)院，山東青島，266042）

基于GIS與VBA的公路CAD技術(shù)應(yīng)用分析

周文奇,韓曉玉,張宜瑞

（青島科技大學(xué)自動(dòng)化與電子工程學(xué)院，山東青島，266042）

在當(dāng)前社會(huì)中，公路是必不可少的重要市政交通設(shè)施之一，為城市的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。在公路設(shè)計(jì)當(dāng)中，CAD技術(shù)是一項(xiàng)重要的技術(shù)，該技術(shù)的良好應(yīng)用，能夠更加科學(xué)、綠色、節(jié)約的發(fā)展公路交通。在信息化的時(shí)代背景下，對(duì)于公路設(shè)計(jì)的科學(xué)性、質(zhì)量、設(shè)計(jì)規(guī)劃效率都提出了更高的要求。因此，在公路CAD技術(shù)的應(yīng)用中，可融入GIS技術(shù)和VBA技術(shù)，從而進(jìn)一步提高公路設(shè)計(jì)與建設(shè)的效率。

GIS；VBA；公路VAD技術(shù)；應(yīng)用分析

0 前言

CAD系統(tǒng)是由相應(yīng)的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)共同構(gòu)成的，其中主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、圖形系統(tǒng)、科學(xué)計(jì)算系統(tǒng)等部分。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，CAD在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中都得到了十分廣泛的應(yīng)用。尤其是在公路建設(shè)領(lǐng)域當(dāng)中，公路CAD的產(chǎn)生和應(yīng)用，使得我國(guó)公路建設(shè)行業(yè)發(fā)生了巨大的變革。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中，公路是最為重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，發(fā)揮著連通不同地域之間價(jià)值流、能量流、物流的重要作用。而基于GIS和VBA的公路CAD的應(yīng)用，極大的提高了公路建設(shè)的效率，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展都有著重要的意義。

圖1 GIS的應(yīng)用過(guò)程

1 二維GIS公路輔助設(shè)計(jì)

1.1 地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)就是地理空間上擴(kuò)展和應(yīng)用信息處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，其中融合了地理學(xué)、地圖學(xué)、測(cè)量學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等諸多學(xué)科。基于不同的應(yīng)用研究領(lǐng)域，人們對(duì)于地理信息系統(tǒng)的定義主要分為三種，即空間分析觀(guān)、數(shù)據(jù)庫(kù)觀(guān)、地圖觀(guān)。由于三維GIS技術(shù)在數(shù)據(jù)模型、空間分析、圖形顯示、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式等方面都十分復(fù)雜，目前還沒(méi)有一款商用的GIS軟件能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的三維GIS，因此本文暫不對(duì)其進(jìn)行研究。二維地理信息系統(tǒng)具有很多方面的特點(diǎn)，例如直觀(guān)可視化的分析數(shù)據(jù)庫(kù)信息、靈活的數(shù)據(jù)查詢(xún)、強(qiáng)大的圖形處理、使用的網(wǎng)絡(luò)分析、便利的數(shù)據(jù)輸入、多種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的二次開(kāi)發(fā)等。在GIS系統(tǒng)中，主要包括計(jì)算機(jī)硬件、計(jì)算機(jī)軟件、地理空間數(shù)據(jù)、系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)管理使用人員等部分。其在應(yīng)用中主要有數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、數(shù)據(jù)輸出顯示、空間分析等子系統(tǒng)，應(yīng)用過(guò)程如圖1所示。

1.2 ComGIS技術(shù)

隨著GIS技術(shù)的不斷發(fā)展，之間出現(xiàn)了ComGIS技術(shù)。在該技術(shù)當(dāng)中，GIS是由基于組件對(duì)象平臺(tái)、跨計(jì)算機(jī)交互、跨語(yǔ)言應(yīng)用、遵循COM工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的組件所提供的，可以利用標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，實(shí)現(xiàn)各個(gè)GIS組件之間的互操作，具有十分靈活、自由的重組功能。同時(shí)，該技術(shù)還擁有操作方便的接口和可視化的界面，已逐漸發(fā)展成為地理信息系統(tǒng)的主要趨勢(shì)。COM指的是組件對(duì)象模型，是通過(guò)組建構(gòu)建應(yīng)用程序、以及組件建立的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，它是軟件組件之間相互連接的一種二進(jìn)制標(biāo)準(zhǔn)。ComGIS的應(yīng)用，使得系統(tǒng)應(yīng)用和集成更為便利，相比于傳統(tǒng)的GIS技術(shù)，該技術(shù)適當(dāng)?shù)某橄罅薌IS的功能，為開(kāi)發(fā)者的應(yīng)用提供了組件的形式，因而具有很多方面的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，例如價(jià)格便宜、小巧靈活、能夠直接嵌入MIS開(kāi)發(fā)工具、GIS功能強(qiáng)大、開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單等。

1.3 公路地理信息系統(tǒng)

在公路地理信息系統(tǒng)中，MapX、MapInfo Professional等很多平臺(tái)都已經(jīng)集成了二維GIS功能。在公路地理信息系統(tǒng)中，矢量數(shù)據(jù)是重要的基礎(chǔ)，相比于柵格格式的數(shù)據(jù)，矢量數(shù)據(jù)在集成屬性信息、占用存儲(chǔ)量、顯示精度、空間檢索等方面都具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，采取掃描矢量化處理某地1:210000的地圖。現(xiàn)在地圖上進(jìn)行特征點(diǎn)的選擇，然后進(jìn)行GPS現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，得出特征點(diǎn)的坐標(biāo)，之后掃描地圖，通過(guò)特征點(diǎn)來(lái)配準(zhǔn)地圖圖像，最后利用GIS軟件分層進(jìn)行矢量化處理。其中，利用GPS測(cè)量得到的特征點(diǎn)坐標(biāo)如表1所示。

表 1 特征點(diǎn)的大地坐標(biāo)

2 VBA在公路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 AutoCAD二次開(kāi)發(fā)技術(shù)

AutoCAD技術(shù)產(chǎn)生于上個(gè)世紀(jì)后期，最初是為了將CAD技術(shù)應(yīng)用在計(jì)算機(jī)平臺(tái)中。經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展和完善，目前已經(jīng)成為世界上最為流行的繪圖工具之一。利用該技術(shù)能夠?qū)θ我獾娜S和二維圖像進(jìn)行過(guò)繪制，同時(shí)相比于傳統(tǒng)的手工繪圖，該技術(shù)的應(yīng)用無(wú)論是在繪圖精度方面還是繪圖速度方面，都有著更加良好的表現(xiàn)。目前，該技術(shù)在造船、機(jī)械、化工、輕紡、美工、電子、建筑、航空航天等領(lǐng)域當(dāng)中，都得到了十分廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也取得了十分良好的效果。在實(shí)際應(yīng)用中，該技術(shù)能夠使用多種不同的工作站和計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，支持?jǐn)?shù)十種不同分辨率的圖形更顯示設(shè)備，以及多種不同的鼠標(biāo)器、數(shù)字儀、打印機(jī)、繪圖儀等，為該項(xiàng)技術(shù)的普及應(yīng)用提供了良好的基礎(chǔ)。

在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，AutoCAD不但能夠?qū)τ脩?hù)繪圖提供大量的輔助工具，同時(shí)在用戶(hù)自己定制AutoCAD簡(jiǎn)化繪圖工作時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)二次開(kāi)發(fā)的支持。在這種情況下，一些AutoCAD的自動(dòng)化操作能夠更好的實(shí)現(xiàn)，從而使重復(fù)性繪圖的工作速度得以加快，并且對(duì)大量復(fù)雜的操作步驟進(jìn)行了簡(jiǎn)化。目前，VBA、ObjectARX、Visual AytuLISP等工具都能夠?qū)崿F(xiàn)AutoCAD的二次開(kāi)發(fā)功能。

2.2 擴(kuò)展AutoCAD中的VBA

VAB是AutoCAD當(dāng)中的一個(gè)重要的二次開(kāi)發(fā)工具，其主要優(yōu)勢(shì)在于能夠提供基于對(duì)象的可視化編程環(huán)境，同時(shí)在于Word、Excel等Windows應(yīng)用程序進(jìn)行數(shù)據(jù)共享的過(guò)程中，變得更加便利、簡(jiǎn)單。此外，在VBA當(dāng)中具有ADO數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)，通過(guò)該技術(shù)能夠更好的集成其它的數(shù)據(jù)庫(kù)。不過(guò)，雖然VBA具有很多方面的優(yōu)點(diǎn)，但是其作為一種軟件開(kāi)發(fā)工具，相比于Delphi還是存在著很多的缺陷。例如，在組件庫(kù)方面，VBA的豐富程度遠(yuǎn)不如Delphi，VBA的窗體上沒(méi)有最小化和最大化的功能，不能在運(yùn)行顯示中對(duì)窗口大小進(jìn)行調(diào)整，從而影響了圖形的瀏覽。此外，作為AutoCAD繪圖當(dāng)中的專(zhuān)項(xiàng)開(kāi)發(fā)工具，其功能遠(yuǎn)不如更加成熟的AutoLisp強(qiáng)大。例如，其在活動(dòng)文檔內(nèi)，對(duì)光標(biāo)處坐標(biāo)的獲取，不單擊鼠標(biāo)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)對(duì)于系統(tǒng)變量的有效修改，單單依靠VBA也是難以實(shí)現(xiàn)的。基于以上這種情況，在實(shí)際應(yīng)用中，可以采用Delphi開(kāi)發(fā)工具和AtuoLisp語(yǔ)言來(lái)擴(kuò)充VBA的功能。

3 公路CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成

3.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在基于GIS與VBA的公路VAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足以下幾點(diǎn)要求：公路相關(guān)數(shù)據(jù)的查詢(xún)和瀏覽功能、橋梁路線(xiàn)數(shù)據(jù)的報(bào)表輸出和自動(dòng)分類(lèi)功能、公路設(shè)計(jì)效果圖的展示功能、公路平面圖的輔助設(shè)計(jì)功能、項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖的管理功能等。具體來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)電子地圖的制作和地圖分層矢量化，空間信息和屬性信息的一體化管理；分類(lèi)檢索路線(xiàn)數(shù)據(jù)和橋梁數(shù)據(jù)，并生成、預(yù)覽、打印、輸出報(bào)表；從不同角度對(duì)公路設(shè)計(jì)效果圖進(jìn)行展示，從而為公路設(shè)計(jì)效果提供直觀(guān)的判斷依據(jù)；對(duì)AutoVAD進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，提高繪制平面圖的效率，使其達(dá)到自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化的要求；建立相應(yīng)的項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)，統(tǒng)一管理項(xiàng)目及相關(guān)設(shè)計(jì)圖。

3.2 系統(tǒng)的集成

在基于GIS和VBA的公路CAD系統(tǒng)當(dāng)中，主要包括了公路地理信息子系統(tǒng)、平面圖制圖子系統(tǒng)和公路設(shè)計(jì)管理子系統(tǒng)。在公路地理信息子系統(tǒng)中，主要包括了地圖瀏覽模塊、信息查詢(xún)模塊、橋梁路線(xiàn)報(bào)表模塊、以及設(shè)計(jì)效果展示模塊。通過(guò)這四個(gè)模塊的作用，能夠?qū)崿F(xiàn)矢量公路圖的縮小、放大、居中、移動(dòng)、測(cè)距功能；橋梁、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、道路、道班等空間檢索功能；橋梁報(bào)表和道路報(bào)表的管理和制作功能；道路設(shè)計(jì)三維效果圖的展示功能等。在平面圖制圖子系統(tǒng)當(dāng)中，主要是為用戶(hù)利用AutoVAD繪圖提供便利。該子系統(tǒng)主要是在A(yíng)utoVAD的環(huán)境中運(yùn)行，其中主要包括了符號(hào)操作模塊、特殊圖形繪制模塊、曲線(xiàn)要素生成模塊、以及線(xiàn)性參照系模塊。在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)這四個(gè)模塊的作用，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在平面制圖過(guò)程中插入各種特殊符號(hào)；在平面圖中繪制溝、渠、坑、起止線(xiàn)、建筑物等特殊圖形；插入和預(yù)覽曲線(xiàn)要素表；在A(yíng)utoCAD中建立和應(yīng)用線(xiàn)性參照系等功能。在公路設(shè)計(jì)管理子系統(tǒng)中，主要包括了賬戶(hù)管理模塊、相關(guān)文件管理模塊、以及項(xiàng)目管理模塊。其中，賬戶(hù)管理模塊能夠?qū)崿F(xiàn)管理用戶(hù)登錄情況日志、用戶(hù)基本信息、用戶(hù)帳號(hào)等資料；相關(guān)文件管理模塊能夠按照項(xiàng)目對(duì)相關(guān)的文件和圖紙進(jìn)行瀏覽；項(xiàng)目管理模塊能夠?qū)崿F(xiàn)管理項(xiàng)目的基本信息。其中，將用戶(hù)權(quán)限分為管理員、橋梁、道路等不同類(lèi)別，并以此為基礎(chǔ)限定了相應(yīng)用戶(hù)修改文件和圖紙的限定。

4 結(jié)論

公路是當(dāng)前社會(huì)建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最為重要的基礎(chǔ)市政設(shè)施之一，對(duì)公路進(jìn)行良好的設(shè)計(jì)，能夠有效的推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。公路CAD技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)公路的設(shè)計(jì)建設(shè)起到了十分良好的作用。在實(shí)際應(yīng)用中，基于GIS和VBA的公路CAD能夠發(fā)揮出更為良好的效果。

[1] 彭麗榮.基于GIS平臺(tái)的公路選線(xiàn)技術(shù)研究[D].昆明理工大學(xué),2013.

[2] 謝帥帥.基于GIS最優(yōu)路徑技術(shù)的鐵路選線(xiàn)研究[D].中南大學(xué),2013.

[3] 王馬峰.基于GIS的煤礦采掘生產(chǎn)狀態(tài)可視化管理系統(tǒng)研究[D].太原理工大學(xué),2010.

周文奇（1994年4月－），男，漢，山東省淄博市。2012年就讀于青島科技大學(xué)，測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)。

韓曉玉（1989年11月－），女，漢，山東省濰坊市，研究生。2014年畢業(yè)于青島科技大學(xué)，測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)。2014年就讀于青島科技大學(xué)，研究方向：圖像處理與模式識(shí)別。

張宜瑞（1996年8月－），女，漢，山東省濟(jì)寧市。2014年就讀于華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，研究方向：環(huán)境保護(hù)

Application analysis of VBA and CAD based on GIS Technology

Zhou Wenqi，Han Xiaoyu，Zhang Yirui
（Qingdao University of Science and Technology, Automation and Electronic Engineering Institute，Qingdao，Shandong，266042）

In the highway design,CAD technology is an important technology,the technology of good application,can more scientific,green,save the development of highway transportation.Under the background of the information age,the efficiency of the science,the quality and the efficiency of the design of the highway design are put forward. Therefore,in the application of CAD technology in the highway,it can be integrated into the GIS and VBA technology,so as to further improve the efficiency of highway design and construction.

GIS;VBA;VAD technology;application analysis