基于Teigha的復雜水利AutoCAD數據的讀取

□豆喜朋　□王志軍（河南省水利勘測有限公司）

?

基于Teigha的復雜水利AutoCAD數據的讀取

□豆喜朋□王志軍（河南省水利勘測有限公司）

摘要：Aut oCAD具有價格高、專業針對性不強、操作相對復雜等缺點，然而，DWG數據庫是水利工程最常用的文件格式之一，水利DWG數據是水利信息的重要載體，是實現水利信息化管理的必要條件，所以水利軟件研發過程中必須兼容DWG文件格式。DWG文件以塊形式進行組織管理，圖塊是DWG數據重要的組成部分，通過表唯一索引其包含的對象實體。Tei ghafor. dwg是面向對象的開源類庫，文章在Net框架下實現了復雜水利DWG數據的快速讀取，并在開源GIS平臺Worl dWi nd三維空間上的精確顯示。

關鍵詞：Tei ghafor. dwg；CAD；數據庫；水利

1　引言

AutoCAD是一款強大的二維繪圖軟件，多年來在多個領域得到廣泛應用。作者以為還有以下幾點不足：第一，AutoCAD可廣泛應用于諸多領域，其為用戶提供了基本的作圖工具，但在具體行業業務流程中缺乏專業性；第二，AutoCAD功能較多，對某一類用戶往往只用其中幾個功能，軟件采購時往往存在較大浪費；第三，AutoCAD源自美國Autodesk公司，其操作習慣與國人存在較大差別。可見我們針對專業應用領域，研發定制性強、有自主版權的CAD軟件是很有必要的。

但是Autodesk針對DWG數據格式迄今并未公開其數據結構，其高效的數據組織、快速的數據索引機制、高壓縮的數據存儲一直是眾多國內類似軟件無法達到的。AutoCAD的數據交換通過DXF格式實現，但是DXF文件格式不僅占用磁盤空間較大，而且其圖塊讀取速度也大大降低，少量DXF數據讀取速度尚可接收，但對于復雜的數據其讀取速度將會成為軟件的瓶頸。因此文章針對復雜的水利DWG數據庫，基于Teighafordwg開放組件，實現直接、快速、準確的讀取DWG文件，并對水利典型DWG數據進行了交換實現。

2　Tei gha For. DWG技術

開放設計協會(Open Design Allianee)是一個致力于設計開發專門用于讀取AutoCAD數據的非盈利組織，其核心技術組件是Teigha,Teigha是一套全新的面向對象的類庫，支持Dgn、Dwg、Pdf等多種格式之間的轉換，同時支持多個操作平臺。Teighafor.dwg是Teigha的一個子集，前身叫OpenDWG、DWGdirect。可以讀取各版本AutoCAD數據，圖形顯示上支持GDI、 OpenGL、DirectX，對DWG文件的讀、寫具有高效性和高安全性。

Teighafor.dwg對內提供DWG各個版本文件格式近乎完美兼容性接口。向下屏蔽DWG內部數據結構和版本差異，向上提供統一的數據結構表達信息模型。Teighafor.dwg在OpenDWG基礎上極大的提升了讀取CAD信息的速度。類庫從功能上劃分為以下幾個重要模塊：一是在類庫初始運行時，類的入口識別以及注冊信息。二是標示DWG中實體數據。三是數據對象的渲染表達。四是點、線、面等幾何通用類。五是標示邊界表示法的類。六是圖形類。同時以矢量化界面顯示。

Teighafor.dwg類庫把DWG文件所包含的各類信息以一系列對象的形式保存到內存中。這些對象具有各自的類型并能實現不同的功能，所以我們就能易于理解和操作這些信息。Teighafor.dwg類庫把每個DWG文件抽象為一個OdDbDatabase類，每個OdDbDatabase類有九個數據表類型，并為這些表類型建立了一個索引類，索引類中通過字典保存類的結構信息。

字典類型是個索引類，存儲了每個表類的位置索引，可以快速定位到所指向的表。每個表對象都包含多條相應的記錄項，如TableText、TableVIew、TableLayer等包含多條相應記錄TextRecord、ViewRecord、LayerRecord，分別存儲了標注、視圖和圖層相關信息。

3　DWG數據組織

DWG是一種保密格式，通過二進制流保存文件，由于對DWG文件結構不了解，普通用戶無法直接讀取，只能通過AutoCAD軟件解析二進制流文件，以可編輯的圖形文件可視化展示。

每個DWG文件將整個數據庫文件分解為幾種標準數據類型，如單字節整型、字符型、雙精度浮點型等。因此很方便的用高級程序設計語言（如C++、java、C_Sharp）進行直接存取和處理。每個DWG數據庫文件有文件頭、實體、表、塊體和應急頭部五部分組成。

DWG文件頭存放著DWG文件標志、各種索引、版本信息及AutoCAD軟件中的一部分系統變量，是讀取DWG文件的入口，DWG文件的所有尋址操作的地址均從頭部的有關參數計算而來。應急頭是在DWG文件尾部保存的一些重要索引文件，這些索引同樣可以快速定位到相關位置，是文件頭的備份。表可以提高定位速度。記錄了每類對象的屬性描述。塊實體是一組圖形實體的集合，每個塊實體都和一個塊表唯一對應，方便快速索引到每個實體對象。圖形中所有幾何對象按照一定順序統一存放在實體部，DWG圖形實體包含幾種基本圖元素，如:點(Point)、線(Line、Ray、Mline、Pline、Spline等)、圓(Circle)、圓弧(Are)、塊(Block)、尺寸標注(Dimension)等。每個實體用唯一編碼標識，分為實體頭和實體尾。實體頭描述了實體的基本屬性信息，各個實體頭基本一致。

4　DWG圖塊數據讀取流程

圖塊的讀取是基于Teighafor.dwg服務類的，所以首先要開啟Services服務類，之后為DWG文件創建相應的Database，通過調用ReadDwgFile(FilePath)方法加載指定的DWG文件，具體流程如下圖所示：

圖1　DWG圖塊讀取流程圖

首先根據DWG數據庫獲得塊表指針BlockTable,通過GetObject方法截取模型空間的塊表記錄，遍歷每個模型空間的塊表記錄實例分別讀取。Entity.GetRXClass()方法獲得實體的不同類型,如RXClass為AcDbLine表示直線，RXClass為AcDbPolyline表示多線，為多線段時可以通過Get Segment Type()得到多線段不同的段類型(Segment Type)分別讀取，保存多線段節點在Point2dCollection集合中。

5　實例應用及結語

水利工程數據以測量數據和地質數據為主，為使數據最大限度的重用，必須精確提取DWG數據文件，基于Teighafor.dwg技術的DWG文件圖塊提取高效精確的解決了這一問題。針對河南省二級河流DWG數據進行讀取，利用TEIGHAFOR.DWG技術讀取DWG文件塊，讀取的數據可以無損的保存為自定義格式和其他通用格式。不僅方便外業作業，減少內業數據轉換工作量，而且可以利用自主研發軟件實現專業性強、定制性高的快速、高效的完成工作任務。讀取DWG文件圖塊效果如下,圖2為CAD原始數據和讀取到系統中的DWG數據：

圖2　Aut oCAD原始數據和讀取數據對比圖

采用Teighafor.dwg直接讀取DWG文件和用二進制方式讀取通用DXF格式對比如下所示：由于Teighafor.dwg直接讀取DWG文件，而DWG文件采用塊索引壓縮存儲方式，所以對記錄條數相同的同一數據DXF數據占用的存儲空間是DWG文件的三倍多，讀取速度上DXF采用二進制流方式讀取，而Teighafor.dwg用塊為索引，采用優化算法讀取速度快，效率對比如表1：

表1　讀取效果對比表

可見利用TEIGHAFOR.DWG強大的讀寫DWG格式數據的功能，可以直接的、快速的讀取DWG文件，極大提高了數據讀取的準確度和效率。在實際工作中對DWG數據重用和信息一體化管理有極高的使用價值。

參考文獻

[1]于文潔,王鈕. Aut oCAD標注屬性信息提取的研究.青島:青島大學學報(自然科學版), 2007, 2: 55-61.

[2]晏韻,許超.基于DWGDi rect訪問Aut oCADDWG圖形文件[J].工程圖學學報. 2010(06).

[3]孫炎,羅曉沛.基于DWGDi rect實現Aut oCAD與ArcGIS的數據交換[J].計算機工程與設計. 2009(07).

[4]陸振朋. Aut oCAD二次開發及在工程設計中的應用[J].鐵路通信信號工程技術. 2011(06).

（責任編輯：韋詩佳）

收稿日期：2015-10-23

中圖分類號：TP391. 72

文獻標識碼：A

文章編號：1673-8853（2016）02-0053-02