基于VB.NET的AutoCAD實時加載正射影像方法研究

郭雷，徐彥中，焦明東

(1.濟南市勘察測繪研究院，山東 濟南 250013； 2.山東省城市空間信息工程技術研究中心，山東 濟南 250013)

1 引 言

數字正射影像(DOM)數據目前廣泛應用在測繪地理信息行業各部門，同時具有地圖幾何精度和影像特征，可以通過ArcGIS等各種專業應用軟件自動加載，進行各種分析應用。當前測繪行業廣泛使用基于AutoCAD軟件開發的地形圖生產平臺，其成果為標準格式的DWG數據。有時也需要利用正射影像數據作為地形圖的底圖數據，來進行各種設計和分析，但是AutoCAD軟件本身卻沒有自動加載正射影像數據的功能。

為解決這一問題，本文擬使用VB.NET程序設計語言結合AutoCAD 2010軟件進行二次開發，設計一款獨立運行的應用程序，通過人機交互的方式，加載正射影像數據到AutoCAD的DWG圖形中，并確保坐標正確。程序開發環境使用Microsoft Visual Studio 2008集成開發軟件，具有功能強大、界面友好、編譯好的應用程序可移植性強等優點，用其開發的獨立程序可以很流暢地運行在Windows XP、Win 7等主流操作系統中，比較切合用戶的使用體驗。

2 程序設計思路

2.1 正射影像數據坐標文件分析

一般一幅標準分幅的數字正射影像成果，除了一個TIFF格式的影像文件，還應有一個記錄影像定位坐標信息的文本文件。本文采用的數據為 1∶5 000比例尺標準分幅數字正射影像成果，經坐標轉換獲得2000國家大地坐標系的坐標信息文件，其坐標信息文件的主要內容如圖1所示：

圖1 正射影像坐標信息文件格式

不同于一般正射影像成果附帶的TFW格式坐標信息文件，本文所使用的坐標信息文件已經明確指定了數字正射影像圖的左下角X、Y坐標，右上角X、Y坐標，實際寬度和實際高度，各參數均以米為單位。需要注意的是X和Y為數學坐標(X為東方向，Y為北方向)。

程序設計中加載數字正射影像的函數AddRaster使用方法如下所示：

RetVal = object.AddRaster(ImageFileName，InsertionPoint，ScaleFactor，RotationAngle)

需要正確指定數字正射影像文件名(ImageFileName)、左下角插入點三維坐標(InsertionPoint)、縮放比例(ScaleFactor)、旋轉角度(RotationAngle)等參數，然后才能使用此函數插入影像數據。程序設計的思路即轉換為如何通過坐標信息文件獲取加載影像數據所需要的各種參數。

因為AddRaster函數是利用影像的左下角插入點縱橫坐標和縮放比例數值來確定影像的右上角縱橫坐標，所以在保持寬高比不變的情況下，縮放比例數值即為數字正射影像數據在DWG圖形中的橫向實際寬度，也就是本文使用的坐標信息文件中的實際寬度參數。由于僅改變DWG地形圖當前比例尺參數，并不會相應改變相關地物要素的實際坐標位置，所以通過這種方法利用坐標信息插入影像數據到地形圖以后，總是能夠正確插入到實際的地理坐標位置。也就是說這種方法與地形圖的當前比例尺沒有關系，可以適用于任意比例尺的地形圖數據。

2.2 程序界面及功能設計

根據實際需要，設計程序運行界面如圖2所示。

圖2 程序運行界面

程序主要包括打開地形圖文件，指定正射影像數據存放位置，影像插入位置調整，插入影像文件到地形圖中等功能。

(1)打開地形圖文件：自動啟動AutoCAD軟件，并打開需要加載正射影像數據的DWG格式地形圖文件。前提條件是地形圖數據和正射影像數據的平面坐標系統應一致，本例中為2000國家大地坐標系。

(2)指定正射影像數據存放位置：填寫正射影像數據在計算機中的存儲路徑，作為AutoCAD加載正射影像的路徑參數。

(3)影像插入位置調整：根據影像首次插入時的位置偏差，進行平移微調，確保下次插入同一影像時定位誤差最小。

(4)插入影像文件到地形圖：用于在AutoCAD圖形界面獲取當前鼠標點擊位置的坐標信息，并與指定位置的正射影像數據進行后臺匹配，實時快速加載影像到圖形中疊加顯示。

3 關鍵方法實現

3.1 打開地形圖

獨立運行的程序需要通過創建對象的方法啟動當前計算機中已經安裝的AutoCAD軟件，根據當初程序設計時引用的AutoCAD類型庫文件版本，決定將要啟動的AutoCAD軟件版本。隨著計算機軟硬件性能的提高，64位操作系統所占比重已經越來越大，相應地AutoCAD軟件也有32位與64位兩種，需要根據操作系統的版本選擇安裝對應的AutoCAD軟件。經測試，無論是32位還是64位，AutoCAD 2010軟件安裝到計算機以后，所創建的類型庫文件均為acax18enu.tlb和axdb18enu.tlb，它們一般位于c：program filescommon filesautodesk shared目錄中。要通過Microsoft Visual Studio.NET完全訪問AutoCAD Automation對象，需要創建acax18enu.tlb和axdb18enu.tlb的引用。

這些引用提供了以下主要交互操作部件：Autodesk.AutoCAD.Interop.dll和Autodesk.AutoCAD.Interop.Common.dll。Interop程序集位于全局程序集緩存中，它們會將Automation對象映射到.NET的對等對象。引用了類型庫之后，就可以在Microsoft Visual Studio .NET中聲明基于AutoCAD的變量，進而利用它們完成需要的功能和運算。

單擊打開地形圖按鈕，首先啟動AutoCAD軟件，并打開指定的地形圖dwg文件。打開文件的主要代碼如下：

Dim cadApp1 As Autodesk.AutoCAD.Interop.AcadApplication

Dim docCAD1 As Autodesk.AutoCAD.Interop.AcadDocument

Dim filePath As String

Dim fileOpen = False

Dim setFilePath = False

……

cadApp1 = New Autodesk.AutoCAD.Interop.AcadApplication

docCAD1 = cadApp1.Documents.Open(OpenFileDialog1.FileName)

3.2 指定正射影像數據文件存放位置

通過文件瀏覽對話框控件(FolderBrowserDialog)或粘貼輸入的方式指定正射影像數據文件的存放位置。需要首先添加此控件到MicroSoft Visual Studio 2008的窗體設計器，然后就可以在程序代碼中引用此控件進行處理，獲取指定路徑信息作為AutoCAD中插入正射影像的路徑參數。

3.3 影像插入位置調整

正射影像數據根據坐標信息文件加載到AutoCAD圖形中以后，可能與已有正確坐標的地形圖數據位置不是完全吻合，例如房角、道路等整體向同一方向偏移一個距離，導致定位存在偏差，不利于地物的判讀。此時就需要根據實際情況進行插入點的微調，通過指定東移和北移參數進行調整，將這兩個偏移分量數據分別加到正射影像插入定位點的相應坐標分量。在刪除先前插入的正射影像數據后，使用新的偏移參數重新執行一次插入操作，就可確保插入位置正確。

為簡化使用，規定輸入正數代表東移和北移，輸入負數代表西移和南移。當然也可以根據實際測量結果只輸入其中一個分量數據，默認值0表示不作任何移動。這樣的處理方法增加了程序使用的靈活性，可以手工提前糾正偏差太大的正射影像數據，不至于某些批次的數據因定位精度問題而無法使用。

3.4 插入影像文件到地形圖中

(1)獲取插入點坐標

本文所使用的方法是通過AutoCAD軟件，在需要加載影像數據的地形圖任一位置點擊一下鼠標，獲取鼠標點擊位置的縱橫坐標信息，然后根據此坐標信息去查找影像數據的對應坐標數據文件，從而獲取符合條件的正射影像數據文件。獲取鼠標點擊位置的主要代碼為：

Dim returnPnt As Object

'CAD坐標，X為東，Y為北

Dim currX，currY As Double

Me.Hide()

returnPnt = docCAD1.Utility.GetPoint()

'獲取鼠標點選位置信息

currX = returnPnt(0)

currY = returnPnt(1)

(2)加載影像數據到地形圖中

如果點擊鼠標獲取的坐標位置落在某幅正射影像數據的左下角和右上角坐標所確定的矩形之間，則代表已經找到合適的正射影像數據文件，將加載此正射影像到地形圖中。如果已經遍歷了指定文件夾下面的所有坐標數據文件，并沒有找到一個符合要求的文件，則認為鼠標位置無對應的正射影像數據，將給出“地形圖指定位置無匹配的正射影像文件”消息提示并退出查找，待用戶重新指定影像數據存放位置后再執行插入操作。

影像數據加載完成以后，將存放在指定的影像數據圖層中，可以通過圖層開關控制是否顯示，方便瀏覽使用。加載影像數據的主要代碼為：

For Each foundFile As String In My.Computer.FileSystem.GetFiles(filePath，_

FileIO.SearchOption.SearchAllSubDirectories，"*.txt")

Dim fileReader As String

fileReader = My.Computer.FileSystem.ReadAllText(foundFile，_

System.Text.Encoding.Default)

'獲取原始影像的四角坐標和縮放比例

If fileReader <> "" Then

array0 = Split(fileReader，Chr(13))

array1 = Split(array0(0)，" ")

Xzuoxia = CDbl(array1(3)) - 39000000.0 + CDbl(TextBox2.Text)

array2 = Split(array0(1)，" ")

Yzuoxia = CDbl(array2(3)) + CDbl(TextBox3.Text)

array3 = Split(array0(2)，" ")

Xyoushang = CDbl(array3(3)) - 39000000.0

array4 = Split(array0(3)，" ")

Yyoushang = CDbl(array4(3))

array5 = Split(array0(4)，" ")

suofangBiLi = CDbl(array5(2))

End If

'查找用戶鼠標點選的位置是否落在某幅影像圖的范圍內，找到后退出循環

If (Xzuoxia < currX And currX < Xyoushang) And (Yzuoxia < currY And currY < Yyoushang) Then

foundImage = True

insertRaster(0) = Xzuoxia

insertRaster(1) = Yzuoxia

insertRaster(2) = 0

rasterName = Microsoft.VisualBasic.Strings.Left(foundFile，foundFile.Length - 9) + ".tif"

'加載影像數據到當前地形圖中

currRaster = docCAD1.ModelSpace.AddRaster(rasterName，insertRaster，suofangBiLi，rotationAngle)

currRaster.Layer = "正射影像-2017"

Exit For

End If

Next

If foundImage = False Then

MsgBox("地形圖指定位置無匹配的正射影像文件！")

End If

4 程序使用效果

使用本程序加載正射影像數據到AutoCAD地形圖的效果如圖3所示，可見影像數據已經以實際坐標正確地疊加到了對應的地形圖數據中。可以通過AutoCAD的疊放次序命令選擇將正射影像數據放到最底層，便于顯示和使用。

圖3 程序運行效果

5 結 語

使用本文介紹的方法，可以通過在AutoCAD軟件中指定當前地形圖的任意位置坐標，實時準確地插入相應位置所在圖幅的正射影像數據。可以通過重復執行插入功能，連續插入多幅相鄰位置的正射影像數據并確保拼接正確，能夠迅速獲得大范圍的影像加載結果。對于經常需要使用正射影像數據作為工作底圖的情況，提高了影像數據加載的速度和效率。通過實際工作中的具體應用，取得了較好的效果。