基于AutoCAD的燃气管网GIS矢量化拼接插件技术研究与实现

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燃气管网矢量化，是指把传统纸质的燃气管网信息转换成矢量数据的数字化处理过程。具体而言 ，是将纸质燃气管网地图、管线、管件资料，经过计算机图形/图像系统光-电转换量化为点阵数字图像，经图像处理和曲线矢量化，或者直接进行手扶跟踪扫描后，生成可以为地理信息系统显示、修改、标注、漫游、计算、管理和打印的矢量地图数据文件的数字化处理过程n。

燃 气 行 业 中管 网 矢 量 化 工 程 通 常 是 在Maplnfo、ArcGIS等大型GIS软件系统中实施，然而这类软件系统运行环境要求很高、部署繁琐、操作复杂、对城市地理信息的依赖性极高，导致矢量化工程无法单机离网独立实施、难以并行开展，造成燃气管网矢量化工程的项 目周期长、成本居高不下、风险难以评估等诸多问题。此外，本可选择在图形矢量化软件/，AutoCAD等中进行矢量化工程，然而这类软件只提供基本的图形数据管理及简单的扩展字段，无法适应燃气管网设施复杂的业务数据的保存需求。不仅如此，大型GIS软件和AutoCAD等矢量化软件，都没有符合燃气管网工艺要求的图形拼接功能。因而长期以来，在燃气管网矢量化工程的图形拼接方面，-直缺乏符合燃气管网数据管理要求、运行高效、操作便捷、成本适中的图形拼接软件系统。

1 技术方案分析燃气管网矢量化的实施过程通常分为管网工程绘制、图形拼接、数据转换、数据检查校正等4个环节，上-环节的结果是下-个环境的数量来源，每个环节结束后按照既定的业务规则和质量标准，对该阶段成果进行全面检测，符合数据质量管理标准的阶段成果才能进入下-个处理环节，检查不合格则返回上-环节进行修正和完善。

燃气管网GIS矢量化拼接插件，应用于燃气管网矢量化工程的图形拼接环节，是根据燃气管网工艺规范和接管、碰管和割接的工艺处理要求，定制开发的-套管网图形拼接软件，加载前阶段绘制的零散的矢量化管线，实现垂直、平行、对碰、交叉、错位等管线拼接和数据处理；并以图形数据库或关系数据库的方式进行数据存储口。

通过对大量燃气管道分布情况的深入研究和综合分析，得出燃气管网管道的位置分布情况有两两不相交和两两相交两大类。两两不相交有：同在-条直线上、不 同在-条直线上、平行错开、垂直不相交、倾角不相交共5种；两两相交有：垂直相交、倾角相交、部分重叠共3种。燃气收稿日期：2013-03-01作者简介：田丹丹 (1989-)，女，重庆梁平人，硕士，主要从事GPS、GIs理论与技术、无线通信的研究。

120 第35卷 第7期 2013-07(上) l造 訇 似管网GIS矢量化拼接插件，实现上述8种情况的管线拼接功能，即可将原本孤立、分散的各区域的燃气管道逐-拼合成相互联通的、完整的城市燃气管道矢量化GIS图。详细的管道位置分布情况如表1所示。

表1 管道位置分布情况管位分布情况 示意图l 同在-条直线上 --- - --～2 不同在-条直线上 - - --两两不相 3 平行错开 - r 交 .. -..------4 垂直不相交 I。

·1d---------- 5 倾斜不相交6 垂直相交 -丁-A两两 7 倾角相交相交8 部分重叠鉴于专业的大型GIS系统和单-的矢量化绘图软件均不符合燃气管网矢量化的图形拼接功能，因而采用在矢量化绘图软件AutoCAD上进行功能扩展，开发全新的矢量化图形拼接插件，既满足燃气管网矢量化数据存储和管线拼接需求，又保证工程实施的低成本和高效率。

燃气管网GIS矢量化拼接插件，在系统架构方面，采用纯面向对象技术进行软件系统的分析、设计，采纳统-软件过程(RUP)的规范来组织软件项 目的开发实施，运用UML进行软件系统的需求分析、业务建模、逻辑设计。在编码实现方面，采用Microsoft的C#语言，以Autodesk开发包作为CAD开发驱动和图形GIS算法基粹，基于AtuoCAD2010版本进行矢量化拼接插件设计和开发。

2 系统框架设计2.1体系架构设计燃气管网GIS矢量化拼接插件 ，采用主流的分层架构进行软件设计，在逻辑上划分为交互界面层、应用算法层和驱动层3个层次 j互界面层，是为软件用户提供燃气管网拼接的操作界面，以及所有AutoCAD命令解析和功能接口。应用算法层封装所有的燃气管网矢量化工程装载、管线拼接、图形处理、属性管理等算法，向上接收来自交互界面层的操作请求，向下组合调用驱动层中各驱动接口类的public方法，构造出-个个复杂的应用算法。驱动层包括对SQLite数据库操作访问的封装、外部文件、GIS基础算法库接口的封装和AutoCAD--"次开发接口的封装，为应用算法层提供数据库操作、图形计算、CAD命令响应和操作控制的接口，完成矢量化拼接插件与所有外部的软件系统、驱动程序、数据库和文件等交互的统-管理。

2.2核心类设计遵照系统架构设计的分层设计要求，结合面向对象系统设计的指导原则，燃气管网GIS矢量化拼接插件的内部核心对象分交互界面层、应用算法层和驱动层共3个层次进行类设计 。

交互界面层，按照用户操作和外部交互的要求抽象出CommandEntry、frmProject、frmPipe、frmPipeRiser frmPipeFitting， frmBooster，frmGauge、frmValve、frmStation等主要交互类，实现AutoCAD命令解析与响应，提供工程、管线、管件、立管、阀门、计量设备、调压设施等管网设施的属性操作界面。

应用算法层 ，按照燃气管网矢量化工程装载、管线拼接、图形处理、属性读写等应用算法的要求抽象出ProjectManager、FileManager、LayerM anager、 LayerCOnfig、 DBM erg、GeometryMerg等核心算法类，实现对文件管理、工程管理、CAD图层配置与管理、管线拼接、管网设施属性管理等核心算法的封装。

第35卷 第7期 2013-07(上) [1211 1 訇 似驱动 层 ，按 照插 件 与外部 的软件 系统 、驱动程序 、数据库 和文件 的交互要求抽象 出DB S QLite，ImgFile、LogFile，Geometry，CADDriver等驱动接口类，实现对SQLite数据库、图像文件、工程管理 日志、GIS基础算法库、AutoCAD软件的接口封装。

3 系统交互设计燃气管网GIS矢量化拼接插件的主要业务流程包括加载矢量化工程，同在-条直线上、不同在- 条直线上、平行错开、垂直不相交、倾角不相交、垂直相交、倾角相交、部分重叠等各种情况下的管线拼接，拼接后检查管网设施属性、几何图形、工艺关系，最后保存图形拼接结果 。根据统-软件过程的面向对象设计思路，采用细化业务流程中各业务对象之间的交互来设计对象的方法和数据，由此完成类的详细设计。列举其中典型的加载矢量化工程、垂直不相交拼接、倾角相交拼接3个业务流程的交互设计 。

31加载矢量化工程交互设计加载 矢量 化工程 的处 理过 程为 ：用户 在AutoCAD软件的命令行输入工程加载命令，插软件用户件提示用户选择将要加载的工程文件，用户选择文件后点击确定按钮；矢量化插件打开用户指定的工程文件，首先加载属性数据库SQLite文件，判断当前工程是否已被加载，若巳加载则退出加载操作，并提示用户工程加载失败；若尚未被加载，则读取对应的dwg文件到内存中 遍历dwg文件中的矢量化GIS元素，调用CAD驱动程序和GIS基础算法库，依次装载图形元素和属性元素；最后根据新加载的矢量化工程的坐标，在相应的坐标区域显示加载的工程。

加 载 矢 量 化 工 程 的 业 务 流 程 涉 及CommandEntry DBMerg ProjectManageGeometry、CADDriver、LiteDBOperation等对象。

3.2垂直不相交拼接交互设计垂 直不 相交拼 接 的处理过 程为 ，用户 在AutoCAD软件操作界面中，点击工具栏上的 垂直不相交”拼接按钮，用户依照插件提示选择1日管道和新管道；拼接插件检查所选管道是否符合垂直不相交”拼接的工艺要求，若不符合则终止拼接操作并提示用户；若符合则分析管线位置匡 匡 目 匡 IIIIIISetConnStzngByFileI ExecuteOuery 0 II InsertAndSetEntityAttr 0 I IIC-etBlockklodelSpaceId 0Get0bjct 0GetExtelId 0Setxtenld 0DisplayOrder 0 IIISavelgFile 0[122] 第35卷 第7期 2013-07(上)图2 加载矢量化工程的交互过程设计软件用户回 囤 ：AddNewlyCreat.dDBObject o： AddNewEntAt。.rByCopy o.UpdateAttrField 0。

III SaveDgFile 0ExecuteSql 0：图3 垂直不相交拼接的交互过程设计Add-NewVirtualThr。

1 ExecuteSqlIUpdateAtrField jreateObjectForMerg 1 ExecuteSqlApencitityAdewlyCreatcBObjectAddNewEntAtlrrByCopyUpdateAttrField J- ExecuteSqlIDeleteDevice 0 -J ExecuteSql 0-EraseEntires 0 EraseEntity 0SaveI)wgFile图4 倾角相交拼接的交互过程设计下转第130页第35卷 第7期 2013-07(上) [123]务1 匐 化