基于地理信息服務(wù)的AutoCAD設(shè)計模式探討

覃茂運，龍保呈，何一明

(海口市規(guī)劃勘察測繪服務(wù)中心，海南 海口 570105)

AutoCAD廣泛運用于城市規(guī)劃、測繪等領(lǐng)域，許多行業(yè)應用軟件也都基于CAD平臺進行二次開發(fā)而成，AutoCAD已然成為規(guī)劃設(shè)計和國土測繪等行業(yè)的代表性應用軟件。隨著現(xiàn)代城市規(guī)劃理念的不斷提升和規(guī)劃信息化工作的不斷深入，以GIS技術(shù)為代表的新技術(shù)不斷融入城市規(guī)劃管理和項目設(shè)計中。如何將CAD技術(shù)與GIS技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)兩者的無縫集成，為城市規(guī)劃與管理工作提供方便、快捷的技術(shù)手段，提高規(guī)劃管理與設(shè)計的效率和質(zhì)量，成為規(guī)劃信息化建設(shè)亟待解決的重要課題。

本文在深入探討基礎(chǔ)地理信息服務(wù)平臺應用的基礎(chǔ)上結(jié)合規(guī)劃項目設(shè)計，探討并提出基于地理信息服務(wù)和CAD的集成規(guī)劃設(shè)計模式。

1 地理信息服務(wù)平臺

地理信息服務(wù)平臺是以基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以信息系統(tǒng)為主要管理工具，整合與空間信息相關(guān)的非空間信息，以網(wǎng)絡(luò)為載體，以各種信息終端為媒介，面向政府、公眾和行業(yè)提供地理信息服務(wù)。

1.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

基礎(chǔ)地理信息服務(wù)平臺以3S技術(shù)為支撐，對基礎(chǔ)地理信息實行統(tǒng)一建庫和管理，將各類空間數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換、精度壓縮和安全處理，實現(xiàn)各類信息的疊加、分析和綜合查詢，建立了多源、多尺度、多時態(tài)的空間數(shù)據(jù)庫。

(1)空間數(shù)據(jù)。空間數(shù)據(jù)包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和規(guī)劃專題數(shù)據(jù)。基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)有政務(wù)電子地圖、城市地名數(shù)據(jù)、多比例尺基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)、地下綜合管網(wǎng)數(shù)據(jù)、數(shù)字正射影像、衛(wèi)星遙感影像等;規(guī)劃專題數(shù)據(jù)包括規(guī)劃編制成果、規(guī)劃項目審批信息、規(guī)劃五線數(shù)據(jù)、規(guī)劃用地數(shù)據(jù)等。空間數(shù)據(jù)通過瓦片生產(chǎn)工具轉(zhuǎn)換為不同等級的圖片進行存儲，不同等級的瓦片存放在服務(wù)器上對應的文件夾中，用戶在訪問數(shù)據(jù)時根據(jù)比例尺的大小調(diào)用對應級別的瓦片，極大提高了數(shù)據(jù)讀取和傳輸?shù)乃俣取?/p>

(2)屬性數(shù)據(jù)。圖片數(shù)據(jù)不帶有空間屬性，地理信息服務(wù)平臺在后臺提供了基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫和規(guī)劃編制成果數(shù)據(jù)庫，這兩個數(shù)據(jù)庫滿足用戶對于數(shù)據(jù)查詢、分析和輸出等功能。

1.2 地理信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)

基于Web Service的信息共享模式為互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的分布式空間數(shù)據(jù)提供了較好的共享平臺，不同地區(qū)、不同行業(yè)的空間數(shù)據(jù)都可以基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準進行整合和集成，并采用WebGIS實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的集成發(fā)布，實現(xiàn)多級異構(gòu)空間數(shù)據(jù)的分布式共享應用。

系統(tǒng)實現(xiàn)了基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)服務(wù)模式，對外提供數(shù)據(jù)服務(wù)和功能服務(wù)。客戶端將服務(wù)請求及相關(guān)參數(shù)提交給Web服務(wù)器，與業(yè)務(wù)邏輯層進行交互，得到請求響應結(jié)果。每個服務(wù)接口采用統(tǒng)一的XML標記語言進行功能描述，用唯一的URI來標識。各種應用系統(tǒng)通過調(diào)用平臺提供的一系列符合OGC標準的服務(wù)接口即可將各種空間數(shù)據(jù)服務(wù)和本地業(yè)務(wù)系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成和功能集成。系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)公共接口如表1所示。

服務(wù)平臺公共接口表 表1

1.3 ArcGIS for AutoCAD模塊簡述

ArcGIS for AutoCAD是ESRI公司提供的一個應用程序插件，可以在AutoCAD環(huán)境中訪問ArcGIS Server發(fā)布的數(shù)據(jù)服務(wù)，加載服務(wù)中提供的地圖數(shù)據(jù)，為設(shè)計者提供了包含坐標系的真實位置信息的環(huán)境，并且可以使用查詢工具對要素實體進行查詢獲取其屬性信息，從而有助于設(shè)計者參考引用ArcGIS Server提供的圖形進行繪圖設(shè)計;另外，AutoCAD的使用者不僅可以立即對要素圖層的實體進行編輯，使其具有屬性信息以及坐標系信息，可以直接把CAD數(shù)據(jù)完整導入到Geodatabase中，從而實現(xiàn)操作CAD數(shù)據(jù)猶如GIS數(shù)據(jù)。

2 基于地理信息服務(wù)的AutoCAD插件設(shè)計開發(fā)

2.1 GIS與CAD的幾種集成技術(shù)

GIS與CAD的集成是目前比較熱門的研究課題，主要有以下幾種解決方案:

(1)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換技術(shù)。根據(jù)GIS和CAD的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征，利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的方法實現(xiàn)GIS與CAD集成。

(2)相關(guān)軟件公司提供的集成于CAD平臺的GIS客戶端擴展插件或接口。此方案利用集成到CAD環(huán)境中的GIS客戶端或接口，直接完成GIS與CAD的通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享與互操作，但一般功能上有所限制。

(3)基于文件數(shù)據(jù)格式的集成。即利用CAD軟件提供的對GIS數(shù)據(jù)格式的直接支持實現(xiàn)對GIS數(shù)據(jù)的集成。

(4)Web Service技術(shù)。基于快速發(fā)展的WebService技術(shù)，CAD客戶可以將通過Web發(fā)布的GIS數(shù)據(jù)集成到本地應用中來。ESRI公司推出的ArcGIS for AutoCAD是一種有效的嘗試，但該技術(shù)還不夠成熟，實際使用不是很方便。

(5)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的直接訪問。忽略數(shù)據(jù)本身結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)之間的“翻譯”，該方案是GIS與CAD集成的發(fā)展趨勢，具有較強的推廣價值和研究意義。

2.2 主要原理

當前AutoCAD的二次開發(fā)工具主要有:Visual Lisp、VBA和Object ARX等。其中，Visual Lisp與VBA較為簡單，特別是VBA，使用方便且開發(fā)速度較快，但其功能相比Object ARX有所不足，尤其是對面向?qū)ο蟮墓δ苤С植缓谩６鳲bject ARX基于VC平臺，在C++的支持下，其功能非常強大，可以很好地運用各種面向?qū)ο蠹夹g(shù)，開發(fā)與其他軟件進行很好兼容的功能模塊。

本文采用Object ARX和VB語言進行服務(wù)接口調(diào)用模塊開發(fā)，模塊功能包括三大類:①用戶登錄管理。通過用戶權(quán)限管理，賦予用戶不同的操作權(quán)限，調(diào)用不同內(nèi)容的數(shù)據(jù)服務(wù);②地圖服務(wù)調(diào)用。通過AutoCAD平臺來向服務(wù)器發(fā)送請求，服務(wù)器解析請求內(nèi)容并返回對應的柵格圖片，同時顯示到AutoCAD繪圖環(huán)境中，相應的圖片坐標與實際位置完全一致;③要素服務(wù)調(diào)用。根據(jù)在AutoCAD平臺組織數(shù)據(jù)，以URL的形式來向服務(wù)器請求數(shù)據(jù)，服務(wù)器以GML形式返回矢量數(shù)據(jù)，并同時體現(xiàn)在AutoCAD窗口。

數(shù)據(jù)服務(wù)接口調(diào)用工作流程如圖1所示:

圖1 服務(wù)接口調(diào)用流程圖

以下代碼為根據(jù)特定范圍、數(shù)據(jù)級別和圖層類型通過調(diào)用地圖服務(wù)來獲取圖片數(shù)據(jù)的插件功能部分主要代碼:

2.3 可行性分析

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是國家機密數(shù)據(jù)，在管理和使用上有非常嚴格的規(guī)定。地理信息服務(wù)平臺對外發(fā)布的數(shù)據(jù)服務(wù)都是經(jīng)過特殊處理(偏移、擾動、旋轉(zhuǎn)等)，符合國家規(guī)定的互聯(lián)網(wǎng)地圖精度內(nèi)容要求。基于地理信息服務(wù)的AutoCAD功能模塊設(shè)計與服務(wù)平臺提供的數(shù)據(jù)使用權(quán)限緊密相關(guān)，并從用戶管理、數(shù)據(jù)安全和設(shè)計安全三個方面進行數(shù)據(jù)調(diào)用安全管理。

(1)用戶管理。服務(wù)平臺對各類服務(wù)接口使用權(quán)限進行統(tǒng)一管理，不同用戶分配不同等級的操作權(quán)限和能夠訪問的數(shù)據(jù)內(nèi)容。用戶登錄服務(wù)接口調(diào)用模塊時需要輸入相應的用戶名、密碼，然后通過手機認證的方式獲取驗證碼，只有用戶名、密碼和驗證碼三者都正確輸入才能使用服務(wù)接口調(diào)用模塊。

(2)數(shù)據(jù)安全。服務(wù)平臺對柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)根據(jù)不同用戶的使用權(quán)限進行相應處理(偏移、旋轉(zhuǎn)、壓縮、擾動、屏蔽等)，并對用戶使用情況進行流量監(jiān)控和日志管理;同時，通過高級網(wǎng)絡(luò)防火墻的屏蔽功能，有效防止用戶竊取數(shù)據(jù)，保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的安全。

(3)設(shè)計安全。用戶在AutoCAD中可以根據(jù)使用權(quán)限調(diào)用相應的柵格地圖和矢量數(shù)據(jù)，調(diào)用的數(shù)據(jù)均是帶有相應的要素屬性，用戶可以以調(diào)用的服務(wù)數(shù)據(jù)作為設(shè)計參考底圖，用于相應的項目設(shè)計，能夠保存設(shè)計成果，但調(diào)用的服務(wù)數(shù)據(jù)不能保存到本地計算機，只能用于參考或打印出圖。

3 功能實現(xiàn)

3.1 用戶登錄

用戶在AutoCAD中登錄服務(wù)接口調(diào)用模塊時，需要輸入相應的用戶名、密碼和驗證碼才能使用相應的功能。

3.2 調(diào)用地圖服務(wù)

用戶在AutoCAD中點擊服務(wù)接口調(diào)用模塊中的已有圖片服務(wù)調(diào)用選項，選擇需要調(diào)用的圖層服務(wù)和圖層級別，然后選取調(diào)圖范圍，即可成功訪問所需的地圖信息。圖2、圖3分別為地圖服務(wù)調(diào)用設(shè)置框和為地圖服務(wù)調(diào)用結(jié)果示意圖。

3.3 調(diào)用矢量數(shù)據(jù)

用戶先向數(shù)據(jù)管理員提交特定區(qū)域的矢量數(shù)據(jù)訪問申請，通過審核后，可直接打開特定區(qū)域矢量地形圖，并基于該數(shù)據(jù)進行規(guī)劃設(shè)計。圖4為通過插件訪問矢量地形圖服務(wù)接口的示意圖。

圖2 地圖服務(wù)調(diào)用設(shè)置框

圖3 AutoCAD平臺調(diào)用數(shù)據(jù)服務(wù)接口示意圖

圖4 基礎(chǔ)地形圖矢量數(shù)據(jù)

3.4 項目設(shè)計

用戶在AutoCAD環(huán)境中調(diào)用相應范圍的矢量數(shù)據(jù)和柵格圖片后，根據(jù)項目設(shè)計要求進行相應的繪圖操作，用戶可以保存繪圖操作的數(shù)據(jù)內(nèi)容，而不能保存調(diào)用的服務(wù)數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

基礎(chǔ)地理信息公共服務(wù)平臺的興起和廣泛運用促進了基礎(chǔ)地理信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模式的應用，而新一代基礎(chǔ)地理信息共享應用推動了信息測繪的變革。本文通過開發(fā)CAD模塊讀取公共服務(wù)平臺提供的數(shù)據(jù)服務(wù)接口，并在規(guī)劃方案設(shè)計中進行嘗試，實踐證明，對于面積較小區(qū)域的(2 km2以內(nèi))的規(guī)劃方案進行設(shè)計制圖，采用該模式非常方便，而對于大面積區(qū)域的規(guī)劃編制，如控規(guī)、分區(qū)規(guī)劃等規(guī)劃設(shè)計，仍存在讀取數(shù)據(jù)速度較慢，數(shù)據(jù)丟失等問題，亟須下一步進行完善和功能升級。

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