面向城市規(guī)劃的參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)與系統(tǒng)（二）

【摘 要】針對(duì)城市規(guī)劃行業(yè)目前普遍使用的AutoCAD軟件所繪制的圖形層次較低且缺乏關(guān)聯(lián)、智能性不足、方案修改維護(hù)成本高，以及現(xiàn)有參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)技術(shù)門檻較高等問題，提出一套面向城市規(guī)劃的參數(shù)化設(shè)計(jì)新技術(shù)，并開發(fā)了相應(yīng)的系統(tǒng)。文章共分三部分，本文為第二部分，給出了DXF-SHP文件格式自定義轉(zhuǎn)換方法，其中包括DXF文件的讀取和存儲(chǔ)、SHP文件寫入技術(shù)等。第一、三部分分別給出了系統(tǒng)整體架構(gòu)思路和基于屬性塊的城市圖元參數(shù)管理方法、參數(shù)化三維建模技術(shù)，并通過實(shí)際規(guī)劃案例，證明了所述技術(shù)和系統(tǒng)的可行性和高效性。

【關(guān)鍵詞】參數(shù)化設(shè)計(jì)；城市規(guī)劃；CityEngine；格式轉(zhuǎn)換

1 引言

目前城市規(guī)劃行業(yè)普遍使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件為AutoCAD，它所繪制的圖形存在著層次較低且缺乏關(guān)聯(lián)、智能性不足、方案修改維護(hù)成本高，以及現(xiàn)有參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)技術(shù)門檻較高等問題，嚴(yán)重制約了城市規(guī)劃設(shè)計(jì)工作的效率。為此，筆者提出了一套面向城市規(guī)劃的參數(shù)化設(shè)計(jì)新技術(shù)，并開發(fā)了相應(yīng)的系統(tǒng)。文章共分三部分：第一部分介紹了系統(tǒng)的整體架構(gòu)思路和基于屬性塊的城市圖元參數(shù)管理方法；本文為第二部分，重點(diǎn)介紹了DXF-SHP文件格式自定義轉(zhuǎn)換方法，其中包括DXF文件的讀取和存儲(chǔ)、SHP文件寫入技術(shù)等；第三部分給出了參數(shù)化建模技術(shù)，并通過實(shí)際規(guī)劃案例，證明了所述技術(shù)和系統(tǒng)的可行性和高效性。

2 DXF-SHP文件格式自定義轉(zhuǎn)換技術(shù)

DXF[1]（Drawing Exchange File）文件是Autodest公司推出的與外部CAD/CAM進(jìn)行圖形信息交換的一種文件格式。一個(gè)完整的DXF文件應(yīng)由7個(gè)大段組成：標(biāo)題（HEADER）段、類（CLASSES）段、符號(hào)表（TABLES）段、塊（BLOCKS）段、圖元（ENTITIES）段、對(duì)象（OBJECTS）段、文件結(jié)束符號(hào)（組碼為0，組值為EOF）[2]。每個(gè)大段又由若干個(gè)組組成，每個(gè)組占用連續(xù)的2行，第1行為組碼，用于表示后續(xù)數(shù)據(jù)所代表的含義，第2行為組值，相當(dāng)于數(shù)據(jù)的值，組碼和組織合起來代表1個(gè)數(shù)據(jù)的含義和數(shù)值。

本系統(tǒng)客戶端輸出格式為DXF（DWG可轉(zhuǎn)換成DXF），而服務(wù)端CityEngine平臺(tái)必須使用SHP（ESRI Shapefiles）[3]格式，因此首先需要進(jìn)行文件格式轉(zhuǎn)換，包含讀取DXF文件、存儲(chǔ)實(shí)體信息并寫入SHP文件兩大塊內(nèi)容。

2.1 讀取DXF文件

目前，DXFLIB是一個(gè)比較實(shí)用的讀寫DXF文件的C++庫。在讀取DXF文件時(shí)，DXFLIB分析文件并且調(diào)用用戶自定義的函數(shù)來添加實(shí)體、層、塊等數(shù)據(jù)。然而，DXFLIB并不保存任何實(shí)體或者信息，更不提供保存的容器，需要用戶自定義處理函數(shù)。它的基本工作原理如下：（1）DXFLIB分析DXF文件，識(shí)別對(duì)象；（2）當(dāng)獲得用戶需要的對(duì)象時(shí)，調(diào)用用戶自定義的回調(diào)函數(shù)；（3）在用戶的回調(diào)函數(shù)中處理各種實(shí)體，或者將它們保存到容器中。

本系統(tǒng)利用DXFLIB設(shè)計(jì)的讀取DXF文件基本流程如圖 1所示。首先進(jìn)入塊（BLOCKS）段讀取塊定義信息，將每個(gè)讀取到的塊及其內(nèi)部圖元存入一個(gè)預(yù)先定義的“塊”數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并保存在塊容器（一個(gè)存儲(chǔ)塊的列表）中，注意塊列表中的圖元并不在繪圖區(qū)顯示，它只起到參照的作用。塊段讀完之后，進(jìn)入實(shí)體（ENTITIES）段，搜索并讀取屬性塊（DXF內(nèi)部定義為INSERT實(shí)體）圖元。當(dāng)找到一個(gè)INSERT實(shí)體時(shí)，讀取它的引用塊名、插入點(diǎn)坐標(biāo)、縮放和旋轉(zhuǎn)參數(shù)、屬性值（ATTRIB）等信息。然后根據(jù)引用塊名，在前述的塊列表中獲取原塊定義，提取其中的每個(gè)幾何圖元，作坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、記錄屬性值、線/面判斷以及存入線/面容器等操作。實(shí)體段讀完后，整個(gè)流程結(jié)束。

2.2 存儲(chǔ)和寫入SHP

在存儲(chǔ)、寫入矢量數(shù)據(jù)方面，作為GDAL項(xiàng)目分支的C++開源庫——OGR[4]提供了較好的支持。OGR體系結(jié)構(gòu)包含有OGRGeometry，OGRFeature，OGRLayer等大類，[5]其中Geometry類又包含點(diǎn)、線、面、多點(diǎn)、多線、多面等派生子類。下面將介紹結(jié)合OGR設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（容器），用以存儲(chǔ)從DXF文件中讀取的屬性塊信息。

首先，針對(duì)屬性數(shù)據(jù)（Promp字段不做記錄）設(shè)計(jì)如下結(jié)構(gòu)：