基于VBA自動繪制時間－沉降量曲線插件的設(shè)計

王衛(wèi)華 ，柯于衡

(宜昌市測繪大隊，湖北 宜昌 443100)

1 引 言

“時間－沉降量曲線圖”作為測繪單位必須提供客戶的要資料之一，在很多地區(qū)是不能簡單運用Excel軟件提供的圖表繪制功能來完成的，生產(chǎn)單位往往是結(jié)合AutoCAD 的繪圖功能和Excel 的統(tǒng)計計算功能來手工繪制，不僅費事費力，而且在作業(yè)過程中容易引入人為誤差或錯誤。因此，借助AutoCAD 二次開發(fā)編寫插件無疑是解決此類問題最好的方法。

Visual Lisp 和VBA 是常用的AutoCAD 二次開發(fā)工具，兩者各有所長，互為補充。Visual Lisp 適合描述人機交互的工程，長于編寫模擬設(shè)計師思路的專業(yè)設(shè)計程序，對于各種用戶的輸入、錯誤的識別與恢復等有相當強大的功能，能充分發(fā)揮交互操作的特長，同時具有最多樣式的程序運行模式和很好的兼容性。缺點是編譯困難，DCL的設(shè)計編寫很難熟練掌握，因為其編譯困難，很難編寫大型程序。VBA 可以很方便的使用Windows 系統(tǒng)資源，使AutoCAD 很容易和Windows 下的Excel 等應(yīng)用程序交互;對話框功能比Lisp DCL 好很多，多文檔視圖環(huán)境下的應(yīng)用程序也比Visual Lisp 提供了更多的支持，且VBA 代碼有較好的可讀性，能進行復雜計算公式的編制。不足之處是不能像Visual Lisp 一樣隨心所欲的調(diào)用CAD 的命令，許多交互操作的技巧在VBA 中不能直接調(diào)用。綜上所述，熟練、靈活的掌握兩種語言的技巧和精髓，能幫助我們寫出實用高效，強壯性好的程序，本文中時間－沉降曲線自動繪制插件的主體用VBA 編寫，局部借用了Visual Lisp 的一些功能，詳細情況見文中代碼。

2 實例和編程思路

2.1 工程概況

某小區(qū)2#樓為18 層剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑總高度50.7 m，該樓共埋設(shè)了14 個沉降觀測點，12 次觀測沉降數(shù)據(jù)如表1所示:

表1 2#樓沉降量統(tǒng)計表

2.2 編程思路

時間－沉降曲線圖如圖1所示，橫軸代表時間跨度，縱軸代表各時間點對應(yīng)的沉降量，除了曲線主體之外，還必須注明時間刻度、沉降量刻度、曲線對應(yīng)點號等輔助要素。為了方便闡述插件的編寫過程，將插件實現(xiàn)過程分為以下5 個步驟來分別說明:

圖1 標準時間－沉降量曲線

(1)沉降曲線數(shù)據(jù)的讀取;

(2)自動判斷監(jiān)測數(shù)據(jù)信息中的時間跨度、點號、有效取值區(qū)域;

(3)根據(jù)最大日期和最大沉降量定義橫縱軸刻度;

(4)繪制坐標軸、標注文字;

(5)生成時間－沉降量點陣，將點陣連成的折線擬合為曲線。

3 程序的實現(xiàn)

為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動讀取，完全不需要人為干預自動繪制沉降曲線，需要根據(jù)沉降觀測外業(yè)結(jié)束后歷次觀察數(shù)據(jù)統(tǒng)計出合格的時間－沉降量表格，以此為基礎(chǔ)來完成插件的編寫，如表2所示:

表2 時間－沉降量基礎(chǔ)表格

3.1 數(shù)據(jù)讀取

需要借用Excel VBA 的部分功能，讀取的對象是當前打開的Excel 工作簿中的數(shù)據(jù)，如果找不到激活狀態(tài)的工作簿，程序會自動提醒打開需要繪制時間－沉降曲線的表格，代碼如下:

3.2 判斷有效數(shù)據(jù)區(qū)域，提取點號、時間跨度等數(shù)據(jù)信息

通過一個循環(huán)語句的使用，根據(jù)其是否為空來判斷當前工作簿的有效范圍，這對后面所有工作都至關(guān)重要。觀測點的點號需要在曲線末端注明，點號的讀取位置為表一中單元格(3，A)至(k1，A)。時間跨度需要確定表格有效區(qū)域的最大列數(shù)“m1”，表格中單元格“excelSheet．cells(2，m1)”的值就是沉降觀測對應(yīng)的時間跨度，實現(xiàn)代碼如下:

3.3 判斷橫軸和縱軸刻度大小

為了圖形的美觀、突出沉降變化的特征和打印方便，橫軸和縱軸的長度比例關(guān)系設(shè)定為2∶1，橫軸每格代表的天數(shù)要根據(jù)時間跨度自動調(diào)整，時間跨度(“excelSheet．cells(2，m1)．Value”)在3.2 操作中已經(jīng)得到，通過函數(shù)關(guān)系來調(diào)整橫軸刻度的大小;同樣，縱軸每格代表沉降量也需要根據(jù)整棟建筑最大的沉降量來調(diào)整，需要比較各個觀測點沉降量來獲得最大沉降量的值，再通過函數(shù)關(guān)系來調(diào)整縱軸刻度的大小，實現(xiàn)代碼如下:

3.4 橫縱坐標軸、輔助元素的繪制

如圖2，橫軸的繪制包括坐標軸、刻度分劃、日期標注和文本等內(nèi)容。因為每個項目有若干個觀測點，需要引入一個三維點pt1(2)作為單個觀測點沉降曲線繪制的基點，使各觀測點曲線成果整齊排列，互不干擾。定義代碼如下:

圖2 橫軸標準樣式

同理可以繪出縱軸及其輔助元素，此處不再贅述。

3.5 繪制曲線

繪制曲線為本插件的主要功能，是最核心也是最有難度的部分。一種方案是先根據(jù)時間和沉降量組成的點陣畫出一列點，用輕量級多義線連接所有點，最后對多義線進行擬合成沉降曲線。另外一種方案是用“樣條曲線”直接連接點列，兩種方案大同小異，差異之處就是第一種方案所繪曲線是二維曲線，而第二種方案繪制為三維曲線，表現(xiàn)出來的效果是完全一致的，本文采用第一種方案編程。由于實際監(jiān)測過程中，經(jīng)常遇到少數(shù)點被破壞的情況，如果出現(xiàn)了表3所示“202”點在第9 次觀測前被破壞或毀損的情況，需要中斷對該點的觀測，這樣繪制曲線時點pt 的維數(shù)需要根據(jù)實際觀測的次數(shù)來決定，所以pt 的定義必須是一個不指定維數(shù)的雙精度數(shù)組，具體維數(shù)要看沉降量取值為“0”時候“列”的值，用redim 命令來重新定義。

表3 有缺損觀測點的表格

圖3 未經(jīng)擬合的沉降曲線

這樣繪制的輕量多義線是一條折線，如圖3所示，還需要擬合成一條光滑的曲線，這里需要結(jié)合Visual Lisp 的相關(guān)知識，具體實現(xiàn)過程如下:通過所繪折線的handle 屬性得到該折線的句柄，組合成lisp 能識別的AutoCAD 命令來對折線編輯擬合，代碼如下:

擬合后就得到圖1所示沉降曲線圖成果。

通過設(shè)置行變量j 從3 到k1 的循環(huán)，可以實現(xiàn)依次畫出整個項目所有觀測點的功能。所有成果圖會自動排列成一列，由于本例觀測點偏多，不再一一列舉。

4 結(jié) 語

本文基于VBA 編程技術(shù)，充分結(jié)合AutoCAD 軟件，所編寫插件能很好完成滿足宜昌市沉降報告要求的時間－沉降量曲線的繪制，在本單位內(nèi)部使用節(jié)省了沉降內(nèi)業(yè)工作時間。同時再根據(jù)使用過程中遇到的新情況，比如觀測點被破壞，觀測被迫中斷等預先沒有考慮的情況，經(jīng)過不斷改進完善，使插件的強壯性和穩(wěn)定得到提高。

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