基于CAD平臺土地整治輔助規劃設計系統研究

蔣東正

【摘要】土地整治活動是近年來我國加強農業設施建設、改善耕作條件、保護耕地的有效措施之一，屬于土地利用在調整的措施，其前期必須經過可研、規劃、設計等階段，因此前期規劃對于整個項目的成敗與否非常關鍵，它決定了項目的資金需求量、內容、目標。土地整治項目一般涉及面積大、內容多等特點，而且近年來有規模逐漸增加之勢，對于綜合性的整治項目前期可研、規劃沒有搞好，將導致項目很難或無法實施。因此本文結合目前規劃設計階段的主要工作方法和思路重點探討基于CAD平臺輔助規劃軟件構架，以期能提高規劃設計的精度、節約時間。

【關鍵詞】土地整理；規劃設計； CAD；Excel

目前，土地整治項目規劃與設計工作輔助軟件較多，通常依據各作業單位的習慣或者技術水平或者采用Autodesk公司的CAD系統，或者Arcgis、Mapgis等較GIS系統，現有的商業系統各有優勢，比如CAD系統在輔助制圖方面非常靈活強大，但對于空間運算和分析及屬性管理相對較弱，GIS系統一般對于空間分析能力較強，但在輔助制圖方面能力欠缺，缺乏靈活性，且GIS系統對于數據的質量要求較高，進入GIS系統的數據必須經過規范化，同時商業GIS系統一般有自己定義的格式，與CAD數據交換存在一定的障礙。土地整治項目規劃不僅僅是制圖的問題，還涉及許多圖形關聯的數據，數據還要進行分析匯總，再反饋于規劃圖形中，并且該過程可能是多次，因此往往完成一個規劃設計需要使用數種軟件，基礎數據往復不停轉化，浪費大量寶貴的時間。本文旨在綜合利用現有通用平臺的基礎上，嘗試通過二次開發實現一種土地整治輔助規劃系統，以提高規劃編制的效率。

1 系統框架

Autodesk公司的CAD系統（以下簡稱“CAD”）經歷了數十年之久，演化出了十幾種版本，目前已經廣泛應用于國土、規劃、水利、機械、制造等行業，優點是簡單易學，靈活開放，但該系統僅僅是一個通用制圖平臺，只提供了基礎幾何對象構建和圖形渲染，而對于規劃設計來說還缺少專業的功能和更高級的空間運算。微軟的Excel俗稱電子表格，是一種功能強大的簡易數據庫，內置大量功能函數和計算模型，簡單易用，同時也具有靈活的二次開發接口。針對目前土地整治規劃設計中土地整治規劃的工作特點，將CAD和Excel綜合結合起來發揮各自的優勢，即可解決土地整治規劃中的圖形和數據計算的問題。但如何綜合兩種軟件是一道難題，好在CAD系統和Excel系統都支持Microsoft的ActiveX技術規范，即：CAD系統和Excel系統都提供了ActiveX Automation對象模型，差別只在于對象內的不同，也就是說在通用的IDE里面只要我們知道了CAD和Excel系統模型的調用方法和對象細節，我們就可以同時操作CAD和Excel里面的內容，這樣就可以實現CAD和Excel系統的交互使用，而不用來回切換和導入導出數據，這點非常重要，是我們這一系統的關鍵和基礎。

系統框架如下圖所示：

CAD系統缺少空間運算功能，系統建立之前，還需要構建土地整治規劃中常用的空間算法模塊如：三角網構建、方格網構建、幾何對象邏輯運算（點線面的求交、求差、求并）等，以便于土方計算、調配、縱斷面繪制等功能的實現。元數據主要用來存儲規劃過程中數據說明的，需要提前設計模版，主要內容有：制圖坐標系、制圖時間、制圖人、編制單位、規劃階段等；數據模版主要為規劃成果數據展示提供框架，可以提前設計好，如土地利用現狀結構表模版、規劃前后土地利用結構對比表模版、計價清單模版、工程量模版、高程數據庫等，元數據和表格模版均存儲于EXCEL文件數據庫中。

2系統運行基礎搭建

本系統以CAD和Excel兩種軟件為基礎，利用Visual Basic IDE作為集成環境進行系統搭建，CAD系統負責圖形處理、展示等，Excel負責基礎數據存儲（元數據、模版數據）、數據計算、規劃成果數據輸出等（如圖1）。

3系統功能模塊

依據土地整治規劃設計工作的特點以及相關行業標準，構建了地形圖處理模塊、規劃圖編制模塊、統計量算模塊、標注模塊、斷面繪制模塊、土方計算模塊、清單編制模塊（如圖2）。

3.1地形圖處理

地形圖是規劃的基礎，是原始地理信息的來源，后期規劃分析編制中需要對地形信息進行分析運算，那么地形信息的識別和采集存儲是必要的，因此在該模塊中主要提供了高程識別、等高線識別、坎線識別等功能，通過這些功能可以將原始地形圖轉化為地形數據庫，便于后期的地形分析和應用。

3.2 規劃圖編制

土地整治項目規劃中工程布局是項目最終實施的依據，也是規劃工作的重點內容，在該模塊中，主要提供了規劃工程繪制、條田生成等功能，規劃工程繪制功能主要保證了繪制同一類工程時，按既定的圖層和樣式進行繪制，避免傳統作業下，不停的調整繪制實體的樣式和圖層，節約了大量的時間；條田生成功能，主要是在溝渠路等線狀工程布置完成的情況下，可自動生成條田界線，便于后期面積計算和土方計算等工作。同時該模塊還提供了圖幅整飾和圖框生成兩個功能，為成圖和出圖提供便利。

3.3 統計量算和標注

該模塊主要對于規劃布局后形成的規劃圖，進行各類工程數量和類型的統計，以便于下一階段的單項工程設計和預算，主要為：點狀工程統計（橋、涵、閘等），一般統計個數，型號；線狀工程統計（路、溝、渠等），一般統計長度、型號；面狀工程統計（平整等），主要統計面積。統計量算過程中一般會調用標注模塊中的空間排序功能，會對統計過的實體賦予一個空間順序號，便于圖上標注順序與統計順序的一致，確保圖表一致。標注功能，主要是對規劃布設的工程按類別和排序后編號進行圖上標示，以便于后期工程實施及目視識別。

3.4 縱斷面繪制

主要提供了各種工程施工縱斷面繪制的功能，對于線狀工程來講，縱斷面是指導施工的主要依據，同時也是規劃設計時必須要確定的設計成果，該階段的工作也是設計工作中最繁重的，需要設計人員不停的試算和校核。該模塊不僅能提供繪制自然斷面的功能，還能提供設計斷面自動計算優化等功能，大大減輕了設計人員的工作強度，減少了工作時間。

3.5 土方量計算

土方計算雖然繁雜，但對于土方計算的算法研究已經相當成熟，本模塊集成了目前通用的散點法、三角網法、方格網法、斷面法四種比較成熟的方法，提供了單個田塊土方計算和批量土方計算，徹底解決了大面積土地整治過程中土方計算的難題。

3.6 工程清單編制

該模塊的基礎在于一個建立好土地整治工程建設標準劃分的子目庫，通過對土地整治常用工程類型及施工方法的梳理，建立到工序的工程類型劃分數據庫，該數據庫存儲在excel表中，通過OLE技術，在規劃工程布局完成后可依據工程布局的類型、數量等生成初步的工程量清單，當然該清單只是初步的，還需要依據單項工程詳細設計進行細節調整，才能與最終的設計內容相一致，據此編制的預算才準確。經調整修改后的清單可以通過導出功能，直接轉換成xls、dbf文件等常用格式，便于進入其他預算軟件系統，節省了大量的預算編制時間。

4系統實現及應用

依據上述框架及功能設計，利用vb6.0編寫基礎算法以及調用各類CAD、Excel電子表格的對象，實現這土地整治規劃設計中的常用功能，為土地整治規劃設計編制是提供一項工具。

在安徽省某省級投資土地整治項目規劃中，總建設規模為1239.1560公頃，預計總投資為4019.80萬元，初步確定規劃方案中，規劃平整田塊230塊，規劃新建修復各類溝渠195條，水工及交叉建筑物542座，道路99條，傳統作業模式下，平整田塊土方量計算、溝渠路長度統計、溝渠路縱斷面繪制需要2-3名規劃員至少兩個星期的時間，而且極易錯漏，利用本系統只要一名規劃員，2-3天即可完成上述工作內容，基本不會錯漏，極大減輕了規劃設計工作的強度，提高了精度。

5、結語

通過多次土地整治項目規劃設計編制的實際應用，發現該系統運行的基礎環境簡單，無需復雜的硬件及軟件支持；系統設計貼合土地整治規劃設計工作的實際操作，具有很強的針對性，能簡化工作中的重復操作，節約規劃設計人員的時間，讓規劃設計人員將更多的精力轉移到規劃設計方案上，大大提高了規劃設計成果的精度。但該系統對于土地整治工作中單項工程輔助設計內容考慮尚少，是今后完善該系統的一個重要方向。

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