基于Python 的AutoCAD 二次開發在批量分幅中的應用

陳波

（四川中水成勘院測繪工程有限責任公司，四川成都 610000）

0 引言

地形圖分幅圖的傳統制作方法是：先用AutoCAD 按標準圖框裁成分塊圖，再套上業主的風格樣式標準圖框，手動修改圖廓坐標。整個過程煩瑣冗長，重復性操作較多，容易出現錯誤。針對上述問題，本文對AutoCAD 測繪成果的分幅圖制作進行Auto－CAD 的二次開發，從而可以直接進行成果分幅，無須手動套特定樣式的圖框以及修改圖廓坐標，進而優化分幅圖的制作過程，本文以Python 語言為基礎，對AutoCAD 進行二次開發。

1 數據源與執行規范

1.1 數據源

大渡河CSJ 水電站YSG 渣場1:1000 地形圖，西藏自治區XQ 流域水電規劃ZX 梯級水電站施工場地1:1000 地形圖、金沙江上游GT 水電站壩址區1:1000 地形圖、重慶潼南SJHD 樞紐工程水下地形圖1:500 地形圖、西藏自治區XQ 流域水電規劃ZX梯級水電站庫區1:2000 地形地類圖。

1.2 執行主要規范（不限于）

（1）《水電工程測量規范（NB/T 35029—2014）》；

（2）《1:5001:10001:2000 外業數字測圖技術規程（GB/14 912—2005）》；

（3）《國家基本比例尺地圖圖式第1 部分：1:5001:10001:2000地形圖圖式（GB/T 20257.1—2017）》；

（4）《全球定位系統實時動態測量（RTK）技術規范（CH/T 2009—2010）》；

（5）《機載激光雷達數據獲取技術規范（CH/T 8024—2011）》；

（6）《機載激光雷達數據處理技術規范（CH/T 8023—2011）》；

（7）《測繪作業人員安全規范（CH 1016—2008）》；

（8）《水電工程三維激光掃描測量規程（NB/T 35109—2018）》；

（9）《水電水利工程施工測量規范（DL/T 5173—2012）》。

2 方法

2.1 技術選型

2.1.1 AutoCAD

用于CAD 二次開發的計算機語言有很多：C#性能最好、功能最全，但是開發難度太高，開發效率低；VBA 或者VB，難度適中，性能一般，功能有限，VB 在CAD2010 版本以后就沒有和CAD 一起安裝；Lisp，CAD 原生語言，語法難度最低，但是可讀性差。

2.1.2 Python 的特點

在近幾年中，Python 在人工智能、web 開發之中應用廣泛，同時在金融分析、爬蟲等領域也具有很大的作用，其特點如下：簡單易學，側重解決問題，輕語法；面向對象的動態語言，支持函數式、泛型等多種編程范式[1]；易于利用已有組件實現系統的功能，跨平臺使用，又被稱為膠水語言；將源代碼轉換稱為字節碼的中間形式，不需編譯成為二進制的代碼，可直接翻譯運行；開源，代碼是不保密的，方便共享，用于新的自由軟件之中；可擴展性，兼容C 語言編寫，然后再Python 程序中進行使用；豐富的庫，Python 具有豐富強大的標準庫，其中包含正則表達式、文檔生成、單元測試、線程、數據庫、網頁瀏覽器、CGl、FTP、電子郵件等；規范代碼，采用強制縮進的方式讓代碼具有非常好的可讀性。

2.1.3 Python 環境

集成開發環境是專用于軟件開發的程序，集成了幾款專門為軟件開發而設計的工具，例如：VI/VIM，靈活，支持Python 開發環境自行查找或者撰寫腳本，但不清楚模型編輯器是如何工作的；Visual Studio，是一款全功能集成開發平臺，支持各種平臺的開發；Visual Studio Code（也稱作 VS Code）是一款兼容 Linux，Mac OS X 和Windows 平臺的全功能代碼編輯器，輕量級但功能齊全；PyCharm，是面向于Python 的全功能集成開發環境，開箱即用，可以在PyCharm 中直接運行和調試Python 程序，且它支持源碼管理和項目，擁有眾多便利和支持社區。本次使用PyCharm 環境，Python3.6，CAD2016。

表1 手動與軟件工時對照

2.2 算法落地

2.2.1 分幅圖傳統制作流程

為解決常規分幅帶來的問題，各位研究者提出多種解決方案，并且在AutoCAD、ArcGIS 等軟件平臺進行實踐[2]，而傳統的地形圖分幅目前大多都在CAD 中完成：制作標準圖框，包含圖幅名稱、單位名稱、坐標信息、投影信息、成圖比例尺、測圖員、編圖員、檢查員、復查員等，按照規范以及業主方的要求設置字體樣式、顏色等；CAD 中按結合圖表裁切已經編輯好的地形圖，按結合圖表中的圖號逐一命名存盤圖號.dwg；將已經裁切好的圖號.dwg 套上制作好的標準圖框；修改上一步套上標準圖框的圖號.dwg 中的圖廓坐標；按規范命名存儲結果。

2.2.2 程序的核心模塊和算法

本文編寫的程序引用的模塊主要有：Autocad（導入導出dwg文件）、APoint（存儲點坐標）、array（存儲分幅框的圖幅范圍）、time（延遲運行）、shapely（中間件）、wx（圖形用戶界面）、tempfile（創建臨時文件和目錄）、uuid（通用唯一識別碼）、os（處理文件和目錄）。

圖1 軟件設計流程

2.2.3 關鍵函數塊

def get_path()：通過對話框選取路徑；def get_path()：分幅范圍信息；def execute()：截取分幅框內圖形，套入圖框，存出圖幅；def saveModel()：處理圖框模板；def moveModelMap()：移動模板圖幅到相應位置；def fillMapInfo ()：填充圖幅信息；def getNeighbor－Points()：填充接圖表且獲取一個點周圍的八個方向點。

2.3 生產工期對比

從表1 可以看出插件對1:500、1:1000、1:2000 等大比例尺地形圖的分幅圖制作都是適用的，而且人工制作耗時平均一幅圖耗時11~12min，而插件耗時為0.2min，省時約55~60 倍，極大地提升了工作效率，分幅成果圖框的錯誤率也由10%降至1%以下。

3 結語

3.1 結論

（1）Python 與CAD 結合開發能減少測繪中的重復工作，極大地提高測繪生產效率。

（2）Python 代碼簡潔能快速提高開發效率。

3.2 討論

測繪成果為區域經濟規劃、國土資源調查、城市建設規劃等諸多方面提供大量的基礎地理信息數據，例如水電站的設計、選址、施工、運營等。近年來，無人機由于具有體積小、造價低、使用方便、對環境要求低等優點而備受各界人士關注，并作為攝影測量平臺應用于測繪行業當中[3]。無人機航空攝影測量可以方便快速的采集數據，而后期數據處理、制圖都需要人工完成，Python 與CAD 的二次開發可用于地形圖、斷面等測繪成果中，也可推廣到與其有關的如國土空間規劃、工裝設計、工業制圖等成果中，可以很好地簡化生產流程，縮短工期，提高效率。