（计算机应用技术专业论文）基于测量文档快速绘图方法的研究与应用.pdf

基于测量文档快速绘图方法的研究与应用 摘要 房地产业的迅速发展使得对建筑物图形的需求越来越多。传统的房地产业 绘图过程是测绘人员根据测绘数据制作测绘文档一一通常是e x c e l 表格，然后 绘图人员依据测绘文档在c a d 等软件中手工绘图，绘图效率不高。本文提出基 于测绘文档的快速绘图方法，实现基于测绘文档的自动绘图，从而减少绘图工 作量。本文的主要工作包括： ( 1 )通过分析测绘文档的结构特点，提出并实现了测绘数据的自动提取方法。 该方法实现了从文档中读取测量数据和测量数据转换成矢量数据。为基 于测绘文档的快速绘图解决数据获取问题。 ( 2 )通过分析建筑的拓扑结构，把建筑图形分解成基本图元，再把图元定义 成对象，然后研究基于图元对象的建筑物绘图方法。 ( 3 )在上述两项工作的基础上，使用v b a 进行二次开发在a u t o c a d 中实现 了基于测绘文档的快速绘图系统。 关键词：测绘文档：快速绘图：a u t o c a d ：二次开发 r e s e a r c ho ns u r v e y i n g - d o c u m e n t sb a s e dr a p i dd r a w i n g m e t h o da n di t sa p p l i c a t i o n a b s t r a c t w i t hr a p i dd e v e l o p m e n to fr e a le s t a t ei n d u s t r y , t h ed e m a n do fb u i l d i n g g r a p h i c i sm o r ea n dm o r e t r a d i t i o n a l l y , t h es u r v e y p e o p l ec r e a t es u r v e yd o c u m e n tt o r e c o r ds u r v e yd a t af i r s t l y ，i nm o s tc a s et h es u r v e yd o c u m e n ti si ne x c e lf o r m a t ，t h e d r a w i n g p e o p l e ，d r a wb u i l dg r a p h i c w i t hc a da c c o r d i n gs u r v e yd o c u m e n t m a n u a l l y ，i ti si n e f f i c i e n t t h ed i s s e r t a t i o np r e s e n t sar a p i d - d r a w i n gm e t h o dt o r e a l i z ea u t o m a t i cd r a w i n gb a s e do ns u r v e yd o c u m e n t s ，t or e d u c ed r a w i n gw o r k l o a d t h ed i s s e r t a t i o n sm a i nc o n t e n t si n c l u d e ： ( 1 ) b ya n a l y z i n gt h es t r u c t u r ec h a r a c t e r i s t i c so fs u r v e yd o c u m e n t ，a na u t o m a t i c s u r v e yd a t ae x t r a c t i o nm e t h o di sp r o p o s e da n di m p l e m e n t e d ；t h em e t h o dc a n e x t r a c ts u r v e yd a t af r o ms u r v e yd o c u m e n ta n dc o n v e r ts u r v e yd a t ai n t o v e c t o rd a t a t h em e t h o ds o l v e sd a t a a c q u i s i t i o np r o b l e m f o r s u r v e y d o c u m e n tb a s e dr a p i dd r a w i n gm e t h o d ( 2 ) b ya n a l y z i n gt o p o l o g i ec h a r a c t e r i s t i c so fb u i l d i n gt o p o l o g yg r a p h i c ，b u i l d i n g g r a p h i ci sb r o k e nd o w ni n t o as e to fp r i m i t i v e s ，w h i c ha r ed e f i n e da s p r i m i t i v eo b j e c t ；a n dt h e nt h ed i s s e r t a t i o nr e s e a r c h e sp r i m i t i v eo b j e c tb a s e d d r a w i n gm e t h o do fb u i l d i n gg r a p h i c ( 3 ) b a s e do nt h ea b o v et w ow o r k s ，as u r v e yd o c u m e n t sb a s e dr a p i dd r a w i n g s y s t e mi sd e v e l o p e di na u t o c a dt h r o u g hs e c o n d a r yd e v e l o p m e n tw i t hv b a k e y w o r d s ：s u r v e y i n g - d o c u m e n t ：f a s t d r a w i n g ； a u t o c a d ； s e c o n d a r y d e v e l o p m e n t l i 图表目录 图1 1 快速绘图流程图6 图2 一l 测量数据示例截图9 图2 2 测量数据解析流程图1 0 图2 3 数据转换1 2 图3 1 图形的分解与图元对象的定义1 4 图3 2 基于文档绘图系统界面1 8 图3 3 绘图过程示例1 8 图3 4 建筑实体分解成构件2 0 图3 5 把构件定义为对象2 1 图3 6 对象项的模型2 l 图3 7 对象模型的组合2 2 图3 8 构件梁的对象模型一2 4 图5 一l 系统框架图3 2 图5 2 系统主界面3 5 图5 3 快速绘图界面3 5 图5 4 快速建模界面3 5 表3 1 凉亭的测量数据2 0 表4 1 某商住综合楼公摊面积的计算3 0 v i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得 金起兰些厶堂 或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示谢意。 一躲毒愕 签字日期：h 卵年6 月玄f 、日 f 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金目巴王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授 权金厦工些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 舌、i 粤 签字日期：咖7 年月哆死 学位论文作者毕业后去向：1 双j 兰二， 三竺嚣嘿肥- 7 | ；t 友- 惫0 她 | d 通讯地址：香即考毛乎档 导师签名： 签字日 电话： 邮编： 讲月乒 钟。哆77 父多 致谢 自2 0 0 5 年5 月开始攻读学位以来，至今己4 年。在这段时间里，从专 业学习到论文的完成，无不得到导师罗月童副教授的不倦教诲。导师认真 的工作态度，严谨的治学作风和探索创新的精神，时刻在鼓励和鞭策着我。 在罗月童副教授的指导下，使我确定了自信心，也使我从做工程的思维模 式向理论研究的思维模式的转变，学会了科研的方法，开阔了视野，也学 到了许多做学问、做人的道理。在此向尊敬的导师表示深深的谢意! 感谢安徽省测绘局王芳同学在我做论文期间给予的帮助。她的研究成 果为我的研究提供了有益的参考。 感谢所有参考文献的作者和同行的工作，给予我莫大的启发。 最后衷心感谢我的家人对我的支持，以及所有曾经帮助过我的人。 刘兵 2 0 0 9 年5 月15 日 第一章绪论 1 1 选题背景 近年来随着经济的发展，全国各地修建大量商业小区，房地产业在中国迅 速崛起，房地产业对建筑物图形的需求也迅速增长，对快速绘制建筑图形提出 更高要求。目前房地产业绘图的现状一般都是测绘人员将现场测绘的数据输入 到e x c e l 中，并将测绘数据整理牛成测绘文档，然后把e x c e l 文档中的数据以 坐标的形式输入到c a d 中以逐点逐线的方式画出图形。这个过程需要技术人员 手工完成，即测量数据从e x c e l 录入到a u t o c a d 直至绘图、出图整个过程全靠 手工完成，不仅工作量大且易出错。这种绘图方式渐渐不能满足房地产业日益 增长的需求。如何利用计算机技术实现快速绘图的研究应运而生。传统的绘图 方式没有充分发挥e x c e l 和a u t o c a d 的潜在功能。本文根据e x c e l 和a u t o c a d 的二次开发技术，研究基于测绘文档快速绘图的方法，即通过e x c e l 与a u t o c a d 的结合，可以方便快捷地驱动a u t o c a d 绘图。使a u t o c a d 中一些相对繁冗的 操作通过e x c e l 的使用得以简化，实现a u t o c a d 自动读取e x c e l 中的数据并绘 制图形。 1 2 绘图与建模的现状 当前我国房地产业绘图使用的c a d 软件是主要是美国a u t o d e s k 公司开 发的a u t o d e s k 软件，它是一个功能强大、易学易用、具有开放型结构的软件， 不仅便于用户使用，而且系统本身可不断地扩充和完善，它被广泛地应用于微 机及工作站上【2 】。国内外软件开发商在有关工程设计方面开发的c a d 软件有： 华远的h o u s e 软件、建研院的a b d 集成化软件和b i c a d 软件、理正的c a d 软件、方圆公司的方圆三维室内设计系统等。随着c a d 技术的不断发展，其覆 盖的工作领域也不断地扩大，如工程设计c a d 项目的管理、初步设计、分析计 算、绘制工程、统计优化等。c a d 技术的应用正在有力而迅速地改变着传统的 工程设计方法和设计生产的管理模式。通过多年的设计实践c a d 技术以简单、 快捷、存储方便等优点已在工程设计中承担着不可替代的重要作用【”。 1 2 1 绘图现状 目前我国房地产绘图方法主要有手工绘图和参数化绘图两类。手工绘图就 是绘图人员( 设计人员) 借助绘图软件把测量数据变成二维或三维图形方式展 示出来。传统的手工绘图通过绘图员向c a d 软件平台输入点的坐标值来绘制 点、线、面的方式来绘制图形，这种绘图方式不仅速度慢而且容易出错，工作 繁杂枯燥。为了改变这种绘图现状，人们引入参数化绘图方法。 参数化绘图即图形参数化技术，就是在工程图形模型中，以其尺寸为参数， 用尺寸的改变驱动图形的改变。这样的模型可以得到一系列的图形，很适合系 列产品的绘图。参数方法有变量几何法、几何推理法和变量流技术的参数化方 法等。变量几何法又称为非线性方程组整体求解法。它应用一组特征点来定义 欧氏空间中的一个形体，用n 个特征点定义的形体共有3 n 个自由度，相应需 要建立3 n 个独立的约束方程才能唯一确定形体的形状和位置。此法的概念清 楚，适应能力强。但是方程组整体求解的效率低，处理过程的几何直观性差， 非线性方程组求解网难，如果迭代初值选择不当，算法可能失败【l 】。几何推理 法包含作图规则匹配法、几何作图局部求解法和辅助线作图法等。作图规则匹 配法的主要特点是将人们手工绘图的过程分解为一系列最基本的作图规则，采 用人工智能的符号处理、知识表示、几何推理等手段，将当前的作图步骤与基 本规则相匹配来求解。求解未知参数时，只有在有关的局部范围内，确定好优 化作图步骤后，修改设计的执行速度才快；但是采用人工智能的几何推理、匹 配技术，其繁琐的约束谓词又会延长几何模型本身的建立时间。这种方法现在 还不能直接应用于实时交互绘图系统。几何作图局部求解法，即在交互作图过 程中，随时标注每个新增加几何元素的自由度和所受的约束关系，经判断、检 测，解出条件成熟的元素，直至解出所有未知参数。辅助线作图法在实现技巧 上与几何作图局部求解法完全一样，只是求解步骤更简单。上述方法绘画一般 的图形效果好，但是对复杂的工程图来说，距实用尚有一定距离。变量技术的 参数化方法是基于几何作图局部求解法。它以全交互方式准确的定义基型。基 型随时可以被改变，引入通道确认机制，系统自动提取约束，并实施尺寸驱动。 因此，基本上解决了多通道多变量多视图的图形问题。用此方法已能绘出复杂 的工程图【12 1 。 1 2 2 建模现状 一、c a d 实体建模技术 c a d 实体建模技术是指给定一组几何元素和一系列描述它们之间关系的 约束条件，求解满足这些约束条件的这组几何元素。整个建模过程借助c a d 软 件系统来实现，利用鼠标在计算机屏幕上直接绘制或通过c a d 自带的编程语 言绘制实体，也可以利用模型库中已有的元件通过“交”、“差”、“并”等几何体 的正则运算拼合成实体空间模型10 1 。 二、特征建模技术 特征建模技术是基于一组预定义特征 1 1 】，在系统内部预先形成特征库和特 征分类，并组织成层次化的结构，在设计过程中，用户根据需要交互输入特征 类型，然后通过定义尺寸约束，添加位置约束，完成特征约束模型的建立和求 解。 三、参数化实体建模技术 2 参数化实体建模技术是一种通过相关几何关系组合一系列用参数控制的 特征部件而构造整个几何结构模型的技术。参数化实体建模与实体c a d 图形 建模的不同之处在于，前者侧重于实体模型形态的完全参数化，用户与模型的 交互只能通过修改参数来实现；而后者则侧重于实体建模过程的用户参与，用 户借助c a d 软件系统，能够交互控制实体的位置、结构及其操作【2 引。 在建模方面，常用的建模方法有几何建模( 包括线框建模、曲面建模、实 体建模) 、特征建模( 包括参数化和变量化建模) 、面向对象建模及产品集成建 模的发展过程。三维几何建模又分为线框建模、曲面建模和实体建模。线框建 模是以线来构造三维物体，其主要算法是空间自由曲线的拟合和表达相对简单。 曲面建模是由曲面来构造三维物体，其主要算法是自由曲面或雕塑曲面的牛成 算法等，其算法较为复杂。实体建模是构成真实的实体，其算法比较复杂l l 川。 在实体建模技术研究中提出了很多算法，常用的有边界表示法b r e p 和几何构 造法c s g e l 3 】。为了统一几何建模的表示，还研究开发了新的算法即非均匀有理 b 样条( n u r b s ) 算法。这种算法在几何建模中起了重要的作用。随着几何建 模技术的发展和实际应用的要求，到8 0 年代后期又出现了参数化和变量化的建 模技术。参数化建模技术一般是指设计对象的结构形状比较定型，可以用一组 参数来约定尺寸关系，参数的求解较简单，参数与设计对象的控制尺寸有显示 对应关系，设计结果的修改受尺寸驱动【2 7 】。这种c a d 系统最早推出的是p t c 公司的p r o e n g i n e e r 。变量化建模技术是指设计对象的修改需要更大的自由度， 通过求解一组约束方程来确定产品的尺寸和形状。约束方程可以是几何关系， 也可以是工程计算条件，设计结果的修改受约束方程的驱动。变量化建模的代 表是s d r c 公司的v g x 。这一技术应用到s d r c 产品i d e a sm a s t e rs e r i e s 系 统中 1 4 】。v g x 为c a d 软件带来了空前的易用性。特征建模是c a d 建模方法 的个新发展【2 引。特征建模是着眼于更好地表达产品完整的功能和生产管理信 息，为建立产品的集成信息模型服务。特征包含了产品的特定几何形状、拓扑 关系、典型功能、绘图表示方法、制造技术和公差要求等。特征的引用直接体 现了设计意图，使得建立的产品模型更容易为人理解和组织生产 2 4 1 。 1 3 技术支持 1 3 1 面向对象方法 面向对象方法学的出发点和基本原则是尽可能模拟人类习惯的思维方式， 使开发软件的方法与过程尽可能接近人类认识世界解决问题的方法与过程，也 就是使描述问题的问题空间与实现解法的解空间在结构上尽可能一致【2 1 | 。 面向对象方法是把程序看作是相互协作而又彼此独立的对象集合，面向对 象方法具有下述的四个要点： 认为客观世界是由各种对象组成的，任何事物都是对象，复杂的对象可以 由比较简单的对象以某种方式组合而成。 3 把所有对象都划分为各种对象类，每个对象类都定义了一组数据和一组方 法。 按照派生类与基类的关系，把若干个对象类组成一个层次结构的系统。 对象之间仅能通过传递消息相互联系。 综上所述，面向对象就是既使用对象又使用类和继承等机制，而且对象之 间仅能通过传递消息实现彼此通信。 面向对象方法学的优点包括与人类习惯的思维方法一致、稳定性好、可重 用性好、较易开发大型软件产品、可维护性好等【2 6 1 。 1 3 2 参数化方法 参数化方法，即采用参数化设计方法来改变传统的手工绘图方式。它实现 使用者一次输入数据，计算机自动绘制图形，它把设计人员从繁琐的重复性绘 图工作中解放出来，大大减轻了设计人员的劳动强度，降低对普通用户在专业 和计算机软件方面的要求，缩短了产品的设计周期，提高了绘图的速度【3 】。 参数化绘图主要适用于图形结构形式基本固定而结构尺寸参数变化的图 形。参数化绘图方法主要包括程序参数化绘图、参数交互式绘图及尺寸驱动式 绘图三种，现简介如下： 一、程序参数化绘图 程序参数化绘图的实质，就是将图形信息记录在程序中。图形的描述通常 可分为：图形的拓扑关系、图形的几何参数以及这些几何参数与图形结构参数 之间的联系。通常用一组变量记录图形的几何参数，用一系列的赋值语句表达 几何参数与结构参数之间的关系，然后用一系列的调用语句来描述图形的拓扑 关系。 二、参数交互式绘图 参数交互式绘图的实质是对图元的操作。任何一个图形，都可以看作是由 若干基本图元构成。首先将图形结构分解为参数化的基本图元并建立图元库， 然后交互式地将图元组合形成各种图形结构，同时允许对图元进行修改。 三、尺寸驱动式绘图 参数交互式输入图形，必须严格依照构成几何形体的图素的准确值和它们 之间的相对位置关系来绘制。如果无须对图素准确定位，可以以草图形式快速 生成图形，然后通过运行程序产生准确图形，这就是尺寸驱动式绘图的基本思 想【38 1 。 参数驱动是一种新的参数化方法，其基本特征是直接对数据库进行操作。 因此它具有很好的交互性，用户可以利用绘图系统全部的交互功能修改图形及 其属性，进而控制参数化的过程；与其他参数化方法相比较，参数驱动方法具 有简单、方便、易开发和使用的特点，能够在现有的绘图系统基础上进行二次 开发。而且适用面广，对三维问题也同样适用 2 4 1 2 5 】。 4 1 3 3 电子表格绘图技术 电子表格绘图技术就是把e x c e l 电子表格中的数据直接输入绘图软件实现 自动绘图。a u t o c a d 具有强大的绘图功能，e x c e l 具有强大的数据处理功能， 写出适用的程序将两者优点结合起来就能实现a u t o c a d 直接读取e x c e l 中的数 据自动绘图。a u t o c a d 与e x c e l 都具有二次开发功能，用e x c e l 编程联接c a d 或用c a d 编程联接e x c e l 都能实现电子表格绘图功能f 9 】。 电子表格绘图优点：参数化绘图适用于图形的形状固定，大小不同的绘图 方式；由于有通信技术的支持，电子表格绘图技术不仪能改变图形的大小，也 能图形的形状。 1 4 研究内容 在计算机技术迅速发展的今天，如何利用计算机技术实现快速绘图、建模 的问题日益突出。以房产测绘为例，在测绘工作中一般都会有大量测量数据， 这些数据通常保存在e x c e l 文档中，如果能够直接利用这些数据来绘图、建模 无疑会有效解决手工绘图、建模速度慢的问题。 本文在综合参数化方法和面向对象方法的基础上，利用e x c e l 和a u t o c a d 的二次开发技术，提出了基于文档快速绘图、建模的方法，也就是直接利用e x c e l 文档中的数据来完成绘图与建模的工作。为了实现基于文档绘图与建模需要研 究以下问题： 一、数据格式转换 e x c e l 中的原始数据是数值型的测量数据，a u t o c a d 绘图、建模的数据是 矢量数据，测量数据不能直接用于c a d 绘图和建模，必须把e x c e l 中的测量数 据转换成矢量数据。数据格式转换可以利用e x c e l 的数据处理功能实现。 二、e x c e l 与a u t o c a d 之间的数据通信 e x c e l 完成数据格式转换后，还要把矢量数据录入a u t o c a d ，即建立e x c e i 与a u t o c a d 之间的通信。这一问题可以通过编程联结c a d 与e x c e l ，实现二 者的通信，把转换后的数据从e x c e l 传递到c a d 。 三、快速绘图 如何利用e x c e l 中的数据驱动a u t o c a d 自动绘图是本文研究的重要内容。 文献【25 】中利用e x c e l 与c a d 地结合画出一条由多个坐标点连接成曲线。 在此基础上本文尝试通过e x c e l 与c a d 的结合快速绘制二维平面图和三维立体 图。 本文利用e x c e l 应用程序来保存数据转换的矢量数据( 多个点的x 、y 坐标 值) ，并与c a d 地结合起来，就能很容易地画出由多个坐标点连接成的图形。 四、公摊面积的计算 商品房销售中存在大量有关公摊面积争议的原因有二，一是缺少有关公摊 面积的权威性规定；二是缺少各方认可的公摊面积计算公式。同时在房产基础 测绘中包含房屋共有面积分摊计算。因此本文在研究快速绘图方法的同时尝试 5 根据建设部关于公摊面积问题的最新规定，结合通行的计算方法，在e x c e l 中 用v b a 设计出公摊面积的计算公式，实现公摊面积的自动计算。 1 5 研究方法 基于文档快速绘图的目的是提高绘图的速度，降低人的手工作业量。为此 本文拟从以下两方面着手： 一、改变数据的输入方式 在传统绘图方式中大量的测量数据是靠绘图员以手工方式输入c a d 软件， 这种数据输入方式不仅繁琐且易出错。本文通过c a d 的二次开发功能编程建 立c a d 与e x c e l 的通信，使c a d 直接从e x c e l 文档中读取数据。 二、改变绘图方式 传统绘图方法是采取逐点、逐线的方式来绘图，这种绘图方式繁琐低效， 是绘图速度慢的主要原因。本文根据测量数据和建筑结构把整个建筑若干基本 部分。绘图时把基本部分定义成基本图形对象，通过参数控制其大小和形状， 全部绘制好基本部分的图形，再通过组合方式把基本图形组合成平面图；建模 时把基本部分定义成基本构件对象，通过参数控制其大小和形状，通过参数对 构件建模，构件模型通过布尔运算组成建筑模型。 如何把建筑分解成基本部分取决于从文档中获取的信息。即根据从文档中 的信息确定如何对建筑物进行分解。 1 、信息的获取 本文绘图和建模的数据都来自文档，从文档中获取两类信息：一是直接读 取建筑的边长、坐标等测量数据，测量数据通过数据格式转换变成矢量数据， 为绘制基本图形和对构件建模提供数据；二是通过分析测量数据和建筑实体的 对应关系推导出建筑实体各组成部分的拓扑关系。拓扑关系是指建筑各部分之 间的邻接、关联和包含等空间相互关系。拓扑关系为基本图形、构件的组合方 式提供依据。即基本图形组合成平面图时哪些线段是应该删除的多余线段；基 本构件之间的布尔运算是并、交、补的哪一种。 二维平面图ll 三维线框模型 扑关系 图1 - 1 快速绘图流程图 6 2 、模块化的绘图方式 采用模块化的绘图、建模方法能够降低手工作业的难度，充分发挥计算机 自动绘图和建模技术。本文根据e x c e l 文档中的测量信息和建筑的结构信息把 建筑分解为若干部分( 模块) 并定义为对象，通过参数绘制其大小和形状，再 把不同模块组合成整体【l 6 1 。 3 、面向对象方法 在绘图和建模中引入面向对象方法。绘图时把建筑图形分解为若干基本图 形，把每一基本图形定义成图形元素对象( 图元) ，图元的大小和形状由其参数 控制；建模时把建筑实体分解成一系列基本构件，把每一个基本构件定义成构 件对象，通过构件参数对构件对象建模【2 2 1 。 4 、参数化方法 本文是通过参数不仅能控制基本图形( 构件) 的大小也能改变其形状，用 转换的矢量数据给对象的参数赋值。通过参数控制对象的大小和形状。 1 6 章节安排 第一章分析当前房地产业对建筑物图形与模型的需求快速增长与传统绘 图和建模方式的矛盾，介绍当前绘图与建模的现状以及本课题的内容和研究方 法；叙述了本文的研究基础一一参数化方法与面向对象方法。 第二章数据处理介绍测绘文档的结构，测量数据的存储特点，通过分析测 量数据与建筑物的对应关系推导出测量数据与基本图形、测量数据与基本构件 的对应关系，为图形、构件的分解提供依据。数据处理包括绘图模式数据处理 和建模模式数据处理；数据格式转换是把测量数据转换成绘图和建模的矢量数 据格式，并将转换后的数据以按照一定方式保存便于用矢量数据对参数赋值。 第三章基于文档快速绘图，通过文档中测量数据的解析，把建筑图分解成 若干基本图形，再把基本图形定义成基本图元对象并设置图元参数来控制其大 小和形状。用c a d 的绘图语句绘制基本图形，通过基本图形的组合形成建筑 平面图。在面向对象的基础上把建筑实体分解成一系列基本构件，把构件定义 为构件对象并设置参数控制其大小和形状，通过参数对构件对象建模，构件模 型通过布尔运算组成建筑模型。 第四章公摊面积计算，分析当前商品房销售中有关公摊面积争议的原因， 介绍建设部关于公摊面积的规定，最后在e x c e l 中设计出自动计算公摊面积程 序。 第五章系统设计，介绍本文的系统开发工具一v b a ，阐述了快速绘图和建 模的系统框架设计及系统的实现方法。 第六章对全文做出了总结并对未来的研究工作进行了展望。 7 第二章数据处理 a u t o c a d 是绘图软件，e x c e l 是办公软件，两者的数据格式并不相同。直 接利用e x c e l 文档中的测量数据实现快速绘图首先要做的工作是数据处理，即 如何把文档中的测量数据转换成a u t o c a d 绘图的矢量数据。本文利用e x c e l 的数据处理能力把e x c e l 中得测绘数据转换成矢量数据并按一定的方式保存在 e x c e l 中，以便于a u t o c a d 直接读取这些数据进行绘图。 2 1 测绘文档结构与数据解析 2 1 1 测绘文档结构 在对测量数据处理之前先要从文档中读取数据并分析即文档解析。先了解 一下文档结构。 测绘文档丰要包括以下内容： 房屋建筑面积测绘成果书 编号： 项目名称： 委托方： 测绘单位： 测绘日期： 目录 测绘依据 测绘责任人 房屋建筑面积测绘报告 房屋建筑面积测绘成果 一、房屋测绘验收书 二、房屋建筑测绘数据表总表 ( 一) 、某某项目房屋建筑面积分幢汇总表 ( 二) 、房屋建筑面积对照表 ( 三) 、幢号对照表 三、房屋建筑面积计算成果表 ( 一) 、房屋建筑分户数据表( 住宅) 、( 非住宅) ( 二) 、共有共用建筑面积分摊表 四、房屋建筑面积计算表 ( 一) 、共有共用部位面积计算表 ( 二) 、共有共用建筑面积分摊计算表 ( 三) 、住宅( 非住宅) 建筑面积计算表【6 】 其中第二项房屋建筑测绘数据表保存的是测量数据，是本文进行分析、处 理的对象。 文档中的数据有两种类型，一种是数值型数据，如图2 1 。另一种是牮标 型测量数据。这两种数据在文档巾都是以表格形式存贮。数值型的测量数据与 建筑的边长对应，坐标型测量数据与测绘的华标与建筑的端点对应。为了实现 绘图和建模，一方面要把测量数据转换成矢量数据，另一方面还要通过对数据 的分析，推导出建筑实体各部分的拓扑关系，为基本图形的组合及构件的布尔 运算方式提供依据。 abcd 7 号柽1 4 3 53 7 9 5 5 7 5 9 2 0 7 房同i63 3 9 2 4 5 7 房n 2 1 3 2 3 1 0 2 #1 2 5 51 5 08 房间1 2 l6 房间2 t 51 75 5 虏间33 0 4 2 图2 1 测量数据表示例截图 2 1 2 数据解析 测绘数据在文档采用图表方式描述，分析表2 - 1 可知数据表中数据元素关 系属于树型集合结构，即表中的数据元素是“属于同一个集合”( 这些数据属于 同一建筑) 。从结构上看，该结构的数据元素之间存在着一对多的关系，其中的 根节点表不建筑物的边长，子节点表示室( 户) 的边k ，叶f 节点表示房间的 边长。这种存储结构可以方便的将数据按建筑的几何特性进行有效组织并将 其转换为能够方便的进行编辑和移动的节点的形式；而且这种树状结构非常适 合系统进行各种遍历操作。由于文档中的测量数据在格式、组织等方面与c a d 完全不同，因此要实现快速绘图必须把文档中的数据格式转换成c a d 的格式， 进而驱动c a d 自动绘图。数据格式的转换正是数据解析所要做的工作。数据 解析首先对读入内存的文件进行遍历，读取所需要的数据元素，将其转换成树 形层次结构，其中树的根节点表示整个建筑物的尺寸信息，第二层表示房间之 间的分界线叶子节点表示各房间的墙线信息；然后把根节点和子节点的数据 l 2 3 4 o 6 7 8 9 m u 值赋给对应的数组，每一个数组表示对应节点的坐标。解析就是把每一节点值 转换成c a d 中对应点的毕标格式。 具体方法是定义二维数组变量( x n ，y n ，z n ) ，用来表示建筑物各点的矢量 坐标。选择建筑物的某一点为基点( x 0 ，y 0 ，z ) 。在文档的数据表中确定与该点有 关联的各边边长和方向，据此计算每一条边的另点毕标( x l ，y l ，z 1 ) ，以同样 的方法计算出同一房间的各点举标。再用同杆方法计算相邻房间及整个楼层的 坐标。解析过程如罔2 2 所示。 * 镕 陡 倒2 - 2 测量数据解析流 罕削 2 2e x c e l 概述 m i c r o s o f te x c e l 是美斟微软公司开发的w i n d o w s 环境下的电子表格系 统，它足目前应用最为广泛的办公室表格处理软件之一。e x c e l 软件的强大的 数据处理功能和操作的简易性逐渐走入了一个新的境界，整个系统的智能化程 度也不断提高。e x c e l 具有强有力的数据库管理功能、丰富的宏命令和函数、 强有力的决策支持工具，它具有以下丰要特点。 一、分析能力 e x c e l 除了可以做一些般的计算工作外，还有4 0 0 多个函数，用来做 统计、则务、数学、字符串等操作咀及各种工程上的分析与计算。e x c e l 还专 门提供了一组现成的数据分析工具，称为“分析工具库”，这些分析工具为建立 复杂的统训或汁量分析t 作带来极大的方便。 二、操作简便 三、图表能力 四、数据j 乍管理能力 m 、 t t ，。竺里一型掣囊匹迎 、*rl， ，竺复坐蠢 霾一 舻 一 五、宏语言功能 在e x c e l 中，用户可使用v i s u a lb a s i c 语言，进行宏命令的开发。利用宏 命令，用户可以将e x c e l 的下拉菜单和对话框更改或将图形按钮的说明更换， 使它们更适合于用户的工作习惯和特殊要求【9 1 。 六、样式功能 七、对象连接和嵌入功能 2 3 数据格式转换 数据格式转换的任务是把e x c e l 中的测量数据转换成矢量数据并按一定顺 序保存在e x c e l 中。本文基于e x c e l 的宏语言功能对e x c e l 进行二次开发来实现 这一目的。 一、工作机理 数据格式转换实质是把e x c e l 工作簿( w o r k b o o k s ) q b 工作表( w o r k s h e e t l ) 中 数据，按预设的转换公式转换成矢量数据再保存到另一张工作表( w o r k s h e e t 2 ) 中。 与a u t o c a d 的a c t i v e x 对象模型一样，e x c e l 的a c t i v e x 对象模型其项层 对象也是a p p l i c a t i o n 对象，e x c e l a p p l i c a t i o n 对象提供的w o r k b o o k s 工作簿集 合对象包含有全部已经启动的e x c e l 工作簿对象，可以使用a p p l i c a t i o n 对象的 a c t i v e w o r k b o o k 方法来获取当前活动的工作簿对象，也可以使用 w o r k b o o k s ( i n d e x ) 方法来得到指定的工作簿对象【4 1 。获取要操作的工作簿后，需 要获取工作簿中的指定工作表( w o r k s h e e t ) 才能访问到其中的指定单元格内容。 e x c e l 的单元格的确定由行和列唯一指定，例如r a n g e ( ”b ，4 ”) 表示第4 行第2 列。 二、数据格式转换 从文档中读取测量数据按以下转换公式进行转换。 转换公式：x l = x 0 + a l1 y l = y 0 + a 2 1 z 1 = z 0 + a 3l x 0 y 0 z 0 是预定义的图形基点坐标，a 1 1 a n l 是建筑的边长。 根据数据解析中测量数据与建筑的对应关系，把转换后的矢量数据按照与 图形之间的对应关系保存在另一张工作表( w o r k s h e e t ) 中，这种数据存贮顺序便 于a u t o c a d 读取数据绘制基本图形，也为基本图形的组合方式提供依据。 下面的代码把从e x c e l 文档中读出数据按数据转换公式转换成矢量数据并 写入e x c e l 文档的另一张工作表中。 s u be x c e l r e a d 0 d i me x c e l a p pa sn e we x c e l a p p l i c a t i o n 声明并新建一个 e x c e l a p p l i c a t i o n 对象 d i mia si n t e g e r i = 2 e x c e l a p p w o r k b o o k s o p e n ”d ：b o o k l x l s ，r e a d o n l y 调用e x c e l 的 a p p l i c a t i o n 对象的w o r k b o o k s 集合的o p e n 方法，以只读方 式打开指定的e x c e l 文档 d i me x c e l w k b ka se x c e l w o r k b o o k s e te x c e l w k b k = e x c e l a p p w o r k b o o k s a d d w i t he x c e l a p p a e t i v e w o r k b o o k w o r k s h e e t s ( ”s h e e tl ”)对当前活动的e x c e l w i t he x e e l a p p a c t i v e w o r k b o o k w o r k s h e e t s ( ”s h e e t 2 ”)文档中s h e e t l 、s h e e t 2 工作表进行操作 s h e e t 2 r a n g e ( ”b i l & i ) = x i + s h e e t l r a n g e ( ”b ”& i ) s h e e t 2 。r a n g e ( ”c ”& i ) = y i + s h e e t l r a n g e ( ”b ”& i ) s h e e t 2 r a n g e ( ”d ”& i ) = ”= s h e e t l r a n g e ( ”b ”i ) ，s h e e t l r a n g e ( ”b & i ) ”z i e n dw i t h e x c e l a p p w o r k b o o k s c l o s e e x c e l a p p q u i t e x c e l a p p a c t i v e w o r k b o o k s a v e a s ”d ：b o o k ：1 x l s ” 保存转换后的矢量数据 e x c e l a p p w o r k b o o k s c l o s e e x c e l a p p q u i t e n ds u b 将转换后的x 坐标值放入a 列，y = x 2 + 1 坐标值放入到b 列，再将a 列和b 列合并成c 列，由于a u t o c a d 中的二维坐标点之间需要用逗号隔开， 所以我们在c 2 单元格中输入：”= a 2 & ”，”& b 2 ，c 2 中就出现了对坐标值， 见图2 - 3 。 1 2 一，： abe d 。： l xy x y 2 ：7 号楼 31 0 1 # 4 。房间1 00 0 ，0 5 6 30 6 3 ，0 6 6 33 9 6 3 j3 9 7 o3 9 0 ，3 9 8 房间2 00 0 ，0 9 ； 4 90 4 9 ，0 l o ； 4 92 7 4 9 ，2 7 l l ： 2 70 2 7 j0 。i 2 图2 - 3 数据转换 2 4 本章小结 本章介绍测绘文档的结构，文档中测量数据的存储特点，数据格式转换的 环境一e x c e l 的特点。数据格式转换的机理和实现过程，并将转换后的数据以 按照一定方式保存在e x c e l 中，便于绘图和建模时用矢量数据对参数赋值。 1 3 第三章基于文档快速绘图 传统绘图方式是先把点的坐标输入c a d ，再连点成线，最终画出整个图 形。这种绘图方式工作量大且繁琐。本文对传统绘图方法做以下改进；一、改 变数据输入方式。数据输入由传统的人工输入改为c a d 自动从e x c e l 文档中读 取；这种改进需要用数据格式转换和c a d 与e x c e l 的数据通信来支持。其中数 据格式转换已在第二章实现，本章将实现c a d 与e x c e l 的数据通信。二、改变 绘图方式。把传统绘图的连点成线，逐线绘图方式改进为c a d 根据读入的数 据一次性绘制一个基本图形，再用基本图形组合成完整的建筑图。 为了能够一次画出一个基本图形先要把建筑平面图分解成若干基本图形。 基于文档绘图根据数据处理中的测量数据和拓扑关系把建筑图形分解成 若干基本图形，再把每一个基本图形定义成图形元素对象，并设置参数来控制 的大小和形状，用转换的矢量数据对参数赋值，再调用c a d 的绘图语句绘制 基本图形。所有的基本图形绘制完以后，根据数据处理中的拓扑关系把基本图 元组合成草图并删除其中多余线段，最终形成建筑平面图。 设置图形对象一方面是降低绘图难度。在实际绘图中一次绘制一幅建筑平 面图难度较大，而一次绘制一个结构简单的基本图形较易实现；另一方面便于 实现计算机自动绘图。目前计算机自动绘图和建模能力还局限于结构简单的物 体。基于以上考虑本文在绘图和建模都采用先局部后整体的模块化方式来完成。 田 母一 图3 - 1 图形的分解与图元对象的定义 3 1a u t o c a d 概述 3 1 1a u t o c a d 技术 a u t o c a d 3 2 】是由a u t o d e s k 公司于二十世纪八十年代初为微机上应用 c a d 技术而开发的绘图程序软件包，经过不断的完善，现已经成为国际上广为 流行的绘图工具。 一、a u t o c a d 概述 a u t o c a d 具有友好的用户界面，通过交互式菜单或命令行方式便可以进行 各种操作。它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。 在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断地提高工 作效