基于AutoCAD的DLG自動(dòng)化質(zhì)量檢查探究

詹必偉，高 穎，翟 翔，李 濤

(成都市規(guī)劃信息技術(shù)中心，四川成都 610041）

基于AutoCAD的DLG自動(dòng)化質(zhì)量檢查探究

詹必偉，高 穎，翟 翔，李 濤

(成都市規(guī)劃信息技術(shù)中心，四川成都 610041）

一、引 言

DLG產(chǎn)品為滿(mǎn)足日益廣泛的前端應(yīng)用，其定位不能拘泥于傳統(tǒng)的制圖模式，需同時(shí)滿(mǎn)足制圖與建庫(kù)的需求。某城市1∶2000 DLG產(chǎn)品采用Auto-CAD格式存儲(chǔ)，并以擴(kuò)展屬性的方式錄入社會(huì)經(jīng)濟(jì)相關(guān)屬性。其圖幅編號(hào)由基本圖號(hào)和尾號(hào)兩部分組成。采用1∶5000圖廓西南角點(diǎn)的平面坐標(biāo)千米數(shù)(用阿拉伯?dāng)?shù)字）作為基本圖號(hào)；在基本圖號(hào)基礎(chǔ)上，按從左至右、從上到下的順序，附加一個(gè)子號(hào)數(shù)字(用羅馬數(shù)字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）構(gòu)成1∶2000的圖幅編號(hào)。

DLG生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)主要以地理要素編碼為綱，規(guī)定地理要素的所在層名、幾何類(lèi)型，以及相關(guān)參數(shù)(線型、字體樣式、色號(hào)）、屬性(屬性名稱(chēng)、屬性值類(lèi)型）等信息。質(zhì)量檢查工具將DLG生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)作為檢查的依據(jù)，將相關(guān)信息納入可配置的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中(以下稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)）。該工具利用VB.NET開(kāi)發(fā)環(huán)境，基于AutoCAD、Microsoft Access等軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)批量自動(dòng)化檢查功能，并將檢查結(jié)果輸出為報(bào)表。

二、幅內(nèi)檢查內(nèi)容

幅內(nèi)檢查模塊可根據(jù)指定路徑自動(dòng)搜索該路徑及其子文件夾下的待檢文件，以實(shí)現(xiàn)批量自動(dòng)化無(wú)人值守的檢查。

1.圖層檢查

圖層檢查依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，檢查圖層名稱(chēng)、默認(rèn)色號(hào)等信息是否正確，是否存在多余或非標(biāo)準(zhǔn)的圖層。

2.要素屬性特性檢查

要素屬性特性檢查包含兩個(gè)方面：

1）屬性字段正確性和完整性檢查：依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，檢查各地理要素屬性表中字段名稱(chēng)、字段類(lèi)型、字段順序等信息是否正確，是否存在缺少字段和冗余字段的問(wèn)題，以保證屬性表結(jié)構(gòu)的正確性和完整性，為以后的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)建庫(kù)工作把關(guān)。

2）屬性值的正確性和有效性檢查：依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，檢查必填屬性字段是否均已錄入屬性值，屬性值類(lèi)型是否正確，屬性值是否有效(如枚舉型的屬性值是否在枚舉范圍之內(nèi)、等高線高程值是否符合自身規(guī)律）等。

3.要素幾何特性檢查

要素幾何特性檢查包含幾何類(lèi)型檢查(包含線型、文字樣式、寬度比例、傾斜角度等）、微小碎線檢查、重復(fù)性檢查、線自相交檢查等。幾何類(lèi)型檢查是依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，檢查要素對(duì)應(yīng)的幾何類(lèi)型是否正確，包含線型、文字樣式、寬度比例、傾斜角度、符號(hào)樣式等信息的檢查。微小碎線檢查是根據(jù)人為設(shè)定的閾值對(duì)異常短的線段進(jìn)行檢查，以減少數(shù)據(jù)冗余。下面詳細(xì)介紹重復(fù)性檢查和線自相交檢查。

(1）重復(fù)性檢查

要素重復(fù)是指屬性完全相同的多個(gè)要素在空間形態(tài)上存在異常壓蓋的現(xiàn)象。重復(fù)性檢查是以要素為核心，生成一定的緩沖區(qū)，在緩沖區(qū)內(nèi)搜素重復(fù)要素。緩沖區(qū)內(nèi)屬性完全相同的文字、點(diǎn)、塊等以定位點(diǎn)形式表達(dá)的要素，依據(jù)其定位點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)性判斷。緩沖區(qū)內(nèi)屬性完全相同的線(面）要素的重復(fù)性判斷是將兩條不同折線分別按照其連接順序分解為多條兩點(diǎn)組成的線段，兩兩判斷分別來(lái)源于這兩條折線的線段是否重復(fù)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)兩條折線重復(fù)情況的判斷，這就將兩折線重復(fù)性判斷轉(zhuǎn)換為兩線段重復(fù)性判斷。

兩條線段重復(fù)有3種情形：完全重合、部分重復(fù)、包含關(guān)系，如圖1所示。線段A的兩個(gè)端點(diǎn)為P1(x1，y1）、P2(x2，y2），線段B的兩個(gè)端點(diǎn)為P3(x3，y3）、P4(x4，y4），其重復(fù)有3種情形：完全重合、部分重復(fù)、包含。兩線段重復(fù)判定步驟如下：

圖1 線段重復(fù)的3種情形

1）判斷A、B兩線段是否平行(斜率相同）。兩線段重復(fù)則其必定平行，但平行的兩線段不一定重復(fù)。平行是兩線段重復(fù)的必要條件，不平行(斜率不同）的兩線段一定不重復(fù)。兩線段平行算法如下：若y1＝y(tǒng)2且y3＝y(tǒng)3，則兩線段平行且平行于x軸；若y1≠y2且y3＝y(tǒng)3，或y1＝y(tǒng)2且y3≠y3，則兩線段不平行；若y1≠y2、y3≠y4且(x1-x2）/(y1-y2）＝(x3-x4）/(y3-y4），則兩線段平行，否則兩線段不平行。

A、B兩線段不平行(斜率不同）則可認(rèn)為一定不重復(fù)，只有平行的兩線段才進(jìn)入步驟2）運(yùn)算。

2）遍歷判斷A、B兩線段端點(diǎn)是否在對(duì)方的線段上。判斷點(diǎn)是否在線上，可以通過(guò)判斷點(diǎn)到線段兩個(gè)端點(diǎn)的距離之和是否等于線段的長(zhǎng)度。若兩者相等，則點(diǎn)在線段上；否則，點(diǎn)不在線段上。如若則可判定P1在B線段上。

3）根據(jù)端點(diǎn)在對(duì)方線段上的情況判定兩線段是否重復(fù)：若B線段的端點(diǎn)只有一個(gè)在A線段上，A線段的端點(diǎn)也只有一個(gè)在B線段上，且兩點(diǎn)不重合，則兩線段部分重復(fù)；若B線段的端點(diǎn)兩個(gè)都在A線段上，或A線段的端點(diǎn)兩個(gè)都在B線段上，則A包含B或B包含A；若B線段的端點(diǎn)兩個(gè)都在A線段上，且A線段的端點(diǎn)兩個(gè)都在B線段上，則兩線完全重合。

以上3種情形可判定為兩線重復(fù)，否則判定為不重復(fù)。

(2）線自相交檢查

線自相交的定義：設(shè)有折線l＝{P1，P2，…，Pn}，Pi(i＝1，2，…，n）是折線上順次連接線段的端點(diǎn)。若除了相鄰線段間的連接端點(diǎn)P1，P2，…，Pn外，折線上的線段還存在其他交點(diǎn)，則定義此折線為自相交折線。

線自相交檢查算法：對(duì)于折線l上的線段，按照其連接順序分解為多條兩點(diǎn)組成的線段，兩兩判斷這些線段是否相交，并根據(jù)交點(diǎn)情況來(lái)判斷折線l是否自相交，將問(wèn)題轉(zhuǎn)換為兩線段的相交問(wèn)題。

折線n＝{P1，P2，P3，P4，P5，P6}由K1{P1，P2}、K2{P2，P3}、K3{P3，P4}、K4{P4，P5}、K5{P5，P6} 5條線段組成(如圖2所示），利用AutoCAD提供的IntersectWith函數(shù)兩兩線段進(jìn)行判斷，若相交且交點(diǎn)不是兩線段的端點(diǎn)，則判定折線n自相交。

圖2 自相交線

三、幅間接邊檢查

圖幅接邊檢查主要針對(duì)線要素、面要素進(jìn)行檢查，根據(jù)工程文件路徑及圖幅編號(hào)命名規(guī)則自動(dòng)打開(kāi)主圖幅文件及與其接邊的副圖幅文件，并按照一定的閾值生成東南西北4個(gè)緩沖區(qū)(如圖3所示）。檢查分為兩步：①對(duì)同一緩沖區(qū)內(nèi)的主、副圖幅中編碼相同的實(shí)體(同類(lèi)型地物）采用兩兩遍歷的方式，通過(guò)幾何匹配度進(jìn)行定標(biāo)，確定其是否為同一地理要素；②對(duì)其進(jìn)行屬性檢查，檢查兩者屬性是否一致。接邊檢查的關(guān)鍵點(diǎn)是幾何匹配度定標(biāo)，找到配對(duì)的地理要素，線要素和面要素采取不同的方式。

圖3 緩沖區(qū)示意圖

1.線要素幾何匹配算法

遍歷緩沖區(qū)內(nèi)主圖幅的線要素實(shí)體(以下稱(chēng)為主體要素），在緩沖區(qū)內(nèi)遍歷搜索副圖幅中具有相同編碼的線要素(以下稱(chēng)為副體要素），并遍歷計(jì)算主體要素節(jié)點(diǎn)與副體要素節(jié)點(diǎn)的歐式距離，最小距離即可代表主、副體要素的距離。與主體要素距離最小的副體要素作為疑似匹配實(shí)體，若該距離小于設(shè)定的閾值，則認(rèn)為是幾何匹配的，即兩者表達(dá)的是同一地物要素。

2.面要素幾何匹配算法

面要素幾何匹配通過(guò)線要素的匹配實(shí)現(xiàn)，遍歷緩沖區(qū)內(nèi)主圖幅的面要素實(shí)體(以下稱(chēng)為主體要素），在緩沖區(qū)內(nèi)遍歷搜索副圖幅中具有相同編碼的面要素(以下稱(chēng)為副體要素）。主體要素生成小閾值的緩沖區(qū)，求其與接邊線的交線(主交線），并采用同樣的方法產(chǎn)生副體要素與接邊線的交線(副交線），同時(shí)算出主交線與副交線的重合部分(重合線）(如圖4所示）。通過(guò)主交線、副交線、重合線三者關(guān)系來(lái)判定幾何匹配度，將面要素幾何匹配的問(wèn)題轉(zhuǎn)換為線要素來(lái)處理。若主交線與重合線長(zhǎng)度之差或副交線與重合線長(zhǎng)度之差在設(shè)定的閾值范圍內(nèi)，則認(rèn)為兩者長(zhǎng)度相等。

圖4 主交線、副交線、重合線示意圖

面要素幾何匹配判定規(guī)則如下：

1）若主交線與副交線無(wú)重合，即主交線與副交線是相離關(guān)系，則判定兩者幾何不匹配，即兩者表達(dá)的不是同一地理要素。

2）若重合線長(zhǎng)度等于主交線長(zhǎng)度，且等于副交線長(zhǎng)度，即主交線與副交線是等于關(guān)系(如圖5所示），則判定兩者幾何匹配，即兩者表達(dá)的是同一地理要素。

3）若重合線長(zhǎng)度等于主交線或副交線長(zhǎng)度，但小于另一交線的長(zhǎng)度，且重合線長(zhǎng)度大于設(shè)定的閾值，即主交線與副交線是包含關(guān)系(如圖5所示），則判定兩者幾何匹配，即兩者表達(dá)的是同一地理要素。

4）若重合線長(zhǎng)度小于主交線和副交線長(zhǎng)度，且重合線長(zhǎng)度大于設(shè)定的閾值，即主交線與副交線是相交關(guān)系(如圖5所示），則判定兩者幾何匹配，即兩者表達(dá)的是同一地理要素；若重合線長(zhǎng)度小于設(shè)定的閾值，則判定兩者幾何不匹配，即兩者表達(dá)的不是同一地理要素。

圖5 主交線、副交線關(guān)系示意圖

四、結(jié)束語(yǔ)

相比傳統(tǒng)的人工檢查方式，質(zhì)量檢查工具在一定程度上提高了工作效率和檢查結(jié)果的準(zhǔn)確性，為DLG成果入庫(kù)工作奠定了基礎(chǔ)，但也存在不足之處。

在相關(guān)算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，需要設(shè)定閾值進(jìn)行判斷，不合理的閾值會(huì)導(dǎo)致檢查結(jié)果的異常，因此，閾值的設(shè)定需要進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)；同時(shí)，一些算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中未充分考慮少數(shù)特殊情況，因此，檢查結(jié)果的準(zhǔn)確率雖然較高，但不能保證百分之百正確，算法還需進(jìn)一步優(yōu)化完善。

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Exploration of DLG Quality Check Based on AutoCAD

ZHAN Biwei，GAO Ying，ZHAI Xiang，LI Tao

介紹基于AutoCAD和Microsoft Access工具軟件在VB.NET環(huán)境中開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)的DLG質(zhì)量檢查工具。該工具實(shí)現(xiàn)了批量自動(dòng)化檢查功能，包含幅內(nèi)檢查和幅間檢查兩大模塊，對(duì)DLG進(jìn)行實(shí)體的屬性和幾何拓?fù)涞荣|(zhì)量要素的檢查，并將檢查結(jié)果輸出為報(bào)表。

數(shù)字線劃圖；質(zhì)量檢查；AutoCAD

P208

B

0494-0911(2014）10-0111-03

2014-06-30

詹必偉(1979―），男，湖北仙桃人，碩士，工程師，主要從事3S技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用。

詹必偉，高穎，翟翔，等.基于AutoCAD的DLG自動(dòng)化質(zhì)量檢查探究[J].測(cè)繪通報(bào)，2014(10）：111-113.

10.13474/j.cnki.11-2246. 2014.0344