基于CAD平台土地整治辅助规划设计系统研究

蒋东正

【摘要】土地整治活动是近年来我国加强农业设施建设、改善耕作条件、保护耕地的有效措施之一，属于土地利用在调整的措施，其前期必须经过可研、规划、设计等阶段，因此前期规划对于整个项目的成败与否非常关键，它决定了项目的资金需求量、内容、目标。土地整治项目一般涉及面积大、内容多等特点，而且近年来有规模逐渐增加之势，对于综合性的整治项目前期可研、规划没有搞好，将导致项目很难或无法实施。因此本文结合目前规划设计阶段的主要工作方法和思路重点探讨基于CAD平台辅助规划软件构架，以期能提高规划设计的精度、节约时间。

【关键词】土地整理；规划设计； CAD；Excel

目前，土地整治项目规划与设计工作辅助软件较多，通常依据各作业单位的习惯或者技术水平或者采用Autodesk公司的CAD系统，或者Arcgis、Mapgis等较GIS系统，现有的商业系统各有优势，比如CAD系统在辅助制图方面非常灵活强大，但对于空间运算和分析及属性管理相对较弱，GIS系统一般对于空间分析能力较强，但在辅助制图方面能力欠缺，缺乏灵活性，且GIS系统对于数据的质量要求较高，进入GIS系统的数据必须经过规范化，同时商业GIS系统一般有自己定义的格式，与CAD数据交换存在一定的障碍。土地整治项目规划不仅仅是制图的问题，还涉及许多图形关联的数据，数据还要进行分析汇总，再反馈于规划图形中，并且该过程可能是多次，因此往往完成一个规划设计需要使用数种软件，基础数据往复不停转化，浪费大量宝贵的时间。本文旨在综合利用现有通用平台的基础上，尝试通过二次开发实现一种土地整治辅助规划系统，以提高规划编制的效率。

1 系统框架

Autodesk公司的CAD系统（以下简称“CAD”）经历了数十年之久，演化出了十几种版本，目前已经广泛应用于国土、规划、水利、机械、制造等行业，优点是简单易学，灵活开放，但该系统仅仅是一个通用制图平台，只提供了基础几何对象构建和图形渲染，而对于规划设计来说还缺少专业的功能和更高级的空间运算。微软的Excel俗称电子表格，是一种功能强大的简易数据库，内置大量功能函数和计算模型，简单易用，同时也具有灵活的二次开发接口。针对目前土地整治规划设计中土地整治规划的工作特点，将CAD和Excel综合结合起来发挥各自的优势，即可解决土地整治规划中的图形和数据计算的问题。但如何综合两种软件是一道难题，好在CAD系統和Excel系统都支持Microsoft的ActiveX技术规范，即：CAD系统和Excel系统都提供了ActiveX Automation对象模型，差别只在于对象内的不同，也就是说在通用的IDE里面只要我们知道了CAD和Excel系统模型的调用方法和对象细节，我们就可以同时操作CAD和Excel里面的内容，这样就可以实现CAD和Excel系统的交互使用，而不用来回切换和导入导出数据，这点非常重要，是我们这一系统的关键和基础。

系统框架如下图所示：

CAD系统缺少空间运算功能，系统建立之前，还需要构建土地整治规划中常用的空间算法模块如：三角网构建、方格网构建、几何对象逻辑运算（点线面的求交、求差、求并）等，以便于土方计算、调配、纵断面绘制等功能的实现。元数据主要用来存储规划过程中数据说明的，需要提前设计模版，主要内容有：制图坐标系、制图时间、制图人、编制单位、规划阶段等；数据模版主要为规划成果数据展示提供框架，可以提前设计好，如土地利用现状结构表模版、规划前后土地利用结构对比表模版、计价清单模版、工程量模版、高程数据库等，元数据和表格模版均存储于EXCEL文件数据库中。

2系统运行基础搭建

本系统以CAD和Excel两种软件为基础，利用Visual Basic IDE作为集成环境进行系统搭建，CAD系统负责图形处理、展示等，Excel负责基础数据存储（元数据、模版数据）、数据计算、规划成果数据输出等（如图1）。

3系统功能模块

依据土地整治规划设计工作的特点以及相关行业标准，构建了地形图处理模块、规划图编制模块、统计量算模块、标注模块、断面绘制模块、土方计算模块、清单编制模块（如图2）。

3.1地形图处理

地形图是规划的基础，是原始地理信息的来源，后期规划分析编制中需要对地形信息进行分析运算，那么地形信息的识别和采集存储是必要的，因此在该模块中主要提供了高程识别、等高线识别、坎线识别等功能，通过这些功能可以将原始地形图转化为地形数据库，便于后期的地形分析和应用。

3.2 规划图编制

土地整治项目规划中工程布局是项目最终实施的依据，也是规划工作的重点内容，在该模块中，主要提供了规划工程绘制、条田生成等功能，规划工程绘制功能主要保证了绘制同一类工程时，按既定的图层和样式进行绘制，避免传统作业下，不停的调整绘制实体的样式和图层，节约了大量的时间；条田生成功能，主要是在沟渠路等线状工程布置完成的情况下，可自动生成条田界线，便于后期面积计算和土方计算等工作。同时该模块还提供了图幅整饰和图框生成两个功能，为成图和出图提供便利。

3.3 统计量算和标注

该模块主要对于规划布局后形成的规划图，进行各类工程数量和类型的统计，以便于下一阶段的单项工程设计和预算，主要为：点状工程统计（桥、涵、闸等），一般统计个数，型号；线状工程统计（路、沟、渠等），一般统计长度、型号；面状工程统计（平整等），主要统计面积。统计量算过程中一般会调用标注模块中的空间排序功能，会对统计过的实体赋予一个空间顺序号，便于图上标注顺序与统计顺序的一致，确保图表一致。标注功能，主要是对规划布设的工程按类别和排序后编号进行图上标示，以便于后期工程实施及目视识别。

3.4 纵断面绘制

主要提供了各种工程施工纵断面绘制的功能，对于线状工程来讲，纵断面是指导施工的主要依据，同时也是规划设计时必须要确定的设计成果，该阶段的工作也是设计工作中最繁重的，需要设计人员不停的试算和校核。该模块不仅能提供绘制自然断面的功能，还能提供设计断面自动计算优化等功能，大大减轻了设计人员的工作强度，减少了工作时间。

3.5 土方量计算

土方计算虽然繁杂，但对于土方计算的算法研究已经相当成熟，本模块集成了目前通用的散点法、三角网法、方格网法、断面法四种比较成熟的方法，提供了单个田块土方计算和批量土方计算，彻底解决了大面积土地整治过程中土方计算的难题。

3.6 工程清单编制

该模块的基础在于一个建立好土地整治工程建设标准划分的子目库，通过对土地整治常用工程类型及施工方法的梳理，建立到工序的工程类型划分数据库，该数据库存储在excel表中，通过OLE技术，在规划工程布局完成后可依据工程布局的类型、数量等生成初步的工程量清单，当然该清单只是初步的，还需要依据单项工程详细设计进行细节调整，才能与最终的设计内容相一致，据此编制的预算才准确。经调整修改后的清单可以通过导出功能，直接转换成xls、dbf文件等常用格式，便于进入其他预算软件系统，节省了大量的预算编制时间。

4系统实现及应用

依据上述框架及功能设计，利用vb6.0编写基础算法以及调用各类CAD、Excel电子表格的对象，实现这土地整治规划设计中的常用功能，为土地整治规划设计编制是提供一项工具。

在安徽省某省级投资土地整治项目规划中，总建设规模为1239.1560公顷，预计总投资为4019.80万元，初步确定规划方案中，规划平整田块230块，规划新建修复各类沟渠195条，水工及交叉建筑物542座，道路99条，传统作业模式下，平整田块土方量计算、沟渠路长度统计、沟渠路纵断面绘制需要2-3名規划员至少两个星期的时间，而且极易错漏，利用本系统只要一名规划员，2-3天即可完成上述工作内容，基本不会错漏，极大减轻了规划设计工作的强度，提高了精度。

5、结语

通过多次土地整治项目规划设计编制的实际应用，发现该系统运行的基础环境简单，无需复杂的硬件及软件支持；系统设计贴合土地整治规划设计工作的实际操作，具有很强的针对性，能简化工作中的重复操作，节约规划设计人员的时间，让规划设计人员将更多的精力转移到规划设计方案上，大大提高了规划设计成果的精度。但该系统对于土地整治工作中单项工程辅助设计内容考虑尚少，是今后完善该系统的一个重要方向。

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