带状地形图连续排版分幅软件设计

（湖南省第三测绘院，湖南 长沙 410118）

随着各级政府对基础建设加大投入，越来越多的铁路、公路、管线等线性工程开始进行规划、设计、建设、使用，地形图作为各项工作的基础，贯穿线性工程的整个生命周期。线性工程使用的地形图呈条带状，为区别于其他地形图，一般称之为带状地形图。

带状地形图形状不规则，呈条带状展开，如果使用常规的矩形分幅或梯形图幅，图幅内势必存在大量空白区域，浪费严重，图幅数量巨大，管理不便。

1 现有的分幅方法分析

为解决常规分幅带来的问题，各位研究者提出了多种解决方案，并且在AutoCAD、ArcGIS等软件平台进行了实践。

舒玲霞等[1]采用线性回归的方法对线性工程中心线进行分析，将带状地形图按A3幅面进行分幅，能充分利用图纸，且布局较为美观。杨善文等[2]采用矢量数据结构中的Spaghetti结构与拓扑数据结构相结合的数据结构来表达矢量数据模型，对带状地形图进行分幅。党涛等[3]研究了在ArcGIS下采用C#语言进行带状地形图分幅。

目前已有的分幅方法主要考虑充分利用图纸，未对图件管理和使用进行充分研究，分幅后图幅数量多，相邻图幅首尾中心线指向不一，拼接麻烦，使用不便。

2 软件设计

笔者采用C++语言，基于AutoCAD2007软件平台，使用ObjectARX开发了带状地形图分幅软件，采用连续排版方式，将带状地形图打印在长度不限的单张图纸，采用手风琴式折叠，折叠后宽度为210 mm，与普通A4纸一致，便于保存归档。使用时可方便地展开至所需要的任意区域，沿分幅图框线对折即可完成拼接。

2.1 软件设计流程

软件主要流程：

（1）获取线路中心线，采用固定宽度缓冲的方式获得地形图范围。（2）计算包含带状地形图的最小矩形。如果最小矩形的宽度小于图纸宽度，则输出为单一图框图纸，跳过（3）（4）（5）步骤。（3）以线路中心线第一条折线作为起始边，确定第一个图幅的梯形图框范围。（4）确定下一图幅范围，直到终点，图幅范围数据包括起终点的中心线位置，起终点分幅裁切线的方向。（5）计算各图框外接矩形需要的总长度，确定各分幅图框在总图中的目标位置。（6）按分幅裁切线分割图形，并移动至总图中的目标位置，绘制梯形图幅图框。（7）添加矩形图廓，矩形图廓图框包含全部梯形图幅。（8）加入折叠标志，从矩形图幅起点开始，每210 mm（图上距离）在矩形图框的两条长边添加3 mm长的短线，作为折叠标记。（9）加入封面、封底。封面主要包括线路名称、线路起点里程、线路终点里程、图形比例尺等信息。封底主要包括图例和必要的备注信息。

2.2 主要数据结构辅助函数

软件设计了多个数据结构和辅助函数，以下说明部分数据结构和辅助函数。

用于保存梯形图框信息的数据结构如下：

class CTrapezoidFrame

{

public：

CTrapezoidFrame（）：drct（0），startAngle（0），endAngle（0）{}；

AcGePoint3d startPt；//中线的起点

AcGePoint3d endPt；//中线的终点

double drct；//中线的方向

double startAngle；//起点边的方向

double endAngle；//终点边的方向

AcGePoint3d extStartPt；//外接矩形中线起点

AcGePoint3d extEndPt；//外接矩形中线终点

double extStartLen；//外接矩形的中线起点至图框中线起点的距离

double extEndLen；//外接矩形的中线终点至图框中线终点的距离

}；

基于同名坐标点构建转换矩阵的辅助函数：

AcGeMatrix3d GetFourParamsXform（

AcGePoint3d &srcPt1，//原始点1

AcGePoint3d &srcPt2，//原始点2

AcGePoint3d &destPt1，//目标点1

AcGePoint3d &destPt2//目标点2

）

3 关键技术说明

3.1 图幅裁切位置确定

要实现连续横排的图纸在对折后完整接边，图幅之间的分割线方向必须是线路中心线的垂直方向，如果是线段的折点处，则分割线的方向必须是折点的角平分线方向。

为提高搜索效率，图幅分割点按线路中心线逐折点搜索，如果相邻折点间距离大于500 m，则以500 m为步进逐步搜索，在各搜索点形成分割线。

为减少软件计算时间，以线路中心线外扩固定距离形成的边线构成图形范围，图幅分割线与边线求交点，如果交点与图框中线的距离超过内图框宽度的一半，则视为图形超出图框，确定前一个点为图幅间分割点，该处垂线或角平分线为分割线。

3.2 图幅长度优化

在长直线路段如果第一幅图的图幅中线方向与直线段不平行，直线段将被进行多次裁切，形成的图幅数量多，因此需要对较长图幅进行优化。

从长直路段第二幅图开始，搜索到本图幅的末尾分割点时，记录本图幅和上一图幅的长度之和，作为已有最大长度的参考值。将本图幅起始分割点逐节点往回撤，计算回撤后本图幅的末尾分割点，计算此时本图幅和上一图幅的长度之和，如果长度大于已有最大长度，则将该长度作为已有最大长度的参考值，直到找出最大值，以最大值所在的起始分割点和末尾分割点作为本图幅的范围，并修改上一图幅的末尾分割点。

4 结语

下面以某带状地形图为例进行效果演示，图1为原始带状地形图，图2为添加梯形图框后的示意图，图3为分幅成果示意图。

图1 原始带状地形图

图2 绘制梯形图框

图3 分幅成果图

笔者所在单位利用本软件对湖南境内数千公里铁路进行了分幅处理，解决了带状图连续分幅图幅接边拼接问题，并通过优化，使分幅后图纸总长度最短，取得了良好的经济效果。