張 坤

(中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，陜西西安 710043)

AutoCAD是目前勘察設(shè)計行業(yè)最常用的設(shè)計軟件之一，廣泛應(yīng)用于鐵路、公路、水利等行業(yè)。作為一種通用的輔助設(shè)計軟件，在面對特殊用途的設(shè)計中，如果僅僅利用CAD自身提供的功能，往往造成人工工作量大，而且很多工作量都是重復(fù)性勞動。在此情況下，只是會用軟件的基本功能是不夠的，根據(jù)專業(yè)性質(zhì)和用戶要求進(jìn)行CAD二次開發(fā)就成了解決問題的有效途徑。

目前工作中，勘探孔編號、坐標(biāo)、里程及偏移量多是通過人機(jī)交互的方式直接在CAD中測量讀取，工作量大且具有重復(fù)性。人工讀取數(shù)據(jù)有以下三個不足，一是費(fèi)時，二是錯誤率高，三是精度無法保證。為了解決這些問題，選擇VBA對CAD進(jìn)行二次開發(fā)就成了必要。VBA入門簡單，開發(fā)速度快。在鉆孔投影里程程序的開發(fā)中，鉆孔以帶屬性的塊的形式存在，程序能夠很方便的獲取鉆孔圖塊的編號和插入點(diǎn)，然后通過VBA調(diào)用Lisp的曲線類函數(shù)，能夠獲取鉆孔圖塊的插入點(diǎn)在線路上的投影里程和偏移量，最后在VBA中調(diào)用Excel的類型庫，將鉆孔的相關(guān)數(shù)據(jù)保存在Excel中。程序運(yùn)行方便，準(zhǔn)確度高，減少了專業(yè)人員的工作量，取得了良好的效果，值得推廣和運(yùn)用。

1 程序設(shè)計構(gòu)架

1.1 程序設(shè)計思路

程序主要包括一個讀過程和一個寫過程，讀取鉆孔信息全部操作均在CAD中完成，并且在CAD命令窗口中有信息提示;在數(shù)據(jù)存儲方面，程序采用了大家習(xí)慣的Excel文件來保存鉆孔的編號、坐標(biāo)、里程及偏移量(如圖1所示)。

圖1 程序運(yùn)行流程圖

程序運(yùn)行完畢后，鉆孔的以上數(shù)據(jù)自動傳輸?shù)紼xcel中，可以替代目前逐個量取鉆孔坐標(biāo)、里程及偏移量繁瑣的工作。

1.2 程序的組成

鉆孔投影里程程序主要由三部分組成:宏啟動程序、用戶窗體和類模塊。

宏啟動模塊代碼如下:

Sub RunMicro()

frmMain．Show

End Sub

該程序的目的是調(diào)用主窗口，其中窗體的名稱為frmMain。

窗體包括一個里程冠號輸入框，兩個命令按鈕:運(yùn)行和退出。程序的運(yùn)行的所有代碼都包含在運(yùn)行命令按鈕的過程中(如圖2所示)。

圖2 程序窗體

類模塊主要包含Vlax和Curve兩個類模塊。在VBA中對于曲線的操作是一個弱項(xiàng)，因?yàn)锳ctiveX沒有太多有關(guān)曲線方面的內(nèi)容，但LISP中很多有用的函數(shù)在ActiveX中都沒有對應(yīng)的屬性方法。為了解決這一個問題，已經(jīng)有前人用該類型庫編寫成為VLAX類模塊，這樣就可以在VBA中可以直接調(diào)用該類，然后實(shí)現(xiàn)該類型庫中提供的重要功能，也即在程序中引用了VLAX和Curve兩個類模塊。

這兩個類模塊適合的曲線類型包括:直線、多段線、弧線等，鉆孔投影里程程序中利用的功能主要包括:返回曲線的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)，曲線上一點(diǎn)到曲線起點(diǎn)的長度，曲線外一點(diǎn)到曲線距離最近點(diǎn)坐標(biāo)，也即點(diǎn)到線的垂足。代碼主要部分如下:

Dim objCurve As Curve

Set objCurve=New Curve

objCurve．StartPoint

objCurve．EndPoint

objCurve．GetClosestPointTo(PntPick)

objCurve．GetDistanceAtPoint(PntPick)

2 程序設(shè)計

AutoCAD中塊有以下優(yōu)勢，便于建立塊圖形庫;能夠節(jié)約磁盤空間;圖形修改方便;能夠攜帶屬性信息。塊屬性是從屬塊的非圖形信息，它是塊的一個組成部分，實(shí)際上，也可以說屬性是塊中的文本實(shí)體，即:塊=若干實(shí)體+屬性。

在平時工作中，CAD中鉆孔的標(biāo)示方法是鉆孔圖形和編號獨(dú)立存在，但是這樣做有一個缺點(diǎn)就是程序不能將鉆孔和與之對應(yīng)的編號一一聯(lián)系起來。為了解決這個問題，可以用鉆孔塊和塊屬性的方法來表示鉆孔信息。

因此，程序開發(fā)中將鉆孔做成塊的形式，編號做成塊屬性，這樣就能夠很容易獲取相關(guān)的鉆孔編號和塊插入點(diǎn)坐標(biāo)，也即鉆孔的平面位置坐標(biāo)。

(1)建立CAD－VBA與Excel程序連接

在“工具”－“引用”里面引用Excel對象庫，這樣就可以在 CAD－VBA中實(shí)現(xiàn) CAD和 Excel的數(shù)據(jù)通信［4-5］。

關(guān)鍵代碼實(shí)現(xiàn)如下:

(2)選擇需要投影里程的線路

該方法要求用戶在圖形屏幕上拾取一個點(diǎn)來選中線路實(shí)體，一旦選擇成功后有消息提示框提示線路選擇成功。

關(guān)鍵代碼實(shí)現(xiàn)如下:

ThisDrawing．Utility．GetEntity Ent，PickedPoint，

"選擇線路"

(3)選取線路上一點(diǎn)并輸入里程

在選擇線路上一點(diǎn)時，對象捕捉模式設(shè)置為最近點(diǎn)捕捉和交點(diǎn)捕捉，目的是為了選取線路上標(biāo)示里程樁號與線路的交點(diǎn)，根據(jù)線路上一點(diǎn)的里程和任意一點(diǎn)的相對距離，就可以算出線路上該點(diǎn)的里程。

計算原理如下:假設(shè)線路上所選取A點(diǎn)的里程數(shù)為X0，需要計算B點(diǎn)的里程數(shù)為X1，A點(diǎn)距離線路起點(diǎn)的線路上L0，B點(diǎn)距離線路起點(diǎn)的距離為L1，很容易計算得B點(diǎn)的里程

關(guān)鍵代碼實(shí)現(xiàn)如下:

ThisDrawing．SetVariable"OSMODE"，544

其中，在系統(tǒng)變量OSMODE中，最近點(diǎn)捕捉數(shù)值為512，交點(diǎn)捕捉數(shù)值為32，這兩個數(shù)值的和544即為選中這兩種捕捉模式。

(4)確保程序中只有唯一的選擇集

需要注意的是，這里的選擇集名為“test1”，第2次運(yùn)行時程序不能還用此名創(chuàng)建選擇集，否則就要出錯。因此，在程序中運(yùn)行時需要判斷CAD中選擇集是否存在，如果存在，則刪除此選擇集，并且創(chuàng)建一個新的選擇集。

關(guān)鍵代碼實(shí)現(xiàn)如下:

(5)獲取鉆孔坐標(biāo)和偏移量

選取鉆孔塊后，通過訪問鉆孔塊InsertionPoint屬性能夠得到該點(diǎn)的坐標(biāo)，假設(shè)該插入點(diǎn)為C，然后通過GetClosestPointTo函數(shù)能夠求得曲線上距離該插入點(diǎn)距離最近點(diǎn)D坐標(biāo)，同時D點(diǎn)也為垂足，然后根據(jù)C點(diǎn)和D點(diǎn)坐標(biāo)求出CD間的距離，也即鉆孔離線路的偏移量。

關(guān)鍵代碼實(shí)現(xiàn)如下:

ptPick=ssetObj．Item(i)．InsertionPoint

ClosestPnt=objCurve．GetClosestPointTo(ptPick)

(6)鉆孔在線路左右側(cè)的判斷

線路畫線方向一般是從小里程到大里程，通過

PtStar=objCurve．StartPoint

PtEnd=objCurve．EndPoint

能夠獲取線路的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)，在XY坐標(biāo)系中，假如起點(diǎn)坐標(biāo)分量X1小于終點(diǎn)坐標(biāo)分量X2，在CAD中線路小里程到大里程表現(xiàn)為從左往右，當(dāng)鉆孔插入點(diǎn)C坐標(biāo)分量 Y1大于垂足 D點(diǎn)的坐標(biāo)分量Y2時，返回一個字符”左”;當(dāng)Y1小于垂足D點(diǎn)的坐標(biāo)分量Y2時，返回一個字符”右”;當(dāng)Y1等于垂足D點(diǎn)的坐標(biāo)分量Y2時，返回一個空字符””，即鉆孔在線路上。根據(jù)同樣的道理，可以很容易判斷出線路從小里程到大里程表現(xiàn)為從右往左的情況。

(7)將里程轉(zhuǎn)換為鐵路表示方法

假如獲得某一鉆孔的里程為1 100m，左偏1m，然后將此改寫成符合工作中的表達(dá)習(xí)慣，如“DK1+100左1m”。

計算原理如下:假設(shè)里程為 X，首先X/1000取整，即Y=Int(X/1000)，Y為里程千米數(shù)，然后計算百米部分，即Z=X－1000×Int(X/1000)，Z為百米部分，最后用連接符“＆”將各字符連接即可。

3 程序應(yīng)用

程序的應(yīng)用實(shí)例選取蘭新第二雙線嘉峪關(guān)聯(lián)絡(luò)線左線和右線進(jìn)行測試，線路方案穩(wěn)定后，左線長約3.7 km，右線長約3.1 km，根據(jù)鐵路工程地質(zhì)勘察規(guī)范布置鉆孔［6］，共布設(shè)鉆孔53個。

程序運(yùn)行步驟如下:

①打開cad圖，并且新建一張Excel表格，用來存儲鉆孔的相關(guān)信息。運(yùn)行宏，界面如圖3所示。

圖3 程序運(yùn)行界面

②點(diǎn)擊運(yùn)行，選中所要投影的線路，一旦線路實(shí)體選擇成功，會有消息提示，然后點(diǎn)擊確定，如圖4所示。

圖4 消息提示框

③選擇線路上任意一點(diǎn)里程已知的位置，初始化整條線路的里程，并且在彈出的對話框中輸入該點(diǎn)的里程，如選擇的點(diǎn)A的里程是DK1+100，輸入1 100，點(diǎn)擊確定。程序運(yùn)行界面如圖5、圖6所示。

圖5 消息提示框

圖6 線路點(diǎn)里程輸入框

④選擇將要投影的鉆孔，選擇完畢后，點(diǎn)擊Enter鍵，鉆孔的編號、x坐標(biāo)、y坐標(biāo)、里程和偏移量自動傳輸?shù)紼xcel中，表格形式表1所示，表1中選取了其中8個鉆孔作為演示。表中數(shù)據(jù)可以直接用于鉆探任務(wù)書的下發(fā)，減少了工作量，節(jié)約了工作時間。

表1 鉆孔信息一覽

4 結(jié)論

(1)鉆孔投影里程程序能夠自動獲取鉆孔的坐標(biāo)和里程信息，并保存于大家習(xí)慣的Excel工作表中，操作簡單，極大提高了工作自動化程度，減少了相關(guān)人員的工作量。

(2)VBA程序能夠在VB6.0中編譯生成．exe可執(zhí)行文件，不需安裝，運(yùn)行方便，且有利于源代碼的保護(hù)。

(3)雖然程序中只實(shí)現(xiàn)了鉆孔的投影里程，根據(jù)同樣的道理，可以將其他勘探孔信息，例如試坑、靜探孔等的坐標(biāo)和投影線路里程讓程序自動讀出，并保存在Excel中，需要做的只是完善相關(guān)塊及塊屬性庫，方便以后調(diào)用。

(4)本程序暫時支持CAD2004與Excel2003的通信，其中 Excel2003對象庫引用的是 Microsoft Excel 11.0 Object Library，其他版本的Excel類型庫運(yùn)行會報錯，要重新編譯，才能重新運(yùn)行。

(5)Vlax類和Curve類模塊中，要在VBA中調(diào)用Lisp庫函數(shù)，Lisp和VBA兩者通信過程中在其他計算機(jī)上會出現(xiàn)一些未知錯誤，程序運(yùn)行的穩(wěn)定性有待進(jìn)一步提高。

［1］張晉西．Visual Basic與AutoCAD二次開發(fā)［M］．北京:清華大學(xué)出版社，2002

［2］二代龍震工作室．AutocAD VBA函數(shù)庫查詢辭典［M］．北京:中國鐵道出版社，2003

［3］張帆，鄭立楷．盧擇臨，等．AutoCAD VBA二次開發(fā)教程［M］．北京:清華大學(xué)出版社，2006

［4］閆海濤，岳全貴，詹才平．基于VBA的地質(zhì)勘察CAD軟件開發(fā)［J］．交通科技，2010(7)

［5］李景健，楊安．AutoCAD表格和Excel表格的相互轉(zhuǎn)換［J］．交通科技，2010(7)

［6］鐵道部第一勘測設(shè)計院．鐵路工程地質(zhì)手冊［M］．北京:中國鐵道出版社，2005