尚景濤，鄒長春，朱吉昌，武盟盟

（1.中國地質(zhì)大學(xué) 地球物理與信息技術(shù)學(xué)院，北京100083；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049）

0 引 言

井中三分量磁測(cè)以研究巖、礦的磁性為基礎(chǔ)，對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算處理，并按照解釋需要繪制成相應(yīng)的圖形，最后以此作為參照進(jìn)行推斷解釋［1］。通過對(duì)磁異常區(qū)域的磁垂直分量和水平分量等指標(biāo)的分析，可以推斷井底有無礦體，并確定礦頂、礦尾的深度位置［2］；根據(jù)異常矢量指向，確定礦體在鉆孔的哪個(gè)方向并估算出距離［3］。其中，作為解釋人員參考的磁測(cè)數(shù)據(jù)繪圖，在推斷解釋中起到了關(guān)鍵的作用。

在磁測(cè)數(shù)據(jù)繪圖方面，熊選文等［4］開發(fā)了井中三分量磁測(cè)數(shù)據(jù)處理與繪圖軟件；熊杰等［5］在MapGIS二次開發(fā)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了井中三分量磁測(cè)圖件的導(dǎo)出功能。然而，隨著工業(yè)制圖軟件AutoCAD 軟件的流行，對(duì)井中三分量磁測(cè)資料的AutoCAD 文件導(dǎo)出功能的需求愈發(fā)強(qiáng)烈。

AutoCAD是國際上廣為流行的繪圖工具，廣泛應(yīng)用于工業(yè)制圖中。筆者首先研究了AutoCAD 的二次開發(fā)方法，然后選取基于COM 組件方式設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了井中三分量磁測(cè)處理系統(tǒng)中AutoCAD 文件導(dǎo)出模塊，最后結(jié)合實(shí)例，對(duì)導(dǎo)出效果做了分析。

1 AutoCAD二次開發(fā)方式

AutoCAD 存在多種二次開發(fā)工具，主要有ADS、Ob－ject ARX、VBA、AutoLISP及.Net開發(fā)方式等［6］。

ADS是AutoCAD Development System 的簡稱，是C語言開發(fā)的系統(tǒng)，具有大規(guī)模復(fù)雜圖形處理的能力，支持第三方開發(fā)的ADS 應(yīng)用程序。但ADS 的開發(fā)周期較長，且開發(fā)者必須對(duì)C或C＋＋語言有很深入的了解。

Object ARX 的功能比較強(qiáng)大，開發(fā)語言采用VC＋＋。Object ARX 可以直接調(diào)用AutoCAD 中的核心函數(shù)，可以定義AutoCAD 數(shù) 據(jù) 庫 對(duì) 象［7］。然 而，Object ARX 要 比ADS復(fù)雜，程序設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致AutoCAD 甚至是操作系統(tǒng)的崩潰。

VBA 即Microsoft Office中的Visual Basic for Applications開發(fā)環(huán)境，它繼承了Basic和Visual Basic易學(xué)易用的特點(diǎn)。VBA 的執(zhí)行速度要比ADS 快，而且強(qiáng)化了Auto－CAD 與數(shù)據(jù)庫的通信功能。

AutoLISP語言的優(yōu)點(diǎn)是語法簡單，功能靈活，可以根據(jù)不同的需求，直接對(duì)AutoCAD 內(nèi)部進(jìn)行操作。但AutoLISP只能開發(fā)一些小型的應(yīng)用程序。

.Net中的AutoCAD 開發(fā)集成了VBA 的特點(diǎn)，并且支持C＃語言［8］。因此.Net開發(fā)速度快，編程相對(duì)簡單，執(zhí)行高效等優(yōu)勢(shì)，適用于中型及大型應(yīng)用程序的開發(fā)。井中三分量磁測(cè)處理系統(tǒng)的AutoCAD 導(dǎo)出功能采用.Net的開發(fā)模式。

2 軟件設(shè)計(jì)

井中三分量磁測(cè)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)讀寫接口，能夠快速加載數(shù)據(jù)、分類成圖，且具有很好的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。

2.1 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

井中三分量磁測(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是一個(gè)完全采用面向?qū)ο笏枷朐O(shè)計(jì)和開發(fā)的應(yīng)用軟件，采用可擴(kuò)展的分層式體系結(jié)構(gòu)，將系統(tǒng)從下到上分為數(shù)據(jù)層、支持層和應(yīng)用層。

數(shù)據(jù)層位于三層體系結(jié)構(gòu)的最底層，負(fù)責(zé)實(shí)際測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的讀寫操作，保證數(shù)據(jù)的同步性和完整性；支持層封裝了數(shù)據(jù)讀寫中的一些復(fù)雜和頻繁的操作，使數(shù)據(jù)的加載和回傳更加方便快捷；最上層是應(yīng)用層，它的設(shè)計(jì)是直接面向用戶的，用于接收用戶輸入的參數(shù)，測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的計(jì)算處理，圖形顯示以及用戶與處理系統(tǒng)之間的人機(jī)交互操作。該部分集成了數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、測(cè)井繪圖、參數(shù)計(jì)算、成果輸出等模塊。

AutoCAD導(dǎo)出功能位于成果輸出應(yīng)用中，負(fù)責(zé)將已有圖件轉(zhuǎn)換成AutoCAD 能夠識(shí)別的dwg和dxf文件格式。圖1為體系結(jié)構(gòu)。

2.2 模塊功能設(shè)計(jì)

井中三分量磁測(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、測(cè)井繪圖、方法掛接和成果輸出等模塊。

圖1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)管理負(fù)責(zé)底層數(shù)據(jù)的操作，包括數(shù)據(jù)的讀寫，批量數(shù)據(jù)的導(dǎo)入與導(dǎo)出，為其它模塊提供數(shù)據(jù)支持。數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模塊包括格式識(shí)別和格式轉(zhuǎn)換功能，通過此模塊，可以將源數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換成平臺(tái)所需的特定格式。測(cè)井繪圖部分是評(píng)價(jià)系統(tǒng)的可視化窗口，該部分可以直觀的展現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布和變化趨勢(shì)，是測(cè)井解釋的基礎(chǔ)。其圖形包括基礎(chǔ)圖元和復(fù)合圖元，前者包括基本的點(diǎn)、線、面等簡單圖形，如：直線、曲線、矩形、多邊形等；后者則是簡單圖元的特定組合，如：深度道、曲線道、文本道、巖性道等。參數(shù)計(jì)算模塊提供了多種參數(shù)的處理方法。對(duì)于用戶自定義處理方法的需求，本模塊提供了相應(yīng)的接口，可以根據(jù)需求，掛接自定義處理方法。

AutoCAD文件的導(dǎo)出功能位于成果輸出模塊中，通過調(diào)用相關(guān)的動(dòng)態(tài)鏈接庫，將系統(tǒng)已有圖件進(jìn)行實(shí)體和屬性的轉(zhuǎn)換，寫入AutoCAD 支持的dwg和dxf格式文件中。成果輸出模塊還包括成果圖的輸出，包括矢量圖格式的emf文件和位圖格式的bmp文件。

系統(tǒng)的整體功能結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 整體功能結(jié)構(gòu)

3 軟件關(guān)鍵部分實(shí)現(xiàn)

在開發(fā)過程中，項(xiàng)目依賴AutoCAD 2010Type Library和AutoCAD／ObjectDBX Common 18.0Type Library 組 件進(jìn)行開發(fā)。根據(jù)軟件系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)圖，對(duì)數(shù)據(jù)管理、格式轉(zhuǎn)換、測(cè)井繪圖、參數(shù)計(jì)算以及成果輸出等模塊做了具體實(shí)現(xiàn)。其中，成果輸出中的AutoCAD 文件導(dǎo)出功能很具代表性，現(xiàn)對(duì)其實(shí)現(xiàn)作如下討論。

3.1 導(dǎo)出簡單圖元

二維繪圖是AutoCAD 的基本功能，使用其基本函數(shù)［9］能夠繪制出很多基本圖形，如點(diǎn)、線段、折線、矩形、橢圓等圖形。處理系統(tǒng)中的曲線、矢量線、文本及圖像等屬于簡單圖元，在導(dǎo)出時(shí)，調(diào)用與其相關(guān)的繪制函數(shù)，并設(shè)置實(shí)體的屬性值，即可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)出功能。

3.1.1 曲線生成

在AutoCAD 中，可以用多線段［10］表示曲線。導(dǎo)出曲線時(shí)，需要獲取曲線各個(gè)結(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值，以用來指定Auto－CAD 中多線段生成函數(shù)AcadPolyline的參數(shù)。需要指出的是，AcadPolyline接收雙精度型數(shù)組參數(shù)，且數(shù)組中元素按照生成點(diǎn)的x、y、z、x、y、z……的順序依次排列。因?yàn)閷?dǎo)出圖件為二維圖形，z初始值全部為0。

主要代碼如下：

3.1.2 矢量線生成

AutoCAD 提供了AcadLeader接口來定義線段。對(duì)于坐標(biāo)值的定義，線段與多線段類似，只不過線段的參數(shù)數(shù)組元素為固定的6個(gè)數(shù)值，即起始點(diǎn)的x、y、z值和終止點(diǎn)的x、y、z值，其數(shù)值類型也是雙精度類型。

在線段中，通過枚舉類AcLeaderType來控制線段端點(diǎn)的樣式。矢量線的端點(diǎn)用箭頭表示，這里選擇AcLeader－Type.acLineWithArrow 作為線段端點(diǎn)的樣式參數(shù)。

矢量線生成的主要代碼如下：

3.2 導(dǎo)出復(fù)合圖元

對(duì)于復(fù)合圖元，采用圖元切割分解方式，將一個(gè)復(fù)合圖元拆分成多個(gè)對(duì)應(yīng)的簡單圖元，再分別輸出AutoCAD 實(shí)體。以深度道為例，深度道由矩形框、道頭文本、若干刻度線、若干刻度值等簡單圖元組成。在轉(zhuǎn)換成AutoCAD 實(shí)體時(shí)，先將其拆分成簡單圖元，再由簡單圖元調(diào)用相應(yīng)的基本實(shí)體繪制函數(shù)，完成復(fù)合圖元的生成。

圖3是系統(tǒng)輸出復(fù)合圖元時(shí)的調(diào)用結(jié)構(gòu)。

圖3 復(fù)合圖元調(diào)用結(jié)構(gòu)

3.3 實(shí)體屬性轉(zhuǎn)換

在AutoCAD 中，其實(shí)體屬性與C＃中的屬性信息不一致，需要進(jìn)行對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)最大限度的格式信息無損失導(dǎo)出。

3.3.1 線型設(shè)置

C＃繪圖中的線型通過DashStyle設(shè)置，有Dot、Dash、DashDotDot、DashDot等類型，而AutoCAD 中通過實(shí)體的Linetype來設(shè)置線型，且大部分的線型名稱與C＃不一致。通過分支函數(shù)判斷系統(tǒng)中圖件的線型名稱，設(shè)置對(duì)應(yīng)Auto－CAD 中的對(duì)應(yīng)線型，可以將兩種不同的方式統(tǒng)一起來。

下面是線型轉(zhuǎn)換的主要代碼：

3.3.2 線寬設(shè)置

與線型類似，C＃中的對(duì)于線寬的設(shè)置與AutoCAD 實(shí)體的線寬設(shè)置存在差異性。C＃繪圖中的線寬值可以是任意正浮點(diǎn)數(shù)，如1.5，3.75 等，而AutoCAD 中為有限的值，在應(yīng)用時(shí)需將兩者對(duì)應(yīng)起來。通過分析相關(guān)的二次開發(fā)函數(shù)可知，AutoCAD 中通過ACAD＿LWEIGHT 設(shè)置線寬，如acLnWt009，acLnWt013等離散值。

下面是線寬轉(zhuǎn)換的主要代碼：

3.3.3 顏色設(shè)置

在AutoCAD 中，利用TrueColor給對(duì)象設(shè)置顏色屬性。TrueColor是一個(gè)AcadAcCmColor對(duì)象，它必須使用GetInterfaceObject方法獲得，不能用new AcadAcCmColor（）方法聲明。

對(duì)于不同的AutoCAD版本，其調(diào)用的函數(shù)參數(shù)［11］不同，AutoCAD 2010 中［12］，參 數(shù) 為 “AutoCAD.AcCmColor.18”。在給AcadAcCmColor設(shè)置顏色時(shí)，首先需要提取C＃顏色對(duì)象的RGB 顏色值，然后將顏色的紅、綠、藍(lán)值作為參數(shù)，通過SetRGB方法設(shè)置AutoCAD 屬性顏色。

下面是顏色轉(zhuǎn)換的主要代碼：

4 應(yīng)用效果

將三分量數(shù)據(jù)加載到處理系統(tǒng)，選取指定深度的數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，并將成果圖顯示在繪圖面板中。圖4的左半部分是成果圖在井中三分量磁測(cè)系統(tǒng)中的顯示情況，結(jié)果中包括曲線和矢量圖，分別位于與圖頭對(duì)應(yīng)的曲線道中。右半部分是將繪圖部分導(dǎo)出成dwg文件的顯示情況，編輯軟件使用的是AutoCAD 2010。

圖4 井中三分量磁測(cè)成果對(duì)比

從兩圖的對(duì)比可以看出，導(dǎo)出文件的實(shí)體與井中三分量系統(tǒng)中的圖件一一對(duì)應(yīng)。曲線、矢量線等磁測(cè)數(shù)據(jù)表征量的形態(tài)大小一致，線型、線寬、顏色等屬性對(duì)應(yīng)性良好。導(dǎo)出的dwg文件在AutoCAD 軟件中可以做任意編輯，滿足需求。

5 結(jié)束語

井中三分量磁測(cè)是一種有效的尋找鐵磁性固體礦產(chǎn)的井中物探方法，井中三分量磁測(cè)處理系統(tǒng)能夠快速、有效的處理磁測(cè)數(shù)據(jù)。在研究了AutoCAD 二次開發(fā)方式的基礎(chǔ)上，完成了井中三分量磁測(cè)處理系統(tǒng)及其AutoCAD 文件導(dǎo)出模塊。

通過以上工作，取得如下結(jié)論：

（1）實(shí)現(xiàn)了井中三分量磁測(cè)結(jié)果導(dǎo)出功能，能夠快速、有效生成AutoCAD 可識(shí)別的dwg、dxf文件。

（2）C＃繪圖提供的繪圖屬性與AutoCAD 實(shí)體的屬性不一致，通過線型、線寬及顏色等屬性的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了圖件信息的無損失導(dǎo)出。

（3）由圖件的導(dǎo)出效果可見，導(dǎo)出文件能夠成功在AutoCAD 中加載和編輯，符合地質(zhì)找礦的需求。

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