郭雷，徐彥中，焦明東

(1.濟(jì)南市勘察測(cè)繪研究院，山東 濟(jì)南 250013； 2.山東省城市空間信息工程技術(shù)研究中心，山東 濟(jì)南 250013)

1 引 言

數(shù)字正射影像(DOM)數(shù)據(jù)目前廣泛應(yīng)用在測(cè)繪地理信息行業(yè)各部門(mén)，同時(shí)具有地圖幾何精度和影像特征，可以通過(guò)ArcGIS等各種專(zhuān)業(yè)應(yīng)用軟件自動(dòng)加載，進(jìn)行各種分析應(yīng)用。當(dāng)前測(cè)繪行業(yè)廣泛使用基于AutoCAD軟件開(kāi)發(fā)的地形圖生產(chǎn)平臺(tái)，其成果為標(biāo)準(zhǔn)格式的DWG數(shù)據(jù)。有時(shí)也需要利用正射影像數(shù)據(jù)作為地形圖的底圖數(shù)據(jù)，來(lái)進(jìn)行各種設(shè)計(jì)和分析，但是AutoCAD軟件本身卻沒(méi)有自動(dòng)加載正射影像數(shù)據(jù)的功能。

為解決這一問(wèn)題，本文擬使用VB.NET程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言結(jié)合AutoCAD 2010軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)一款獨(dú)立運(yùn)行的應(yīng)用程序，通過(guò)人機(jī)交互的方式，加載正射影像數(shù)據(jù)到AutoCAD的DWG圖形中，并確保坐標(biāo)正確。程序開(kāi)發(fā)環(huán)境使用Microsoft Visual Studio 2008集成開(kāi)發(fā)軟件，具有功能強(qiáng)大、界面友好、編譯好的應(yīng)用程序可移植性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，用其開(kāi)發(fā)的獨(dú)立程序可以很流暢地運(yùn)行在Windows XP、Win 7等主流操作系統(tǒng)中，比較切合用戶的使用體驗(yàn)。

2 程序設(shè)計(jì)思路

2.1 正射影像數(shù)據(jù)坐標(biāo)文件分析

一般一幅標(biāo)準(zhǔn)分幅的數(shù)字正射影像成果，除了一個(gè)TIFF格式的影像文件，還應(yīng)有一個(gè)記錄影像定位坐標(biāo)信息的文本文件。本文采用的數(shù)據(jù)為 1∶5 000比例尺標(biāo)準(zhǔn)分幅數(shù)字正射影像成果，經(jīng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換獲得2000國(guó)家大地坐標(biāo)系的坐標(biāo)信息文件，其坐標(biāo)信息文件的主要內(nèi)容如圖1所示：

圖1 正射影像坐標(biāo)信息文件格式

不同于一般正射影像成果附帶的TFW格式坐標(biāo)信息文件，本文所使用的坐標(biāo)信息文件已經(jīng)明確指定了數(shù)字正射影像圖的左下角X、Y坐標(biāo)，右上角X、Y坐標(biāo)，實(shí)際寬度和實(shí)際高度，各參數(shù)均以米為單位。需要注意的是X和Y為數(shù)學(xué)坐標(biāo)(X為東方向，Y為北方向)。

程序設(shè)計(jì)中加載數(shù)字正射影像的函數(shù)AddRaster使用方法如下所示：

RetVal = object.AddRaster(ImageFileName，InsertionPoint，ScaleFactor，RotationAngle)

需要正確指定數(shù)字正射影像文件名(ImageFileName)、左下角插入點(diǎn)三維坐標(biāo)(InsertionPoint)、縮放比例(ScaleFactor)、旋轉(zhuǎn)角度(RotationAngle)等參數(shù)，然后才能使用此函數(shù)插入影像數(shù)據(jù)。程序設(shè)計(jì)的思路即轉(zhuǎn)換為如何通過(guò)坐標(biāo)信息文件獲取加載影像數(shù)據(jù)所需要的各種參數(shù)。

因?yàn)锳ddRaster函數(shù)是利用影像的左下角插入點(diǎn)縱橫坐標(biāo)和縮放比例數(shù)值來(lái)確定影像的右上角縱橫坐標(biāo)，所以在保持寬高比不變的情況下，縮放比例數(shù)值即為數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)在DWG圖形中的橫向?qū)嶋H寬度，也就是本文使用的坐標(biāo)信息文件中的實(shí)際寬度參數(shù)。由于僅改變DWG地形圖當(dāng)前比例尺參數(shù)，并不會(huì)相應(yīng)改變相關(guān)地物要素的實(shí)際坐標(biāo)位置，所以通過(guò)這種方法利用坐標(biāo)信息插入影像數(shù)據(jù)到地形圖以后，總是能夠正確插入到實(shí)際的地理坐標(biāo)位置。也就是說(shuō)這種方法與地形圖的當(dāng)前比例尺沒(méi)有關(guān)系，可以適用于任意比例尺的地形圖數(shù)據(jù)。

2.2 程序界面及功能設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)際需要，設(shè)計(jì)程序運(yùn)行界面如圖2所示。

圖2 程序運(yùn)行界面

程序主要包括打開(kāi)地形圖文件，指定正射影像數(shù)據(jù)存放位置，影像插入位置調(diào)整，插入影像文件到地形圖中等功能。

(1)打開(kāi)地形圖文件：自動(dòng)啟動(dòng)AutoCAD軟件，并打開(kāi)需要加載正射影像數(shù)據(jù)的DWG格式地形圖文件。前提條件是地形圖數(shù)據(jù)和正射影像數(shù)據(jù)的平面坐標(biāo)系統(tǒng)應(yīng)一致，本例中為2000國(guó)家大地坐標(biāo)系。

(2)指定正射影像數(shù)據(jù)存放位置：填寫(xiě)正射影像數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)路徑，作為AutoCAD加載正射影像的路徑參數(shù)。

(3)影像插入位置調(diào)整：根據(jù)影像首次插入時(shí)的位置偏差，進(jìn)行平移微調(diào)，確保下次插入同一影像時(shí)定位誤差最小。

(4)插入影像文件到地形圖：用于在AutoCAD圖形界面獲取當(dāng)前鼠標(biāo)點(diǎn)擊位置的坐標(biāo)信息，并與指定位置的正射影像數(shù)據(jù)進(jìn)行后臺(tái)匹配，實(shí)時(shí)快速加載影像到圖形中疊加顯示。

3 關(guān)鍵方法實(shí)現(xiàn)

3.1 打開(kāi)地形圖

獨(dú)立運(yùn)行的程序需要通過(guò)創(chuàng)建對(duì)象的方法啟動(dòng)當(dāng)前計(jì)算機(jī)中已經(jīng)安裝的AutoCAD軟件，根據(jù)當(dāng)初程序設(shè)計(jì)時(shí)引用的AutoCAD類(lèi)型庫(kù)文件版本，決定將要啟動(dòng)的AutoCAD軟件版本。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件性能的提高，64位操作系統(tǒng)所占比重已經(jīng)越來(lái)越大，相應(yīng)地AutoCAD軟件也有32位與64位兩種，需要根據(jù)操作系統(tǒng)的版本選擇安裝對(duì)應(yīng)的AutoCAD軟件。經(jīng)測(cè)試，無(wú)論是32位還是64位，AutoCAD 2010軟件安裝到計(jì)算機(jī)以后，所創(chuàng)建的類(lèi)型庫(kù)文件均為acax18enu.tlb和axdb18enu.tlb，它們一般位于c：program filescommon filesautodesk shared目錄中。要通過(guò)Microsoft Visual Studio.NET完全訪問(wèn)AutoCAD Automation對(duì)象，需要?jiǎng)?chuàng)建acax18enu.tlb和axdb18enu.tlb的引用。

這些引用提供了以下主要交互操作部件：Autodesk.AutoCAD.Interop.dll和Autodesk.AutoCAD.Interop.Common.dll。Interop程序集位于全局程序集緩存中，它們會(huì)將Automation對(duì)象映射到.NET的對(duì)等對(duì)象。引用了類(lèi)型庫(kù)之后，就可以在Microsoft Visual Studio .NET中聲明基于AutoCAD的變量，進(jìn)而利用它們完成需要的功能和運(yùn)算。

單擊打開(kāi)地形圖按鈕，首先啟動(dòng)AutoCAD軟件，并打開(kāi)指定的地形圖dwg文件。打開(kāi)文件的主要代碼如下：

Dim cadApp1 As Autodesk.AutoCAD.Interop.AcadApplication

Dim docCAD1 As Autodesk.AutoCAD.Interop.AcadDocument

Dim filePath As String

Dim fileOpen = False

Dim setFilePath = False

……

cadApp1 = New Autodesk.AutoCAD.Interop.AcadApplication

docCAD1 = cadApp1.Documents.Open(OpenFileDialog1.FileName)

3.2 指定正射影像數(shù)據(jù)文件存放位置

通過(guò)文件瀏覽對(duì)話框控件(FolderBrowserDialog)或粘貼輸入的方式指定正射影像數(shù)據(jù)文件的存放位置。需要首先添加此控件到MicroSoft Visual Studio 2008的窗體設(shè)計(jì)器，然后就可以在程序代碼中引用此控件進(jìn)行處理，獲取指定路徑信息作為AutoCAD中插入正射影像的路徑參數(shù)。

3.3 影像插入位置調(diào)整

正射影像數(shù)據(jù)根據(jù)坐標(biāo)信息文件加載到AutoCAD圖形中以后，可能與已有正確坐標(biāo)的地形圖數(shù)據(jù)位置不是完全吻合，例如房角、道路等整體向同一方向偏移一個(gè)距離，導(dǎo)致定位存在偏差，不利于地物的判讀。此時(shí)就需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行插入點(diǎn)的微調(diào)，通過(guò)指定東移和北移參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，將這兩個(gè)偏移分量數(shù)據(jù)分別加到正射影像插入定位點(diǎn)的相應(yīng)坐標(biāo)分量。在刪除先前插入的正射影像數(shù)據(jù)后，使用新的偏移參數(shù)重新執(zhí)行一次插入操作，就可確保插入位置正確。

為簡(jiǎn)化使用，規(guī)定輸入正數(shù)代表東移和北移，輸入負(fù)數(shù)代表西移和南移。當(dāng)然也可以根據(jù)實(shí)際測(cè)量結(jié)果只輸入其中一個(gè)分量數(shù)據(jù)，默認(rèn)值0表示不作任何移動(dòng)。這樣的處理方法增加了程序使用的靈活性，可以手工提前糾正偏差太大的正射影像數(shù)據(jù)，不至于某些批次的數(shù)據(jù)因定位精度問(wèn)題而無(wú)法使用。

3.4 插入影像文件到地形圖中

(1)獲取插入點(diǎn)坐標(biāo)

本文所使用的方法是通過(guò)AutoCAD軟件，在需要加載影像數(shù)據(jù)的地形圖任一位置點(diǎn)擊一下鼠標(biāo)，獲取鼠標(biāo)點(diǎn)擊位置的縱橫坐標(biāo)信息，然后根據(jù)此坐標(biāo)信息去查找影像數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件，從而獲取符合條件的正射影像數(shù)據(jù)文件。獲取鼠標(biāo)點(diǎn)擊位置的主要代碼為：

Dim returnPnt As Object

'CAD坐標(biāo)，X為東，Y為北

Dim currX，currY As Double

Me.Hide()

returnPnt = docCAD1.Utility.GetPoint()

'獲取鼠標(biāo)點(diǎn)選位置信息

currX = returnPnt(0)

currY = returnPnt(1)

(2)加載影像數(shù)據(jù)到地形圖中

如果點(diǎn)擊鼠標(biāo)獲取的坐標(biāo)位置落在某幅正射影像數(shù)據(jù)的左下角和右上角坐標(biāo)所確定的矩形之間，則代表已經(jīng)找到合適的正射影像數(shù)據(jù)文件，將加載此正射影像到地形圖中。如果已經(jīng)遍歷了指定文件夾下面的所有坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件，并沒(méi)有找到一個(gè)符合要求的文件，則認(rèn)為鼠標(biāo)位置無(wú)對(duì)應(yīng)的正射影像數(shù)據(jù)，將給出“地形圖指定位置無(wú)匹配的正射影像文件”消息提示并退出查找，待用戶重新指定影像數(shù)據(jù)存放位置后再執(zhí)行插入操作。

影像數(shù)據(jù)加載完成以后，將存放在指定的影像數(shù)據(jù)圖層中，可以通過(guò)圖層開(kāi)關(guān)控制是否顯示，方便瀏覽使用。加載影像數(shù)據(jù)的主要代碼為：

For Each foundFile As String In My.Computer.FileSystem.GetFiles(filePath，_

FileIO.SearchOption.SearchAllSubDirectories，"*.txt")

Dim fileReader As String

fileReader = My.Computer.FileSystem.ReadAllText(foundFile，_

System.Text.Encoding.Default)

'獲取原始影像的四角坐標(biāo)和縮放比例

If fileReader <> "" Then

array0 = Split(fileReader，Chr(13))

array1 = Split(array0(0)，" ")

Xzuoxia = CDbl(array1(3)) - 39000000.0 + CDbl(TextBox2.Text)

array2 = Split(array0(1)，" ")

Yzuoxia = CDbl(array2(3)) + CDbl(TextBox3.Text)

array3 = Split(array0(2)，" ")

Xyoushang = CDbl(array3(3)) - 39000000.0

array4 = Split(array0(3)，" ")

Yyoushang = CDbl(array4(3))

array5 = Split(array0(4)，" ")

suofangBiLi = CDbl(array5(2))

End If

'查找用戶鼠標(biāo)點(diǎn)選的位置是否落在某幅影像圖的范圍內(nèi)，找到后退出循環(huán)

If (Xzuoxia < currX And currX < Xyoushang) And (Yzuoxia < currY And currY < Yyoushang) Then

foundImage = True

insertRaster(0) = Xzuoxia

insertRaster(1) = Yzuoxia

insertRaster(2) = 0

rasterName = Microsoft.VisualBasic.Strings.Left(foundFile，foundFile.Length - 9) + ".tif"

'加載影像數(shù)據(jù)到當(dāng)前地形圖中

currRaster = docCAD1.ModelSpace.AddRaster(rasterName，insertRaster，suofangBiLi，rotationAngle)

currRaster.Layer = "正射影像-2017"

Exit For

End If

Next

If foundImage = False Then

MsgBox("地形圖指定位置無(wú)匹配的正射影像文件！")

End If

4 程序使用效果

使用本程序加載正射影像數(shù)據(jù)到AutoCAD地形圖的效果如圖3所示，可見(jiàn)影像數(shù)據(jù)已經(jīng)以實(shí)際坐標(biāo)正確地疊加到了對(duì)應(yīng)的地形圖數(shù)據(jù)中。可以通過(guò)AutoCAD的疊放次序命令選擇將正射影像數(shù)據(jù)放到最底層，便于顯示和使用。

圖3 程序運(yùn)行效果

5 結(jié) 語(yǔ)

使用本文介紹的方法，可以通過(guò)在AutoCAD軟件中指定當(dāng)前地形圖的任意位置坐標(biāo)，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地插入相應(yīng)位置所在圖幅的正射影像數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^(guò)重復(fù)執(zhí)行插入功能，連續(xù)插入多幅相鄰位置的正射影像數(shù)據(jù)并確保拼接正確，能夠迅速獲得大范圍的影像加載結(jié)果。對(duì)于經(jīng)常需要使用正射影像數(shù)據(jù)作為工作底圖的情況，提高了影像數(shù)據(jù)加載的速度和效率。通過(guò)實(shí)際工作中的具體應(yīng)用，取得了較好的效果。