摘 要：目前合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量（Interferometric Synthetic Aperture Radar， InSAR）技術(shù)已經(jīng)廣泛在工程監(jiān)測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域得到應(yīng)用。文章基于Visual LISP語(yǔ)言，開(kāi)發(fā)了可以將海量InSAR監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)批量導(dǎo)入至AutoCAD軟件的插件。該插件將InSAR成果數(shù)據(jù)文件進(jìn)行關(guān)鍵信息提取，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)成果數(shù)據(jù)中的坐標(biāo)系統(tǒng)與工程設(shè)計(jì)常用的獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，將數(shù)值直接以數(shù)值文字的方式寫(xiě)入對(duì)應(yīng)AutoCAD文件中，使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與目標(biāo)位置精確匹配。經(jīng)實(shí)際工程數(shù)據(jù)導(dǎo)入應(yīng)用測(cè)試，該插件實(shí)現(xiàn)56萬(wàn)條數(shù)據(jù)的導(dǎo)入僅需約90 s，極大降低了使用人員將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入工程圖紙的工作量，提升了InSAR監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在工程應(yīng)用上的效率。

關(guān)鍵詞：Visual LISP；二次開(kāi)發(fā)；數(shù)據(jù)導(dǎo)入；程序設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2025）02-0145-05

Design and Application of the Plugin for Importing Satellite Radar Interferometry Data Based on Visual LISP

WANG Zhaobing1，2

（1.China Airport Planning and Design Institute Co.， Ltd.， Beijing 100029， China; 2.Observation and Research Base of Transport Industry of Airport Engineering Safety and Long-term Performance， Beijing 100029， China）

Abstract： Currently， Interferometric Synthetic Aperture Radar （InSAR） technology is widely used in fields such as engineering monitoring and geological disaster monitoring. Based on Visual LISP language， the paper develops a plugin that could import extensive data of InSAR monitoring points in batches into AutoCAD software. The plugin extracts the key information of InSAR achievement data files， and realizes the transformation of the coordinate system in the achievement data and the independent coordinate system commonly used in engineering design. It writes numerical values into the corresponding AutoCAD files as numerical text， ensuring precise matching between monitoring data and the target location. After the testing of importing real engineering data into application， the plugin realizes that imports 560 000 pieces of data in only about 90 seconds， significantly reducing the workload for users of importing monitoring data into engineering drawings and enhancing the efficiency of InSAR monitoring data in engineering application.

Keywords： Visual LISP; secondary development; data import; programming

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2025.02.027

0 引 言

InSAR技術(shù)得益于其全天候、大范文、低干擾等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在工程建設(shè)、國(guó)土資源、城市規(guī)劃等行業(yè)大量應(yīng)用[1]，但是其數(shù)據(jù)成果往往因監(jiān)測(cè)的范圍較大而包含數(shù)萬(wàn)甚至數(shù)十萬(wàn)個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，且需要使用專(zhuān)業(yè)軟件（如ArcGIS）軟件讀取、應(yīng)用。而目前工程領(lǐng)域內(nèi)從業(yè)人員普遍使用的AutoCAD軟件無(wú)法直接使用InSAR監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果[2]，使之服務(wù)于工程設(shè)施的變形分布及發(fā)展規(guī)律開(kāi)展評(píng)估工作?？紤]到InSAR監(jiān)測(cè)結(jié)果可生成標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)文件[3]，將其監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)信息寫(xiě)入AutoCAD圖紙中的過(guò)程實(shí)際上可以通過(guò)大量的重復(fù)性操作實(shí)現(xiàn)。因此，可以針對(duì)上述問(wèn)題可以利用AutoCAD軟件二次開(kāi)發(fā)功能，通過(guò)開(kāi)發(fā)一個(gè)專(zhuān)門(mén)的插件實(shí)現(xiàn)將大量監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)寫(xiě)入圖紙文件中的目的，滿(mǎn)足監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果的應(yīng)用需求[4]。

本次數(shù)據(jù)導(dǎo)入插件開(kāi)發(fā)使用的是Visual LISP，它是嵌入在AutoCAD中的一個(gè)完整的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，是專(zhuān)門(mén)為AutoCAD軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的工具[5]。Visual LISP可以充分調(diào)用AutoCAD軟件的圖形繪制能力，并且由于其表結(jié)構(gòu)語(yǔ)言的特點(diǎn)[6]，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)AutoCAD中圖形數(shù)據(jù)庫(kù)的直接訪(fǎng)問(wèn)和操作，充分發(fā)揮參數(shù)化繪圖的優(yōu)勢(shì)，大大提升繪圖工作效率。

1 插件開(kāi)發(fā)路線(xiàn)

通過(guò)Visual LISP將InSAR監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入AutoCAD軟件的核心目標(biāo)是構(gòu)造數(shù)據(jù)在圖形空間中寫(xiě)入圖元的語(yǔ)句（表）命令，而該命令需要被賦予指定將要寫(xiě)入圖元的兩個(gè)關(guān)鍵屬性，即圖元的位置和內(nèi)容，其實(shí)現(xiàn)流程主要是文件導(dǎo)入后的信息拆分、重組，并將原坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為圖紙中實(shí)際使用的目標(biāo)坐標(biāo)系，最終完成將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為寫(xiě)入AutoCAD的圖元，其實(shí)現(xiàn)流程如圖1所示。

利用Visual LISP載入InSAR數(shù)據(jù)文件后，依次讀取數(shù)據(jù)文件中的測(cè)點(diǎn)信息[7]，這些信息包含：監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)、坐標(biāo)x、坐標(biāo)y、高程、速率、累計(jì)變形量等[8]，這些信息將會(huì)以一個(gè)長(zhǎng)字符串的形式返回給插件。這個(gè)字符串不能被直接用于構(gòu)造在AutoCAD軟件中生成該點(diǎn)監(jiān)測(cè)信息的命令，因此需要對(duì)該長(zhǎng)字符串進(jìn)行拆分、重組。由于每個(gè)測(cè)點(diǎn)生成的長(zhǎng)字符串具有標(biāo)準(zhǔn)的排布規(guī)律，可構(gòu)建一個(gè)函數(shù)對(duì)該長(zhǎng)字符串進(jìn)行處理，將其中的坐標(biāo)信息、監(jiān)測(cè)值提取后返回給插件主程序。

由于InSAR監(jiān)測(cè)獲取的數(shù)據(jù)通常采用坐標(biāo)系與工程平面圖中的坐標(biāo)系往往并不統(tǒng)一，需要進(jìn)行平面坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，通?？伤膮?shù)法進(jìn)行處理以滿(mǎn)足工程需求。四參數(shù)的求解需要至少兩個(gè)在相互轉(zhuǎn)換的坐標(biāo)系中的點(diǎn)對(duì)，利用其在原坐標(biāo)系和目標(biāo)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，求解旋轉(zhuǎn)角度值、橫坐標(biāo)偏移值、縱坐標(biāo)偏移值、縮放比例四個(gè)參數(shù)。一般常采用最小二乘法求解，或直接利用軟件進(jìn)行計(jì)算，此處不予贅述，通過(guò)四參數(shù)法進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換式如下：

（1）

構(gòu)建一個(gè)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換函數(shù)將原坐標(biāo)系下的x、y轉(zhuǎn)換為新坐標(biāo)系下的x1、y1，并作為該條監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的當(dāng)前位置信息，與之前提取出的累計(jì)變形值數(shù)據(jù)一同傳入主程序的數(shù)據(jù)寫(xiě)入語(yǔ)句中，最終實(shí)現(xiàn)將該條監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以文字的方式寫(xiě)入圖形空間對(duì)應(yīng)位置[9]。重復(fù)執(zhí)行以上操作，待所有數(shù)據(jù)依次完成寫(xiě)入后，即可完成數(shù)據(jù)導(dǎo)入。

2 程序編制與運(yùn)行

2.1 數(shù)據(jù)載入和繪圖信息設(shè)置

讀取已經(jīng)保存好的標(biāo)準(zhǔn)格式InSAR數(shù)據(jù)文件，可將文件路徑、目標(biāo)文件格式直接寫(xiě)入代碼中，快速定位目標(biāo)文件。同時(shí)對(duì)繪圖空間進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)置，創(chuàng)建將要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)對(duì)象的圖層信息、字體信息。以下為主要代碼：

;設(shè)置目標(biāo)文件的位置，格式為CSV

（setq fileph （getfiled \"選擇文件\" \"D：＼＼項(xiàng)目資料＼＼InSAR變形監(jiān)測(cè)＼＼\" \"csv\" 2））

（setq file （open fileph \"r\"））

;設(shè)置繪圖環(huán)境變量值

（setvar \"cmdecho\" 0）

（setvar \"osmode\" 0）

;創(chuàng)建數(shù)據(jù)寫(xiě)入的新圖層

（command \"layer\" \"m\" \"InSAR監(jiān)測(cè)\" \"c\" 1 \"\" \"\"）

;按圖紙比例設(shè)置需要的字體高度

（setq zg （getint \"請(qǐng)?jiān)O(shè)置樁號(hào)字體高度\"））

（setq zg （itoa zg））

;設(shè)置將要入的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)字體格式

（command \"style\" \"InSAR監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)\" \"黑體\" zg \"0.6\" \"0\" \"\" \"\" \"\"）

2.2 數(shù)據(jù)信息讀取及處理

數(shù)據(jù)文件載入之后，程序?qū)⒅饤l讀取獲得每個(gè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的包含的信息，由于CSV文件每一行數(shù)據(jù)在讀取后將獲得一個(gè)包含坐標(biāo)x、y以及變形值s及其他相關(guān)信息的長(zhǎng)字符串，這個(gè)長(zhǎng)字符串中各信息字段通過(guò)“’”字符進(jìn)行分隔，因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)專(zhuān)門(mén)對(duì)此長(zhǎng)字符串進(jìn)行處理的函數(shù)，將需要的坐標(biāo)和監(jiān)測(cè)值還原出來(lái)，其處理邏輯如圖2所示。

以下為該函數(shù)的主要代碼：

;獲取字符串的長(zhǎng)度n

（setq n （strlen longstr））

（setq i 1）

（repeat n

;從字符串第一個(gè)字符開(kāi)始依次取一個(gè)字符

（setq char （substr longstr i 1））

（if （/= char separator）

;如果當(dāng)前取得字符串非分隔符，用于組成字符串info

（setq info （strcat info char））

;當(dāng)取得字符為分隔符時(shí)將info 存入infolist列表中，并重置info為空

（setq infolist （cons info infolist））

（setq info \"\"）

;將生成的infolist 中的元素順序調(diào)整并返回

（reverse infolist）

）

）

2.3 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

參照式（1）構(gòu)建原坐標(biāo)系與目標(biāo)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的處理函數(shù)，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換所需的四參數(shù)在函數(shù)內(nèi)進(jìn)行定義，依次對(duì)每條監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息中提取的坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并返回轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)結(jié)果。需要注意的是在Visual LISP中如cos、sin等三角函數(shù)均使用弧度值進(jìn)行計(jì)算，需要將求得的坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)角度值轉(zhuǎn)換為弧度值之后，再輸入函數(shù)進(jìn)行坐標(biāo)關(guān)系轉(zhuǎn)換的運(yùn)算。該部分主要代碼如下：

（defun transCoordinate （x y）

;定義當(dāng)前轉(zhuǎn)換關(guān)系四參數(shù)（以下四參數(shù)僅為示意，非真實(shí)工程參數(shù)）

;設(shè)置橫坐標(biāo)偏移值、縱坐標(biāo)偏移值、縮放系數(shù)

（setq dx 250000

dy -350000

k 1.000

）

;將角度值轉(zhuǎn)換為弧度值

（setq arc （/ （* 256000 3.14159265） （* 180 60 60）））

;將原坐標(biāo)系下坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為目標(biāo)坐標(biāo)系坐標(biāo)

（setq

;橫坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

x1 （+ （- （* （cos arc） k x） （* （sin arc） k y）） dx）

;縱坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

y1 （+ （+ （* （sin arc） k x） （* （cos arc） k y）） dy）

）

;將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)以表形式返回

（list x1 y1）

）

2.4 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)寫(xiě)入

完成了對(duì)InSAR數(shù)據(jù)文件單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)信息的提取和處理以及數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換兩個(gè)關(guān)鍵函數(shù)的開(kāi)發(fā)后，即可以完整的執(zhí)行數(shù)據(jù)文件的讀取、監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息處理、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)寫(xiě)入、完成數(shù)據(jù)導(dǎo)入這一系列的任務(wù)。通過(guò)循環(huán)的方式，將每一條監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)寫(xiě)入AutoCAD圖形空間中。以下為該部分主要代碼：

;依次讀取文件中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息

（setq lstrdata （read-line file））

（while lstr

;利用字符串處理函數(shù)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵信息拆分提取

（setq serstr （extrastr lstr \" ’ \"）

x （atof （car serstr））

y （atof （cadr serstrl））

val （caddr serstr）

）

;對(duì)坐標(biāo)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換

（setq newcoord （transCoordinate x y））

（setq x1 （car newcoord）

y1 （cadr newcoord）

）

;切換對(duì)應(yīng)圖層

（command \"layer\" \"m\" \"InSAR監(jiān)測(cè)\" \"\"）

;向圖形空間中對(duì)應(yīng)坐標(biāo)位置寫(xiě)入該監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息

（command \"text\"

\"m\" （list x1 y1） \"0\" ms

）

（setq fdata （read-line file））

）

;關(guān)閉文件

（close file）

;恢復(fù)環(huán)境變量

（setvar \"osmode\" 16383）

（princ \"導(dǎo)入完畢\" ）

3 工程應(yīng)用案例

北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)是一座擁有4條跑道的國(guó)內(nèi)4F級(jí)國(guó)際樞紐機(jī)場(chǎng)，由于機(jī)場(chǎng)地處津冀平原地面沉降影響區(qū)域內(nèi)，場(chǎng)區(qū)存在著長(zhǎng)期性的地面沉降情況[10]。因此自機(jī)場(chǎng)通航以來(lái)，通過(guò)InSAR技術(shù)手段開(kāi)展了持續(xù)的地面沉降觀察[11]，由于機(jī)場(chǎng)用地面積達(dá)到27平方千米，分析后監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果達(dá)到約數(shù)十萬(wàn)條，這些數(shù)據(jù)導(dǎo)入AutoCAD軟件后將便于工程技術(shù)人員更好地對(duì)機(jī)場(chǎng)中重要的基礎(chǔ)設(shè)施如跑道、滑行道、塔臺(tái)等進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)分析，精準(zhǔn)的評(píng)估地面沉降對(duì)機(jī)場(chǎng)運(yùn)行帶來(lái)的影響。

本次以機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)跑滑系統(tǒng)區(qū)域監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為應(yīng)用實(shí)例，將其共包含的約56萬(wàn)條數(shù)據(jù)點(diǎn)導(dǎo)入機(jī)場(chǎng)平面圖中，便于后續(xù)對(duì)跑道變形情況的分析和評(píng)估。

本次數(shù)據(jù)導(dǎo)入實(shí)例操作流程如下：第一步，打開(kāi)機(jī)場(chǎng)平面圖紙文件；第二步，加載本次開(kāi)發(fā)的插件；第三步，通過(guò)鍵入插件啟動(dòng)命令“PLDQ”；第四步，通過(guò)彈出的對(duì)話(huà)框選取準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)文件，如圖3所示；第五步，等待程序讀取數(shù)據(jù)并將監(jiān)測(cè)結(jié)果在轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)位置以單行文字的方式寫(xiě)入圖形空間。

將文件導(dǎo)入AutoCAD軟件后，插件將自動(dòng)執(zhí)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入過(guò)程，約90 s后所有數(shù)據(jù)點(diǎn)被完全寫(xiě)入，軟件命令窗口彈出“導(dǎo)入完畢”提示語(yǔ)。本次執(zhí)行的跑滑系統(tǒng)部分?jǐn)?shù)據(jù)寫(xiě)入后效果如圖4所示，跑道邊線(xiàn)內(nèi)填充的圖元為對(duì)應(yīng)位置的變形測(cè)量值，取跑道端部位置放大，如圖5所示，可發(fā)現(xiàn)，InSAR監(jiān)測(cè)所得的地面變形量均以數(shù)字的方式顯示在跑道對(duì)應(yīng)位置。

4 結(jié) 論

通過(guò)Visual LISP程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，可以對(duì)InSAR數(shù)據(jù)成果文件的關(guān)鍵要素提取及信息處理，實(shí)現(xiàn)巨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的批量導(dǎo)入AutoCAD軟件，同時(shí)內(nèi)置的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換函數(shù)解決了InSAR數(shù)據(jù)在不同坐標(biāo)系下的位置信息轉(zhuǎn)換問(wèn)題。插件目前僅支持標(biāo)準(zhǔn)格式的CSV文件的導(dǎo)入，后續(xù)可增加對(duì)于文件格式的判別，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同格式數(shù)據(jù)的解析和導(dǎo)入，提升插件的通用性和使用效率。

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作者簡(jiǎn)介：王招冰（1993—），男，漢族，江西南昌人，工程師，碩士，研究方向：機(jī)場(chǎng)巖土工程設(shè)計(jì)。

收稿日期：2024-08-09