辩技信■ｏ科教前沿ｏ２００８年第１９期
数字化地形图坐标转换工具的设计与实现
郑敏辉林铁’
（广东省国土资源厅测绘院广东广州５１０５００）
【摘要】为满足大比例尺敷字化地形图数据整合的需要，设计开发了一套教字化地形图坐标转换工具，提出了采用四参教与七参数进行无损精度的地形图坐标转换的模式．并提出了基于图元厦ｉ）ｘｆ的转换模式．实现大比例尺数字化地形图空间参考基准的统一，并进行了转换效率进行了测试，实际应用表明本工具的设计思路合理，方法可取。．
【关键词】数字化地形图；投影换带；坐标转换；ＶＢ；Ｄｘｆ
１．引言
数字化地形图的广泛应用。各地方测绘了大量的大比例尺数字化地形图．但由于历史地原因，各地方测绘地形图不但数据格式各不相同．坐标系也不统一，就是连同一地区不同部门或者不同年代测绘的数字化地形图也会存在坐标基准不统一的情况，这给地方信息化建设带来了障碍。为充分利用已有测绘成果、实现数据资源共享．必须对空间地理信息资源进行整合．实现坐标摹准、数据格式、数据标准的统一。更好的发挥其应用水平。为应用的实际需要。作者设计开发了一套无损精度的数字化地形图坐标转换工具．本文介绍了转换工具的基本思想与坐标转换的解决方案．并对该转换工具的处理效率进行了分析。
２．工具的设计简介
２．１原始数据的基本情况
目前地方应用的数字化地形图格式主要为ＡｕｔｏＣＡＤ的ｄｗｇ格式；比例尺主要为ｌ：５００、ｌ：１０００与ｌ：２０００；坐标基准主要采用：地方独立坐标系、１９５４年北京坐标系、１９８０西安坐标系，通常为了满足地方应用的需要，对于采用１９５４年北京坐标系或１９８０西安坐标系的地形图，其中央子午线往往并非标准Ｇａｕｓｓ投影中央经线，而是以地方或者测区中央某一子午线为投影经线的任意带投影。
２．２采用的编程工具
ｖｉｓｕａｌｂａｓｉｃ是Ｗｉｎｄｏｗｓ下主要的开发工具之一．它的。可视性”和。事件驱动性”简化了面向Ｗｉｎｄｏｗｓ的编程，深受广大用户的青睐。鉴于微软公司的ｖｉｓｕａｌｂａｓｉｃ编程工具的简单易用性。坐标转换工具采用该编程工具编制。
２．３主要设计思路
２．３．１设计目标
实现数字化地形图无损精度投影换带及坐标转换的批处理．具体设计目标如图１所示
ｌ批量输入ｃＡＤ文件（?．ｄｗｇ）
Ｉ换带／坐标孬
●
批量输出ＣＡＤ文件（‘．ｄｗｇ）
转换
田１地形图坐标转换工具设计目标
２．３．２功能设计：
通过详细的需求调研分析后．本坐标转换工具预计实现以下具体的功能：
①转换的批处理功能：考虑到各地数字化地形图基本以块图形式存储．通常一个地区存在较多的块图文件。为实现数据转换的自动化，要求程序具有批处理能力．同时要求转换后不覆盖原始数据，且保持文件路径不便，存储文件名与原始数据文件的相近，方便文件管理，工具设计中自动在原始文件名后增加一ｒｕｓｕｈ．以标示。如待转换的文件名为：黄村块图．ｄｗｇ．那么转换后的文件名可命名为：黄村块图一ｒｅｓｕｌｔ．ｄｗｇ。且存储在原始转换数据所在的文件夹内。
②处理模式功能：这里所述的处理模式是指数据转换所采用的技术手段。主要有两种模式．第一种是对图形实体进行转换，即在ＡｕｔｏＣＡＤ下对每一个图元的坐标进行转换．这种处理模式转换后成果的可靠性较高。但处理速度慢；第二种足以ＤＸＦ文件为基础进行转换，该模式由于采用过渡文件处理方式．避开大量图元的逐个变更，速度较第一种模式要高得多．但若图形存在内部结构错误，转换可能出错。
③投影换带功能：目前我国地形图主要为高斯一克吕格投影。根据高斯一克吕格投影正反算公式町以实现地形图的投影换带。用户只需输入原始地形图的中央子午线、新的中央子午线及相应的参考椭球，部可实现地形图的投影换带。
④坐标系转换功能：对于新旧坐标系采用同一参考椭球的情形可采用相似变换（四参数转换）模型，即：
（》㈤扎（：＝唰
其中：Ａｘ、Ａｙ为平移参数，平移．ｄ为旋转角度，ｋ为尺度因子；
对于新旧坐标系不采用同一参考椭球的情形．可采用Ｂｕｒｓａ七参数转换模型。即：
ｆＸ琳＼ｆＡＸ１ｆｌｅｚ一唧＼ｆＸ引
（Ｙ二）－（会三）＋（１＋ｑ【？三８】；）（乏）．
其中：ＡＸ、△Ｙ、ＡＺ为平移参数，平移，８ｘ、８Ｔ、８：为旋转角度，ｋ为尺度因子；
此时系统首先需采用Ｇａｕｓｓ投影反解各地物点的大地经纬度与空间直角坐标．而后利用Ｂｕｒｓａ七参数转换模型计算各地物点的新空间直角坐标．在进行Ｇａｕｓｓ投影正解计算各地物点的新的平面坐标。此时处理数据速度较慢。所有的转换，用户只需输人相应的转换参数即可。
⑤处理过程记录：对于处理文件较多、致据量大、处理时间长及数据可能存在内部错误的情况，需要程序自动输出处理过程记录文件．方便用户查看数据转换的完整性、处理时问等情况。
２．３．３功能实现：
使用ＶＢ实现数字化地形图坐标转换的框架图如图２所示。
圈２程序功能实现框架圈
①调用Ｃａｄ：在ＶＢ中工程引用Ａｕｔｏｃ，ＡＤ类型库，并使用以下语句建立Ｃａｄ连接及创建Ｃａｄ对象。
ＤｉｍａｃａｄＡｐｐＡＳＡｅａｄＡｐｐｌｉｅａｔｉｏｎ
ＤｉｍａｃａｄＤｏｅＡｓＡｃａｄＤｏｃｕｍｅｎｔ
ＯｎＥｒｒｏｒＲｅｓｕｍｅＮｅｘｔ．
ＳｅｔａｃａｄＡｐｐ－－ＧｅｔＯｂｊｅｅｔ（，”ＡｕｔｏＣＡＤ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ。）
ＩｆＥｒｒＴｈｅｎ?
科技佰息Ｏ科教前沿ｏ２００８年第１９期
ＥｍＣｌｅａｒ
ＳｅｔａｃａｄＡｐｐ＝ＣｒｅａｔｅＯｂｊｅｃｔ（”ＡｕｔｏＣＡＤ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ”
ＩｆＥｒｒＴｈｅｎＥｎｄ
ＥｎｄＩｆ
ａｅａｄＡｐｐ．Ｖｉｓｉｂｌｅ＝Ｔｒｕｅ’
．ＳｅｔａｃａｄＤｏｃ＝ａｃａｄＡｐｐ．Ａｅｔ／ｖｅＤｏｃｕｍｅｎｔ
②处理模式一：
坐标提取：ＣＡＤ实体对象主要包括有：Ｐｏｉｎｔ、Ｌｉｎｅ、Ｐｏｌｙｌｉｎｅ、ＬＷＰｏｌｙｌｉｎｅ、Ａｒｅ、Ｃｉｒｃｌｅ、ＢｌｏｃｋＲｅｆｅｒｅｎｅｅ、Ｔｅｘｔ等．程序循环每一个实体，提取坐标。在Ｃａｄ下对于不同实体，其坐标属性表达形式不尽相同，如圆（Ｃｉｒｃｌｅ）提取．Ｃｅｎｔｅｒ属性；多义线（Ｐｏｌｙｌｉｎｅ）提取．Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ；块参照０１１０ｃｋＲｅｆｅｒｅｎｅｅ）提取．ＩｎｓｅｒｔｉｏｎＰｏｉｎｔ等。
坐标转换：在提取坐标数据后．进行Ｇａｕｓｓ投影换带．或采用四参数或七参数模型进行坐标转换。
导入Ｃａｄ：直接打开转换后的ｄｘｆ文件，并另存为ｄｗｇ文件。
Ｓｅｔａｅａｄｄｏｃｌ＝ＡｃａｄＡｐｐ．Ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ．Ｏｐｅｎ㈤
ｍ＿ｄｗｇ＝Ｌｅｆｔ（ｎ（Ｌｅｎ（ｍ）一４））＆”．ｄｗｇ”
ＡｅａｄＡｐｐ．ＺｏｏｍＥｘｔｅｎｔ
扯ａｄｄｏｃｌ．ＳａｖｅＡｓｍ＿ｄｗｇ
ｍ为转换后的ｄｘｆ文件名。
③处理模式二：
坐标提取：程序控制Ｃａｄ调用Ｅｘｐｏｒｔ方法输出ｄｘｆ。ｄｘｆ格式文件为ＡｓｃⅡ格式。可直接用写字板打开。ｄａｆ文件本质上由代码及关联值对组成。代码（通常称为组码）表明其后的值的类型。使用这些组码和值对，可以将ｄｘｆ文件组织到由记录组成的区域中，这些记录由组码和数据项目组成。在ｄｘｆ文件中。每个组码和值都各占一行。通常组码为１０、ＪＪ、１２等代表图元坐标信息，可依此提取相应字段坐标数据。
坐标转换：与处理模式一相同．可直接调用坐标值转换子程序。
更新实体：经坐标转换后．求得新坐标，变更坐标属性。使用实体更新（．ｕｐｄａｔｅ）。实体移动到新的位置。
２．４界面设计图
圈３程序主体界面
３．工具的处理效率
为检验工具的处理效率ｊ可根据每秒处理图元的数量来评定，因此，抽取不同面积的地形图作试验。结果如表ｌ所示。（效率＝图元个数，秒）
襄１处理效率统计表
序号面积（ｋＩｎ，图元数目处理时间（秒）效率
模式一５５２１９样例１ｏ．２如Ｂ７７
模式二１７６１０
模式一１００９９２２样例２５上２２２１８７
模式二３３１６７ｌ
‘由表ｌ可见采用两种转换处理方式的效率差异相当大。究其原因是在于处理交换文件的读写方式速度要优于遍历图元修改的方式，并能有效的保证数据的完整性。
４．程序使用应注意的两个问题
①若图形存在内部结构错误。如图存在无效句柄或块名，在转换状态栏里提示用户应采用Ｒｅｃｏｖｅｒ命令进行图形修复后再行转换（如图３所示）：
②对于数字化地形图换带．理论上可以将地形图数据转换到任意的中央子午线上，但需要考虑到投影变形的问题。
５．结束语
为满足大比例尺数字化地形图数据整合的需要．笔者设计开发了一套数字化地形图坐标转换工具。提出了地形图坐标转换的解决方法．采用无损精度的方法实现大比例尺数字化地形图李『甘Ｊ参考基准的统一．并对工具的处理效率进行了分析。在数字化测绘向信息化测绘转型的过程中，涉及数字化地形图的坐标转换的应用必然会越来越多．如何更快更好的完成现有大比例尺地形图坐标转换工作，提高空间数据整理的效率，是我们目前急需解决的一个问题。希望此文能给大家一些启发。限于笔者的水平和能力有限。文中难免有疏漏不当之处，恳请大家给予批评指正。留
【参考文献１．［１］张晋西．ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ与ＡｕｌｏＣＡＤ＿二次开发．清华大学出版社。２００２．
［２］ＡｕｔｏＣＡＤ帮助文件．ｄｘｆ参考．版本号ｃ１８．１．０１．
［３］孔祥无，郭际明，刘宗泉．大地测量学基础．武汉大学出版社，２００１．
［４］二代龙震工作室．ＡｕｔｏＣＡＤＶＢＡ函数库查询辞典冲国铁道出版社，２００３．
［责任编辑：韩铭】
Ｉ上接第３７页）总用钢量（包括刚架与吊车粱主结构与次结构）比不设吊车时有较大的增加．其增幅为２１—３６％：此增幅随跨度增大而减小（由３６％降至２７％）．随柱距增大而增大（平均由２４％增至３１％）。
（２）在有吊车刚架的总用钢量变化中，跨度的变化影响虽仍基本呈现出抛物线形分布．但增减幅度已很小，约在３％一７％范围内；而柱距变化的影响变小．不论柱距在６～９ｍ间如何变化．其总用钢量几乎保持一个常量而不受影响。这一基本规律也值得在设计应用中注意。
三、影响结构用钢量的其它因素及降低的方法
（１）¨式刚架轻钢结构屋面、墙面檩条均采用冷弯薄壁Ｃ型钢或Ｚ型钢，但从较合理的群面造刊考虑，檩条截面高度也不宜过高。一般以不大于２８０ｒａｍ为宜。据此考虑，为了使檩条都能方便地采用冷弯薄壁型钢（便于加工及维护），避免采用格构式檩条，门式刚架的柱距（即檩条跨度）一般以不大于９．Ｏｍ为宜。
（２）在轻钢结构中主构架应考虑使用Ｑ３４５（１６Ｍｎ）钢材．因为：首先，轻钢结构允许变形放宽，如：（ｆ－Ｉ式刚架轻型钢结构技术规程》表３．４．２—１中规定：不设吊车的轻型钢板墙结构在风荷载作用下柱顶允许水平变位６０／１１（注：ｈ为刚架柱高度），这在一定程度上为高强钢材发挥强度优势创造Ｊ＿条件；其次，高强钢材的发展已趋成熟．成本降低．价格性能比优于Ｑ２３５钢。
（３）在已定的外界条件（柱网尺寸，荷载大小，檐口高度等）下合理的设计方案足降低用钢量的唯一方法．即进行截面优化设计。截面优化的实现方法有二种。一是用最优化理论来解决．把问题归结为一个单目标规划问题．优化的目标函数是用钢量最少或造价最低，各种设计条件如结构反应（应力、位移等）的允许范围等都可作为约束条件．用数学规划的理论来寻求最优解或最满意解。另一种方法是穷举法；即把各种合理的构件截面形式都进行计算比较．在满足设计要求的情况下．以用钢量最少或造价最低为控制条件．得到满意的截面尺寸。门式刚架常采用变化构件的截面来适应弯矩变化以达到节约钢材的目的。除腹板高度变化外，厚度也可根据需要变化：上下翼缘可用不同截面：相邻单元的翼缘也可采用不同截面。因此．影响整个刚架用钢量的因素有上翼缘的宽度、厚度；下翼缘的宽度、厚度；腹板的厚度；构件大头、小头的高度；而且这些因素之间也互相影响．互相不独立。工程设计从形式卜看．是一种基于严格的力学和数学法则的精确运算过程；当设计者确定了结构形式后，截面优化比较简单易行的方法是按照构件的内力来调整截面尺寸．经过试算确定重量最小的截面，达到节省钢材、经济有效的目的。西
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【责任编辑：张新■】