齊 越，董 敏，蘇孟超，梅思婧

（1.天津大學(xué)，天津 300072；2.交通運(yùn)輸部規(guī)劃研究院，北京 100028；3.北京化工大學(xué)，北京 100029）

基于CAD二次開發(fā)技術(shù)的港口規(guī)劃輔助設(shè)計(jì)

齊 越1，董 敏2，蘇孟超2，梅思婧3

（1.天津大學(xué)，天津 300072；2.交通運(yùn)輸部規(guī)劃研究院，北京 100028；3.北京化工大學(xué)，北京 100029）

本文在分析CAD二次開發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了基于 .NET技術(shù)的港口規(guī)劃輔助設(shè)計(jì)軟件方案，確定了軟件功能與技術(shù)路線，并進(jìn)行了軟件實(shí)現(xiàn)與工程應(yīng)用。結(jié)果表明，軟件基本實(shí)現(xiàn)了港口規(guī)劃中典型要素的“所見即所得”，設(shè)計(jì)切實(shí)可行，可提高港口規(guī)劃的規(guī)范化。

CAD；二次開發(fā)；港口規(guī)劃；輔助設(shè)計(jì)

引 言

當(dāng)前港口規(guī)劃工作主要是通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件如AutoCAD等完成的。在規(guī)劃圖的繪制中，用戶需要使用AutoCAD軟件繪制港口規(guī)劃中各組成要素，如堆場分類、集裝箱、干散貨、道路、裝卸設(shè)備、配套設(shè)施等各類符號(hào)?，F(xiàn)有的繪圖方式仍有大的改進(jìn)空間，一方面所包含的各類設(shè)計(jì)要素多，另一方面需要跨部門使用，因此需要通過信息化工具來提高工作效率，同時(shí)促進(jìn)規(guī)劃工作的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。為此，本文針對(duì)港口規(guī)劃的需求，在Auto CAD平臺(tái)上，運(yùn)用二次開發(fā)技術(shù)［1，2］，編制了符合行業(yè)規(guī)范要求的港口規(guī)劃輔助設(shè)計(jì)軟件，并應(yīng)用于實(shí)際工程設(shè)計(jì)。

1 軟件設(shè)計(jì)思路

1.1 需求分析

港口規(guī)劃輔助設(shè)計(jì)軟件的主要功能是提供港口規(guī)劃中所需要的通用設(shè)計(jì)元素作為素材庫，并以適當(dāng)?shù)慕换シ绞教峁┙o用戶在港口總體規(guī)劃和詳細(xì)規(guī)劃過程中應(yīng)用，提高工作便捷性與效率［3］。因此，對(duì)港口規(guī)劃所需的各類設(shè)計(jì)元素進(jìn)行梳理與分析，是進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)、選擇技術(shù)路線和實(shí)現(xiàn)路徑的前提條件。

規(guī)劃要素按照空間屬性可以分為4類。1）點(diǎn)：點(diǎn)狀要素，如參考點(diǎn)等；2）線：表示線狀的實(shí)際或抽象的地理要素，前者如鐵路、配套管道等，后者如行政區(qū)劃、航道中心線等；3）面：表示面狀的實(shí)體或區(qū)域，如船舶、功能規(guī)劃區(qū)域等；4）抽象要素：其他抽象的要素，如指北針、比例尺等圖例、風(fēng)波玫瑰圖等。

按照使用方式可以分為：1）放置式：在適當(dāng)?shù)奈恢梅胖靡?，如指北針、裝卸設(shè)備等；2）填充式：按照某種規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)填充某一區(qū)域，表示該區(qū)域被規(guī)劃為特定類型區(qū)域，既可以是總體規(guī)劃中采用單一顏色填充功能區(qū)，也可以是詳細(xì)規(guī)劃中采用實(shí)際尺寸集裝箱圖例等填充等；3）輸入?yún)?shù)式：如根據(jù)風(fēng)速、風(fēng)向等參數(shù)計(jì)算、繪制風(fēng)玫瑰。

港口規(guī)劃中所需的設(shè)計(jì)要素分類如表1所示。

表1 規(guī)劃要素

此外，規(guī)劃成果需要輸出，因此系統(tǒng)需具備圖層輸出、打印等功能，同時(shí)能夠與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和流程對(duì)接。

1.2 AUTO CAD二次開發(fā)技術(shù)

Auto CAD提供了強(qiáng)大的二次開發(fā)功能，可以基于其基礎(chǔ)功能支持具體的行業(yè)應(yīng)用開發(fā)。Auto CAD 提供4種常用的二次開發(fā)方式［4］：Auto LISP、VBA（VB）、Object ARX和.NET。其中.NET通過封裝Object ARX函數(shù)實(shí)現(xiàn)，開發(fā)方式使用較晚，但其采用了微軟的.NET技術(shù)框架，與Windows操作系統(tǒng)結(jié)合密切，可以在不同的Windows版本中部署，開發(fā)和設(shè)計(jì)資源非常豐富，適宜開發(fā)與業(yè)務(wù)流程密切結(jié)合的應(yīng)用。

結(jié)合 Auto CAD本身的特點(diǎn)和港口規(guī)劃的需求，同時(shí)考慮系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的便利性以及與目前常用輔助設(shè)計(jì)軟件的兼容性，本文采用.Net二次開發(fā)的方式完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

輔助設(shè)計(jì)軟件需要將港口規(guī)劃的要素進(jìn)行規(guī)范化封裝，以便捷的方式提供給用戶完成規(guī)劃設(shè)計(jì)工作，并能夠支撐后續(xù)的管理活動(dòng)。

2.1 設(shè)計(jì)流程

系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)思路，根據(jù)不同要素的特點(diǎn)與應(yīng)用流程，按照不同方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，最后集成到系統(tǒng)中。實(shí)現(xiàn)方式主要有以下幾種：

1）塊填充：塊是Auto CAD軟件中繪制的基本單元，是由基本的點(diǎn)、線、面和文字等構(gòu)成的要素。港口規(guī)劃設(shè)計(jì)中的一些通過簡單規(guī)則排列的復(fù)雜要素，設(shè)計(jì)為通過構(gòu)建基本塊，然后通過塊填充的方式構(gòu)建。如通用集裝箱、液體散貨等規(guī)劃要素，首先創(chuàng)建典型的集裝箱、油罐等靜態(tài)單元塊，然后根據(jù)用戶輸入的參數(shù)（如行列數(shù)、間距等）對(duì)單元塊進(jìn)行排列完成填充繪制。

2）參數(shù)繪制：參數(shù)繪制是相應(yīng)的規(guī)劃要素需要用戶輸入?yún)?shù)，但要素本身沒有明顯的基礎(chǔ)單元，需要根據(jù)輸入?yún)?shù)利用點(diǎn)、線、面等的繪制而生成的要素。典型的此類要素包括風(fēng)玫瑰、波玫瑰、波速流向圖等。

3）動(dòng)態(tài)塊：動(dòng)態(tài)塊是Auto CAD里面提供的一種支持復(fù)雜元素的方法。動(dòng)態(tài)塊定義中本身包含規(guī)則或參數(shù)，用于說明當(dāng)塊參照插入圖形時(shí)如何更改塊參照的外觀。適用于有一定規(guī)則要求但規(guī)則本身難以參數(shù)化的要素繪制。典型的動(dòng)態(tài)塊包括不同噸位的同一類船舶、由較復(fù)雜的多種子塊構(gòu)成的油罐區(qū)和集裝箱區(qū)等。動(dòng)態(tài)塊的構(gòu)建方式是首先利用Auto CAD的塊編輯器編輯好塊參照，使用時(shí)用戶可以直接插入塊參照，然后使用動(dòng)作參數(shù)和約束參數(shù)來編輯塊達(dá)成最終效果。

4）基礎(chǔ)設(shè)置：基礎(chǔ)設(shè)置是指不涉及單個(gè)規(guī)劃要素，而與整個(gè)規(guī)劃工作相關(guān)的要素，如圖框選擇、擴(kuò)展線型等。這部分要素是通過擴(kuò)展Auto CAD基礎(chǔ)要素來實(shí)現(xiàn)的。

5）靜態(tài)塊：靜態(tài)塊是簡單的固定要素，根據(jù)規(guī)劃內(nèi)容直接選擇要素后放置即可。典型的靜態(tài)塊包括通用符號(hào)等。

對(duì)設(shè)計(jì)流程的詳細(xì)描述如圖1所示。

圖1 技術(shù)路線

2.2 軟件框架及模塊劃分

軟件框架是通過擴(kuò)展Auto CAD的用戶界面，將本系統(tǒng)的功能集成到新建的用戶自定義菜單，并結(jié)合工具選項(xiàng)板的方式為用戶提供便捷操作。如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)界面框架

軟件按業(yè)務(wù)應(yīng)用可以分為圖紙操作、自然條件、堆場填充、堆場分類填充、船型、通用符號(hào)、打印操作、幫助和系統(tǒng)管理等模塊，各模塊主要功能為：

1）圖紙操作：完成圖框設(shè)置、比例尺繪制等圖紙相關(guān)功能。其中比例尺繪制直接在圖紙上拉線標(biāo)注完成實(shí)際長度的比例尺繪制。

2）自然條件：通過導(dǎo)入Excel格式數(shù)據(jù)文件完成風(fēng)玫瑰、波玫瑰和波速流向圖的繪制。

3）堆場填充：通過動(dòng)態(tài)塊、塊填充等方式實(shí)現(xiàn)港口詳細(xì)規(guī)劃中集裝箱、大宗干散貨、液體散貨、通用和商品汽車等典型堆場的填充。

4）堆場分類填充：完成港口總體規(guī)劃中對(duì)不同類別堆場的標(biāo)準(zhǔn)色彩填充。

5）船型：通過動(dòng)態(tài)塊實(shí)現(xiàn)雜貨船、散貨船、油船、集裝箱船、化學(xué)品船、液化氣（LPG或LNG）船等不同類型、不同噸位的船對(duì)象。

6）通用符號(hào)：包括整圖要素、裝卸設(shè)備、堆場標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)、配套符號(hào)等功能。

7）打印操作：實(shí)現(xiàn)規(guī)劃設(shè)計(jì)的按圖層打印輸出，能夠輸出到打印機(jī)，或者打印到EPS等格式文件，以便利用Adobe軟件對(duì)規(guī)劃進(jìn)行整飭。

8）幫助：彈出幫助文檔，供用戶使用中參考。

9）系統(tǒng)設(shè)置：設(shè)置系統(tǒng)線型、系統(tǒng)配置等。

2.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

在技術(shù)流程與軟件框架設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，使用 C#語言基于.NET框架完成系統(tǒng)功能開發(fā)。下面通過典型案例描述系統(tǒng)的特色功能。

2.3.1 固定塊填充

固定塊填充是以固定單元按照用戶設(shè)置的參數(shù)對(duì)所選區(qū)域進(jìn)行填充。參數(shù)一般包括行間距、列間距、填充方式、區(qū)域選擇和角度等。以原油罐填充為例，圖3顯示了參數(shù)輸入的過程，圖4顯示了填充前和填充后的效果。

圖3 原油罐填充參數(shù)輸入

圖4 填充效果

2.3.2動(dòng)態(tài)塊

動(dòng)態(tài)塊支持內(nèi)置的動(dòng)作設(shè)置和參數(shù)設(shè)置。通過動(dòng)態(tài)塊可以支持較為復(fù)雜的組合，或者將不同規(guī)格的同類要素以選項(xiàng)的方式整合在一個(gè)動(dòng)態(tài)塊中便于調(diào)用。圖5中的（a）和（b）分別以集裝箱重箱和LNG船為例，顯示了這兩種動(dòng)態(tài)塊的典型使用方式。

圖5 動(dòng)態(tài)塊效果

2.3.3參數(shù)導(dǎo)入

港口規(guī)劃過程中一些要素是根據(jù)較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)集進(jìn)行計(jì)算后繪制，進(jìn)而顯示在規(guī)劃成果中。為了提高設(shè)計(jì)人員使用的便利性，軟件支持 Excel格式的數(shù)據(jù)導(dǎo)入。如風(fēng)玫瑰繪制中，可以通過導(dǎo)入包含風(fēng)玫瑰參數(shù)的Excel文件，解析后將風(fēng)玫瑰繪制到規(guī)劃文件中。

3 工程應(yīng)用

為說明本文給出的港口規(guī)劃輔助設(shè)計(jì)軟件的實(shí)用性，以某港口實(shí)際規(guī)劃為例進(jìn)行說明。通過將某港口的詳細(xì)規(guī)劃方案使用本軟件完成，并與基于Web的港口資源監(jiān)測管理系統(tǒng)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)最終的效果。如圖6所示。

圖6 電子地圖背景下集裝箱規(guī)劃效果

4 結(jié) 語

Auto CAD在港口規(guī)劃等工程應(yīng)用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用?；谄溥M(jìn)行二次開發(fā)，可以增強(qiáng) Auto CAD的專業(yè)性，同時(shí)提高港口規(guī)劃工作的效率。在實(shí)際工作中取得了良好的效果。一方面使規(guī)劃設(shè)計(jì)人員擺脫了每個(gè)項(xiàng)目基礎(chǔ)單元重新設(shè)計(jì)的繁重工作量，提高了設(shè)計(jì)工作效率，減少了工作中的人為錯(cuò)誤，另一方面通過設(shè)計(jì)一次標(biāo)準(zhǔn)的要素，因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)尺寸與實(shí)際尺寸完全一樣，可以在不同項(xiàng)目中通用，因此提高了規(guī)劃的規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)性，同時(shí)規(guī)劃成果也能夠支撐后續(xù)工作的開展。綜合而言，本軟件簡化了設(shè)計(jì)過程，提高了工作效率，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

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Design and Application of Auxiliary Design Software for Port Planning Based on CAD Secondary Development

Qi Yue1，Dong Min2，Su Mengchao2，Mei Sijing3
（1.Tianjin University，Tianjin 300072，China； 2.Transport Planning and Research Institute，the Ministry of Transport of the People's Republic of China，Beijing 100028，China； 3.Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China）

A software tool is in urgent need to handle increasingly onerous planning work，which will promote the standardization of planning elements.A scheme of auxiliary design software for port planning，which uses the .NET technique，is proposed，based on the analysis of CAD secondary development.The scheme defines the function and technical route of the software.Furthermore，the software is programmed and has been applied to actual project.According to the practical application，the software has realized “What You See Is What You Get”of typical element in port planning.The results shows that the software is feasible and will contribute to the standardization of port planning.

CAD； secondary development； port planning； auxiliary design

U651+.1

A

1004-9592（2016）05-0082-04

10.16403/j.cnki.ggjs20160521

2016-04-12

齊越（1980-），男，高級(jí)工程師，主要從事港口規(guī)劃、新港區(qū)開發(fā)、港口政策及發(fā)展戰(zhàn)略研究工作。