基于AUTOCAD二次开发数字高程模型DEM的建立及应用程序开发文献综述

 2022-10-08 11:10

  1. 文献综述(或调研报告):
  2. 国内外研究状况

从DEM的概念提出到现在的五十几年间,世界各国的学者都对DEM生成技术的发展做出了不懈的努力,它的研究经历可大致分为以下几个时期:

  1. 二十世纪五十年代末期,Chaires.L.Miller教授把数字地面模型引入到道路工程的辅助设计问题之中,这是DEM的概念形成时期;当时Miller和另一位教授Laflamme提出采用自动化的方法和利用航空像片的立体像对全自动化扫描的方法获取数据,这一想法至今还在使用,当然这其中有些问题还没有完全解决.
  2. 六十年代,开始对地形高程的存储和DEM的插值方法进行大量的研究。很多学者都提出了实用的算法,如Schut提出的移动曲面拟合法,Arthur、Hardy提出的多面函数内插法,Kraus和Mikhail提出最小二乘内插法及Ebner等提出的有限元内插法等,他其中对Schut内插方法做了全面回顾。当然这期间也有很多学者致力于通过研究插值方法来提高数字高程模型的精度,但是显然所得到的结果不是非常令人满意.
  3. 七十年代,在经过了一段研究以后,人们逐渐意识到仅仅通过研究内插方法来提高模型精度是不全面的,因为在采样过程中损失的精度是这一过程所无法弥补的,所以在这段时期人们开始对采样方法进行深入的研究。其中具有代表性的成果有Makarovic提出的渐进采样以及后来的混合采样。
  4. 八十年代,对DEM生成的关键技术的研究已经基本完成,随后学者们对DEM的研究就涉及到了DEM系统的各个环节,其中包括用DEM表示地形的精度、地形分类、数据采集、DEM的粗差探测、质量控制、DEM数据的压缩、DEM应用以及不规则三角网DEM的建立与应用等。
  5. 九十年代至今,随着DEM相关技术的飞速发展,其数据获取、处理与存贮都逐步实现了自动化、实时化。这期间由于地理信息系统也得到了很大的发展,因此DEM在GIS中得到了广泛应用,它已成为地理信息系统的一个重要组成部分。特别是近几年空间数据基础设施的建设和“数字地球”战略的实施,使得DEM与地理信息系统、遥感摄影测量等技术的一体化进程得到了快速的发展。
  6. 总结

建立数字高程模型主要有四种方法基于点的建模方法、基于三角形的建模方法、基于格网的建模方法和将其中任意两种方法结合起来的混合建模方法。

不规则三角网数字高程由连续的三角面组成,三角面的形状和大小取决于不规则分布的测点或节点的位置和密度。与高程矩阵方法不同,不规则三角网是随着地形起伏的复杂变化而改变采样点的密度和决定采样点的位置,因而它能够避免地形平坦时的数据冗余,又能按地形特征点如山脊、山谷线、地形变化线等表示数字高程特征。TIN的数据存储方式比格网复杂,它不仅要存储每个点的高程,还要存储其平面坐标、节点连接的拓扑关系、三角形及邻接三角形等关系。

在建立TIN的各种方法中,Delaunay三角网在地形拟合方面是最为出色的,因此Delaunay三角网已经成为建立TIN的主要方法。根据三角剖分的创建过程,Delaunay三角剖分可以分为三类:(1)分治法,(2)渐次插入法,(3)三角网生长法。

其中,分治算法的基本思路是一个使“问题简化”的算法,递归的分割点集,直至子集中只包含三个点而形成三角形,然后自下而上的逐级合并生成最终的三角网。渐次插入法的基本思想就是在已经存在的三角网中每次插入一点,然后将三角网重新定义。三角网生长法的基本思路是在建模区域中任选一点,把该点与其所有的泰森邻域点连接成三角网,并由此生长,直至所有的点都包含在其中。

  1. CAD的二次开发

众所周知,CAD 平台二次开发的方法有以下几种: AutoLISP/Visual LISP, ADS, ObjectARX /ObjectDBX,VBA/ AutoCAD ActiveX Automation,AutoCAD.NET 等, 其中基于.NET API 开发 CAD 软件是最新推出的新功能,.NET API提供了一系列托管的外包类( Managed Wrapper Class) ,使开发人员可在.NET框架下,使用任何支持. NET的语言,如VB.NET、 C# 和 Managed C 等对 AutoCAD 进行二次开发。其优点是完全面向对象,在拥有与 C 相匹配的强大功能的同时,具有方便易用的特点,是较理想的AutoCAD 二次开发工具。

AutoLISP的全名是LIST Processing Language,她出现于1985年推出的AutoCADR2.18中,是一种嵌入在AutoCAD内部的编程语言,是LISP原版的一个子集,它一直是低版本AutoCAD的首选编程语言。它是一种表处理语言,是被解释执行的,任何一个语句键入后就能马上执行,它对于交互式的程序开发非常方便。其缺点是继承了LISP语言的编程规则而导致繁多的括号。

ADS的全名是AutoCAD Development System,它是AutoCAD的C语言开发系统,ADS本质上是一组可以用C语言编写AutoCAD应用程序的头文件和目标库,它直接利用用户熟悉的各种流行的C语言编译器,将应用程序编译成可执行的文件在AutoCAD环境下运行,这种可以在AutoCAD环境中直接运行的可执行文件叫做ADS应用程序。ADS由于其速度快,又采用结构化的编程体系,因而很适合于高强度的数据处理,如二次开发的机械设计CAD、工程分析CAD、建筑结构CAD、土木工程CAD、化学工程CAD、电气工程CAD等。

ObjectARX是一种崭新的开发AutoCAD应用程序的工具,她以C 为编程语言,采用先进的面向对象的编程原理,提供可与AutoCAD直接交互的开发环境,能使用户方便快捷地开发出高效简洁的AutoCAD应用程序。

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