浅谈AutoCAD制图的矢量化技术
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摘要：autocad处理的图形是矢量图，而扫描的图纸形成的是点阵图，两者性质上的不同使得虽然可以把扫描图纸生成的图形文件插入到AutoCAD中，因此在AutoCAD进行编辑前，其矢量化的过程必不可少，本文从AutoCAD软件的介绍开始，介绍了AutoCAD矢量化的必要性和重要意义，最后以具体的AutoCAD2000软件为例，就其具体的矢量化技术过程进行了分析。
中图分类号：P231.5 文献标识码：A 文章编号：
1 引言
大比例尺地形图和工程图的测绘是传统工程测量的重要内容，数字化绘图克服了手工绘图存在的许多弊端，如工作量大，作业艰苦，作业程序复杂，烦琐的内业数据处理和绘图工作，成图周期长，产品单一等缺点，符合现代飞速发展的工程需要。目前，数字化成图技术主要有内外业一体化和电子平板两种模式。内外业一体化是一种外业数据采集方法，主要设备是全站仪、电子手簿等，其特点是精度高、内外业分工明确、便于人员分配，从而具有较高的成图效率。具有以下的特点：
（1）一测多用：如在一些综合性较强的工程中需要对同一地形图绘制不同比例尺的地形图，过去的平板测图方法则需要重复工作，而数字化测图则可以同时根据完成的地形图绘制不同比例尺的多个地形图，因为往往小比例尺包含了大比例尺地形图测图范围。
（2）精度高：数字化成图系统在外业采集数据时，利用全站仪现场自动采集地形地物点的三维坐标，并自动存储，在内业数据处理时，完全保持了外业测量的精度，消除了人为的错误及误差来源，而且外业工作省略了读数、计算、展点绘图等外业工序，减少了作业人员，外业工效大大提高，时间缩短，直接生产成本大幅度下降。
（3）劳动强度减少：小数字化成图的过程，减轻了作业人员的劳动强度，使生产周期大大缩短，能及时满足用户的要求。
（4）便于保存管理及更新方便：数字化产品既可以存储在软盘上，也可以通过绘图仪绘在所需的图纸上，线条、线划粗细均匀，注记、字体工整，图面整齐、美观。且便于修改，能更好地保证图形的现势性和不变形性，避免重复测绘造成的浪费，增加地形图的实用性和用户的广泛性。
在确定一个图形对象前，除了要确定它的几何数据以外，还要确定诸如图层、线型、颜色这样的非几何数据。例如：绘一个矩形时，一方面需要指定该矩形的对角点位置，另外还应指定矩形所在的图层、矩形的线型和颜色等数据。AutoCAD存放这些数据时要占用一定的存储空间。如果一幅图上有大量具有相同线型、颜色等设置的对象，AutoCAD存储每个对象时会重复地存放这些数据，显然这样会浪费大量的存储空间，因此AutoCAD提出了图层的概念。
AutoCAD的图层具有以下特点：
用户可以在一幅图中指定任意数量的图层。系统对图层数没有限制，对每一图层上的对象数也没有任何限制。
每个图层有一个名称，以加以区别。当开始绘一幅新图时，AutoCAD自动创建名为0的图层，这是AutoCAD的默认图层，其余图层需由用户定义。
一般情况下，一个图层上的对象应该是一种线型，一种颜色。用户可以改变各图层的线型、颜色等特性与状态。虽然AutoCAD允许用户建立多个图层，但只能在当前图层上绘图。用户可以对各图层进行打开、关闭、冻结、解冻、锁定与解锁等操作，以决定各图层的可见性与可操作性
图块是由一个或多个图形元素构成的集合体，并作为一个单独的图形对象，被反复调用。组成图块的图形元素，分别处于不同的图层，具有不同的颜色、线宽和线型。它具有减少回吐时间，提高绘图效率，节省磁盘空间的优点。
根据具体的图形编辑要求，规定不同要素的分层编码、线型、颜色和代码等；图内要素与影象套和，明显界限与矢量化底图上同名地物的移位不得大于图上0.2毫米；地类图斑、线状地物、土地权属等界线应以调查底图和外业调查成果为准；当同一要素有不同来源，并发生矛盾时，应核对有关资料，讨论确定要素矛盾处理方案。
其中，数据的接边要求具体有：矢量数据接边要注意图形数据和属性数据的逻辑一致性；当相邻图幅图轮廓线两侧明显对应要素间距小于图上0.6毫米，可直接按照影象接边，否则应实地核实后接边;接边后图轮廓线两侧相同要素的矢量、属性数据保持一致；不同比例尺数据接边以高精度的矢量和属性要素为接边依据。
几何纠正包括选择四个内图廓点和至少五个均匀分布的公里格网点为控制点，当矢量化底图图件变形误差超限时，应适当增加控制点数量，一保证纠正精度；控制点的选取应在DRG放大2-3倍的条件下完成；纠正后的DRG，其图廓点和公里网格交点坐标与理论值的偏差不大于0.1毫米；将图廓点、公里网格点、控制点等坐标检索条件在屏幕上显示，与理论值套合检查纠正精度，记录检查结果，不合格影象应重新纠正。
坐标系统及投影变换中，当基础图件与数据库的坐标系不一致时，需要进行坐标系转换;当涉及跨带时，需要进行投影变换作换带处理，统一为同一中央经线；1∶50000比例尺数据采集四个内图廓点和至少二十五个均匀分布的公里网格点作为坐标变换控制点；1∶5000―1∶10000比例尺数据采集四个内图廓点和至少二十五个均匀分布的公里网格⒍点作为坐标变换控制点；根据数据跨带情况，选择任意中央经线方法或投影主带进行换带处理；检查数据库各要素数学基础的正确性。
数据检查要求对已有矢量数据的格式、坐标系、精度、现势性进行检查，并针对检性问题进行修改；转换坐标系为“1980年西安坐标系”；精度检查的方法是已有的矢量数据与国家统一下发的DOM套合，检查对应要素的位置偏移精度，对不满足精度要求的矢量数据需进行修改。
3 AutoCAD图形矢量化的应用分析
在第二节中，介绍了AutoCAD的数字化图形编辑过程，通过这种方式最终实现图形的绘制，然后通过AutoCAD软件还可以实现图形的转换，即图形的矢量化过程，所谓图形的矢量化就是将由色点组成的位图文件转换成由有方向向量元素图形文件。常见的编辑图形为位图，他们是由许多的色点组成，分辨率越高色点就越多，文件的尺寸就越大，其中色点没有具体的含义，仅表示他所在位置的颜色，其格式主要有.bmp、.jpg和.tif等。将这些位图通过AutoCAD的转换可形成矢量图，所谓矢量图是用数据（坐标和方向向量）来表示的图形，不会因为图形的放大而改变文件尺寸，即使有所改变也不会太大，同时这种图形格式没有分辨率的概念，不会因为图形的放大或缩小而引响图形的显示，矢量图在现实工程中的应用价值较高。
下面在AutoCAD2000的软件环境下，通过对某地形图形矢量化的过程为例进行具体的图形格式矢量化分析。
（1）地形图扫描
扫描时注意要保持图件平整，扫描分辨率一般为72-120ppi，百分之百比例进行扫描。如果图幅较大，可分块进行扫描，但必须保证要有重叠区，为日后的拼图留下余地。
（2）地形图处理
对扫描后的图形文件进行处理，可在Photoshop中进行，如：调整图形的对比度、明暗等参数，以及对图形进行初始的矫正，裁剪掉多余部分，调整好方向。最后保存为jpg格式或bmp格式的图形文件。建议采用jpg格式，因为它的文件较小，而且对图片质量的影响不大。
（3）矢量化图形
打开Autocad2000，点击“insert”菜单下的“Raster image…”选项，选择扫描好的地形图，在image对话框中有三个要我们设置的地方，分别是“insertion point”、“Scale”、“Rotation”，即“插入点”、“比例尺”、“旋转角度”。去掉“插入点”和“比例”两个选项上的“√”，点“OK”确定。这样，图片就按地形图件的尺寸插入到原点。
显示全图，画一直线，对照图上的坐标线，如果平行，则不用再矫正，否则还需调整。调整后，选择其中的一个10厘米的格子，画一个矩形，矩形大小与格子相吻合。
描绘过程中应注意是：管理好图层，一幅地形图如果层次分明，对我们以后的修改和维护都很方便；对多线段必须进行拟合，拟合命令是PE。
在描绘好的地形图上加上图框、图例后，就完成了完整的矢量化的地形图的制作，想要输出任意比例尺的图件就很方便了。
4 总结
图形数字化编辑中进行数据采集时，数据采集人员要准确应用地物代码，以免在内业成图时出现错误；在观测开始时，相关工作人员需严格按照要求应对测站点进行检查，跑尺人员应严格按照自动成图的要求作业，确保能完整地描述地形地貌的特征点，必须通过绘制草图来表明各个地物碎部点的属性及相互关系，测量坎子时要量取坎子比高，坎下也要进行地形点采集，当一个测区完成后，如果有必要可把数据备份。
基于上述具体的图形数据采集过程，无论是工程进程各阶段的测量工作，还是不同工程的测量工作，都需要根据误差分析和测量平差理论选择适当的测量手段，并对测量成果进行处理和分析，最终通过相关的图形编辑软件可以精确进行图形的矢量化编辑。
参考文献：
[1] 杨大松,闫朝华.工业设计应用计算机辅助系统的探讨[J].中国制造业信息化,2004(6):77-80.
[2] 王海波.浅析计算机辅助工业设计[J].安徽工业大学学报:自然科学版,2005(2):204-206.