基于VBA自动绘制时间－沉降量曲线插件的设计

王卫华 ，柯于衡

(宜昌市测绘大队，湖北 宜昌 443100)

1 引 言

“时间－沉降量曲线图”作为测绘单位必须提供客户的要资料之一，在很多地区是不能简单运用Excel软件提供的图表绘制功能来完成的，生产单位往往是结合AutoCAD 的绘图功能和Excel 的统计计算功能来手工绘制，不仅费事费力，而且在作业过程中容易引入人为误差或错误。因此，借助AutoCAD 二次开发编写插件无疑是解决此类问题最好的方法。

Visual Lisp 和VBA 是常用的AutoCAD 二次开发工具，两者各有所长，互为补充。Visual Lisp 适合描述人机交互的工程，长于编写模拟设计师思路的专业设计程序，对于各种用户的输入、错误的识别与恢复等有相当强大的功能，能充分发挥交互操作的特长，同时具有最多样式的程序运行模式和很好的兼容性。缺点是编译困难，DCL的设计编写很难熟练掌握，因为其编译困难，很难编写大型程序。VBA 可以很方便的使用Windows 系统资源，使AutoCAD 很容易和Windows 下的Excel 等应用程序交互;对话框功能比Lisp DCL 好很多，多文档视图环境下的应用程序也比Visual Lisp 提供了更多的支持，且VBA 代码有较好的可读性，能进行复杂计算公式的编制。不足之处是不能像Visual Lisp 一样随心所欲的调用CAD 的命令，许多交互操作的技巧在VBA 中不能直接调用。综上所述，熟练、灵活的掌握两种语言的技巧和精髓，能帮助我们写出实用高效，强壮性好的程序，本文中时间－沉降曲线自动绘制插件的主体用VBA 编写，局部借用了Visual Lisp 的一些功能，详细情况见文中代码。

2 实例和编程思路

2.1 工程概况

某小区2#楼为18 层剪力墙结构，建筑总高度50.7 m，该楼共埋设了14 个沉降观测点，12 次观测沉降数据如表1所示:

表1 2#楼沉降量统计表

2.2 编程思路

时间－沉降曲线图如图1所示，横轴代表时间跨度，纵轴代表各时间点对应的沉降量，除了曲线主体之外，还必须注明时间刻度、沉降量刻度、曲线对应点号等辅助要素。为了方便阐述插件的编写过程，将插件实现过程分为以下5 个步骤来分别说明:

图1 标准时间－沉降量曲线

(1)沉降曲线数据的读取;

(2)自动判断监测数据信息中的时间跨度、点号、有效取值区域;

(3)根据最大日期和最大沉降量定义横纵轴刻度;

(4)绘制坐标轴、标注文字;

(5)生成时间－沉降量点阵，将点阵连成的折线拟合为曲线。

3 程序的实现

为了实现数据自动读取，完全不需要人为干预自动绘制沉降曲线，需要根据沉降观测外业结束后历次观察数据统计出合格的时间－沉降量表格，以此为基础来完成插件的编写，如表2所示:

表2 时间－沉降量基础表格

3.1 数据读取

需要借用Excel VBA 的部分功能，读取的对象是当前打开的Excel 工作簿中的数据，如果找不到激活状态的工作簿，程序会自动提醒打开需要绘制时间－沉降曲线的表格，代码如下:

3.2 判断有效数据区域，提取点号、时间跨度等数据信息

通过一个循环语句的使用，根据其是否为空来判断当前工作簿的有效范围，这对后面所有工作都至关重要。观测点的点号需要在曲线末端注明，点号的读取位置为表一中单元格(3，A)至(k1，A)。时间跨度需要确定表格有效区域的最大列数“m1”，表格中单元格“excelSheet．cells(2，m1)”的值就是沉降观测对应的时间跨度，实现代码如下:

3.3 判断横轴和纵轴刻度大小

为了图形的美观、突出沉降变化的特征和打印方便，横轴和纵轴的长度比例关系设定为2∶1，横轴每格代表的天数要根据时间跨度自动调整，时间跨度(“excelSheet．cells(2，m1)．Value”)在3.2 操作中已经得到，通过函数关系来调整横轴刻度的大小;同样，纵轴每格代表沉降量也需要根据整栋建筑最大的沉降量来调整，需要比较各个观测点沉降量来获得最大沉降量的值，再通过函数关系来调整纵轴刻度的大小，实现代码如下:

3.4 横纵坐标轴、辅助元素的绘制

如图2，横轴的绘制包括坐标轴、刻度分划、日期标注和文本等内容。因为每个项目有若干个观测点，需要引入一个三维点pt1(2)作为单个观测点沉降曲线绘制的基点，使各观测点曲线成果整齐排列，互不干扰。定义代码如下:

图2 横轴标准样式

同理可以绘出纵轴及其辅助元素，此处不再赘述。

3.5 绘制曲线

绘制曲线为本插件的主要功能，是最核心也是最有难度的部分。一种方案是先根据时间和沉降量组成的点阵画出一列点，用轻量级多义线连接所有点，最后对多义线进行拟合成沉降曲线。另外一种方案是用“样条曲线”直接连接点列，两种方案大同小异，差异之处就是第一种方案所绘曲线是二维曲线，而第二种方案绘制为三维曲线，表现出来的效果是完全一致的，本文采用第一种方案编程。由于实际监测过程中，经常遇到少数点被破坏的情况，如果出现了表3所示“202”点在第9 次观测前被破坏或毁损的情况，需要中断对该点的观测，这样绘制曲线时点pt 的维数需要根据实际观测的次数来决定，所以pt 的定义必须是一个不指定维数的双精度数组，具体维数要看沉降量取值为“0”时候“列”的值，用redim 命令来重新定义。

表3 有缺损观测点的表格

图3 未经拟合的沉降曲线

这样绘制的轻量多义线是一条折线，如图3所示，还需要拟合成一条光滑的曲线，这里需要结合Visual Lisp 的相关知识，具体实现过程如下:通过所绘折线的handle 属性得到该折线的句柄，组合成lisp 能识别的AutoCAD 命令来对折线编辑拟合，代码如下:

拟合后就得到图1所示沉降曲线图成果。

通过设置行变量j 从3 到k1 的循环，可以实现依次画出整个项目所有观测点的功能。所有成果图会自动排列成一列，由于本例观测点偏多，不再一一列举。

4 结 语

本文基于VBA 编程技术，充分结合AutoCAD 软件，所编写插件能很好完成满足宜昌市沉降报告要求的时间－沉降量曲线的绘制，在本单位内部使用节省了沉降内业工作时间。同时再根据使用过程中遇到的新情况，比如观测点被破坏，观测被迫中断等预先没有考虑的情况，经过不断改进完善，使插件的强壮性和稳定得到提高。

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