（采矿工程专业论文）基于mdt矿体三维实体模型的实现——矿山现代cad系统的基础研究.pdf

东北大学硕士学位论文摘要 基于m d t 矿体三维实体模型的实现 一矿山现代c a d 系统的基础研究 摘要 随着计算机技术在采矿业的不断应用，采矿业正由经验型、传统型向科学 型、定量分析与处理、自动化方向发展。矿业图件的生成与处理是矿山设计：e 作的重要内容，传统手工绘制的与国内应用c a d 系统绘制的图形大部分是二维 平面图。用二维的图件来描述三维空间的矿体，可视性差，缺乏立体感，容易 产生一些误解，并且难于向非专业技术人员展示自己的设计，因此迫切需要建 立三维实体模型。 本论文在查阅大量资料的基础上，对采矿c a d 技术的研究现状、发展趋势 及存在的问题进行分析，指出传统矿山c a d 系统已经不能满足现代矿山的需 要，提出了开发符合我国国情的矿体三维实体模型软件的设想。 本论文在总结前人理论和软件开发经验的基础上，以v i s u a lc + + 6 0 为开发 工具，以m d t 6 0 三维图形软件为主体，以m i c r o s o f ts q l 2 0 0 0 为后台数据库， 综合运用了o b j e c t a r x 2 0 0 0 技术、数据库开发技术、o d b c 数据库连接技术、 图形图像处理技术，完成了基于m d t 矿体三维实体模型系统的设计与实现。 关键宇：采矿c a d 计算机辅助设计c a d 二次开发三维实体模型 一i i 东北大学硕士学位论文 a bstr a c t r e a l i z a t i o no fm d t - b a s e dt h r e e d i m e n s i o n a le n t i t y sm o d e l o f o r eb o d y b a s i cr e s e a r c ho fm o d e r nc a d s y s t e mo fm i n e a b s t r a c t w i t hc o m p u t e rt e c h n o l o g yc o n s t a n ta p p l i c a t i o ni nm i n i n gi n d u s t r y , m i n i n g i n d u s t r yd e v e l o p e df r o me m p i r i c a l ，t r a d i t i o n a lt y p et o s c i e n t i f i ct y p e ，q u a n t i t a t i v e a n a l y s i sa n dd e a l i n gw i t ha n da u t o m a t i o n t h ef o r m u l a t i o na n dt r e a t m e n to ft h e r e q u i r e dp a r td r a w i n go fm i n i n gi n d u s t r ya r ei m p o r t a n tc o n t e n t so ft h em i n ed e s i g n w o r k ，a n dt h ed r a w i n gw h i c hi sd r a w nt r a d i t i o n a l l yb yh a n do rb yc a ds y s t e mi st h e t w o d i m e n s i o n a l p l a n ef i g u r e s i no u rc o t m t r y d e s c r i b i n gt h eo r eb o d yo f t h r e e - d i m e n s i o n a ls p a c ew i t ht h et w o - d i m e n s i o n a ld r a w i n g ，t h ev i s i b i l i t yi sb a d ，l a c k t h et h r e e d i m e n s i o n a le f f e c t ，p r o n et os o m em i s u n d e r s t a n d i n ga n dd i f f i c u l tt o p r o f e s s i o n a l a n dt e c h n i c a lp e r s o n n e ls h o wt h e i r d e s i g n ，s on e e d t os e t u p t h r e e d i m e n s i o n a le n t i t y sm o d e lu r g e n t l y t h i st h e s i si so nt h eb a s i so fc o n s u l t i n gal a r g en u m b e ro fm a t e r i a l s ，c u r r e n t s i t u a t i o no fs t u d yo nm i n i n gc a dt e c h n o l o g y , d e v e l o p m e n tt r e n da n de x i s t i n g p r o b l e ma r ea n a l y z e d ，p o i n to u tt h et r a d i t i o n a lm i n ec a ds y s t e mc a n ta l r e a d ym e e t d e m a n d so fm o d e mm i n e ，h a v ep u tf o r w a r dt h ei m a g i n a t i o no fd e v e l o p i n g t h r e e d i m e n s i o n a lc n t i t y sm o d e ls o f t w a r eo fo r eb o d yw h i c ha c c o r d sw i t ht h e n a t i o n a lc o n d i t i o n so fo u rc o u n t r y t h i st h e s i si so nt h eb a s i so fs u m m a r i z i n gt h ep r e v i o u st h e o r i e sa n ds o f t w a r e d e v e l o p m e n te x p e r i e n c eo ff o r e f a t h e r s w i t hv i s u a lc + + 6 ，0a st h ed e v e l o p m e n tt o o l ， w i t hm d ta st h em a i nb o d yo fs o f t w a r e ，w i t hm i c r o s o f ts q l2 0 0 0a st h eb a c k s t a g e s u p p o r t e r sd a t a b a s e ，a n d h a v eu s e da d v a n c e do b j e e t a r x 2 0 0 0t e c h n o l o g y , d a t a b a s e d e v e l o p m e n tt e c h n o l o g ya n do d b cc o n n e c t i o nt e c h n o l o g yh a v ef i n i s h e dt h ed e s i g n a n dr e a l i z e do f t h r e e d i m e n s i o n a le n t i t y sm o d e lo f o r eb o d yw h i c hb a s e do nm d t k e yw o r d s ：m i n i n gc a d ，c o m p u t e ra i d e dd e s i g n ，c a ds e c o n d a r yd e v e l o p m e n t ， t h r e e d i m e n s i o n a le n t i t y sm o d e l i i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取 得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或 撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学 位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的 复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权东北大学可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师同意网上交流，请在下方签名；否则视为不同意。) 学位论文作者签名：庆蛔吁 签字日期：0 2 彬中版 导师签名： 签字日期： 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 问题的提出 第一章绪论 矿业是古老的行业，它为其他行业的发展提供必需的物质基础。当前，如 何利用信息技术来促进采矿业的技术进步，提升矿山的竞争力，是信息时代国 内采矿业必须面对的现实。 计算机辅助设计( c a d ) 是用计算机来辅助一项设计的建立、修改、分析和 优化并应用于设计、计划和技术管理的一门高新技术。它以交互式计算机绘图 为基础，将快速、准确、直观的辅助设计手段和设计者的逻辑思维、综合分析 能力及设计经验结合起来，提高产品设计的质量、效率，降低物耗和工程造价， 实现设计的半自动化和自动化f 2 】。 当前计算机技术已广泛应用于矿山生产实践中，在管理方面，计算机技术 主要用于财务、生产台账、综合统计和各种报表生成等；在矿体圈定、储量计 算及生产计划方面，计算机用于模仿手工作业过程。而在以往的矿山c a d 系统 的计算机应用中主要以a u t o c a d 为支持软件平台，在界面上多数是菜单驱动 程序和子系统的运行，缺乏系统的连续性和灵活性，其软件设计和运行的特点 主要体现在如下几个方面【3 】： ( 1 ) 现行矿用软件应用系统主要模仿手工作业过程，没有优化技术，除了 减轻劳动强度以外，没有带来更大的经济效益。 ( 2 ) 在a u t o c a d l1 0 以前的版本，大部分人们只能通过d x f 和s c r 文 件进行通讯或使用a u t o l i s p 语言进行一些简单的计算，因而它的应用范围受 到定的限制。即便是a u t o c a d i1 0 以上的版本，可使用a d s 接口将c 语 言完全融于a u t o c a d 中，但往往也需要使用b o r l a n dc + + 3 1 ，a u t o l i s p , a d s 等支持软件，这无疑增加了存储容量等硬指标的要求，往往在三维动画、 立体模型设计中要在大型工作站上进行，增加了成本费用，同时这些支持软件 又有其无法克服的自身缺点。 ( 3 ) 在汉字字库的选择上，多以u c d o s 或s u p e r d o s 等中文操作系统， 由于其字库不全等，在软件设计中带来很多不便。 ( 4 ) 采矿c a d 软件质量不高，且一般都集中在二维工程图形的设计。国 内大部分采矿c a d 软件都集中在设计这一块，而涉及管理和规划这一。块几乎没 1 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 有。值得指出的是1 9 9 4 年东北大学王青博士留美回国带回大量自己研究的c a d 软件，具有方块模型、境界豳定、品位优化等众多功能，确给人耳目一新，将 开创采矿c a d 崭新局面的感觉，但由于矿山经济形势急转直下等原因，未在我 国矿山推开； 通过广泛的调研采矿c a d 开发实践，对目前c a d 技术的研究方法进行了 分类和讨论，对采矿c a d 技术的研究现状、发展趋势及存在的问题进行了分析。 在此基础上，提出了开发“可视化集成采矿c a d 系统”的设想，并就采矿c a d 开发的可视化及集成化特点和功能进行了说明； 我国研究部门对c a d 研究在时间上较为滞后，近年来投入了很多人力主要 致力于二维工程图形软件的编制，但针对矿体三维模型和程序上研究却较少， 采矿工程是一个十分复杂的系统工程，涉及许多不同的专业领域。因此，不可 能期望一个采矿c a d 软件可以解决矿山设计或生产管理的全部问题。但是采矿 c a d 软件已经逐渐应用于矿山设计和管理的各个阶段( 勘探、测量、设计和管 理) 。 传统矿山c a d 系统主要致力于二维工程图形的绘制，现在已经不能满足矿 l u 的需要，因此多快好省地研制开发出高质量、符合我国国情的现代采矿c a d 系统是进一步提高我国矿业领域的计算机应用水平当务之急。现代采矿c a d 系 统与传统采矿c a d 系统主要差别在于三维图形显示方面。其中三维实体模型的 构建与实现是现代采矿c a d 系统的基础，这一方面的研制将加速我国现代采矿 c a d 系统的研发进程，并为缩小和赶上国外采矿c a d 系统做出定的贡献。 1 2 国内外的研究和应用现状 1 2 1 国外的研究和应用现状 目前，国外采矿c a d 技术在采矿中的应用主要集中在二维工程图形设计和 三维地质构模两个方面。 国外与采矿c a d 有关的矿业软件主要有d a t a m i n e 、l y n x 、m o s s 、s h e r p a 和s u r p a c 等，其中，d a t a m l n e 软件的最大特点是屏幕上的作图显示功能，可 以将露天或地下矿山设计所需要的各种图形一一钻孔及岩芯分布、矿体及主要 开拓巷道位置( 露天矿坑) 等以三维和彩色的形式在计算机屏幕上演示出来。 如果使用高分辨率的工作站，则显示效果更好。l y n x 软件有两个显著特点： 一2 一 东北大学硕士学位论文第一章堵论 有。值得指出的是1 9 9 4 年东北大学王青博士留美回国带回大量自己研究的c a d 软件，具有方块模型、境界圈定、品位优化等众多功能，确给人耳目新，将 开创采矿c a d 崭新局面的感觉，但由于矿山经济形势急转直下等原因，未在我 国矿山推开； 通过广泛的调研采矿c a d 开发实践，对目前c a d 技术的研究力法进行了 分类和讨论，对采矿c a d 技术的研究现状、拉展趋势及存在的问题进行了分析。 在此基础上，提出了开发“可视化集成采矿c a d 系统”的设想，并就采矿c a d 开发的可视化及集成化特点和功能进行了既明； 我国研究部门对c a d 研究在时间上较为滞后，近年来投入了很多人力主要 致力于二维工程图形软件的编制，但针对矿体三维模型和程序上研究却较少， 采矿工程是一个十分复杂的系统工程，涉及许多不同的专业领域。因此，不可 能期望一个采矿c a d 软件可以解决矿山设计或生产管理的全部问题。但是采矿 c a d 软件已经逐渐应用于矿山设计和管理的各个阶段( 勘探、测量、设计和管 理) 。 传统矿山c a d 系统主要致力于二维工程图形的绘制，现在已经不能满足矿 l l f 的需要，因此多快好省地研制开发出高质量、符合我国国情的现代采矿c a d 系统是进一步提高我国矿业领域的计算机应用水平当务之急。现代采矿c a d 系 统与传统采矿c a d 系统主要差别在于三维图形显示方面。其中三维实体模型的 构建与实现是现代采矿c a d 系统的基础，这一方面的研制将加速我国现代采矿 c a d 系统的研发进程，并为缩小和赶上国外采矿c a d 系统做出一定的贡献。 1 2 国内外的研究和应用现状 1 2 1 国外的研究和应用现状 目前，国外采矿c a d 技术在采矿中的应用主要集中在二维工程图形设计和 三维地质构模两个方面。 国外与采矿c a d 有关的矿业软件主要有d a t a m i n e 、l y n x 、m o s s 、s h e r p a 和s u r p a c 等，其中，d a t a m i n e 软件的最火特点是屏幕上的作图显示功能，可 以将露天或地下矿山设计所需要的各种图形钻孔及岩芯分布、矿体及主要 开拓巷道位置( 露天矿坑) 等以i 维和彩色的形式在计算机屏幕 ：演示出来， 如果使用高分辨率的工作站，则显示效果更好。l y n x 软件有两个显著特点： 如果使用高分辨率的工作站，则显示效果更好。l y n x 软件有两个显著特点： 2 东北大学硕士学位论文第一章绪论 其一是将地质统计学的一些算法( 如克里格法) 应用于空间数据的处理，进行 预测和分析；其二是利用独特的光栅和微量模拟算法模拟三维矿体和巷道。它 还包括了环境污染分析等功能。m o s s 是由公路c a d 系统发行而来的软件，适 用于大型露天矿( 特别是层状矿体，如煤矿) 的设计和规划。它可以用于一个 矿山自设计至闭坑复垦整个过程中的各个阶段。在矿山规划时期，可以由大地 测量、航测生成地表模型；在设计阶段，除了常规露天矿设计外还可进行总图 ( 运输道路、铁路、尾矿坝、水库及管线) 的设计：在生产阶段可进行优化排 土场、运输道路和破碎站位置设计；在复垦时期，可以分丰斥复垦计划，演示矿 坑未来的远景。s h e r p a 是一个a p e x 的矿山成本分析软件，其最大特点是有一 个庞大的、与采矿相关的数据库，内含矿山投资估算和采矿成本分析所需的主 要参考数据。该软件的主要输出结果有：详细投资构成和经营成本、员工构成、 设备配置、开拓和辅助设施要求、原材料和动力要求等等。s u r p a c 是一种三维 模块式软件，具有地表测量数据处理、地质勘探资料分析和采矿设计三种主要 功能。对于露天矿来讲，可用于炮孔和挖掘设计、边界品位控制及更新生产进 度计划：对地下矿山来讲，可以进行深孔落矿的扇形炮孔和矿房底部漏斗的设 计。v u l c a n 是一种三级地质模拟和矿山计划软件。它可以利用地质统计学方 法处理原始数据并预测品位变化，可以进行露天或地下采矿设计和生产进度安 排，既可用于项目的可行性研究也可用于矿山生产的日常管理。该软件与专门 的优化设计软件有接口，因而可以寻求矿坑的最优设计。w h i t t l ef o u r d 是典型 的优化露天矿坑设计软件。主要计算结果包括三维矿坑边界和不同开采阶段的 矿坑形态。该软件适用于多矿种、混合矿、多种选矿法和成本、不同回收率和 截止品位以及变化边坡角和回填方案的复杂露天矿的优化设计。另外还有澳大 利亚m i n c o m 公司开发的m i n e c a p e ，是一个基于三维c a d 的采矿辅助设计软 件系统，它提供了地质钻孔信息处理、地质模型建立、新旧矿井设计、现场设 计与管理、生产进度计划模拟，支持采矿设计与生产管理。由于该软件是基于 u n i x 系统，它的应用在我国受到一定的限制。法国的e n s g 公司开发的g o c a d 系统，可建立由点数据组成的图形数据库，出这些数据可生成复杂地质特征的 三维立体模型，并完成储量计算、作业计划、开拓布置等功能1 4 。 江西铜业股份有限公司对四家国外矿业软件( 英国的s u r p a c e 、d a t a m i n e ， 美国的m i n t e c 和澳大利亚的g e m c o m ) 进行测试，并对其功能特点及适用范围 等方面作了如下评述，它们的功能如表1 1 所示垆j 。 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 表1 1 国外主要矿业软件功能测试表 t a b l e1 1t h ef o r e i g nm a i ns o f t w a r ef u n c t i o no fm i n i n gi n d u s t r yt e s t st a b l e 测试结果表明，在应用性能方面；m i n t e c 软件公司和d a t a m i n e 软件公司开 发的软件适用生产矿山，对于新建的矿山，不需其它软件模块；g e m c o m 软件 公司开发的软件适用生产矿山，但要加w h i t r l e4 d ( 4 x ) 模块，对于新建的矿山需 加s h i t t l e4 d ( 4 x ) 模块；s u r p a e 软件公司开发的软件适用生产矿山，但要加 r u n g e m i n i n g 模块，对于新建的矿山需加r u n g em i n i n g 模块 5 ： 综合看来，国外软件有如下功能和特点 4 l ： ( 1 ) 采用模块组织结构； ( 2 ) 采用通用性强的数据库结构： ( 3 ) 强有力的作图功能： ( 4 ) 方便使用者的程序设计： ( 5 ) 微机与高分辨率计算机工作站兼顾； ( 6 ) 注重售后服务。 4 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 1 2 2 国内的研究与应用现状 采矿c a d 是在大量相关软件开发的基础上逐步形成的，它是随着通用c a d 软件硬件的发展成长起来的。我国采矿c a d 技术的研究始于8 0 年代，当时最 先倡导的是鞍山冶金设计院的张生贵高工。后东北大学、马鞍山矿山研究院、 北京科技大学、中南工大和中国矿大等都进行了这方面的研究，并先后应用于 南芬露天铁矿、大孤山铁矿、南山铁矿、西露天煤矿、邯邢矿山管理局等矿山， 推进了我国采矿c a d 技术的发展。 纵观我国采矿c a d 软件，就其所使用支持环境的不同大致可分为两种，一 类是在某一绘图软件包例如a u t o c a d 绘图软件包内进行开发，其中只用少量的 高级语言来弥补绘图软件包计算功能较差的缺点。这类软件是在a u t o c a d 绘图 软件包进入中国后，一些研究人员看到其优点及潜力后，将其应用到采矿c a d 方面，率先进行开发，并具代表性的有马鞍山矿山研究院调研的金厂峪金矿地 测系统。随着a u t o c a d 版本的更新与硬件的跨越式发展，为此类软件的开发研 制开创了广阔的发展天地。a u t o c a d 是一种面向对象的通用绘图工具软件，用 户使用方便，开发工作量少，后期维护量也相对减少，理所当然地得到了采矿 工程技术人员的青睬。另一种是在某一语言支持下，在最底层次上进行开发的 软件。国内采矿c a d 的开发技术人员，鉴于a u t o c a d 在采矿c a d 中应用存 在的问题，开始摆脱应用a u t o c a d 造成的不便，甚至抛弃了图于a u t oc a d 的 交互图形处理技术( 方法) 。例如鞍山冶金设计研究院在8 0 年代末期开发的矿 山地质、采剥计划与测量验收的微机软件g m g s ，就是应用b a s i c 语言写成的。 又如中南工业大学开发的露天矿采剥计划c a d 软件m p l a n ，是一套以图形交 互为界面，以c a d 为主要手段的高集成度软件系统。该系统全部采用面向对象 的b o r a n dc + + 3 1 版语言编程，该系统的图形功能基本上覆盖了a u t o c a d 所有平面( 二维) 图形功能，而且根据编制采剥计划的需要，该软件系统实现 多项a u t o c a d 难以实现的特殊功能。再如东北大学王青教授与歪头山铁矿合 作，完成了完全用c 语言编制的地测采剥计划系统，称之为m i n e r ，尤其是完 成了仅仅是在p c 机上运行的地测采剥计划系统三维立体动画的设计，达到了预 期目标，克服了以a u t o c a d 为软件平台地测采系统的不足。浚系统功能齐全、 适用面广、使用灵活方便、易于掌握、具有良好的通用、专用和可移植性。 近些年来，国内对采矿c a d 的研究不是很多，发表的论文也不多，其中 1 9 9 4 年以来发表的关于采矿c a d 研究的论文共有2 6 篇。其中大部分是基于 气一 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 a u t o c a d 下的二次开发，只有极个别的是完全从底层研制开发。其中，解决采 矿c a d 中三维模型的文章有：本钢歪头山铁矿李明文写的关于计算机辅助设 计在歪头山铁矿采剥计划系统的应用p 】，该文介绍了歪头山铁矿地测采计算 机应用系统较之其它应用系统的突出特点，尤其是在个人计算机上完成了三维 动画立体的设计，该系统具有良好的通用性和可移植性。再者，包头钢铁学院 采矿系的赵瑞荣等发表了c a d 三维造型在采矿中的应用【6 1 ，本文阐述了利 用计算机图形技术，提出了构造露天矿地表及矿坑、地下开拓系统以及矿体等 矿山形体三维计算机模型的一些新方法。所产生的模型具有感受好、动态表现 能力强、存储方便等优点。 另外，我国对采矿c a d 的研究大多是基于a u t o c a d 下的二次开发，其中 有代表的有：太原理工大学采矿与土木工程系霍宗信等人发表了矿井设计c a d 中的采矿图素库【7 】。本文阐述了在汉化的a u t o c a d 系统基础上，用计算机绘 制采矿工程图是一条方便而有效的途径。探讨井田开拓和采区巷道布置图的程 序化和智能化问题，是矿井设计c a d 中的难点和重点。用建立采矿图素库的方 法可以较好地解决这个问题。目前研制的矿井设计c a d 系统已在现场应用，并 在教学实践中推进了采矿工程学科的教学方法和设置改革。又如了，平项山煤 业集团六矿郝相龙等人发表了采矿c a d 在平顶山六矿生产中的应用【引，利 用a u t o c a d 进行二次开发，实现c a d 在采矿中的应用，对采矿符号库的建立， 采矿设计的计算机化、较规则矿图的绘制程序、采矿工程中的数据组织与管理、 施工图的绘制及采矿所需的绘制与管理进行了论述。采矿c a d 的应用，在提高 效率、劳动强度方面取得了很好的效果。再如，中国矿业大学能源科学与工程 学院的任占营等人发表了霍林河南露天矿生产计划c a d 系统的设计与开发 p 】。本文针对霍林河南露天矿开采设计的特点，开发研制了露天矿生产计划c a d 软件系统。该软件系统是基于a u t o c a d 2 0 0 0 绘图软件为开发平台，利用面向对 象的a c t i v ex a u t o m a t i o n s 二次开发技术。本文介绍了系统的总体结构、系统设 计、关键技术以及系统的构成和主要功能。本系统在霍林河南露天矿的初步应 用表明，系统设计合理、功能完备、系统完整、原理方法先进、软件界面设计 美观、适应性和可移植性强、操作简便灵活、易于维护、软件运行稳定可靠， 成果输出正确、齐全，能很好的满足露天矿生产计划的需要。 近年来，中南大学资源环境与建筑工程学院的陈建宏等人对我国采矿c a d 的研究较多，先后发表了基于线框构图技术的采矿c a d 参数图元的构造d o 、 采矿c a d 中图元属性表述方法的研究】、采矿c a d 系统中图元数据模 一6 一 东北大学硕士学位论文 第二章c a d 二次开发技术与方法 2 3 使用a r e 语言进行a u t o c a d 二次开发 2 3 1o b j e c t a r x 2 0 0 0 特性 o b j e c t a r x 是a u t o d e s k 公司针对a u t o c a d 平台上的二次开发而推出的一 个开发软件包，它支持面向对象编程( o o p ：o b j e e t - o r i e n t e dp r o g r a m m i n g ) ，同时也 向下兼容a d s 、c 、o b i e c t a r x r 的早期版本称为a r x ( a u t o c a dr u n t i m e e x t e n s i o n ) ，其为a t u o c a d 运行库扩展。a r x 在a u t o c a d l 3 0 推出之际就已出 现，但是由于种种原因，使得1 3 0 版本的a r x 开发并未被广泛采用。 o b j e c t a r x 2 0 版本比较完善，它面向a u t o c a d l 4 0 平台。目前针对 a u t o c a d 2 0 0 0 已发展为o b j e e t a r x 3 0 ，即o b j e c t a r xf o ra u t o c a d 2 0 0 0 t ”j 。 随着面向对象技术的成熟，a u t o c a d 最强大的功能就在于它的o b j e c t a r x 面向对象开发环境以及基于此的图形对蒙数据库。从a u t o c a d 2 0 0 开始已经支 持多文档接口( m d i ) 。o b j e c a r x 允许应用程序真难得得更快，存储图形对象更 方便以及具有直接访问和控制a u t o c a d 的能力。为与大家熟知的a u t o c a d l 2 0 基于版本的a d s 编程相对应，有时也称a u t o c a d 2 0 0 0 ( 包括1 4 0 版本) 的干净开 发为a r x 编程。a u t o d e s k 公司在开发文件中提议o b j e c t a r xf o r a u t o c a d2 0 0 0 的开发环境必有v i s u a lc + + 6 0 版本，w i n d o w s 9 8 n t 操作系统。 2 3 2o b j e c t a r x 2 0 0 0 新特点 与o b j e c t a r x 2 x 或以前的版本相比，o b j e c t a r x 2 0 0 0 具有许多新的特点。 增加这些新特点，一方面是由于其面对的运行环境即a u t o c a d 2 0 0 0 有了很大改 变：另一方面则由于考虑到o b j e c t a r x 2 0 0 0 将来版本扩充的需要。对于前者， 新增的新特点如多文档( m d i ) 接口；对于后者，新增的新特点如全局函数，特 别是a d s r x 函数的更名等。 归纳起来，o b j e c t a r x 2 0 0 0 的新特点如下【1 8 ： ( 1 ) 多文档接口 a u t o c a d 2 0 0 0 与以前所有版本( 如1 4 0 版本) l l 较，其壤大的不同在于，前 者提供多文档绘图互不干涉，即可以在一个绘图活动中同时打开多个图形文件； 而后者都是单文档绘图环境，即一次只能打开一个图形文件。因此，为适应这 一新特点，0 b j e c t a r x 2 0 0 0 提供了多文档按1 ：1 。 q 东北大学硕士学位论文第二章c a d 二次开发技术与方法 ( 2 ) 应用程序用户界面的改善 0 b j e c t a r x 2 0 0 0 提供了丰富的针对开发需要而设计的m f c 类( 也称 r x m f c 类) ，如a d u i 对话框类和a c u i 对话框类等：而在o b j e c t a r x 的前一版 本中，只提供了利用m sm f c 类库( 由开发工具v i s u a lc + + 自带) 的方法和途径。 当然，0 b j e c t a r x 2 0 0 0 提供的r xm f c 类也是从m sm f c 派生而来的，但它们 的表现和用户界面与a u t o c a d 中的相关界面元素保持一致。 除此之外，o b j e c t a r x 2 0 0 0 还提供了其他一些操作方面的功能。 ( 3 ) 对a u t o c a d 部分实体操作的改善 在a u t o c a d 2 0 0 0 中，对多行文本的处理已经大大改善。o b e c t a r x 2 0 0 0 相应地增加了应用程序对多行文本行距进行操作的新函数，可以获取或改变文 本实体的行距。 其次，在尺寸标注方面，o b j e c t a r x 2 0 0 0 提供了a c d b d i m e n s i o n 类，全面 a c d b e n t i t y 类或其派生成的实体。通过a c d b d i m e n s i o n 类，应用程序可以对全 部的尺寸标注系统变量进行操作。 另外，o b j e c t a r x 2 0 0 0 通过实体属性管理器( o b j e c t p r o p e r t y m a n a g e o 可以更 好地管理实例的属性，包括颜色( c o l o r ) 、图层( 1 a y e r ) 、线型( 1 i n e t y p e ) 、线型比例 ( 1 i n e t y p e s c a l e ) 、打印风格名称( p l o t s t y l e n a m e ) 、线宽( 1 i n e w e i 曲t ) 以及超链接 ( h y p e d i n k ) 等。 ( 4 ) 数据库连通性 数据库连通性( d a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ) 是a u t o c a d 2 0 0 0 的新特点，它具有访 问外部数据以及在a u t o c a d 图形实体与数据库管理系统的表格之间建立联系 的能力。而在1 2 0 、1 3 0 和1 4 0 版本中，应用程序只能通过a u t o c a ds q l e x t e n s i o n ( a s e ) 进行数据库的访问。a u t o c a d 2 0 0 0 使用m i c r o s o f t 的o l e 数据 库技术，极大地改变了数据库访问的用户界面。 为适应a u t o c a d 2 0 0 0 的数据库连通性，o b j e c t a r x 2 0 0 0 提供了图形连接 与数据管理系统同步化( s y n c h r o n i z a t i o n ) 的函数，如s y n c h r o n i z e ( ) ，r e l o a d l a b e l ( ) 等。 ( 5 ) a d s 编程接口 与前一版本一样，o b j e c t a r x 2 0 0 0 同样提供了a d s 函数，但函数名根据其 功能作了相应的更改，并且它们各自包含在不同的库文件中。也就是说，a d s 已经集成在o b j e c t a r x 之中了。 ( 6 ) 对部分a p i 函数的修改 1 0 一 查! ! 垄芏塑主堂焦垒查 o b j e c t a r x 2 0 0 0 对部分a p i 苎三主! 些三查要塞垫查量查鲞 函数进行了修改，包括内存管理( 如 a c a dm a l l o c 0 更：g 为a c u t n e w b u f f e r 0 ) 、部分全局函数( 如a c d b t e x t f i n d ( ) 的功能 改进) 、a c d b c u r v e 类的功能等。 2 3 3o b j e c t a r x 2 0 0 0 开发功能 o b j e c t a r x 2 0 0 0 是a u t o c a d 采用c c + + 语言进行二次开发的最新版本， 与原来的版本一样，支持面向对象( c + + ) 编程，并包含了更多的工具集；允许开 发者充分a u t o c a d 的开放体系结构，直接访问a u t o c a d 的图形数据库( 尤其是 a u t o c a d 2 0 0 0 的多文档接口) 和图形系统，以及向a u t o c a d 注册与其内部命令 ( b u i l t i nc o m m a n d ) 几乎一样的外部函数命令。另外，o b j e c t a r x 可与a u t o c a d 的其他编程接口( v i s u a ll i s p , v b a ，a e t i v e x 以及c o m 等) 配合使用，尽管目前还 不太完善。 具体地说，采用o b j e c t a r x 2 0 0 0 进行开发，可以方便地完成以下任务埔】。 ( 1 ) 直接访问a u t o c a d 图形数据库 a u t o c a d 的图形数据库，实际上磁盘文件后也就是a u t o c a d 的图形文件， 它包含了各种对象，如图形实体、符号表、字典等。o b j e c t a r x 提供了直接操 作图形数据库的类( 9 0a c d b 库) ，当然，用户也可以通过类派生，生成和添加自 己的图形对象。 a u t o c a d 2 0 0 0 与原来版本有很大不同，它支持多文档接i ( m d i ) ，即用户 可以同学时开发多个图形文件即图形数据库。当然，同一时刻只能对一数据库 进行操作。 ( 2 ) 与a u t o c a d 编辑器方便交互 o b j e c t a r x 向a u t o c a d 注册的命令与a u t o c a d 本身的内部命令没有任何 差别，可以在其他的应用程序( 即使不是a r x 程序) 中调用。除此之外， o b j e c t a r x 还提供了向a u t o c a d 消息循环注册钩子函数( h o o kf u n c t i o n ) 的接口。 可以监测、捕获和a u t o c a d 的消息。 ( 3 ) 利用强大的m f c 类库 o b j e c t a r x 应用程序可以与m f c 库进行动态连接或表态连接，以利用m f c 的功能( 尤其是消息处理、图形界面的功能) 。险些之外，o b j e c t a r x 2 0 0 0 本身也 提供了a c u i m f c 对话框类。 ( 4 ) 支持多文档( m d i ) 1 1 查些叁兰堡主茎堡堕查 苎三主! 些三垄亚壅垫查兰查蓬 多文档是w i n d o w s 应用程序一个很重要的特点。a u t c a d 2 0 0 0 开始支持多 文档，因此在a u t o c a d 2 0 0 0 图形环境下可以同时打开多个图形文件f 即图形数 据库) ：o b j e c t a r x 2 0 0 0 相应提供了操作多个图形数据库的接口。 ( 5 ) 定制类 o b j e c t a r x 的c + + 类，用户可以从原有的o b j e c t a r x 类派生出自己的类。 也就是说，用户可以定制应用程序本身的图形对象，并方便地添加到a u t o c a d 图形数据库中。 ( 6 ) 建立复杂的应用程序 o b j e c t a l l x 支持复杂应用程序的开发，可以为应用程序提供通知 ( n o t i f i c a t i o n ) 、事务管理( t r a n s a c t i o nm a n a g e m e n t ) 、协议扩展( p r o t o c o le x t e n s i o n l 以及代理对象支持等。 2 4 基于m d t 二次开发 工程c a d 软件是工程设计中不可缺少的工具。由a u t o d e s k 公司推出的 a r x ( a u t o c a dr u n t i m e e x t e n s i o n ) 是基于面向对象的二次开发环境，在v i s u a l c + + 环境下可生成动态连接库( a r x 文件) 。m d t 是在a u t o c a d 基础上开发的 通用三维机械c a d 平台，a p i 是c a d 应用程序接口。本文将使用由v i s u a lc + + 、 a r x 类库和m d t a p i 构成的二次开发与调试平台，实现对特征属性的添加和 提取，并对其实现过程做一详实介绍。 a u t o d e s k 公司推出的m e c h a n i e a l d e s k t o p ( m d t l ，是融合二维和三维设计并 带有装配功能的机械设计平台。m d t 6 0 是一个建立在a u t o c a d 2 0 0 2 基础上、 功能强大、灵活的三维实体建模系统，它将a u t o c a d 平台上的二维和三维相结 合，提供了二维、三维线框、三维曲面和参数化实体建模，是世界上最畅销的 机械设计自动化系统【1 9 】。 m d t 是基于特征设计的三维机械设计c a d 平台，提供的二次开发工具 s d k 包括o b je c t a r x 与a p i ，主要集成了四大功能模块：实体造型模块( p a r t ) 、 曲面造型模块( s u r f a c e ) 、装配造型模块( a s s e m b l y ) 和工程图纸模块 ( r a w i n g ) 。m d t 操作方便、编程接口良好，可在v i s u a lc + + 环境下进行面向 对象的软件开发，支持v b a ，a d s ，a r x ，v l i s p 等开发工具及面向用户的 d e s i g n e r 和a u t o s u r f 的接口工具。 a r x 是继a u t o l i s p 和a d s 之后推出的第一个直接面向对象的丌发环境和 应用程序接口。它包含一组动态连接库( d l l ) ，可直接访问a u t o c a d 数据库结 一1 2 东北大学硕士学位论文 构、图形系统以及c a d 几何造型核心，以便能在运行期间实时扩充a u t o c a d 的功能及创建新的a u t o c a d 命令。 一1 3 东北大学硕士学位论文 第三章研究内容介绍 3 1 引言 第三章研究内容介绍 三维实体模型是c a d 系统中使用的最完善的模型，它包含了线框和平面几 何，这对于描述模型的边和面是必要的。除了几何信息，它还包含有与几何联 系在一起的拓扑关系。它能很好地模拟矿体形态，计算体积，而且实体模型一 旦形成，可以任意剖切、投影，可以在任意角度观察实体，制作三维工程图， 从而可大大提高矿山设计速度与质量。因此研制实用的矿体三维实体模型具 有重大意义。 矿体三维实体模型生成技术是基于地质勘探数据、采矿生产勘探数据、地 质剖面数据和矿体总体走势形态等信息，利用三维实体模型建模原理和方法， 在m d t 下生成的。 3 2 矿床模型生成原理 鉴于三维矿床模型结构复杂，本模型采用基于空间小三角面的表面拟合建 模原理【2 0 】( 如图3 1 ) 。该原理建立的模型可以达到三维矿床模型的要求。它的 基本工作原