AutoLISP在河道CAD中的应用

郑州市水利建筑勘测设计院 牛国凯 郭 艳

AutoLISP在河道CAD中的应用

郑州市水利建筑勘测设计院 牛国凯 郭 艳

AutoCAD是当今世界上应用最为广泛的微机CAD软件，它的应用遍及工业、交通、地质和气象等众多领域。目前，AutoCAD在水利工程中的应用主要表现在两个方面：一方面是以机代手，进行屏幕设计；另一方面是针对具体的工程设计（具体形式如河道、沟渠、水闸、涵洞等）进行二次开发，实现参数化设计。

一、AutoCAD在水利工程中的应用

AutoCAD强大的绘图功能使得计算机绘制工程图得到进一步完善。目前对AutoCAD应用最广的是以机代手，进行屏幕设计，省略了人工描图过程，从而大大提高了设计速度，且设计图纸美观、修改方便。

对于熟练掌握AutoCAD且设计经验丰富的设计者，往往能够将具有相近形式和条件的设计图进行归类。例如，涵洞可分为洞径0.8m、1.0m、1.2m等几种类型，事先绘出设计图纸，形成图形库。当设计需要时，只需把满足条件的图纸从图形库中调出，修改具体的尺寸、高程等数据，即可使用。也就是说，在应用AutoCAD阶段，建立图纸模型库是提高设计速度的一个好方法。若要使设计速度得到进一步提高，则可以对AutoCAD进行二次开发：利用AutoLISP语言编程，用DCL语言进行对话框设计，从而形成AutoCAD的二次开发软件包，实现参数化设计。

二、AutoLISP简介

AutoCAD的二次开发工具包括AutoLISP、ADSDCL、ASE等工具。其中，AutoLISP语言简学易懂，DCL对话框美观实用，因而受到人们的青睐，并得到广泛应用。

AutoLISP语言是一种嵌入在AutoCAD内部的LISP编程语言。LISP（List Processing Language）是一种计算机表处理语言，在人工智能学科领域得到广泛应用。LISP语言的特点是程序和数据都采用符号表达式的形式，也就是说，一个LISP程序可以把另一个LISP程序作为它的数据进行处理。因此，使用LISP语言编程灵活方便，就像是进行一个个的函数调用。

三、AutoLISP语言编程实例

1.工程概况。十八里河发源于新郑市小乔乡孟庄南沟，河道全长24.8km，流域面积112.3km2，其中郑州市区段长10.5km，是郑州市重要的排洪河道。随着经济的快速发展和人民生活水平的日益提高，人们对河道的功能也提出了更高要求。郑州市十八里河生态治理工程在满足防洪除涝标准的前提下，达到了合理开发利用、提高土地利用率、治理河道、防洪除涝、改善人居生态环境和提高城市品位的目的。

2.工程设计。根据《防洪标准》（GB50201-94）、《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）和《堤防工程设计规范》（GB50286-98）等有关规范的规定，十八里河河道治理工程属于三等工程，堤防级别为二级。根据《郑州市城市防洪规划》的要求，结合城市发展需求，十八里河河道治理防洪标准按照50年一遇的标准设计，除涝标准按照5年一遇的标准设计。为减少土方外运量，在河道两岸修筑微地形，微地形隔一定距离设置排水口，以方便两岸排涝。十八里河除了要具有一般河道的防洪、除涝等功能外，还应具有生态和景观功能。因此，本次河道轴线的确定以河道现状中心线为准，宜弯则弯，原则上不进行裁弯取直或改道改线处理。结合十八里河的河道特点，河道行洪断面设计采用梯形断面方案。在满足行洪断面要求的基础上，为适应生态和景观的要求，对单一梯形断面采取子槽开挖、边坡植草、局部防护等措施，以使治理后的河道断面自然、美观、顺畅、和谐。

3.AutoLISP语言编程及河道平面设计图的绘制。在进行河道平面图设计时，首先在测量的平面带状地形图上勾勒出河道中心轴线，并依次描绘出设计河底线、设计上口线、设计堤顶线等要素。在河道轴线上的每一个拐点处、设定桩号间距确定的整桩号处、圆弧连接的端点和中点处（若河道轴线中包含圆弧段）等关键点，标示出该点的桩号、序号、X坐标、Y坐标、圆弧段圆心坐标和圆弧半径。本程序可实现上述功能，通过对河道中心轴线CAD实体的获取，分析其数据表，进行数学计算，绘制相应图形添加到CAD图形中，最后生成一个记事本文件。下面汇总列出程序代码片段：

绘制出的CAD图片段如图1所示。

图1 图片段

生成的记事本片段如表1所示。

表1 记事本片段

四、AutoLISP的调试方法

新编写的程序并不是完全按照用户编写的意图来执行的。因此，在获得错误结果或发生程序终止的情况下，就需要对程序进行调试。而在AutoLISP程序调试中，一般使用Visual LISP提供的调试器进行调试，且调试方法不唯一。以下，给出2种简单的调试方法，即全局变量调试法和内部函数调试法。

1.全局变量调试法。在AutoLISP程序中，使用的变量分为局部变量和全局变量2种。局部变量仅仅存在于定义该变量的函数中，只有在该函数的运行过程中，变量才能使用。而全局变量则不同，只要未退出AutoCAD环境，已使用过的全局变量始终保存在内存中，随时可以查询、修改这些变量的值，所以在程序的调试阶段，可以把程序中的某些关键变量定义成全局变量，在程序运行结束后，无论是正常退出还是出错退出，依然可以使用这些全局变量。如，用AutoLISP的PRINC函数可以查询变量的值，用SETQ函数可以修改变量的值。变量定义成全局变量后，在程序出错中断运行时，可以通过检查各个变量的值，了解程序运行的情况，确定问题出在什么地方。

2.内部函数调试法。AutoLISP内部带有一个调试跟踪函数，使用格式为：TRACE函数名。这个函数的作用是给指定的函数设置跟踪标志。设置跟踪标志后，调用函数时系统会给出提示。在函数运行结束返回时，系统会给出返回结果。在使用TRACE函数时，首先要把需要调试的程序段单独定义成一个函数，然后在主程序段中调用。AutoLISP定义函数有2种形式：DEFUN函数名和DEFUNC函数名。

目前，AutoCAD软件已经在水利工程设计中得到广泛应用。因此，如何在以机代手、屏幕设计的基础上更好地实现AutoCAD的二次甚至三次开发，是水利专业技术人员今后的一个重要的发展方向和研究领域。