CAD數(shù)據(jù)向GIS入庫數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換(修改過)

CAD數(shù)據(jù)向GIS入庫數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換戚孝文袁曉霞【摘要】：本文分析了CAD向GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中存在的問題，并以保證數(shù)據(jù)質(zhì)量為前提，詳細(xì)闡述了基于南方CASS、Geoway和Arcgis10.0下對CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的流程，使之轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的GIS入庫數(shù)據(jù)。【關(guān)鍵詞】：CAD；GIS；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 1、引言隨著地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)的發(fā)展，特別是“數(shù)字城市”建設(shè)的推廣，對地形圖數(shù)據(jù)的使用不僅僅停留在瀏覽上，還需要進(jìn)行大量的統(tǒng)計(jì)、查詢、空間分析等操作，而這些都是傳統(tǒng)的地形圖不能支持的。為此，需要利用信息化測繪技術(shù)，對傳統(tǒng)地形圖進(jìn)行整理和重構(gòu)，構(gòu)建滿足GIS軟件所需要的數(shù)據(jù)。GIS具有強(qiáng)大的查詢統(tǒng)計(jì)功能和空間分析能力，在數(shù)字產(chǎn)品的管理與應(yīng)用方面明顯優(yōu)于CAD技術(shù)。雖然大部分GIS軟件都提供了數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換功能，但由于CAD軟件在數(shù)據(jù)存儲、圖元定義、管理風(fēng)格等方面同GIS軟件的差別，其轉(zhuǎn)換的效果不盡人意。因此，要解決的核心問題是CAD數(shù)據(jù)要進(jìn)入GIS，如何進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和質(zhì)量控制等。2、CAD到GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的問題CAD到GIS數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換應(yīng)該包括兩個方面的內(nèi)容：一是數(shù)據(jù)從現(xiàn)有的CAD格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到選定的GIS格式數(shù)據(jù)，其幾何要素應(yīng)一致;二是數(shù)據(jù)從現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)和成圖方式，包括數(shù)據(jù)的分層、編碼、封閉、接邊和符號顯示等，應(yīng)無損地轉(zhuǎn)換為新的分層結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)和成圖方式，并按GIS管理和分析的要求增加數(shù)據(jù)的屬性結(jié)構(gòu)和內(nèi)容。因此，CAD到GIS的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換就需要解決數(shù)據(jù)組織、拓?fù)潢P(guān)系、屬性符號及坐標(biāo)系統(tǒng)等方面的問題。2.1數(shù)據(jù)組織CAD數(shù)據(jù)組織方式松散，點(diǎn)、線、面定義及分層、編碼沒有嚴(yán)格的關(guān)系校驗(yàn)，一個dwg或dxf文件可以包含多個圖層，一個圖層可以包含許多專題的內(nèi)容。而GIS空間數(shù)據(jù)具有嚴(yán)格的點(diǎn)、線、面及分層、編碼定義域數(shù)據(jù)校驗(yàn)，并按專題分類、分層顯示。因此，在將CAD圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為GIS數(shù)據(jù)之前，需要對CAD格式的圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行重新組織，把CAD圖形元素（點(diǎn)、線、多義線、圓、弧、塊、文字等）按專題性質(zhì)分類分層，以便使CAD圖形中的一類專題對應(yīng)于GIS中的一個圖層。2.2拓?fù)潢P(guān)系CAD數(shù)據(jù)是以各種符號和注記來表示實(shí)物的，它著重于各實(shí)物間的視覺表示，即幾何位置、形狀及大小等。而GIS強(qiáng)調(diào)對空間數(shù)據(jù)的分析，不僅有幾何坐標(biāo)，而且元素間的拓?fù)潢P(guān)系是不可缺少的內(nèi)容。轉(zhuǎn)換的主要內(nèi)容就是建立CAD幾何元素的拓?fù)潢P(guān)系。2.3屬性和符號在CAD中，點(diǎn)元素可以用不同的圖形符號表示，線元素可以對應(yīng)不同的線型；而在GIS中，圖形數(shù)據(jù)只有點(diǎn)、線、面三大類，各個元素沒有固定的符號。在CAD與GIS的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換中，CAD圖形的一部分內(nèi)容（幾何坐標(biāo)）需要轉(zhuǎn)換成GIS的圖形數(shù)據(jù)，另一部分內(nèi)容（幾何特征）則需要以屬性的形式記錄到屬性表中，如圖1、圖2所示。圖1轉(zhuǎn)換前的CAD數(shù)據(jù)圖2轉(zhuǎn)換后的GIS數(shù)據(jù)2.4坐標(biāo)系統(tǒng)CAD一般采用幾何坐標(biāo)系統(tǒng)，而GIS采用的是地理坐標(biāo)系統(tǒng)。3、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的流程CAD數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成GIS軟件格式的數(shù)據(jù)，會造成許多重要的數(shù)據(jù)信息丟失，在轉(zhuǎn)換過程中，我們利用南方CASS、Geoway和Arcgis10.0來對CAD數(shù)據(jù)處理加工，再轉(zhuǎn)換為GIS數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)換流程如下圖3所示：制作對照表文件符號文件制作對照表文件符號文件點(diǎn)、線數(shù)據(jù)導(dǎo)入Geoway3.6作業(yè)方案Geoway3.6中拓?fù)錁?gòu)建Geoway3.6自校質(zhì)檢數(shù)據(jù)修改、拓?fù)渲亟c(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)加載到Arcgis10.0中CAD數(shù)據(jù)處理批量導(dǎo)出點(diǎn)、線數(shù)據(jù)AutoCAD輸出DXF（另存為R12.DXF格式）DXF導(dǎo)入Arcgis10.0YES將點(diǎn)（注記）層的屬性賦到相應(yīng)的線和面層NO數(shù)據(jù)一致性檢查得到滿足GIS要求的入庫數(shù)據(jù)需要構(gòu)面的線圖3數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程3.1CAD數(shù)據(jù)處理外業(yè)補(bǔ)測或成圖過程中的不規(guī)范或錯誤導(dǎo)致CAD圖中存在大量的圖形數(shù)據(jù)問題，主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)冗余或者缺失，線狀要素碎化，要素描述錯誤、數(shù)據(jù)間的空間關(guān)系錯誤等等問題。比如房屋沒有封閉，房屋與房屋中間有重復(fù)多余線，房屋的結(jié)構(gòu)注記沒有放到房屋邊線內(nèi)及實(shí)體沒有屬性或者屬性錯誤等，這些問題對于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的要素構(gòu)面、GIS數(shù)據(jù)庫的入庫是必須避免和消除的，否則將影響到GIS應(yīng)用的可信度。3.2地物編碼及編碼轉(zhuǎn)圖層對沒有屬性及CASS碼的地物賦CASS碼，在Cass9.0菜單中選擇數(shù)據(jù)/編輯實(shí)體地物編碼（如圖4所示），對確定無用并沒有屬性的地物刪除。做一個關(guān)于CASS碼和GCID(原始分類碼)的對照表，為編碼-圖層.txt，格式為CASS碼，GCID（如141101,3103013）。再在Cass9.0菜單中地物編輯/圖形屬性轉(zhuǎn)換/編碼—>圖層/批量處理，把編碼轉(zhuǎn)為圖層。圖4圖53.3批量導(dǎo)出分層數(shù)據(jù)將處理好的圖形另存為R12.DXF格式，加載到Arcgis10.0中（如圖5），以點(diǎn)、線導(dǎo)出。1）將Annotation、Point、Polyline轉(zhuǎn)shp格式2）給shp文件中的屬性表賦GB值3）批量導(dǎo)出點(diǎn)、線數(shù)據(jù)，以電桿為例，在Pythonwindow中輸入編輯好的腳本語言執(zhí)行arcpy.Select_analysis("point",r'E:\point\point_510301.shp','"GB"=\'510301\''),就可以輸出510301數(shù)據(jù)。3.4數(shù)據(jù)組織重構(gòu)數(shù)據(jù)組織重構(gòu)將所有的點(diǎn)線面數(shù)據(jù)分為定位基礎(chǔ)(C)、水系及附屬設(shè)施（H）、居民地及附屬設(shè)施(R)、交通及附屬設(shè)施（L）、管線（P）、境界與政區(qū)（B）、地貌與土質(zhì)（T）、植被（V）、其他（O）和地名及注記(A)十大類，每大類又分為點(diǎn)、線、面共38個數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)組織重構(gòu)后的數(shù)據(jù)層屬性項(xiàng)，包括各項(xiàng)的名稱、寬度、類型、內(nèi)容等。以LRD(道路多邊形)為例。表一：LRD（道路多邊形）屬性項(xiàng)內(nèi)容類型值域及說明是否必選ELEMID圖元標(biāo)識碼Char（30）唯一標(biāo)識YesGB國標(biāo)分類碼Char（6）430501：主干道YesGCID原始分類碼Char（7）NoNAME名稱Char（60）NoTYPE類型Char（20）NoBRGLEV層數(shù)LongNo3.5在Geoway3.6平臺下進(jìn)行數(shù)據(jù)處理將點(diǎn)、線數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Geoway3.6數(shù)據(jù)加工平臺（如圖6）中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，具體如下：圖6（1）首先對所有線消除懸掛點(diǎn)和偽節(jié)點(diǎn)操作，并對所有數(shù)據(jù)做重點(diǎn)重線刪除、自相交、打折及零線段處理。（2）按基礎(chǔ)地理信息要素?cái)?shù)據(jù)字典的要求，對需要按中心線表示的雙線要素提取中心線，新建矢量圖層并命名為原圖層名+OTHL，如果邊線要素需要表示，則原圖層名不變，不需要表示可刪除此圖層。以主干道430501為例，把430501單獨(dú)顯示出來，點(diǎn)矢量平行內(nèi)插，把條數(shù)改為1，即可生成中心線，新建矢量圖層并命名為line-4305012，把提取好的中心線剪切粘貼到line-4305012層中，原圖層430501不變。（3）按基礎(chǔ)地理信息要素?cái)?shù)據(jù)字典的要求，對需要構(gòu)面的要素構(gòu)面，新建矢量圖層并命名為原圖層名+OTHL，如果邊線要素需要表示，則原圖層不變，不需要表示刪除此圖層。把需要構(gòu)面的圖層都以不同顏色顯示出來，將相關(guān)要素的外圍線提取復(fù)制到對應(yīng)圖層，對不封閉的要素，添加輔助線。需要構(gòu)面的圖層先設(shè)置自動添加標(biāo)識點(diǎn)，再弧段預(yù)處理,最后拓?fù)錁?gòu)建。拓?fù)錁?gòu)建完成后刪除拓?fù)涿?，把需要?gòu)面的圖層批量導(dǎo)出shp格式的數(shù)據(jù)。以建成房屋310301為例，如圖7、圖8。圖7拓?fù)錁?gòu)建前圖8拓?fù)錁?gòu)建后3.6在Arcgis10.0中要素構(gòu)面和賦屬性值（以建成房屋310301為例）3.6.1要素構(gòu)面（1）把需要構(gòu)面的shp格式數(shù)據(jù)批量加載到Arcgis10.0中，然后分別執(zhí)行ArcToolbox下DataManagementTools/Features/FeaturesToPolygon。（2）構(gòu)面后打開屬性表，添加字段GB、GCID，如圖9、圖10。GB賦值為310301，GCID賦值為3103013（第七位數(shù)字1代表點(diǎn)、2代表線、3代表面）。圖9