CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換算法及轉(zhuǎn)換流程研究

周赟 徐小芳 胡玉龍

摘 要：本文基于筆者從事數(shù)據(jù)處理的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，以CAD到GIS數(shù)據(jù)線要素轉(zhuǎn)換方法為研究對(duì)象，探討了算法實(shí)現(xiàn)的流程，相信對(duì)從事相關(guān)工作的同行能有所裨益。

關(guān)鍵詞：CAD GIS 線要素 轉(zhuǎn)換

中圖分類號(hào)：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）02（a）-0083-02

地理信息數(shù)據(jù)是GIS應(yīng)用系統(tǒng)的血液，GIS應(yīng)用本身就體現(xiàn)為對(duì)地理數(shù)據(jù)的處理：數(shù)據(jù)采集、編輯、存儲(chǔ)、管理、分析、查詢、顯示與制圖。本文介紹了如何實(shí)現(xiàn)竣工測(cè)量成果（CAD）向增量信息文件格式的轉(zhuǎn)換。

1 轉(zhuǎn)換前的數(shù)據(jù)處理

1.1 圖形數(shù)據(jù)分層和編碼

由于地形圖要素分層、分類及編碼的好壞直接影響到地理信息數(shù)據(jù)的錄入、使用和交換，因此，必須依照地形圖圖式對(duì)地形圖要素進(jìn)行嚴(yán)密的科學(xué)劃分，進(jìn)行合適的分層，形成系統(tǒng)的分類與代碼體系，以保證其采集、存儲(chǔ)、檢索、分析、輸出及交換的一致、方便和高效。

分層是數(shù)字化成圖系統(tǒng)中數(shù)據(jù)組織的一種重要手段，我們按照地物實(shí)體類別分層，即以我國(guó)現(xiàn)行的《l∶500，1∶1000，1∶2000地形圖要素的分類與代碼》將地形實(shí)體分為九大類：測(cè)量控制點(diǎn)，居民地和垣柵，工礦建筑及其他設(shè)施，交通及附屬設(shè)施，管線及附屬設(shè)施，水系及附屬設(shè)施，境界，地貌與土質(zhì)，植被等，并對(duì)每一大類中所包含的地圖實(shí)體做了詳細(xì)的規(guī)定。本次實(shí)驗(yàn)根據(jù)竣工測(cè)量的內(nèi)容以及成果規(guī)范等實(shí)際情況，在現(xiàn)行的國(guó)家地形圖要素分類的基礎(chǔ)上進(jìn)行了細(xì)分。

1.2 要素分類和編碼

要素的分類和編碼是建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)，它影響到系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)的組織、采集、存取、編輯和使用等方法，更影響到數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和交換，因而可以稱作是空間數(shù)據(jù)庫(kù)的“生命線”。數(shù)據(jù)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化首先就體現(xiàn)在分類和編碼方案上。在本次的基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫(kù)，尤其是地形數(shù)據(jù)庫(kù)的分類和編碼（要素表的設(shè)計(jì)）工作中。

1.3 線、多邊形閉合性檢驗(yàn)

對(duì)于線狀要素，在采集時(shí)一般采用重新數(shù)字化地物的定位中心線，并使其具有規(guī)定的代碼和屬性。對(duì)于面狀地物，如房屋、水體、公園、綠地等應(yīng)該表示成一個(gè)閉合整體，面狀區(qū)域中輸入唯一的標(biāo)識(shí)點(diǎn)，使其具有規(guī)定的代碼和屬性。當(dāng)不同地物有公共邊時(shí)，重合部分要重新數(shù)字化，每次給出相應(yīng)地物的代碼和屬性，重合部分嚴(yán)格的進(jìn)行捕捉。由于AutoCAD對(duì)圖形沒有檢驗(yàn)功能，地形圖數(shù)字化時(shí)可能出現(xiàn)出頭等現(xiàn)象，特別對(duì)于多邊形表示的地物，轉(zhuǎn)換以后應(yīng)該是與GIS中的面要素相對(duì)應(yīng)，而轉(zhuǎn)換時(shí)，只有是閉合的多邊形轉(zhuǎn)換后才能轉(zhuǎn)換成面。所以多邊形地物必須加以封閉，我們?cè)贏utoCAD環(huán)境下編程，通過(guò)人機(jī)交互方式完成多邊形的閉合工作。

2 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換算法實(shí)現(xiàn)

CAD與GIS兩者的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完全不同，雖然許多的GIS軟件也能接受AutoCAD數(shù)據(jù)（*dxf），但是，在實(shí)際的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，由于各方面的原因，轉(zhuǎn)換后都或多或少存在著問(wèn)題，主要表現(xiàn)為以下幾方面：

要素丟失：由于某些CAD軟件的圖形實(shí)體GIS軟件不接受，或者轉(zhuǎn)換前后對(duì)應(yīng)關(guān)系沒有處理好，有的內(nèi)容沒有轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)，轉(zhuǎn)換后就造成要素丟失。

要素變形：CAD軟件中的圖形實(shí)體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義與GIS軟件中不一致，或者CAD數(shù)據(jù)在作業(yè)過(guò)程中操作不規(guī)范都能造成要素變形。

數(shù)據(jù)冗余：CAD中分層不合適（如母線和符號(hào)未區(qū)分好，符號(hào)當(dāng)成母線轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)），或一條線段上點(diǎn)太多太密，而造成數(shù)據(jù)冗余。

屬性信息不足：各種CAD軟件都沒有或很少有屬性信息，造成轉(zhuǎn)換后屬性信息不足。許多屬性信息追加起來(lái)還比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，容易造成錯(cuò)漏，而且不易檢查修改。

所需存儲(chǔ)空間增大：體現(xiàn)不出GIS的特點(diǎn)。

編輯量增大：由于CAD對(duì)圖形沒有檢驗(yàn)功能，出現(xiàn)了線條連接處不閉合，或線條出頭等問(wèn)題，這些都是GIS所不能接受的，這就造成了轉(zhuǎn)換后編輯、修改工作量增大。

3 線要素轉(zhuǎn)換

線條是AutoCAD中最基本的對(duì)象。AutoCAD可以創(chuàng)建各式各樣的線條，如直線、包含或不包含弧線的多段線、多重平行線和徒手畫線等。地形圖中除了包含簡(jiǎn)單線外，為了能夠直觀、形象的表示地物，需要使用特制的符號(hào)來(lái)表示一些復(fù)雜地物。在AutoCAD中，用線型對(duì)線狀地物進(jìn)行表達(dá)，如陡坎、柵欄、輸電線等。這樣不僅有利于線狀地物的編輯和管理，而目便于線狀實(shí)體的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

（1）圖形數(shù)據(jù)的提取。

AutoCAD中的線狀實(shí)體的圖形數(shù)據(jù)也是根據(jù)不同的實(shí)體類型分別提取不同的數(shù)據(jù)，對(duì)于線狀圖形要素，首先要對(duì)所有的線進(jìn)行檢索，得到圖形元素的實(shí)體名，并判斷實(shí)體的幾何類型和閉合情況，對(duì)不同的線要素編制不同的轉(zhuǎn)換程序，其中不同的線要素需要記錄的格式如下：

Line

目標(biāo)標(biāo)識(shí)碼、編碼、層名、顏色、線型、線的特征類型、結(jié)點(diǎn)數(shù)、起點(diǎn)X，起點(diǎn)Y、終點(diǎn)X，終點(diǎn)Y。

Polyline2dPolyline

目標(biāo)標(biāo)識(shí)碼、編碼、層名、顏色、線型、線的特征類型、結(jié)點(diǎn)數(shù)、結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。

CirCle

目標(biāo)標(biāo)識(shí)碼、編碼、層名、顏色、線型、線的特征類型、結(jié)點(diǎn)數(shù)、半徑、中心點(diǎn)坐標(biāo)。

Spline

目標(biāo)標(biāo)識(shí)碼、編碼、層名、顏色、線型、線的特征類型、控制點(diǎn)數(shù)、控制點(diǎn)坐標(biāo)。

說(shuō)明：①線的特征類型二l、2、3、4、5、6、100，l為折線、2為圓弧、3圓、4為橢圓、5光滑曲線、6為B樣條曲線、100為間接坐標(biāo)線。②圓弧和圓的點(diǎn)數(shù)均為3，橢圓為4。

（2）屬性數(shù)據(jù)提取。

線狀實(shí)體的屬性數(shù)據(jù)分情況提取。如道路、河流的名稱，同點(diǎn)實(shí)體相似，也是通過(guò)屬性提取程序，將CAD中的文本注記寫入到屬性表中，通過(guò)關(guān)鍵字同圖形相連。等高線的屬性數(shù)據(jù)只包括等高線的高程值，我們將其高程值存儲(chǔ)在等高線的Elevation特性項(xiàng)中，轉(zhuǎn)換時(shí)可以直接提取該特性項(xiàng)的數(shù)據(jù)。

（3）線轉(zhuǎn)換流程（見圖1）。

4 結(jié)論

本文實(shí)現(xiàn)了從CAD數(shù)據(jù)到GIS數(shù)據(jù)線要素轉(zhuǎn)換的無(wú)信息丟失轉(zhuǎn)換，其結(jié)果將可以對(duì)矢量地形圖進(jìn)行更新和維護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡春霞，徐壽成.基于移動(dòng)終端的GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)快速更新技術(shù)研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2006（8）.

[2] 王曉麗，申進(jìn)志.GRP文件格式到MIF格式的實(shí)現(xiàn)[J].測(cè)繪工程，1997（4）.

[3] 李海，胡玉華.利用ActiveX技術(shù)實(shí)現(xiàn)AutoCAD和GeoMedia的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換[J].測(cè)繪工程，2003（2）.

[4] 陳楚江，王德峰.海量數(shù)據(jù)CDT快速建立及其實(shí)時(shí)更新[J].測(cè)繪學(xué)報(bào)，2002（3）.

[5] 楊斌，葉云霞，劉小勇.基于MapX的組件式GIS集成系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J].測(cè)繪與空間地理信息，2005（3）.

[6] 史軍，邱昕，崔林麗，等.CAD圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為GIS[Z].

[7] 張雪松，張友安，鄧敏.AutoCAD環(huán)境中組織GIS數(shù)據(jù)的方法[J].測(cè)繪通報(bào)，2003（11）.

[8] 韓勇，陳戈，甘宇亮，等.基于CAD數(shù)據(jù)建立GIS文本數(shù)據(jù)庫(kù)方法探討[J].測(cè)繪通報(bào)，2004（5）.

[9] 劉南，王利軍，吳宏海.地理信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與城市規(guī)劃—— 余杭城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)開發(fā)的聯(lián)想[J].地球信息科學(xué)，1997（2）.

[10] 李勇平.DWG到SHP數(shù)據(jù)的一種實(shí)用轉(zhuǎn)換方法[J].國(guó)土資源信息化，2010（3）.

[11] 文君亞，韓雪培.數(shù)字制圖中的CAD與GIS[J].測(cè)繪與空間地理信息，2010（2）.

[12] 包輝.淺談CAD與GIS的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換[J].信息與電腦，理論版.2011（2）.

[13] 計(jì)長(zhǎng)飛，孫尚宇，楊歡.基于Eps的CAD數(shù)據(jù)到GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法研究[J].礦山測(cè)量，2010（5）.