基于FME的CAD與GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換研究

張黎黎

摘 要：將地圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)镚IS數(shù)據(jù)的本質(zhì)在于把CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)镚IS數(shù)據(jù)，CAD軟件屬于常用的作圖軟件，與GIS軟件相比，兩者在管理特征、儲(chǔ)存數(shù)據(jù)、定義圖元等方面都存在一定的差異。受到多種內(nèi)外部因素的影響，當(dāng)前仍缺乏統(tǒng)一空間的數(shù)據(jù)參考標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致CAD信息在轉(zhuǎn)化為GIS信息的過程中仍存在多種質(zhì)量問題。研究人員應(yīng)從此方面入手，不斷發(fā)展GIS技術(shù)。本文從FME的角度出發(fā)，重點(diǎn)探究CAD與GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式。

關(guān)鍵詞：CAD；GIS；FME；Geodatabase

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

GIS技術(shù)（地理信息系統(tǒng)）可用于圖像、數(shù)據(jù)處理過程中，實(shí)現(xiàn)GIS格式數(shù)據(jù)、CAD格式數(shù)據(jù)的共享，是當(dāng)前研究GIS技術(shù)的核心、重點(diǎn)工作，其仍缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)參考標(biāo)準(zhǔn)，極大程度地增加了數(shù)據(jù)共享的難度。使得CAD技術(shù)科學(xué)轉(zhuǎn)化為GIS數(shù)據(jù)，如果沿用傳統(tǒng)方式，很有可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)信息丟失或者過于龐大，在使用CAD系統(tǒng)、GIS技術(shù)前都需要重新進(jìn)行加工，降低了數(shù)據(jù)整體質(zhì)量，但如果兩者之間無法轉(zhuǎn)化，將會(huì)形成信息孤島，浪費(fèi)大量資源，從FME技術(shù)出發(fā)，轉(zhuǎn)換CAD與GIS數(shù)據(jù)，不僅能夠有效節(jié)省空間數(shù)據(jù)資源，減少數(shù)據(jù)整理過程的重復(fù)投入，還可促進(jìn)空間信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展。

1.Geodatabase、CAD功能簡(jiǎn)析

Geodatabase屬于當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛地理信息數(shù)據(jù)模型，用于多種GIS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理，以標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)為基礎(chǔ)，具備大小可伸縮、支持多用戶訪問、支持DBMS結(jié)構(gòu)等多種優(yōu)勢(shì)；CAD軟件系統(tǒng)集工程應(yīng)用、地形描繪、空間數(shù)據(jù)建庫等多種功能于一身，是CAD數(shù)據(jù)生產(chǎn)的重要工具，兩者是支持GIS與CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的重要部件。

1.1 Geodatabase功能特征

（1）Geodatabase涵蓋較大數(shù)據(jù)量，整個(gè)地理信息數(shù)據(jù)系統(tǒng)是較為復(fù)雜的綜合體，需要通過數(shù)據(jù)描繪不同地理要素，特別是地理要素空間分布數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)應(yīng)用范圍較多，當(dāng)前的應(yīng)用領(lǐng)域有環(huán)境保護(hù)、土地規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境管理、市政管理、地理研究、市政基礎(chǔ)設(shè)施管理等。

（3）Geodatabase不僅具備地理要素基本屬性，還應(yīng)涵蓋空間數(shù)據(jù)，即用于描述不同地理要素空間分布的詳細(xì)、可靠數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系較為緊密。

1.2 CAD軟件功能特征

（1）CAD軟件的繪圖方式操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確，在繪圖時(shí)，軟件會(huì)給出較為詳細(xì)的提示流程，根據(jù)提示內(nèi)容，操作人員只需輸入對(duì)應(yīng)文字、數(shù)字就可轉(zhuǎn)換為地圖，使得地物更加精準(zhǔn)化、具體化。

（2）繪圖的編輯功能強(qiáng)大，能夠繪制出不同圖形，且圖形美觀、可靠、實(shí)用。

（3）能夠較為容易的修改、編輯圖形。

從CAD數(shù)據(jù)與Geodatabase的功能特征而言，兩者空間數(shù)據(jù)均存在拓?fù)潢P(guān)系，并且空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系以幾何重合為基礎(chǔ)，該種拓?fù)潢P(guān)系帶有非強(qiáng)制性特征。但同時(shí)，Geodatabase能在要素集中創(chuàng)建拓?fù)潢P(guān)系，也允許多個(gè)幾何要素或者專題要素同時(shí)進(jìn)行拓?fù)潢P(guān)系定義，Geodatabase的拓?fù)潢P(guān)系能直接提供了較多類型的編輯工具與規(guī)則，極大程度地保護(hù)了空間數(shù)據(jù)的完整性；而CAD數(shù)據(jù)則要借助CAD軟件以外的工具以實(shí)現(xiàn)拓?fù)潢P(guān)系定義。

1.3 GIS數(shù)據(jù)模型與CAD數(shù)據(jù)的聯(lián)系與特征

CAD數(shù)據(jù)與CIS數(shù)據(jù)模型具備以下特征：

（1）空間數(shù)據(jù)模型中帶有點(diǎn)、線、面圖形數(shù)據(jù)。

（2）CAD數(shù)據(jù)常以DWG格式存儲(chǔ)，在傳統(tǒng)應(yīng)用過程中，DWG 僅作為圖形數(shù)據(jù)，不存儲(chǔ)屬性數(shù)據(jù)，隨著UI這一現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得該種管理方式逐步豐富，DWG已逐步進(jìn)化為圖形、屬性數(shù)據(jù)兼?zhèn)涞臄?shù)據(jù)格式。

1.4 GIS數(shù)據(jù)組織與CAD數(shù)據(jù)的聯(lián)系與特征

CAD數(shù)據(jù)組織方式以圖層為主，共有3種元素，即點(diǎn)、線、面，整個(gè)圖層的組織缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但就GIS數(shù)據(jù)組織而言，每個(gè)圖層只可以表示一種元素，這也就意味著，當(dāng)CAD在轉(zhuǎn)變?yōu)镚IS數(shù)據(jù)時(shí)，1個(gè)圖層可以轉(zhuǎn)變?yōu)?個(gè)以上的圖層，同時(shí)，CAD分類也缺乏標(biāo)準(zhǔn)，為提升出圖效果，很有可能把同一個(gè)元素轉(zhuǎn)化為多種圖層，該種轉(zhuǎn)化方式都增加了GIS系統(tǒng)管理難度。

2.以CAD數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)創(chuàng)建Geodatabase實(shí)用數(shù)據(jù)庫

2.1創(chuàng)建方法

Geodatabase與CAD進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫時(shí)，可通過以下兩種途徑：

（1）直接轉(zhuǎn)換，借助Geodatabase本身的通用轉(zhuǎn)化器，直接把CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化到Geodatabase，給對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)添加屬性后創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，該種方式缺乏屬性信息，需要通過再次添加屬性，創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，整個(gè)工作任務(wù)量大。

（2）間接轉(zhuǎn)換，預(yù)先處理CAD數(shù)據(jù)，以編程代碼為基礎(chǔ)，連同屬性共同轉(zhuǎn)化到Geodatabase中，創(chuàng)建Geodatabase數(shù)據(jù)庫，但該種方式存在易丟失的問題。

2.2以FME為基礎(chǔ)的GIS數(shù)據(jù)、CAD轉(zhuǎn)換方法

以FME平臺(tái)（空間數(shù)據(jù)操作引擎）為基礎(chǔ)的GIS數(shù)據(jù)、CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，主要的工作原理為語義轉(zhuǎn)換，該種技術(shù)允許操作人員在轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的過程中重新構(gòu)建數(shù)據(jù)，可結(jié)合自身特殊要求，提取數(shù)據(jù)源對(duì)應(yīng)層次的FME，支持多種格式數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換。

3.研究實(shí)例

為論證以FME為基礎(chǔ)的GIS數(shù)據(jù)、CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法的可行性，本研究從以下幾方面創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫：

（1）預(yù)先處理CAD地形圖，為科學(xué)提升轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的質(zhì)量，應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理組織，劃分圖層時(shí)，應(yīng)遵循以下幾方面的原則：首先，選擇單一的圖層要素，根據(jù)專題內(nèi)容，分層存放要素，圖層的命名必須規(guī)范，點(diǎn)、線、面3種元素只能涵蓋一種。

（2）創(chuàng)建映射關(guān)系表，綜合考慮數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、符號(hào)、坐標(biāo)以及拓?fù)渲g的關(guān)系，創(chuàng)建合理的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

（3）創(chuàng)建Geodatabase數(shù)據(jù)庫，GIS中包含要素集，不同要素集有自身子集，通過要素集代表CAD圖層點(diǎn)、線、面三種元素時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)其對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立Geodatabase數(shù)據(jù)庫。

（4）制定語義映射文件，首先，打開FME軟件，在 Workbench上創(chuàng)建空白工作空間，點(diǎn)擊工具欄中的數(shù)據(jù)增添按鈕，添加GIS數(shù)據(jù)庫；其次，選擇需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換的圖層，如轉(zhuǎn)換等高線時(shí)，可選擇DGX圖層，并添加FME屬性項(xiàng)，制定映射文件，重復(fù)操作，即可獲得對(duì)應(yīng)屬性類型，轉(zhuǎn)化得到本身的圖像。

結(jié)語

綜上所述，本研究以CAD軟件、CIS軟件為例，深入探究該兩大軟件平臺(tái)能夠支持、維護(hù)的數(shù)據(jù)模型，從FME平臺(tái)出發(fā)，詳細(xì)分析CAD與GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的方式，強(qiáng)調(diào)通過語義交換技術(shù)，科學(xué)解決存在的轉(zhuǎn)化問題。但當(dāng)前仍缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)參考標(biāo)準(zhǔn)，加之?dāng)?shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、抽象，極大程度上影響到兩者之間的數(shù)據(jù)質(zhì)量，因此，研究人員應(yīng)充分利用FME平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)CAD與GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化。

參考文獻(xiàn)

[1]周玉文，楊偉明，王正吉，等.基于CAD 圖紙信息自動(dòng)構(gòu)建SWMM水力模型方法研究[J].給水排水，2016，42（3）：125-128，129.

[2]丁志政，王學(xué)進(jìn)，張煒，等.AutoCAD格式轉(zhuǎn)換到ArcGIS格式的關(guān)鍵問題研究[J].低碳地產(chǎn)，2016，2（16）：485-486.

[3]張忠軒.基于 Teigha 組件和規(guī)則庫的 CASS 地籍?dāng)?shù)據(jù)入庫[J].測(cè)繪與空間地理信息，2015，14（9）：127-129，132.

[4]莊嚴(yán).基于Teigha.net for .dwg的GIS數(shù)據(jù)向CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換[J].中國(guó)科技信息，2015，25（11）：78-79.

[5]鄭江，閆世浩，陳寶枝，等.基于DWGdirect.NET與ArcGIS Engine的CAD地形圖轉(zhuǎn)換[J].測(cè)繪與空間地理信息，2015，31（2）：176-178.