基于AutoCAD VBA 和ArcGIS 模型構(gòu)建器的Dwg 轉(zhuǎn)換為Shape 格式方法

閆煒亮 陳俊任

（江西核工業(yè)二六八測繪院 江西玉山 334700）

1 引言

在測繪地理信息項目生產(chǎn)中，數(shù)據(jù)的前端采集和數(shù)據(jù)編輯都采用了數(shù)據(jù)格式為Dwg 的AutoCAD和南方Cass 軟件，但這兩種軟件建庫及分析能力欠佳，而建庫及分析能力較強的主流GIS 軟件一般通用支持格式為Shape 文件格式，且Shape 格式是地理信息系統(tǒng)界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)格式[1]，故探索Dwg 向Shape 格式的優(yōu)化轉(zhuǎn)換方法對提高生產(chǎn)效率有重要意義。本文以農(nóng)村不動產(chǎn)調(diào)查房地數(shù)據(jù)為例，設(shè)計了AutoCAD VBA 結(jié)合ArcGIS 模型構(gòu)建器的Dwg 文件轉(zhuǎn)Shape 文件方法，提高了生產(chǎn)效率。

2 軟件平臺簡介

2.1 AutoCAD 和南方Cass 簡介

AutoCAD 軟件是由美國歐特克有限公司（Autodesk）開發(fā)的一款在自動制圖領(lǐng)域廣泛使用的自動計算機輔助設(shè)計軟件。因其強大的數(shù)據(jù)編輯功能，良好的人機交互設(shè)計以及完善的二次開發(fā)和用戶定制接口，在測繪地理信息行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。AutoCAD 平臺提供了針對多種開發(fā)方式的擴展接口，可通過VBA、Lisp、C++等多種語言進行擴展開發(fā)，為數(shù)據(jù)處理提供了更多的可能性。南方Cass 軟件是廣東南方數(shù)碼科技股份有限公司在AutoCAD平臺開發(fā)進行二次開發(fā)出品的一套軟件，該軟件在地形、地籍、工程應(yīng)用、土石方量算等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。南方Cass 與AutoCAD 常用數(shù)據(jù)格式均為Dwg 格式。AutoCAD VBA 開發(fā)環(huán)境如圖1 所示。

圖1 AutoCAD VBA 開發(fā)環(huán)境

2.2 ArcGIS 模型構(gòu)建器簡介

ArcGIS 模型構(gòu)建器英文名為ArcGIS Model builder，其本質(zhì)是一種可視化的編程語言，可根據(jù)生產(chǎn)需求構(gòu)建用于自動化執(zhí)行數(shù)據(jù)管理和空間分析流程的地理處理工作流。使用ArcGIS 模型構(gòu)建器可創(chuàng)建并修改模型構(gòu)建器中的地理處理模型，并通過添加地理處理工具、地圖圖層、數(shù)據(jù)集以及其他數(shù)據(jù)類型并將其連接到流程來構(gòu)建模型，同時，使用Python語言可以輕易的對模型構(gòu)建器功能進行拓展。其優(yōu)點有：1.處理大量重復(fù)操作。程序化的本質(zhì)使其可以自動重復(fù)處理各種文件。2.可視化編程。既可以以代碼構(gòu)建補充功能，又可用易于理解的圖表顯示工作流順序。3.調(diào)試方便?？煞植秸{(diào)試，查看結(jié)果，提高開發(fā)效率。4.移植性強。模型只需簡單處理，即移植到其他PC 或用于另一Python 腳本。ArcGIS 模型構(gòu)建器如圖2 所示。

圖2 ArcGIS 模型構(gòu)建器

3 轉(zhuǎn)換文件分析

3.1 Dwg 文件

Dwg 文件為AutoCAD 軟件的常用數(shù)據(jù)格式，其本質(zhì)是一個集成了點、線、面的二進制格式[2]的圖形數(shù)據(jù)庫。一個Dwg 文件由圖紙信息和各種圖元對象組成，分為無圖形表示類和有圖形表示類，其中無圖形表示類包括圖層、線型；有圖形表示類包括以塊表方式存放的對象。

Dwg 文件根據(jù)內(nèi)容可以分為四個部分：

（1）索引部：索引部存儲了AutoCAD 的版本信息及各部的首地址、各分表的首地址、長度及個數(shù)信息。

（2）環(huán)境部：環(huán)境部存儲了系統(tǒng)變量、屬性設(shè)置及當(dāng)前狀態(tài)等信息。

（3）實體部：實體部存儲了所有圖形實體的描述，一個Dwg 文件的大部分圖形信息存儲在實體部。圖形實體又分為簡單圖形實體和復(fù)雜圖形實體。簡單圖形實體是點、直線等基本圖形，如Point 實體、Line 實體等；復(fù)雜圖形實指由多段線、圖塊等基本圖形實體組成的圖形，如PolyLine 實體、Block 實體。

（4）名表部：名表部存儲了所有實體的描述，如圖層名稱、字體類型、線型名稱等。

Dwg 文件的屬性存儲能力較弱，可通過擴展屬性（XData）存儲一定的屬性。使用AutoCAD VBA 語言，可以對擴展屬性進行存儲和導(dǎo)出，從而有了Dwg向Shape 文件格式帶屬性轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)。

3.2 Shape 文件

Shape 文件格式屬于一種矢量圖形格式，它能夠保存幾何圖形的位置及相關(guān)屬性，它在20 世紀(jì)九十年代初的ArcView GIS 的第二個版本被首次應(yīng)用。目前，主流GIS 軟件都可以讀取Shapefile。

Shape 實質(zhì)上由多個文件組成的。這其中“.shp”,“.shx”與“.dbf”三個文件是必須的，表示同一個Shape 文件的文件名必須相同，另外還有八個可以增強空間數(shù)據(jù)的表達(dá)能力的可選文件。文件格式說明如下:

（1）*.shp：Shape 文件的主要圖形格式，保存了要素的幾何實體。

（2）*.shx：Shape 文件的圖形索引格式。記錄了每個實體在shp 文件中的位置，通過它可實現(xiàn)對實體的快速搜索。

（3）*.dbf：Shape 文件的屬性數(shù)據(jù)格式，以Dbase數(shù)據(jù)表格式存儲了實體的屬性數(shù)據(jù)。

Shape 文件的三個必須文件決定了Shape 文件的圖形和屬性是一體的，轉(zhuǎn)換時要同時考慮圖形和屬性的對應(yīng)關(guān)系。

4 轉(zhuǎn)換方法設(shè)計和實現(xiàn)

4.1 轉(zhuǎn)換方法設(shè)計

對于Dwg 文件，一個文件中包含了點線面各種圖形數(shù)據(jù)，各圖形數(shù)據(jù)分布在各圖層，對應(yīng)的擴展屬性可以存儲一定的屬性數(shù)據(jù)；而Shape 文件一個文件只對應(yīng)一種數(shù)據(jù)類型，如點的Shape 文件只存儲點數(shù)據(jù)格式，不能接受其他數(shù)據(jù)格式，屬性隨圖形一并存儲。Dwg 文件要轉(zhuǎn)換為Shape 文件，須按數(shù)據(jù)類型對原始文件進行分層處理，使之與對應(yīng)的轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)類型對應(yīng)，同時轉(zhuǎn)換后圖形和屬性的對應(yīng)關(guān)系應(yīng)正確，以此為關(guān)鍵點進行轉(zhuǎn)換方法設(shè)計。

轉(zhuǎn)換步驟：

（1）為了使轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)類型對應(yīng)，先對待轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，按數(shù)據(jù)類型和圖層分別存儲，對Dwg文件的圖層進行標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范，使其內(nèi)部圖層名稱符合要求，使用VB 語言，在AutoCAD VBA 環(huán)境下進行開發(fā)。編寫CAD 數(shù)據(jù)分層和實體擴展屬性的導(dǎo)出程序，完成圖形的預(yù)處理和屬性的導(dǎo)出。

（2）在ArcGIS 模型構(gòu)建器中，編寫Dwg 文件轉(zhuǎn)換為Shape 文件的工作流模型，實現(xiàn)各圖層、各類型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)線，轉(zhuǎn)面，轉(zhuǎn)點等操作，其中，轉(zhuǎn)點操作主要是將AutoCAD 中的Annotation 注記轉(zhuǎn)換為點文件，實現(xiàn)將其注記內(nèi)容轉(zhuǎn)換為其屬性的功能。然后通過空間連接，關(guān)聯(lián)各類型文件之間的關(guān)鍵字段，實現(xiàn)各文件之間的關(guān)系關(guān)聯(lián)。

（3）在ArcGIS 模型構(gòu)建器中，對轉(zhuǎn)換后的各類型文件，通過屬性連接（Join）方法，關(guān)聯(lián)圖形和第一步導(dǎo)出的擴展屬性，如果需要加入其它屬性，也可以通過Excel 表格或Dbf 表格進行屬性連接。關(guān)聯(lián)可以使用AutoCAD 的Handle 字段作為關(guān)鍵字段，也可使用第二步已連接的關(guān)鍵字段。屬性連接完成后將文件通過過程庫過濾，過濾掉無用字段，然后導(dǎo)出即可。

（4）將編寫好的模型保存為ArcGIS ToolBox 工具箱，實現(xiàn)轉(zhuǎn)換功能的封裝，便于移植到其它PC 機使用。轉(zhuǎn)換設(shè)計流程圖如圖3 所示。

圖3 轉(zhuǎn)換流程設(shè)計

4.2 轉(zhuǎn)換方法實現(xiàn)

農(nóng)村不動產(chǎn)調(diào)查房地數(shù)據(jù)主要為宗地面及其屬性，自然幢面及其屬性，分層分幢圖及其屬性。以宗地面和自然幢面的Dwg 數(shù)據(jù)為例，詳述轉(zhuǎn)換方法的實現(xiàn)。

4.2.1 CAD/CASS 圖層處理

CAD/CASS 圖層處理主要是對Dwg 文件中的點線面要素分層處理和保存，在規(guī)范了圖層命名（標(biāo)準(zhǔn)化）后，可以較容易的基于AutoCAD VBA 開發(fā)出相應(yīng)功能。此功能的設(shè)計思路是：拷貝一份Dwg 數(shù)據(jù)并將文件名稱命名為需要的圖層名，讀取這份拷貝后文件名稱，刪除這份文件中除了文件名圖層外的所有內(nèi)容，只保留與文件名相同的圖層，其他圖層以此類推，實現(xiàn)Dwg 圖層的分離。處理后，每個Dwg 文件中只有一個圖層，與Shape 文件在形式上已經(jīng)對應(yīng)。

Dwg 文件的打開方法為：

ThisDrawing.Application.Documents.OpenshlFolder.Items.Item.path&""&Dwg_Name

Dwg 文件的另存方法為：

ThisDrawing.SaveAs shlFolder.Items.Item.path &"" & Dwg_Name

圖層實體的刪除方法為：

Del_Entity.Delete

4.2.2 CAD/CAS 擴展屬性導(dǎo)出

自定義擴展AutoCAD 圖形屬性信息的方法有兩種[3]，一是通過ObjectARX 以添加XData 屬性的方式擴展，擴展數(shù)據(jù)是以結(jié)果緩存的形式附加在圖形實體上；二是通過ObjectARX 以添加數(shù)據(jù)庫詞典（DBDictionary）的方式進行屬性擴展。

以XData 屬性導(dǎo)出為例，基于AutoCAD VBA 進行代碼編寫，獲取擴展屬性代碼如下：

Ent.GetXData "SOUTH", XOutDataType,XOutData

4.2.3 ArcGIS 模型構(gòu)建器開發(fā)

ArcGIS 模型構(gòu)建器主要實現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)換、空間連接和屬性掛接功能，這些功能ArcGIS 內(nèi)置函數(shù)已提供，可直接調(diào)用，如需拓展功能，使用Python 語言也可很快進行開發(fā)。模型構(gòu)建圖如圖4 所示。

圖4 模型構(gòu)建圖

（1）圖形轉(zhuǎn)換

圖形轉(zhuǎn)換功能主要使用 ArcGIS 的FeatureToPolygon 函數(shù)和FeatureToPoint 函數(shù)。

FeatureToPolygon 函數(shù)允許將輸入的線或面要素所封閉的區(qū)域生成的面的要素類，同時其ATTRIBUTES 參數(shù)可以在輸出要素類中保留標(biāo)注要素的屬性。以宗地面和其宗地號為例，將宗地面Dwg轉(zhuǎn)換為宗地面Shape，并將宗地號賦值給宗地面的Python 語句為：arcpy.FeatureToPolygon_management（"''", ZD_Polygon, "", "ATTRIBUTES", 宗 地 號_DWG_Annotation）。

FeatureToPoint 函數(shù)允許輸入要素的代表位置生成的點的要素類，可以將點、面轉(zhuǎn)換為點要素，同時附帶有相應(yīng)屬性。如面轉(zhuǎn)換為點后可以方便的通過空間連接將屬性賦給另一面要素。宗地面轉(zhuǎn)為點的Python 語句為：arcpy.FeatureToPoint_management（ZD_shp, ZD_Point, "INSIDE"）。

（2）空間連接

空間連接主要使用ArcGIS 的SpatialJoin_analysis函數(shù)。其可以根據(jù)空間關(guān)系將一個要素類的屬性連接到另一個要素類的屬性，目標(biāo)要素和來自連接要素的被連接屬性寫入到輸出要素類。

以自然幢面為例，一個宗地有多個自然幢，將宗地號賦值給自然幢面的思路為先將宗地面轉(zhuǎn)換為點，再通過點對自然幢面賦值。Python 實現(xiàn)語句如下 ：arcpy.SpatialJoin_analysis （ZRZ, ZD_Point,ZRZ_Polygon, "JOIN_ONE_TO_ONE", "KEEP_ALL","ORIG_FID "ORIG_FID" true true false 0 Long 0 0,First,#,C:\ 農(nóng)房\Shape\z1.shp,ORIG_FID,-1,-1", "INTERSECT", "", ""）。

（3）屬性連接

屬性連接主要使用ArcGIS的AddJoin_management函數(shù)和CalculateField_management函數(shù)，前者根據(jù)相同字段建立圖與圖、或圖與表的連接，后者對屬性表中的字段進行各種計算。建立基于宗地代碼的連接的Python 語句為：arcpy.AddJoin_management （宗地面, "ZDDM", 連接工作薄_表或mdb_, "ZDNUM", "KEEP_ALL"），計算字段的Python 語句為：arcpy.CalculateField_management （連接-中間數(shù)據(jù), "ZD.OWNER", "[zdinfo.QUANLI]", "VB", ""）。

4.2.4 數(shù)據(jù)導(dǎo)出

處理后的要素數(shù)據(jù)包含有很多過程字段，最終結(jié)果并不需要，需建立過濾數(shù)據(jù)庫，將過程數(shù)據(jù)導(dǎo)入進行過濾處理，然后導(dǎo)出為Shape 格式文件，即可得到最終數(shù)據(jù)。過濾數(shù)據(jù)庫本質(zhì)是一個模板數(shù)據(jù)集，規(guī)范化設(shè)計了每個字段的格式，長度，是否允許空值等數(shù)據(jù)庫條件。

5 案例應(yīng)用

圖5 是農(nóng)村不動產(chǎn)調(diào)查的宗地面，其上有宗地代碼注記，數(shù)據(jù)格式為DWG 格式；圖6 是經(jīng)過本文設(shè)計方法轉(zhuǎn)換后得到的宗地面，宗地代碼已賦值進其屬性里，其他擴展屬性已連接，數(shù)據(jù)格式為Shape格式。測試數(shù)據(jù)量150 宗，轉(zhuǎn)換過程耗時15 秒，效率較高。

圖5 宗地Dwg（部分）

圖6 宗地Shape（部分）

6 結(jié)束語

本文研究了Dwg 和Shape 格式數(shù)據(jù)，并對其進行細(xì)致分析，基于AutoCAD VBA 和ArcGIS 模型構(gòu)建器，設(shè)計了Dwg 轉(zhuǎn)換為Shape 格式的方法，該方法開發(fā)速度快，運行效率高，在以農(nóng)村不動產(chǎn)調(diào)查為首的測繪地理信息項目中發(fā)揮了較大作用，接下來將進一步優(yōu)化方法，提高轉(zhuǎn)換效率。