Shapefile與CAD圖形屬性數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換方法研究

劉凱程 胡雋杉

（1.東莞市測繪院，廣東 東莞 523000；2.漯河市土地與房屋勘查測繪隊(duì)，河南 漯河 462000）

0 引言

Shapefile文件的屬性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在與其根名相同的dbf文件中，CAD文件可以將圖元對象的屬性信息附加到與其關(guān)聯(lián)的擴(kuò)展數(shù)據(jù) （XData）中。在ArcGIS中，可以直接在圖層中添加CAD數(shù)據(jù)，也可以將Shapefile圖形數(shù)據(jù)導(dǎo)出至CAD，但兩者之間不能直接進(jìn)行屬性數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。該文通過對Shapefile文件屬性列表中的關(guān)鍵詞段（數(shù)據(jù)類型為對象ID）和CAD圖形中圖元的對象ID（ObjectID）的對照研究，找出了二者之間的關(guān)聯(lián)，進(jìn)而使其屬性數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。

1 Shapefile圖形的對象ID與CAD圖元的ObjectID對比分析

1.1 CAD圖形的屬性信息及擴(kuò)展數(shù)據(jù)

為了試驗(yàn)和驗(yàn)證，該文結(jié)合“TEST宗地圖 .dwg”文件的CAD 樣予以說明。該文件中的宗地圖用CASS軟件繪制，已經(jīng)添加了宗地號(hào)、權(quán)利人和地類號(hào)等屬性數(shù)據(jù)。為了試驗(yàn)方便，刪除了除界址線之外的所有圖元。實(shí)際上，CASS的宗地屬性數(shù)據(jù)就是附加在宗地圖形上的擴(kuò)展數(shù)據(jù)，其中最基本的屬性數(shù)據(jù)存放在“SOUTH”應(yīng)用下。

為了進(jìn)行查驗(yàn)分析，用CAD自帶的VBA開發(fā)工具編寫一個(gè)宏“ElementInfo（）”用來查詢圖元信息及擴(kuò)展數(shù)據(jù)。該宏通過訪問圖元的ObjectID屬性來獲取其對象ID，通過調(diào)用圖元的GetXData方法來獲取其擴(kuò)展數(shù)據(jù)，最后調(diào)用MsgBox（）函數(shù)顯示上述數(shù)據(jù)。

在CAD中打開文件“TEST宗地圖.dwg”，運(yùn)行宏ElementInfo（），選擇圖中的1個(gè)宗地界址線，將會(huì)彈出1個(gè)信息窗顯示該宗地的圖元對象ID及宗地屬性（圖1）。

圖1 CASS軟件宗地界址線的擴(kuò)展數(shù)據(jù)

第一行為該宗地的圖元對象ID值，數(shù)據(jù)類型為長整數(shù)（Long），在VBA中可通過訪問圖形對象的ObjectID屬性獲取。第2行之后為擴(kuò)展數(shù)據(jù)的組碼值類型和值，其中組碼值類型“1001” 為擴(kuò)展數(shù)據(jù)的注冊應(yīng)用名，“1000” 為擴(kuò)展數(shù)據(jù)中的ASCII 字符串，在VBA中可用GetXData方法將它們讀取到數(shù)組xtypeOut和xdataOut中?？梢钥闯?，xdataOut（0）= “SOUTH”，是CASS軟件定義的一個(gè)應(yīng)用名，宗地的基本屬性數(shù)據(jù)存放在該應(yīng)用下；xdataOut（1）= “300000”是CASS軟件內(nèi)部識(shí)別宗地圖元的特殊標(biāo)志；xdataOut（2）為宗地編號(hào)，xdataOut（3）為權(quán)利人，xdataOut（4）為地類編碼[1]。

根據(jù)上述分析，可以編寫一段程序代碼將圖形中所有圖元的屬性信息及擴(kuò)展數(shù)據(jù)讀取出來，生成1個(gè)Excel表。在ArcGIS中，可以將該表與該CAD文件轉(zhuǎn)換的Shapefile文件屬性表相連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)二者屬性數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換[2]。

1.2 讀取CAD屬性生成Excel表

上面已經(jīng)介紹，在VBA中可用CAD元的ObjectID屬性 和GetXData方法讀取對象ID和擴(kuò)展數(shù)據(jù)，為了在ArcGIS中與Shapefile屬性表相連接，需要將CAD圖形文件中所有的圖元信息全部讀取出來。為此，可以通過編寫宏“ExportXData（）”來實(shí)現(xiàn)。該宏首先啟動(dòng)Excel并創(chuàng)建一個(gè)工作薄，然后讀取CAD模型空間內(nèi)所有圖元的指定屬性和擴(kuò)展數(shù)據(jù)，將其添加到第一個(gè)工作表，同時(shí)按讀取順序在第一列生成一個(gè)由0開始的序號(hào)。將該工作薄保存為“TEST宗地屬性表.xls”（圖2）。

圖2 CAD導(dǎo)出的宗地屬性表

在1個(gè)CAD文件中，各圖元的對象ID（ObjectID）和句柄（Handle）都是唯一的，對象ID 和唯一的句柄是引用對象的2個(gè)途徑。ObjectID值是十進(jìn)制整數(shù)，是按照圖元?jiǎng)?chuàng)建的順序由小到大生成的。Handle值十六進(jìn)制字符串，轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制整數(shù)后也是由小到大的順序。該文采用ObjectID引用對象[3]。

與Shapefile文件不同，CAD圖元的對象ID是不連續(xù)的整數(shù)，為與Shapefile屬性表相關(guān)聯(lián)，需要在CAD導(dǎo)出的Excel表中設(shè)置1個(gè)充當(dāng)主關(guān)鍵詞的字段，在該字段中按照ObjectID由小到大的順序確定主關(guān)鍵詞段的值：第一條記錄為0，第n條記錄為n-1。

該文實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的主關(guān)鍵詞段名為“FID”，確定CAD圖元的“FID”字段值有2種方法。

方法1：將所有圖元對象加入一個(gè)選擇集（SelectionSet）中，通過遍歷該選擇集的辦法將ObjectID和其他擴(kuò)展數(shù)據(jù)導(dǎo)出為Excel表，按照ObjectID的升序進(jìn)行排序，將第一條記錄的FID值賦為0，以后各行依次+1即可。也可以在遍歷選擇集時(shí)采用倒序的方法，這樣導(dǎo)出的順序便是ObjectID由小到大的順序，就不用再排序了。

方法2：CAD的ModelSpace圖元集對象中包括了圖形中所有的圖元，圖元在ModelSpace中的排列順序就是ObjectID值由小到大的順序。因此，只需按順序遍歷ModelSpace，將圖元的ObjectID和其他擴(kuò)展數(shù)據(jù)導(dǎo)出到Excel表，同時(shí)將第一條記錄的FID值賦為0，以后各行依次+1即可。該文中的宏“ExportXData”采用的就是該方法[4]。

1.3 Shapefile文件屬性表

啟動(dòng)ArcMap，新建空白地圖，把CAD樣該文件“TEST宗地圖.dwg”添加進(jìn)圖層。將面圖層“TEST宗地圖.dwg Polygon”導(dǎo)出為Shapefile文件“TEST宗地圖.shp”并添加進(jìn)來。打開“TEST宗地圖”圖層的屬性表，添加一個(gè)用于計(jì)算面積的字段“Area”進(jìn)行對比分析，數(shù)據(jù)類型選“雙精度型”，用“幾何計(jì)算”功能計(jì)算該出字段的面積值（圖3）。

對照圖2和圖3中的面積字段“Area”可以看出，CAD導(dǎo)出的“TEST宗地屬性表.xls”和ArcGIS中的“TEST宗地圖”屬性表所關(guān)聯(lián)圖元的排列順序是一致的，主關(guān)鍵詞“FID”也完全相同。這樣，在ArcGIS中就可以根據(jù)主關(guān)鍵詞將這2個(gè)屬性表連接起來。

圖3 ArcGIS中的宗地屬性表

2 CAD到Shapefile的屬性轉(zhuǎn)換

2.1 將Excel連接到Shapefile屬性表

將從CAD導(dǎo)出的Excel表添加到ArcGIS，然后用主關(guān)鍵詞段將其與Shapefile文件的屬性表進(jìn)行連接，具體操作如下。

在ArcGIS的圖層中添加“TEST宗地屬性表.xls”，添加時(shí)選擇第一個(gè)工作表“Sheet1$”。 在“TEST宗地圖”圖層上點(diǎn)擊右鍵，在彈出的下拉式菜單中點(diǎn)擊“連接和關(guān)聯(lián)”，接著點(diǎn)擊“連接…”。在彈出的“連接數(shù)據(jù)”對話框中“1.選擇該圖層中連接將基于的字段”選“FID”， “2.選擇此表中要作為連接基礎(chǔ)的字段”也選“FID”，其余選項(xiàng)取默認(rèn)值，點(diǎn)擊“確定”按鈕。

打開“TEST宗地圖”圖層的屬性表，可以看出2個(gè)屬性表已經(jīng)連接起來了。

2.2 將被連接的CAD屬性加入Shapefile屬性表

將表“Sheet1$”中的宗地字段加入“TEST宗地圖.shp”文件的屬性中，可以采用如下3種方法。

方法1：在連接后的屬性表中添加需要加進(jìn)來的字段，定義好字段名和數(shù)據(jù)類型，然后利用字段計(jì)算器把“Sheet1$”中對應(yīng)的字段抄錄過來。

方法2：將連接后的屬性表導(dǎo)出為一個(gè)新的dbf文件，移除 “TEST宗地圖”圖層，在文件夾中刪除“TEST宗地圖.dbf”文件，將導(dǎo)出的dbf文件重命名為“TEST宗地圖.dbf”，最后在ArcGIS圖層中重新添加“TEST宗地圖.shp”。

方法3：將連接屬性后的“TEST宗地圖.shp”導(dǎo)出為1個(gè)新的Shapefile文件并添加到ArcGIS圖層中，移除 “TEST宗地圖”圖層，在文件夾中刪除根名為“TEST宗地圖”的所有文件，將導(dǎo)出的Shapefile系列文件的根名批量重命名為“TEST宗地圖”。

最后，打開屬性表，刪除掉不需要的字段。通過上述操作，就可以將CAD圖形的屬性和擴(kuò)展數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Shapefile文件的屬性表。

3 Shapefile到CAD的屬性轉(zhuǎn)換

3.1 Shapefile文件預(yù)處理

3.1.1 確保Shapefile的dbf文件為ANSI編碼

有時(shí)，Shapefile文件的dbf屬性表用Excel打開后中文會(huì)顯示為亂碼，這是因?yàn)镾hapefile文件不是ANSI格式?？赏ㄟ^修改Windows注冊表解決該問題。

打開注冊表編輯器，定位到HKEY_CURRENT_USERSoftwareESRIDesktop 10.8（根據(jù)實(shí)際安裝的版本而定）。新建 “Common”項(xiàng)，在其下再新建“CodePage”項(xiàng)，新建字符串值，名稱為“dbfDefault”，健值為“ANSI”。 重新導(dǎo)出Shapefile文件，打開dbf文件就顯示正常了。導(dǎo)出后還要在注冊表中把“dbfDefault”的健值改為“UTF-8”，否則在ArcMap中打開的Shapefile文件屬性表的中文又變成了亂碼。

3.1.2 確保導(dǎo)出的CAD圖形為多段線

在ArcGIS中，由添加的CAD文件導(dǎo)出的Shapefile文件屬性表“Shape”字段中會(huì)包括“ZM”值，Z值是高程屬性，M值是其他屬性。包括“ZM”值的Shapefile文件導(dǎo)出為CAD后，線和面變成了三維多段線。三維多段線沒有面積屬性，多數(shù)情況下還需要將其變?yōu)槎喽尉€。CAD中沒有直接將三維多段線轉(zhuǎn)為多段線的工具，需要在轉(zhuǎn)換前將Shapefile圖形的“ZM”值去除掉。具體操作如下：1） 點(diǎn)擊主菜單“地理處理”，打開“ArcToolbox”工具箱，依次展開“數(shù)據(jù)管理工具”、“要素”，打開“復(fù)制要素”對話框。2） 在“輸入要素”組合框中選擇原Shapefile文件，在“輸出要素”文本框輸入目標(biāo)Shapefile文件位置和名，點(diǎn)擊“環(huán)境…”按鈕，打開“環(huán)境設(shè)置” 對話框。3） 將“輸出包括M值”和“輸出包括Z值”均設(shè)置為“Disabled”， 點(diǎn)擊“確定”按鈕。

返回“復(fù)制要素”對話框中點(diǎn)擊“確定”按鈕。

3.2 CAD屬性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模式

在ArcGIS中，Shapefile文件導(dǎo)出的CAD圖形并沒有包括圖元所關(guān)聯(lián)的屬性數(shù)據(jù)。

可以采取如下2種模式存儲(chǔ)CAD屬性數(shù)據(jù)：1） 用ADO建立CAD與外部數(shù)據(jù)庫dbf表的連接。但這種連接在CAD存儲(chǔ)位置發(fā)生改變時(shí)會(huì)失效，須重新設(shè)置連接的數(shù)據(jù)源。2） 直接將屬性信息存儲(chǔ)在CAD圖元的擴(kuò)展數(shù)據(jù)中。在這種模式中，屬性信息是附加在CAD圖元上的，是CAD圖元的組成部分，會(huì)隨CAD圖形的復(fù)制、轉(zhuǎn)移而攜帶。在CAD二次開發(fā)中一般多采用這種模式，該文介紹的就是這種模式[5]。

3.3 Shapefile的dbf文件數(shù)據(jù)導(dǎo)入CAD

Shapefile文件的屬性數(shù)據(jù)實(shí)際上存儲(chǔ)在與其根名相同的dbf文件中，其與Shapefile之間的關(guān)聯(lián)主要是靠數(shù)據(jù)類型為“對象ID”的主關(guān)鍵詞段，這個(gè)字段的名字一般為“FID” 或“OBJECTID”。 這個(gè)dbf文件中每條記錄的主關(guān)鍵詞段值對應(yīng)一個(gè)Shapefile圖形的對象ID。在一個(gè)Shapefile文件中，各圖形的對象ID是從0開始的連續(xù)的整數(shù)。

將Shapefile的dbf文件中的記錄按主關(guān)鍵詞段的升序進(jìn)行排序，在CAD中打開導(dǎo)出的CAD文件，逐條讀取dbf文件記錄，按照CAD圖元ObjectID的升序用SetXData方法寫入其擴(kuò)展數(shù)據(jù)中，即可實(shí)現(xiàn)Shapefile到CAD的屬性轉(zhuǎn)換。如下2種方法均可實(shí)現(xiàn)上述目的。

方法1：將dbf導(dǎo)入一個(gè)數(shù)據(jù)庫中，然后再通過ADO連接訪問該dbf表，讀取表中的記錄寫入CAD圖元的擴(kuò)展數(shù)據(jù)中。這種方法需要安裝相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫管理軟件。

方法2：這是1個(gè)比較簡單的方法。在Excel中直接打開dbf文件，按主關(guān)鍵詞段的升序?qū)ζ溥M(jìn)行排序，然后逐行讀取Excel數(shù)據(jù)，按照CAD圖元ObjectID屬性值由小到大的順序?qū)懭肫鋽U(kuò)展數(shù)據(jù)中。

該文采用的是方法2，并為此編寫了宏“ImportXData（）”來輔助實(shí)現(xiàn)。該宏通過遍歷Eccel活動(dòng)工作表中除標(biāo)題行外的所有行，讀取指定單元格數(shù)據(jù)，然后以該順序號(hào)為索引，用CAD模型空間對象ModelSpace的Item（）方法訪問相應(yīng)的圖元，為該圖元附加擴(kuò)展數(shù)據(jù)。下面是一個(gè)操作實(shí)例。

（1）在ArcMap中添加“TEST宗地圖.shp”，將其導(dǎo)出為CAD文件“TEST宗地圖1.dwg”。

（2）在Excel中打開“TEST宗地圖.dbf”， 按“FID”字段的升序?qū)ζ溥M(jìn)行排序。

（3）運(yùn)行宏“ImportXData（）”，將Excel數(shù)據(jù)寫入CAD。

經(jīng)上述操作， Shapefile的dbf文件數(shù)據(jù)被導(dǎo)入了對應(yīng)的CAD圖元擴(kuò)展數(shù)據(jù)中。用宏“ElementInfo（）”查詢圖元信息，與ArcMap中識(shí)別的圖形屬性進(jìn)行對比，會(huì)發(fā)現(xiàn)二者是一一對應(yīng)的。

4 結(jié)語

筆者通過上述文件的分析和代碼演示，向大家展示了怎樣用VBA程序?qū)hapefile圖形及其屬性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成CAD圖形及擴(kuò)展數(shù)據(jù)的一般過程。通過該文中實(shí)際運(yùn)用，證實(shí)該方法確實(shí)可行可靠，既方便又靈活，可以滿足我們很多個(gè)性化的需求。希望該文能為今后大家解決這類問題提供一個(gè)思路。