基于FME的CAD與GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換研究*

楊 帆，范玄碩

（1.吉林交通職業(yè)技術學院，吉林 長春 130012；2.湖南南方測繪科技有限公司，湖南 長沙 410000）

隨著數(shù)字城市和信息技術的飛速發(fā)展，各測繪地理信息部門正積極將信息技術和空間數(shù)據(jù)相結(jié)合，從而建立基礎地理信息數(shù)據(jù)庫。目前，CAD與GIS技術都在各自領域內(nèi)有了很大的成就。CAD軟件通常被用于二維繪圖、詳細繪制、設計文檔和基本的一些三維設計，憑借其強大的繪圖功能，CAD已經(jīng)成為國際上被廣泛運用的一種繪圖軟件，并且對于一些非專業(yè)人士來說也可以很方便地使用[1]。GIS技術則是以數(shù)據(jù)庫的形式對數(shù)據(jù)進行存儲與管理，而且具有特定的屬性，在專題制圖、網(wǎng)絡分析等方面有很好的應用[2]。

GIS數(shù)據(jù)有很多來源，其中CAD數(shù)據(jù)占了很大的比例。CAD軟件的數(shù)據(jù)采集和圖形編輯功能很強大，數(shù)據(jù)采集非常方便。對于測繪、建筑專業(yè)人員來說，他們更喜歡用CAD軟件制圖，一些相關工程設計部門也因此產(chǎn)生了大量以DWG格式存儲的文件。隨著科技的快速發(fā)展，目前很多數(shù)據(jù)管理部門都選擇采用ArcSDE這個平臺存儲數(shù)據(jù)。因此，需要將大量的CAD中的DWG格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為GIS中的Shapefile數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)量龐大，在實際操作中轉(zhuǎn)換效果并不優(yōu)，因此實現(xiàn)快速轉(zhuǎn)換是非常有必要的[3]。

1 CAD與GIS數(shù)據(jù)對比分析

本節(jié)主要是從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)組織、拓撲結(jié)構(gòu)、符號表達、坐標系統(tǒng)等5個方面，分析了CAD與GIS數(shù)據(jù)的異同之處，從而為之后的研究奠定理論基礎（見表1）[4-6]。

表1 CAD與GIS數(shù)據(jù)對比分析

2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

2.1 數(shù)據(jù)準備

事先準備了長春某學校的CAD圖以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中需要用到的數(shù)據(jù)，定義數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的整體流程，按照操作步驟進行實驗，使數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理井然有序地進行，確保數(shù)據(jù)的完整性，方便后期進行數(shù)據(jù)的入庫操作。

1）檢查源數(shù)據(jù)高程點的DWG數(shù)據(jù)，觀察數(shù)據(jù)是否出現(xiàn)了缺失高程的點，一旦出現(xiàn)則需要根據(jù)實際情況對數(shù)據(jù)進行一定的修改操作。

2）檢查高程點數(shù)據(jù)并確保高程點數(shù)據(jù)沒有問題，接下來需要在CASS軟件中生成等高線，檢查其屬性值是否缺失，是否存在沒有閉合的等高線，如果存在則需要經(jīng)過特殊的轉(zhuǎn)換器處理才能進行下一步轉(zhuǎn)換[7]。

3）觀察居民地和植被特征圖層，觀察它們是否閉合，是否有特定的實體編碼，如果沒有閉合就需要進行重新繪制。

2.2 FME數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

在利用FME軟件進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換之前，需要對數(shù)據(jù)質(zhì)量進行初步的檢查，確保數(shù)據(jù)質(zhì)量沒問題之后才可以進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換操作。根據(jù)源數(shù)據(jù)和目標數(shù)據(jù)的特點建立點狀要素、線狀要素、面狀要素和文字注記4種要素類的一一映射關系[8-9]。

通過制定語義映射文件的方式進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，首先在FME軟件的Workbench上創(chuàng)建工作空間，點擊工具條中的數(shù)據(jù)添加，把GIS數(shù)據(jù)庫添加進去；然后選擇需要轉(zhuǎn)換的圖層，比如在轉(zhuǎn)換高程點時，需要選擇GCD圖層；最后添加FME的屬性項，制定相應的映射文件。對于等高線、獨立地物、居民地、植被特征等圖層重復上述操作步驟，可以獲得對應的屬性類型，從而進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換得到本身的圖像。

3 數(shù)據(jù)檢查與分析

3.1 數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查

為了保持地理信息系統(tǒng)的完整性，數(shù)據(jù)庫是重要的要素之一。一個數(shù)據(jù)庫中一般包含空間數(shù)據(jù)庫與屬性結(jié)構(gòu)表，其中，空間數(shù)據(jù)庫是對空間地理實體的符號化表達，比如路燈、井蓋等地物可以用點狀符號表示；河流、道路、境界線等地物可以用線狀符號表示；房屋等地物可以用面狀符號表示。屬性結(jié)構(gòu)表是為了更好地記錄空間地理實體的空間數(shù)據(jù)相關特征描述信息，從而清晰地表達空間地理實體[10]。對于房屋的結(jié)構(gòu)與層數(shù)，只有當空間數(shù)據(jù)與屬性信息均完整、準確、一致并且一一對應時，才能夠完整地描述和表達空間地理實體[11]。因此，對于轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，必須進行嚴格的質(zhì)量檢查，這樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)的錯誤才能夠被及時發(fā)現(xiàn)和改正，轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)的可用性和使用效率才能得以提升[12]。

3.2 數(shù)據(jù)分析

在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成之后，需要對目標數(shù)據(jù)進行檢查和分析，這個過程主要是為了研究在轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)的問題及其具體解決方案等。對于點、線、面這3種不同的要素，在轉(zhuǎn)換過程中遇到的問題與解決方案也會有所不同[13]，具體的解決方案見表2。

表2 問題分析及其解決方案

4 結(jié)論

本文結(jié)合了基礎的理論知識與實際應用需要，主要介紹了利用FME軟件實現(xiàn)將CAD中的DWG數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成GIS中的Shapefile數(shù)據(jù)格式的具體過程，分別完成了以下工作。

1）以AutoCAD與ArcGIS數(shù)據(jù)的異構(gòu)性為出發(fā)點，分析對比了兩種數(shù)據(jù)在坐標系統(tǒng)、數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、符號表達、拓撲關系這幾個方面的差異，為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的研究奠定了理論基礎。

2）在轉(zhuǎn)換之前對數(shù)據(jù)進行處理，例如：獨立地物要先進行坐標重采樣，再根據(jù)實體編碼進行區(qū)分轉(zhuǎn)出。植被特征則是將中間的符號化刪除，只留下邊界部分，從而便于轉(zhuǎn)換成植被面[14]。

3）利用FME軟件定制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的語義映射文件，建立點狀要素、線狀要素、面狀要素和文字注記4種要素的一一映射關系，這樣既保證了圖形與屬性之間的準確性與完整性，同時也提高了數(shù)據(jù)入庫的效率[15]。

4）分析研究了轉(zhuǎn)換后GIS數(shù)據(jù)的屬性，同時分析對比了轉(zhuǎn)換前后數(shù)據(jù)的差異性。對轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行檢查與分析，對于點、線、面這3種不同的要素在轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)的不同問題，分別給出相對應的解決方案。