基于MAPGIS的CAD数据到GIS格式转换的探讨.pdf

第31卷 第1期 2008年2月 测绘与空间地理信息 GEOMATICS GIS数据;格式转换;MAPGIS 中图分类号 TP311. 13 文献标识码B 文章编号 1672 - 58672008 01 - 0117 - 03 D iscussion on the Transation from CAD data to GIS at Based on MAPGIS LANGBai - lin,L IU Hai - shan, ZHANG Jian Qiqihar I nstitute of Geotechn ical Investigation and Surveying, Qiqihar 161006, China Abstract Because of the large difference between the data structure of the CAD system and GIS, the data of CAD system can notwell meet the requirements of GIS .This paper analyzed the existed problem in the transfor mation from CAD data to GIS at .Then it discussed the logic organization, level design and properties design of the transation from basic topographic map into GIS database using the data transfor mation model ofMAPGIS . Nevertheless, it is necessary to establish the National Spatial Data at Standard Specification to thoroughly solve the problem in the transation from CAD data to GIS for mat . Key wordsCAD data; GIS data; at transation;MAPGIS 0 引 言 同GIS的开发相比较, GIS的数据录入或数据库建设 明显薄弱,在GIS中,仅数据一项工作通常要占多达整个 工程的75左右的时间。这在商业应用中,同时也意味 着GIS系统成本的75用在数据的建设上,加之数据质 量的好坏对系统的运行起着至关重要的作用。所以现 在, GIS正在从以系统为中心转向以数据为中心。 在全国各大中城市的大中比例尺地形图中不同程度 的都有AutoCAD数据地形图。AutoCAD以其操作简单、 易学习,深受广大测绘工作者青睐。随着计算机的发展, GIS的出现及其应用,人们对数据又有更高的要求,MAP2 GIS作为GIS常用软件,逐渐被测绘行业所认识,MAPGIS 有强大的数据分析、 数据管理等功能,在建立空间数据库 方面有其得天独厚的优势。 本文以CAD数据到GIS数据转换目前存在的问题为 出发点,利用MAPGIS的数据转换模型,探讨了基础地形 图在转入GIS数据库中的逻辑组织、 分层设计和属性设计 问题,总结了基于MAPGIS的CAD到GIS数据转换的解 决方案。 1 CAD到GIS数据转换存在的问题 已有一些人进行了CAD到GIS数据转换的相关研究, 但都没能有效解决在GIS里存贮和显示的问题,以及如何 和原来的几何表示相衔接的问题,而且未考虑拓扑关系。 数据转换包含两个方面一是数据是否可以从现有CAD格 式数据或其它格式数据转换到选定的 GIS 如MAPGIS格 式数据,保证其几何空间要素一致性;二是数据是否可以从 现有的标准和成图方式,包括数据的分层、 编码、 封闭、 接 边、 符号显示等,无损地转换到新的分层结构标准和成图方 式,并增加GIS数据要求的属性结构和内容。 1. 1 CAD数据格式的多样性 数据在CAD中存在很多格式,包括AutoCAD、DWG、 M ICROSTATI ON、DGN、 清华三维利用CAD内核二次开发 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 平台生产的数据如南方测绘、CASS等。每种软件对数 据的描述都不一样,其中AutoCAD生产的数据占主要部 分。有些单位利用对CAD进行二次开发的软件进行制 作,但是还是存在一些问题。在CAD数据向GIS数据转 换的过程中出现各种各样的问题,导致项目成本增加。 虽然很多GIS软件都承诺可以接收CAD的数据格式,但 是在数据的转换过程中存在着极大的数据丢失、 数据变 形和数据坐标不匹配等问题。就数据的坐标问题而言, CAD数据以图纸单位为坐标单位,根本没有地理意义;数 据所定义的坐标系不为转入的GIS系统所支持。因此,在 数据转入时必须进行数据的坐标变换。 1. 2 应用重点的不同 矢量数据的成果是否可以被GIS所运用取决于数据 质量的好坏, GIS技术的发展和广泛应用,对成图作业数 据提出了更高的要求。GIS数据更多的是注重数据的应 用和分析,要求空间信息与属性信息关联。而且GIS数据 必须具有空间拓扑关系,从而使GIS具有空间数据分析功 能。由于早期的CAD软件如AutoCAD、M ICROSTATI ON 等对属性数据的支持不够,数据矢量化后仅仅对地形图 的图面表示效果做了详细考虑而对于数据后期的应用很 少考虑。既没有考虑其地物的属性、 分层、 编码等,也没有 考虑数据的拓扑关系。结果是在数据转换的过程中,不 仅空间信息会有损失,属性信息损失的情况更严重。还 有不同的数字化成图系统的开发人员和作业人员对GIS 理解的不同,导致数据表示上有很大的差异。因此在数 据转换过程中,如何根据图形数据获取相庆的属性数据 并使其与该地物的空间数据相结合就显得尤为关键,如 房屋结构、 楼层数、 楼栋号等属性的自动获取。 1. 3 缺乏一个空间数据标准规范 由于CAD系统与GIS在数据结构上存在着较大的差 异,这使得其数据往往不能很好地满足GIS的要求。如基 础地形图中花圃的符号,在CAD中插入各种符号表示不 影响其出图工作,而在GIS中如果对点进行符号化,则必 须在CAD中用块点来表示,这样转入GIS来才能保证 是这个点;基础地形图的居民地在CAD中如果采用靠点 捕的办法而不是将其封闭Close处理,在图面上的视觉 以及出图的效果都是一样的,但是在GIS中,为了应用数 据,需要将居民地做面来处理,这样则必须在CAD中对所 有的居民地进行封闭,才能保证转到GIS有数据是面。所 以如果有一个统一空间数据标准将会使数据的可操作 性、 应用性等方面有很大提高。就规划数据来看,由于罕 有一个详细的规范,导致数据标准不统一,这样使数据转 化到GIS中也得不到很好的利用。 2 MAPGIS的解决方案 对于格式间的转换,现在的各种GIS平台都提供了面 向其他平台的数据双向转换工具,但是这并不是GIS对数 据部门的真正要求,格式的转化仅仅达到显示数据的图 面表示目的。然而仅仅拥有图面的数据对GIS系统而言 是不够的,完整的GIS数据应该包括图面几何要素和与其 关联属性数据,通过分层标准和成图方式的转换,从而达 到对地形图显示和分析的目的。 我们这里就以MAPGIS6. 0的数据转换模型为例,对 基础地形图转换到GIS数据库中的逻辑组织进行探讨。 AUTOCAD数据输入接口将用户用AUTOCAD软件 绘制的图件,由MAPGIS系统读入,转换为MAPGIS系统 的标准格式,进行编辑、 修改和图形输出。 在这里需要注意的是,MAPGIS处理了DXF中当前 常用的实体如 CIRCLE、ARC、L I NE、POLYL I NE、PO I NT、 TEXT、SOL I D、TRACE,以及一些自定义用I NSERT方式插 入的实体;另外一些实体是AUTOCAD低版本中普遍使 用,但AUTOCAD高版本中早已不用,已由ARC、POLY2 L I NE所替代的如 POLYARC、ELL IPSE等。因此用户的 图件如果是在AUTOCAD低版本中制作的,那么就需要用 高版本的AUTOCAD读入,然后用DXFOUT命令输出新 的DXF文件,然后由MAPGIS读入进行转换。还有一些 实体是AUTOCAD高版本中新添加的实体,它们多由低版 本中的图元以块的方式组合而成,如 D I MENSI ON,由于 没有关于它的全部资料,MAPGIS也无法进行完整的处 理,所以用户将自己的DXF文件转到MAPGIS时,最好先 在AUTOCAD上选中所有的图元,然后用EXPLODE命令 释放。这样一些新添加的实体块就会被释放为一个个老 的实体,也就可以使更多的信息转入MAPGIS。当然有些 实体会由于种种原因已无法释放,自然就无法完全的被 转入MAPGIS。还有AUTOCAD的SHAPE实体MAPGIS 是无法读取的,这时就需要用户在MAPGIS的编辑器中予 以修正并补足。 在将AUTOCAD的数据转入MAPGIS时,经常需要将 AUTOCAD的某层转为MAPGIS的对应层,因此,系统提 供了一个对应表文件“cad_map. tab”,用户编辑生成这个 表文件并将其放在系统工作目录后,系统成批或者单个 文件转换时都会按这个表的图层对应情况来进行转换。 文件格式如下 MAPGIS图层号AUTOCAD图层名 0TREE_LAYER 1STREET 2TIC ⋯ ⋯ 255HOUSE 2. 1 基础地形图分析 由于shape文件由点、 线、 面三种类型组成,且每一种 shape文件只可以存在一种类型。所以我们需要对地形图 图式和规划图进行分析。 点在地形图中包括以点的形式存在的地物。如测 量控制点、 不依比例尺的储存设备、 稻田的符号等。 线在地形图中以线的形式存在的地物。如不依比 例尺围墙、 铁路、 各类管线、 地类界等。 面在地形图中没有明确的说明。根据GIS对数据的 要求和实际情况对要求构面的要素进行构面。如房屋、 河流、 绿地。 注记在地形图中所有以文字方式存在的地物。我 811 测绘与空间地理信息 2008年 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 们根据文字的插入点,以点的形式对数据进行管理。 2. 1. 1 地形图分层设计 根据国家标准地形图图式对数据进行分类,共分为 10类,分别为测量控制点类、 居民地和恒栅类、 工矿建筑 物及其它设施类、 交通及附属设施类、 管线及附属设施 类、 水系及附属设施类、 境界类、 地貌和土质类、 植被类、 注 记类。然后根据点、 线、 面每类数据的要求分为若干个不 同类型的层。 2. 1. 2 数据编码的设计 编码是在系统中地物的唯一关键字。基础地形数据 编码的设计也是在GIS中实现基础空间信息共享的基础。 在进行基础地形数据编码设计时,必须遵循几个原则符 合国家行业标准操作方便;可扩充性;用户可根据不同需 求,制定专题显示及输出。在GB /T14804 - 93 1∶500 1∶000 1∶2 000地形图要素分类与代码 1994 - 08 - 01 地理要素分类的基础上,加入构成地理要素的实体的分 类与特征属性,在国标中不满4位的用0补齐。其结构 为地形要素分类码 4 位数 地形要素实体代码 2 位 数 , 采用6位数编码。能够较好地满足GIS应用需求。 其中地形要素分类码采用GB14804 - 93的4位数字编 码,地形要素实体代码采用2位数字,其构成为实体分类 码 1 位 实体特征码 1 位。 如一般房屋 211050 2110 地形要素分类码 5 实体分类码 0实体特征码 实体分类码主要用于区别图形实体的类型和主次结 构,如点、 线和面,主结构线和辅结构线。实体特征码主要 用于区分实体符号化的图形特征,如实线、 点线等。 2. 2 元数据 对图的整饰部分的内容使用元数据库的形式进行管 理,并且包含其它一些信息。地理空间元数据信息涉及 的内容元数据项较多,根据不同的数据对应不同的数 据库。根据我国 一九九八年数字化生产技术暂行标准 中的“1∶50 000基础地理信息数字产品元数据标准草 案” 为例,规定了1∶50 000数字高程模型DEM、 数字 正射影像图DOM、 数字线划地图DLG和数字栅格地 图DRG这四种数字产品的元数据,包括描述诸如产品 基本信息、 图幅地理参数、 航片参数信息、 图幅接边状况、 质量参数、 分发者信息等元数据项多达98项。而在数据 的生产过程中为满足一些具体需要还有一些其他的信息 附加,这无疑使元数据项数变得更多。所以要对元数据 进行系统化管理。对于元数据输出采用XML文件以便于 与其他系统进行数据交换。 3 结束语 目前的数据转换的水平完全不能满足GIS对数据的 要求,所以对目前数据进行整理转换到GIS数据的研究开 发仍然是一个庞大的市场。要从根本上解决CAD数据到 GIS格式数据的转换的问题,迫切需要一个“ 国家空间数 据格式标准规范 ” 的出台。 参考文献 [1 ] 陈清明,徐建刚. 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