关于MAPGIS与南方CASS的数据共享技术研究.pdf

第31卷 第2期 2008年4月 测绘与空间地理信息 GEOMATICS CASS;数据格式转换;二次开发; GIS 中图分类号 TP311. 13 文献标识码B 文章编号 1672 - 58672008 02 - 0094 - 03 Study on Data - Shari ng between MAPGIS and South CASS GUO Rui, YANGMin - hua, ZHU Han - feng Central South Un iversity, Changsha 410083, China AbstractThe transfor mation of multi - resource data at is an important question in different Geographical Infor mation System. This paper analyzed the character ofMAPGIS data at and standard at of South CASS, and developed specific interface of data at transation, which made them transed roboticized and intellectualized, ensured integrality and correctness of them. Then it discussed the detailed process of data transation with instantiations . Key wordsMAPGIS; CASS; data at transfor mation; secondary development; GIS 0 引 言 地理信息系统Geographic Ination System作为一 门交叉学科,近年来发展迅速。现在的GIS系统大多已经 具备了数据存储、 管理、 输入和输出的功能,但是几乎每 一款软件都有着独立的数据结构,对地理数据的组织也 有很大的差异,随着GIS技术的应用逐步深入,多源、 多比 例尺、 异构数据的共享变得十分重要 [1] 。在GIS项目的实 施过程中,由于地理空间数据通常是以不同的数据格式 存在的,我们常常会面临数据格式转换的问题。现在主 流的GIS软件都具有地理信息数据格式转换接口,但是由 于GIS行业并没有形成一套统一的格式标准,现有的GIS 空间数据格式已经超过了100种,在转换过程中很难保证 数据的完整性和正确性。而且很多数据格式的转换都是 借助一种中间格式在不同的平台上进行导入导出的操 作,这就势必造成了数据的丢失和失真。为了能够增强 不同GIS软件之间的数据交换能力,有效地提高GIS项目 的实施效率,我们必须按照特定的需求定制数据转换接 口。 南方CASS是基于AutoCAD平台开发的GIS前端数 据采集系统。主要应用于地形成图、 地籍成图、 工程测量 应用三大领域。它全面面向GIS,彻底打通了数字化成图 系统与GIS的接口。使用骨架线实时编辑、 简码用户化、 GIS无缝接口等先进技术 [2] ,已经成为了测绘行业最常用 的GIS数据采集、 图形输出软件之一。 MAPGIS是武汉中地信息工程有限公司研制的具有 自主版权的大型基础地理信息系统平台。它是一个集数 字制图、 数据库管理及空间分析一体化的软件系统,是进 行现代化管理和决策的先进工具。它凭借先进的空间数 据管理技术和强大的地图制图功能,业已成为国内主流 的GIS软件之一,在我国的GIS软件市场占有特殊的地 位,产生了巨大的经济效益和社会效益。它提供了基于 组件的二次开发包,将各大功能模块划分为几个构件或 控件,每个构件封装了不同的功能,包括数据输入输出、 空间数据管理、 属性检索、 空间分析等 [3] 。利用构件的 OLE对象连接与嵌入 和ActiveX OCX控件技术,用 户可以方便地通过可视化的软件开发工具如Visual Basic,Visual C ,Dephi, C Builder, Java等集成起 来,只需在设计阶段将MAPGIS组件嵌入到用户的应用程 序中,就可以实现MAPGIS软件的各项功能,对于程序员 而言无需考虑底层数据结构,只需组织好它们之间的对 应关系,就可以实现不同GIS数据格式和MAPGIS之间的 转换。 在GIS基础测绘和基础地理信息库建设过程中,这两 种软件的数据格式是非常常见的,如何实现它们之间的 无缝转换在GIS基础地理信息数据库建设领域是一个迫 切需要解决的问题。笔者开发了MAPGIS和南方CASS 数据之间相互转换的小工具,很好地解决了它们之间的 数据交换问题,可以进行文件的批量转换,充分保证了转 换的质量。 1 两种数据的特点 1. 1 数据格式 南方CASS软件是基于AutoCAD平台开发的GIS软 件,所以它支持AutoCAD的所有格式,常用的有 3. DWG, 3. DXF,3. CAS,其中 3. CAS是南方CASS的标准交换 格式,是一种文本格式的文件,它用文本信息描述了空间 数据的图形文件。它的数据格式是公开的,以ASCII形式 存放,所以可以直接用程序对它进行读写操作。 CASS系统的交换文件的文件头是以“START” 开始, 第二行为X、Y的最小坐标西南角的坐标 , 第三行为X, Y的最大坐标值东北角坐标 , 这两行实际上表示了图 形的范围。CASS交换文件中每一种地物都有唯一的实体 编码,成图时系统会自动根据编码选择对应的符号或者 线型,如果无对应线型,则默认为CONTI NUOUS型,即实 线型;文件正文从第四行开始,以图层为单位分成若干独 立的部分,用中括号将层名括起来,作为该图层区的开始 行,每个层内部又以实体类别划分开来, CASS交换文件共 有PO I NT、L I NE、ARC、CIRCLE、PL I NE、SPL I NE , TEXT、 SPECI AL等八种实体类型,文件中每个层的实体类型部 分以实体类型名开始,以字符串“nil” 结束,中间连续表示 若干个该类型的实体。具体的表达方法 [4]如下所示 START Xmin, Ymin Xmax, Ymax [层名] 实体类型 ⋯ nil 实体类型 ⋯ nil ⋯ [层名] ⋯ END MAPGIS的数据文件类型很多,例如 WT W indows 点文件、WL W indows线文件、WP W indows区文件、 MPJ 工程文件和 RBM 内部栅格数据文件等一共三十 多种文件。WT主要是指各种文字注记、 子图等图形要 素;WL主要是指各种线型图形要素;WP主要是指经拓扑 重建构成各种面域图形要素。这三种格式是MAPGIS最 常用的矢量图形格式。 1. 2 图形与属性信息 MAPGIS与CASS系统的共同点是它们都有地理坐标 系,都能把目标和参考系统联系起来,都能描述图形数据 的拓扑关系,也都能处理非图形属性数据。它们的主 要区别是 CASS处理的多为规则几何图形及其组合,它 的图形处理能力极强,但属性功能相对较弱。CASS图形 中的每一个实地都有唯一的实体编码,用来表示地物类 别,而MAPGIS处理的多为自然目标,有分维特征海岸 线、 地形等高线等 , 因而图形处理的难度大,MAPGIS的 属性库内容结构复杂,功能强大,图形属性的相互作用十 分频繁,且多具有专业化特征,MAPGIS采用的多是大地 坐标,有较强的多层次空间叠置分析功能,图形和属性的 相互操作十分频繁 [5] 。所以在数据转换过程中,从CASS 到MAPGIS的转换,不容易造成数据的丢失和失真,而从 MAPGIS到CASS的转换,容易造成属性信息的丢失。 1. 3 图层、 块与符号库 在CASS中,层 layer是一个非常重要的概念,每层 一般对应于地形中的一个专题如铁路、 河流、 线界、 电力 线等。每一层都代表了一种不同的地物,用以区别其他 地物; CASS中一个层可以放置该地物的所有数据,包括空 间数据和属性数据,如点、 线、 面、 文本等,但MAPGIS的图 层只能是点、 线、 面、 文本之中的一种,或是复合类型。在 转换过程中,对于多个图层放到一个图层就很容易。在 CASS环境中,一个块就是图形文件中的一个实体由多 个简单实体组成的复杂实体。多数情况下, CASS是用 “ 块 ” 来建立点状符号库。从CASS到MAPGIS间数据转 换时,要注意CASS块与MAPGIS点状符号间的对应。区 在MAPGIS的WP文件中,而在CASS中没有。区一般有 两种表示方法,一种是用规则排列的点符号来填充面域, 这类区的转换实际上就变成了点状符号的转换,如稻田、 草地等;另一种情况是连续填充的面域,如街区等,这时 应只转换面域的边界线到MAPGIS,再匹配相应的面状符 号。 1. 4 线型和颜色 对于不同的线状专题,采用不同的线型来表达。在 CASS中,一般是不同的专题放在不同图层,所在层的信息 也就隐含着它所使用线型的信息,而MAPGIS有线型库。 所以在CASS和MAPGIS间数据转换时,要注意CASS线 型图层与MAPGIS线型库间的对应。在CASS和MAPGIS 中都用颜色来表示各种专题,但对于同一种颜色,两者的 颜色码不一样,所以在转换过程中,要处理好颜色的对应 关系 [6] 。 2 两种格式的相互转换 2. 1 CASS到MAPGIS的转换 MAPGIS软件提供了AutoCAD的DXF格式到它的图 形格式3. wt/3 . wl 的转换接口。通常的转换方法 [7]具 59第2期郭 瑞等关于MAPGIS与南方CASS的数据共享技术研究 体步骤如下 ① 先将CASS图形的DWG格式文件另存为一个较低 版本的DXF格式的文件,其中DXF格式的版本越低越利 于转换,最好选择R12版本。 ② 把系统库目录设为. . \ suvslib,并将. . \ slib目录下 的4个对照表 符号对照表-“arc_map. pnt” 线型对照表-“arc_map. lin” 颜色对照表-“cad_map. clr” 层对照表-“cad_map. tab” 拷贝到系统库目录. . \suvslib下。 ③ 用记事本打开上述4个对照表文件进行编辑对 照表文件这里不做说明,读者可以查阅相关资料。 ④ 进入MAPGIS“ 文件转换 ” 模块,装入需要转换的 DXF格式文件。在这里可根据图形的需求选择相应的图 层转出。 ⑤ 最后将转换后的结果文件分别保存为点、 线文件。 以上的方法,可以解决一些简单图形的转换要求,无 论在图形的完整性上还是精度上,转换的结果还是能达 到一般的应用需求的。但是随着图形数据量的增加,图 形信息的复杂度增加,便出现了明显的问题。转换的过 程往往需要花费很长时间,甚至发生死机现象。还会发 生坐标不一致,数据膨胀等问题。最主要的是转换后的 属性信息基本上都丢失了,这样的数据无法满足建设基 础地理信息数据库的需要。通过MAPGIS的二次开发功 能可以很好地解决这个问题,实现的主要思路为利用 Visual C 的OLE方式进行集成开发,首先根据MAP2 GIS开发库中的_LoadAFile函数分别加载一个空的MAP2 GIS点、 线、 区文件,根据_EditAttStruct函数建立属性结 构。然后用VC的CStdioFile类读取CASS格式交换文件, 根据层、 颜色以及线型的对应关系,设置好每种地物的图 形参数,并将它们分别写入MAPGIS的点、 线、 区工作区 中,同时用_SetFieldStr函数把属性赋给相应的实体。最 后用_SaveFile函数保存文件,便完成了整个转换过程。 图1 CASS交换格式到MAPGIS的转换 Fig. 1 The transation from CASS data at toMAPGIS 2. 2 MAPGIS到CASS的转换 在GIS数据生产过程中,MAPGIS可以作为一个很好 的空间数据管理软件对图形和属性数据进行管理和维 护,而CASS软件由于其强大的图形处理能力,往往作为 GIS前端数据采集工具。这就需要MAPGIS格式数据随 时可以向CASS数据格式转换,并且在转换的过程中要保 证数据的完整性和准确性。虽然MAPGIS系统提供了 MAPGIS工程文件到DXF格式数据的转换功能,但是在 转换的过程中同样会发生数据的丢失现象。 MAPGIS到CASS的转换思路是首先将MAPGIS点、 线、 区文件分别加载到工作区,然后按顺序遍历每一个图元, 读取图元的参数和属性信息,然后按照CASS交换格式的标 准,根据层、 颜色以及线型的对应关系写成格式为 3. cas的 文本文件。这一过程正好是CASS到MAPGIS格式转换的 反过程,他们都是对数据文件的读写操作,从需要转换的数 据格式中读出数据,写入到需要结果数据格式。 图2 MAPGIS到CASS交换格式的转换 Fig. 2 The transation from MAPGIS to CASS data at 3 开发过程中注意的问题 1 在CASS文件中面状地物是利用CAD中“ 块 ” 的概 念制作的,在生成的交换文件中只表现为该点的平面坐 标和代码,而在MAPGIS中是没有“ 块 ” 的概念的,所以在 转换的过程中无法正确表达其拓扑关系。本文中所用的 方法是将需要构建拓扑的线文件在MAPGIS系统的“ 输入 编辑 ” 模块中自动建立拓扑关系。方法是在编辑模式下 执行“ 自动剪断线 线转弧段 拓扑重建 ” 。然后用 程序为生成的MAPGIS区文件建立属性结构,同时读取原 交换格式中的块属性信息写入工作区,最后保存文件。 这样,既保证了块文件转换后的完整性,又可以保证两种 数据格式在转换前后的拓扑一致性。 2 从CASS到MAPGIS的转换过程中可以完整保留 图形中的属性信息。但是从MAPGIS转换到CASS图形 的时候,由于CASS软件本身的局限性,其对属性数据管 理功能的缺陷使得转换后不能完全保留MAPGIS图形中 的属性信息。在实际应用中, CASS系统通常很少对属性 数据操作,所以本程序并没有考虑到属性数据的完全转 下转第101页 69 测绘与空间地理信息 2008年 是一个很复杂的问题,随着技术的不断发展,绘制人口分布 专题地图的精度也会逐步提高。 参考文献 [1 ] 李成名,印洁,王继周,等.人口地理信息系统[M ].北 京科学出版社, 2005. [2 ] DiXon A. and Progress in ChoroplethMapping Pop2 ulation Density . The Cartographic Journal, 1972, 9 19 - 29. [3 ] W right . A model of mapping densities of population with Cape Cod as an example. Geographic review, 1936, 26 103 - 110. [4 ] 祝卓.人口地理学[M ].北京中国人民大学出版社, 1991. [5 ] 吕安民,李成名,林宗坚,等.一种人口连续分布模型的 研究[J ].测绘学院学报, 2002, 1 76 - 78. [6 ] 田永中,陈述彭,岳天祥,等.基于土地利用的中国人口 密度模拟[J ].地理学报, 2004, 59 2 283 - 292. [7 ] 江东,杨小唤,王乃斌,等.基于RSGIS的人口空间分布 研究[J ].地球科学进展, 2002, 17 5 734 - 738. [8 ] 吕安民,刘海启,李成名,等.人口密度的面积内插算法 研究[J ].中国农业资源与区划, 2002, 23 1 35 - 40. [9 ] 罗小梅.人地关系的地图表示 开县土地人口容量图编 制过程[J ].山地研究, 1998, 16 4 334 - 337. [编辑张兴儒] 上接第93页 4 结束语 测绘信息资源涉及大量有关国家经济、 政治和军事 的敏感信息,如何提高测绘信息数据管理中的安全性、 高 效性,如何对使用测绘数据的用户进行有效的身份认证 和授权,成为测绘科学数据共享进一步发展和推广的关 键。测绘科学数据共享应用平台,面向测绘生产与管理 部门的应用需求,研究网络环境下涉密测绘数据管理技 术,实现各种类型地理信息可控制地数据加载、 质量控 制、 数据加密、 权限分配、 数据发布和痕迹跟踪,达到测绘 信息安全管理和高效使用的目的。 数据共享问题目前本身是个比较复杂的问题,它涉 及的因素非常广泛。本文只是针对测绘科学数据共享中 的数据安全进行了有益的探讨,如何充分发挥共享平台 的作用,与包括海洋科学数据、 资源环境科学数据等在内 的科学数据共享工程进行汇交协调,提供面向公众的测 绘科学数据增值服务,还需进一步的研究。 参考文献 [1 ] 张乐,赵淑玲.关于测绘科学数据共享服务建设的探讨 [J ].测绘与空间地理信息, 2006, 29 2 79 - 81. [2 ] 张福浩,刘纪平,王亮,等.测绘数据安全管理系统设 计开发[J ].测绘科学, 2006, 31 1 77 - 80. [3 ] 何宝金,刘晓玫,高俊峰.地学数据共享中的数据安全 问题探讨[J ].测绘科学, 2006, 31 2 52 - 55. [4 ] 何建邦,闾国年,吴平生,等.地理信息共享法研究 [M ].北京科学出版社, 2000. [5 ] 王浒,李琦,承继成.数字城市元数据服务体系的研究 和实践[J ].北京大学学报自然科学版, 2004, 40 1 107 - 109. [6 ] 曹彦荣,毕建涛,池天河.基于元数据的科学数据汇交 研究[J ].测绘科学, 2005, 30 12 71 - 73. [7 ] 张山山.地理信息系统时空数据建模研究及应用[D ]. 重庆西南交通大学, 2001. [编辑张兴儒] 上接第96页 换。如果有特殊的需要,可以利用CAD的外挂数据库将 这一功能完善。 3MAPGIS到CASS文件的转换中,生成的CASS交 换格式文件必须严格按照标准文件格式书写,否则会造 成CASS系统读取文件时发生异常。 4 结束语 利用本文中使用的转换程序完成了张家界城镇地 籍建库工作中的所有图幅数据的转换工作。转换后的 数据直接导入MAPGIS图库管理系统进行维护和发布。 运用该转换工具,大大地提高了项目的进度,减少了手 工操作量,也使得数据生产和数据管理有效的结合在一 起。 本文中使用的转换方法已经在Visual C 6. 0和 MapGIS SDK67的集成环境下通过测试。 参考文献 [1 ] 黄福洪,刘康.将其他空间数据格式转成MAPGIS文件格 式的若干问题的探讨[J].计算机与农业,1999, 7 1 - 6. [2 ] 南方测绘仪器公司. CASS7. 0数字化地形地籍成图系统 参考手册[ G].广州南方测绘仪器公司, 2006. [3 ] 中地软件丛书编委会. MapGIS组件开发手册[ G].武 汉武汉中地信息工程有限公司, 2002. [4 ] 周利,岳国森. CASS数据格式转换为Map Info数据格式 的设计[J ].西部探矿工程, 2004, 12 1 - 3. [5 ] 龚健雅.地理信息系统基础[M ].北京科学出版社, 2001. [6 ] 钟世彬,郑贵洲. AutoCAD和MAPGIS间的数据转换 [J ].测绘科学, 2005, 30 3 1 - 2. [7 ] 地理信息技术交流站. AutoCAD数据转MapGIS[ EB / OL ].http / /www. 3s2go. com /. [编辑张兴儒] 101第2期王雅雯等基于GIS的人口分布图的绘制研究 以辽阳市为例