薄偉偉，丁俊杰，王愛萍

（1.黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，河南 鄭州 450003； 2.長(zhǎng)安大學(xué) 地測(cè)學(xué)院，陜西 西安 710054）

將CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為GIS數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)建設(shè)中數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵步驟。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換包含2個(gè)方面：①數(shù)據(jù)能否從現(xiàn)有CAD格式轉(zhuǎn)換到選定的GIS格式，并保證其幾何空間的要素一致性；②數(shù)據(jù)能否從現(xiàn)有分層標(biāo)準(zhǔn)和成圖方式（數(shù)據(jù)的編碼、分層、接邊、符號(hào)顯示、封閉等）無損地轉(zhuǎn)換到新的分層結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)和成圖方式，并能增加 GIS 數(shù)據(jù)要求的內(nèi)容和屬性結(jié)構(gòu)[1]。

1 AutoCAD與GIS數(shù)據(jù)模型的比較

AutoCAD以圖層組織空間圖形數(shù)據(jù)，不同類型的要素（點(diǎn)、線、多邊形等）可以共層；其實(shí)體采用三維坐標(biāo)描述，實(shí)體間不具備拓?fù)涿枋鲂畔2]。雖然它與GIS都有參考系統(tǒng)，都能描述圖形，但CAD存儲(chǔ)和處理的對(duì)象是能以圖形表示的各種地理數(shù)據(jù)，即地理數(shù)據(jù)中可用定位圖形來表示的部分；屬性庫功能弱，不能存儲(chǔ)足夠多的屬性信息，不同的地物類別以顏色、符號(hào)、線型、線寬等靜態(tài)的圖形特征和數(shù)據(jù)分層編碼表示，不具備空間分析和決策支持的能力[3]。

GIS具體描述了地理實(shí)體的空間特征、屬性特征和時(shí)間特征?？臻g特征是指地理實(shí)體的空間位置、拓?fù)潢P(guān)系和幾何特征；屬性特征表示地理實(shí)體的名稱、類型和數(shù)量等；時(shí)間特征指實(shí)體隨時(shí)間而發(fā)生的相關(guān)變化[4]。根據(jù)地理實(shí)體的空間圖形表示形式，可將空間數(shù)據(jù)抽象為點(diǎn)、線、面3類元素。 GIS中數(shù)據(jù)建立了嚴(yán)密的拓?fù)潢P(guān)系，具有強(qiáng)大的空間分析能力和決策支撐功能[5]。

2 基于FME實(shí)現(xiàn)CAD到GIS的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

FME是由加拿大 Safe Software 公司推出的一套完整的訪問空間數(shù)據(jù)的解決方案。FME采用語義轉(zhuǎn)換的思想，在轉(zhuǎn)換過程中重新構(gòu)造數(shù)據(jù)，利用語義映射文件提取源數(shù)據(jù)的不同層面和內(nèi)容，生成新的滿足需求的數(shù)據(jù)[6]。

本文提出了基于對(duì)照表規(guī)則的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方案，首先根據(jù)要素在CAD下存儲(chǔ)方式及轉(zhuǎn)入GIS后數(shù)據(jù)的組織管理方式，建立兩者的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過在FME平臺(tái)上開發(fā)轉(zhuǎn)換程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的無損轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換程序在格式轉(zhuǎn)換的同時(shí)還要同時(shí)完成以下操作：①按照GIS數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)格式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新組織；②對(duì)數(shù)據(jù)作相應(yīng)處理，如構(gòu)建面和建立拓?fù)?；③利用各種拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行注記到屬性的映射；④進(jìn)行圖幅、線、面要素融合；⑤對(duì)不同坐標(biāo)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)變換。

2.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程

如圖1所示，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程包括：①轉(zhuǎn)換前對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，保證數(shù)據(jù)“無遺漏，可分類且正確分類”；②編制轉(zhuǎn)換控制文件和轉(zhuǎn)換程序進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；③轉(zhuǎn)換后質(zhì)量控制；④轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)編輯包括對(duì)③檢查出的錯(cuò)誤進(jìn)行修改、相關(guān)擴(kuò)展屬性添加、數(shù)據(jù)拼接等。

2.2 CAD 數(shù)據(jù)編輯處理

CAD和GIS在數(shù)據(jù)組織和要素表達(dá)上存在諸多不同，直接轉(zhuǎn)換往往會(huì)丟失信息，且轉(zhuǎn)換后也不能滿足GIS對(duì)數(shù)據(jù)的要求，因此在轉(zhuǎn)換前首先需要對(duì)CAD數(shù)據(jù)按照GIS數(shù)據(jù)要求進(jìn)行整編。

1）骨架線與符號(hào)一致性處理：地形圖上很多地物都有中心骨架線或范圍骨架線，如橋梁、電力線等。對(duì)于這樣的要素，要將骨架線和符號(hào)線處理為一一對(duì)應(yīng)，且?guī)缀涡螤钜恢隆?/p>

2）注記與被注記要素關(guān)系處理：處理好注記與被注記要素的關(guān)聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)屬性的順利掛接。例如，注記在面內(nèi)，注記在線上，注記與點(diǎn)相鄰最近等。

3）標(biāo)識(shí)點(diǎn)、中心線的添加：按照數(shù)據(jù)建庫要求，給居民地、道路之類的要素添加標(biāo)識(shí)點(diǎn)、中心線要素。

4）基本拓?fù)涮幚恚簩?duì)線劃、面域進(jìn)行基本拓?fù)涮幚恚M可能消除線懸掛、重疊線、面等錯(cuò)誤。

5）接邊處理：確保相鄰圖幅屬性和幾何接邊。

2.3 建立對(duì)照表規(guī)則

對(duì)照表是用來描述要素類特征和控制要素類行為的，是按照設(shè)計(jì)要求或作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)換控制文件。通過對(duì)照表來描述要素類的特征，凡是符合某些特征的圖元均轉(zhuǎn)換為這個(gè)要素類。

對(duì)照表包括2部分內(nèi)容：①用于描述要素類特征，即具備這些特征的都屬于同一要素類；②附加部分，即在進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)，屬于同一要素類的圖元均附加部分屬性。對(duì)照表規(guī)則的建立需遵循以下要求：

1） FeatureID無重復(fù)，即要素類的唯一確定性；

2）FeatureID用于區(qū)別不同要素，它可以是一項(xiàng)也可以是幾個(gè)項(xiàng)的組合，如可利用“層+色+符號(hào)名”來控制原圖中點(diǎn)要素屬于某一要素類，一般用要素代碼來唯一區(qū)分；

3）圖中出現(xiàn)的所有要素類，在對(duì)照表中都有表示，以保證原圖中所有圖元均可正確轉(zhuǎn)換。對(duì)照表結(jié)構(gòu)和內(nèi)容如圖2所示。

2.4 轉(zhuǎn)換的實(shí)施

基于FME平臺(tái)開發(fā)轉(zhuǎn)換程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)要同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)檢查，單獨(dú)列出不滿足轉(zhuǎn)換條件的圖元，以便檢查修改。主要轉(zhuǎn)換過程如下：

1）讀取DWG文件中每個(gè)圖元，并根據(jù)對(duì)照表的設(shè)計(jì)將其轉(zhuǎn)到GIS數(shù)據(jù)相應(yīng)的圖層中，同時(shí)將從原圖屬性中的相關(guān)屬性等賦予該圖元。

2）對(duì)不同圖層作相應(yīng)處理，同時(shí)對(duì)要轉(zhuǎn)為屬性的注記進(jìn)行操作，通過注記與圖元的關(guān)系來獲取。

3）第1步轉(zhuǎn)換中出現(xiàn)的錯(cuò)誤主要是將圖元分到錯(cuò)誤的要素類，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換中要素的丟失。出現(xiàn)任何錯(cuò)誤均應(yīng)返回到DWG文件進(jìn)行查找并修改，以保證轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的正確性和完整性。

4）第2步轉(zhuǎn)換中出現(xiàn)的任何錯(cuò)誤均直接修改GIS數(shù)據(jù)，同時(shí)修改DWG數(shù)據(jù)，保證2套成果的統(tǒng)一。其錯(cuò)誤可能包括： 要寫為屬性的注記與對(duì)應(yīng)圖元位置關(guān)系錯(cuò)誤，要構(gòu)面的邊線不閉合，對(duì)島的處理不符合要求等。部分轉(zhuǎn)換程序如圖3所示，轉(zhuǎn)換前后效果如圖4所示。

[1]包輝.淺談 CAD 與 GIS 的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換[J].信息與電腦，2011(2)： 90

[2]王艷東，龔健雅，黃俊韜．基于中國(guó)地球空間數(shù)據(jù)交換格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法[J]．測(cè)繪學(xué)報(bào)，2000，29(2): 142-148

[3]孟妮娜，周校東．GIS空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為DXF格式的方法研究[J]．測(cè)繪科學(xué)，2007，32(2)：105-107

[4]鄔倫，劉瑜，張晶，等．地理信息系統(tǒng)——原理、方法與應(yīng)用[M]．北京：科學(xué)出版社， 2002

[5]李嬌嬌，王崇倡．基于ArcGIS的CAD到GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換[J].交通科技與經(jīng)濟(jì)，2009(1)：42-44

[6]夏興東，沈娟紅．FME在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代測(cè)繪，2011，34(3):62-64

[7]徐方斌，劉仁義，張豐，等．一種使用語義和遺傳進(jìn)化思想的CAD和GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法[J]．浙江大學(xué)學(xué)報(bào)：理學(xué)版，2012，39(5)：587-592

[8]周張琪，彭明軍．CAD 到 GIS 的批量轉(zhuǎn)換方法比較及其基于ArcEngine的實(shí)現(xiàn)[J]．測(cè)繪科學(xué)，2010(5)：161-163

[9]郭嵐，席晶．MapGIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法研究[J]．西安科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，31(1)：64-67