陳繼山

（1.蘇州市規(guī)劃編制信息中心，江蘇 蘇州 215006）

CAD與SDE之間的快速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

陳繼山1

（1.蘇州市規(guī)劃編制信息中心，江蘇 蘇州 215006）

CAD數(shù)據(jù)與SDE數(shù)據(jù)互相轉(zhuǎn)換的本質(zhì)是空間數(shù)據(jù)模型之間的轉(zhuǎn)換，制圖不規(guī)范以及CAD與SDE在數(shù)據(jù)模型上的差異是雙方數(shù)據(jù)共享與互操作的主要障礙。FME提供了解決這一問題的思路及技術(shù)要點，有效提高了工作效率。

FME；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；CAD數(shù)據(jù)；SDE數(shù)據(jù)

實現(xiàn)了CAD數(shù)據(jù)與SDE數(shù)據(jù)的無損互轉(zhuǎn)換。

1 FME對地理信息數(shù)據(jù)互轉(zhuǎn)換的支持

FME是基于OpenGIS的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換理念而推出的要素操作引擎，通過在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時的重構(gòu)數(shù)據(jù)讓用戶即時獲得相關(guān)數(shù)據(jù)。FME將空間要素看成是二維或三維圖形相關(guān)聯(lián)的一組屬性名稱和屬性值的集合，以實現(xiàn)以下目的：①作為獨立程序運行，聯(lián)結(jié)多源數(shù)據(jù)并能轉(zhuǎn)換為另一種目標(biāo)數(shù)據(jù)，提供高質(zhì)量的空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；②以組件方式嵌入其他應(yīng)用系統(tǒng)中，通過不同系統(tǒng)的連接與互操作延長系統(tǒng)的生命周期；③作為一個后臺服務(wù)程序運行，通過Internet協(xié)議來實現(xiàn)Web方式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)，可以B/S和C/S兩種方式調(diào)用；④可以進行任意的格式擴展，如圖1。

圖1 FME語義映射模型

FME的轉(zhuǎn)換規(guī)則包含3個部分：①目標(biāo)要素定義，定義輸出要素的數(shù)據(jù)模型，包括要素的類型、屬性及格式。②源要素轉(zhuǎn)換規(guī)則，用來確定被轉(zhuǎn)換要素的類型、匹配屬性和映射屬性，并過濾輸入要素。③目標(biāo)要素轉(zhuǎn)換規(guī)則，定義符合約束條件的輸入要素處理方式并形成對照關(guān)系。

此外，F(xiàn)ME可以直接與AutoCAD、ArcGIS等軟件集成，用戶也可通過FME Object來擴展GIS軟件平臺以訪問更多的數(shù)據(jù)格式。FME有400多個轉(zhuǎn)換器，對許多工作流程而言，通過語義轉(zhuǎn)換將FME與CAD、GIS軟件配合使用，不僅可以提高工作效率，也能夠提升軟件數(shù)據(jù)的互操作性，實現(xiàn)同一單位內(nèi)部或不同單位之間的不同數(shù)據(jù)集中式管理與共享，改善用戶已有數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

2 映射關(guān)系的建立及處理

2.1 CAD數(shù)據(jù)導(dǎo)出成SDE數(shù)據(jù)

CAD數(shù)據(jù)一般包括圖層定義、要素符號、要素編碼、要素擴展屬性等，有以下2個特點：①地理信息數(shù)據(jù)按比例尺劃分圖幅；②部分要素帶有擴展屬性。盡管CAD數(shù)據(jù)定義規(guī)定嚴(yán)格，但其點、線、面類型是混合的，繪圖較隨意，同一要素的幾何屬性很可能不一致。CAD數(shù)據(jù)盡管形式上體現(xiàn)了實體間的空間及拓撲關(guān)系，但并不能表達并記錄它們。

SDE數(shù)據(jù)一般分為點要素、線要素、面要素、注記以及各類關(guān)系。為保證入庫數(shù)據(jù)的質(zhì)量與可靠性，SDE各類要素之間均有相對嚴(yán)格的空間及拓撲關(guān)系。如線要素不能自相交；面要素間不能相互重疊，連續(xù)連接的多邊形區(qū)域中間不能出現(xiàn)空隙等?？紤]到配圖，當(dāng)CAD數(shù)據(jù)導(dǎo)入為SDE數(shù)據(jù)時，需要記錄要素的編碼、線型、實體類型名稱、圖層、色彩、比例因子等，以用于配圖及反向數(shù)據(jù)導(dǎo)出。當(dāng)分幅CAD數(shù)據(jù)導(dǎo)入至SDE時，為形成一個無縫整體，還需要進行接邊與屬性整理。

表1 CAD數(shù)據(jù)、SDE數(shù)據(jù)對要素的支持

空間數(shù)據(jù)模型是對客觀世界抽象概括的結(jié)果，是關(guān)于數(shù)據(jù)和聯(lián)系的邏輯組織形式的表示。而映射則是表示集合間的對應(yīng)關(guān)系，即集合中的每個元素與同一或另一集合中的元素相對應(yīng)的規(guī)則。CAD數(shù)據(jù)與SDE數(shù)據(jù)對要素類的組織是不同的，各要素的映射如表2。

表2 CAD數(shù)據(jù)、SDE數(shù)據(jù)要素分類對應(yīng)表

將CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成SDE數(shù)據(jù)，首先要將CAD要素重新分類，并結(jié)合SDE中的地理要素分類進行調(diào)整，建立源數(shù)據(jù)與目標(biāo)數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系，并按FME要求生成語義映射文件。整個過程如圖2。

圖2 CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為SDE數(shù)據(jù)的流程

使用的FME轉(zhuǎn)換器主要有：AttributeExposer用于暴露CAD數(shù)據(jù)的相關(guān)屬性；GeometryFilter將數(shù)據(jù)分為點線面及注記；2DForcer將CAD要素強制轉(zhuǎn)換為二維空間數(shù)據(jù)；AttributeCopier進行屬性定義；TestFilter進行條件過濾；GeometryValidator檢測輸入要素，并修復(fù)部分要素；LengthCalculator將微短線刪除。

在CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為SDE數(shù)據(jù)時，為修正CAD數(shù)據(jù)制圖不規(guī)范而產(chǎn)生的不合理或錯誤的要素，可以做線的接邊、面的融合、線的捕捉等操作。使用的轉(zhuǎn)換器主要有：LineOnLineOverlayer進行線線壓蓋操作；PointOnAreaOverlayer進行點面關(guān)系檢查；AreaCalculator、AreaOnAreaOverLayer提取面面重疊空隙并去除微空隙；Buffer生成緩沖區(qū)；SpatialFilter用于空間過濾，找出可能的接邊要素；Snapper、LineJoiner、GeometryCoercer對容差范圍內(nèi)的要素進行線線相接并生成對應(yīng)的要素；Counter對要素進行計數(shù)，并用作Dissolver的分組屬性；對在圖幅邊界分別封閉的面使用Dissolver進行融合形成新要素。

圖3 接邊處理的部分流程

2.2 SDE數(shù)據(jù)導(dǎo)出成CAD數(shù)據(jù)

FME可以最大限度保證出庫數(shù)據(jù)圖形及屬性信息的完整。將SDE數(shù)據(jù)還原成CAD數(shù)據(jù)的要點在于制作CAD數(shù)據(jù)模板。

還原過程為制作CAD數(shù)據(jù)模板、選擇導(dǎo)出范圍、導(dǎo)出數(shù)據(jù)對應(yīng)表的建立、生成圖幅。數(shù)據(jù)導(dǎo)出時FME設(shè)定的模板相當(dāng)于一幅全要素圖。通過模板，F(xiàn)ME可以獲得各要素的定義，如線型、Block、Cell、填充、圖層分類等。

圖4 GIS數(shù)據(jù)導(dǎo)出成CAD數(shù)據(jù)的流程

使用的FME轉(zhuǎn)換器主要有：AttributeExposer用于暴露要素屬性，AttributeCreator創(chuàng)建屬性并建立對應(yīng)關(guān)系，BoundsExtractor進行輸出矩形范圍提取，Clipper進行圖形要素的剪切；LineCloser將線要素封閉成面要素；ExpressionEvaluator根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)計算圖幅號；2DGridCreator生成格網(wǎng)。當(dāng)要素使用寫模塊寫出去時，可使用FME的屬性扇出功能，扇出屬性為CAD的圖層名稱即可實現(xiàn)按圖層輸出。導(dǎo)出過程中如果發(fā)生投影變換，可使用Reprojector進行投影變換，使用CoordinateExtractor提取要素坐標(biāo)。

對CAD圖形的擴展屬性，例如由南方CASS生產(chǎn)的測繪數(shù)據(jù)，從SDE導(dǎo)出至CAD時，為保證數(shù)據(jù)的一致性，導(dǎo)出時可以修改extended_data_list{}、extended_data{}.application_name、extended_data{}. string{}、fme_attrib_info{}的相關(guān)值，以實現(xiàn)擴展數(shù)據(jù)生成及填充、屬性數(shù)據(jù)標(biāo)注顯示等。

通過以上轉(zhuǎn)換，從SDE內(nèi)導(dǎo)出的CAD數(shù)據(jù)與入庫前的CAD數(shù)據(jù)在圖形顯示、符號表達、注記標(biāo)注方式等完全一致，示例見圖5、6、7。

圖5 CAD原始圖

圖6 CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為SDE后的數(shù)據(jù)

圖7 SDE轉(zhuǎn)換出的CAD圖

3 應(yīng)用實例

“數(shù)字蘇州”公共服務(wù)平臺為政府相關(guān)部門及社會提供服務(wù)多年。CAD數(shù)據(jù)與SDE數(shù)據(jù)的無損互轉(zhuǎn)換屬于數(shù)據(jù)應(yīng)用與維護系統(tǒng)，已經(jīng)成功應(yīng)用多次。CAD數(shù)據(jù)與SDE數(shù)據(jù)的無損互轉(zhuǎn)換方便了數(shù)據(jù)管理，數(shù)據(jù)維護人員不需要同時維護多個不同格式的數(shù)據(jù)，只需要將注意力關(guān)注至SDE數(shù)據(jù)即可，極大地提高了工作效率和數(shù)據(jù)增值服務(wù)水平。

4 結(jié) 語

SDE及CAD數(shù)據(jù)是目前使用較為廣泛的GIS數(shù)據(jù)。隨著信息化建設(shè)的發(fā)展，社會對基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)需求不斷增多，GIS的發(fā)布已經(jīng)從傳統(tǒng)的桌面發(fā)布轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，這就對數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和共享提出了更高的要求。FME基于語義的轉(zhuǎn)換為解決這一問題提供了一條快捷的解決途徑。使用這一方法，對蘇州市區(qū)行政區(qū)域內(nèi)8 000余幅大比例尺地形圖及400余幅地下管線數(shù)據(jù)進行了數(shù)據(jù)互轉(zhuǎn)換，保證了基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的更新，取得了較好的經(jīng)濟和社會效益。

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P208

B

1672-4623（2016）10-0050-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.10.014 CAD數(shù)據(jù)與SDE數(shù)據(jù)互相轉(zhuǎn)換的本質(zhì)是空間數(shù)據(jù)模型之間的轉(zhuǎn)換，核心是數(shù)據(jù)的共享與互操作。從內(nèi)容上看，空間數(shù)據(jù)主要有3個方面：空間位置信息、屬性信息、要素的空間關(guān)系。DWG數(shù)據(jù)與SDE數(shù)據(jù)互相轉(zhuǎn)換的核心是能夠共享與互操作上述3個信息，保證信息的完整不丟失。因此轉(zhuǎn)換過程不僅是圖的本身，更要關(guān)注圖背后所表達的信息，要能夠完整構(gòu)建CAD與SDE的映射關(guān)系，準(zhǔn)確描述空間信息、屬性信息、拓撲關(guān)系等。二者數(shù)據(jù)模型上的差異導(dǎo)致雙方共享及互操作出現(xiàn)障礙， FME通過重構(gòu)數(shù)據(jù)實體保持圖形與屬性的一致，

陳繼山，碩士，高級工程師，主要從事測繪與地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用研究工作。

2015-12-23。

項目來源：國家自然科學(xué)基金資助項目（41274022）。