張海龍

（三亞市國(guó)土資源和測(cè)繪地理信息中心，三亞572000）

1 引言

自2019年初開(kāi)始，隨著市縣級(jí)國(guó)土資源和城市規(guī)劃管理部門(mén)的合并及內(nèi)部業(yè)務(wù)科室的整合，縣市級(jí)自然資源管理體制下的信息化建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入了各類(lèi)資源整合及業(yè)務(wù)系統(tǒng)的升級(jí)重構(gòu)階段。在此背景下，原國(guó)土、規(guī)劃等管理部門(mén)積累形成的各類(lèi)業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)，尤其是空間矢量數(shù)據(jù)，均面臨著數(shù)據(jù)格式、坐標(biāo)系統(tǒng)、存儲(chǔ)方式等統(tǒng)一問(wèn)題。對(duì)于采用ArcGIS 作為空間數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的單位，其他非ArcGIS 格式的空間矢量數(shù)據(jù)都需逐步完成數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換與整合，特別是基于CAD 軟件完成的城市控制性規(guī)劃成果數(shù)據(jù)，由于該類(lèi)數(shù)據(jù)在城市建設(shè)發(fā)展過(guò)程中各類(lèi)審批使用最為頻繁，其數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換需求也最為緊迫。

對(duì)于DWG 文件格式的城市控制性規(guī)劃數(shù)據(jù)向ArcGIS 的GDB（Geodatabase）轉(zhuǎn)換，除了需完成數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換外，還需對(duì)控規(guī)地塊的約束性（控制）指標(biāo)信息做進(jìn)一步的處理。通常情況下DWG數(shù)據(jù)中的控制指標(biāo)信息以文本形式單獨(dú)存放于注記層，經(jīng)過(guò)格式轉(zhuǎn)換，其注記文本導(dǎo)入GDB 時(shí)會(huì)存入Annotation 層，但與DWG 下的存放方式一樣，該注記信息仍然獨(dú)立于對(duì)應(yīng)的控規(guī)地塊，為建立ArcGIS 下“圖-屬”一體化控規(guī)地塊成果的應(yīng)用，還需要基于轉(zhuǎn)換后的控規(guī)地塊做更多的空間疊加分析處理，以規(guī)劃數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換為例。除上述工作外，還需要對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并、拼接等處理，整個(gè)處理過(guò)程操作繁瑣，且工作量大、效率低。為解決多DWG 文件存儲(chǔ)格式下的控規(guī)數(shù)據(jù)向ArcGIS GDB 格式的轉(zhuǎn)換問(wèn)題，特別是可自動(dòng)完成控制指標(biāo)注記的匹配和賦值，快速構(gòu)建并形成“圖-屬”一體化的控規(guī)數(shù)據(jù)。本人借助Python強(qiáng)大的編程處理能力和ArcGIS 底層數(shù)據(jù)處理、空間分析能力，以本單位控制性規(guī)劃數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換任務(wù)為契機(jī)，通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)多DGW 文件控規(guī)數(shù)據(jù)向ArcGIS GDB 格式的轉(zhuǎn)換，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)、線、面、注記類(lèi)型分層數(shù)據(jù)間的合并及控制指標(biāo)信息與控規(guī)地塊的自動(dòng)匹配和關(guān)聯(lián)。

2 控制性規(guī)劃數(shù)據(jù)的特點(diǎn)

控制性詳細(xì)規(guī)劃關(guān)注的是規(guī)劃單元和用地地塊的綜合設(shè)計(jì)，重點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)單個(gè)用地地塊的空間范圍、利用方式、用地大小、使用性質(zhì)、利用強(qiáng)度等。同時(shí)，還考慮用地地塊內(nèi)部及周邊公共交通路網(wǎng)、市政公共設(shè)施配套，以及地塊內(nèi)交通出入口的方位、停車(chē)泊位、建筑后退紅線距離等管控要求。其設(shè)計(jì)過(guò)程形成的控制性規(guī)劃成果除了不同用途規(guī)劃地塊在空間位置上的用地大小、形狀、范圍等空間信息外，還有記錄規(guī)劃地塊上使用過(guò)程中的強(qiáng)度約束指標(biāo)信息，如地塊的用地性質(zhì)、建筑限高、可承載的總建筑面積、地塊內(nèi)的綠化率、容積率等控制性指標(biāo)信息?；贒WG 格式的控制性規(guī)劃成果，一般會(huì)依據(jù)規(guī)劃管控對(duì)象要素的幾何類(lèi)型（點(diǎn)、線、面），分層定義對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)圖層［1］，而對(duì)于重要的多個(gè)控制指標(biāo)屬性信息，一般是通過(guò)注記層的方式，以單個(gè)文字或文字塊的形式注記在對(duì)應(yīng)的要素對(duì)象邊界內(nèi)。

以三亞市形成的城市控制性規(guī)劃成果為例，截止2018年底，整個(gè)建成區(qū)范圍內(nèi)的控規(guī)成果共分為中心城區(qū)、亞龍灣、海棠灣、崖州、天涯、吉陽(yáng)和育才7 個(gè)片區(qū)。每個(gè)片區(qū)控規(guī)成果的DWG圖層中分別設(shè)置了“RD-中線”、“RD-紅線”、“0-規(guī)劃范圍線”、“HX-地塊線”、“KZ-控制指標(biāo)”以及以“YD-”+字母開(kāi)頭的用途管控地塊圖層。其中，用途管控地塊圖層名稱與國(guó)標(biāo)（GB50137-2018）中規(guī)定的城市建設(shè)用地分類(lèi)相對(duì)應(yīng)。共計(jì)設(shè)置了44個(gè)圖層（如圖1所示）。

圖1 CAD格式控規(guī)成果分層情況

在DWG文件中，除“RD-中線”、“RD-紅線”、“0-規(guī)劃范圍線”等線狀要素定義了線型樣式外，其他面狀用地地塊圖層均做了符號(hào)化的樣式填充。而“KZ-控制指標(biāo)”圖層則用于存放控規(guī)地塊的控制指標(biāo)信息，涉及地塊的編號(hào)、用地性質(zhì)、地塊面積、建筑面積、道路面積、容積率、建筑密度、建筑限高、綠地率，以及主出入口等，以九宮格（3*3 格網(wǎng)）方式進(jìn)行了文字塊標(biāo)注（如圖2）。

圖2 控制指標(biāo)注記內(nèi)容及注記樣式

由于CAD 下圖層類(lèi)型定義及要素存儲(chǔ)的結(jié)構(gòu)原因，控制指標(biāo)注記信息與規(guī)劃地塊本身并未建立起數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，從視角上看只是在標(biāo)注在規(guī)劃地塊的邊界范圍內(nèi)［1］。因此，在處理此類(lèi)DWG 格式控規(guī)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換時(shí)，需重點(diǎn)考慮如何將控制指標(biāo)信息與對(duì)應(yīng)的規(guī)劃地塊建立匹配關(guān)系，轉(zhuǎn)換后形成“圖-屬”一體化的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并確保該部分信息在轉(zhuǎn)換后保持對(duì)應(yīng)關(guān)系的準(zhǔn)確性、一致性。

3 DWG 格式控規(guī)成果向ArcGIS 格式轉(zhuǎn)換的方法介紹

CAD 數(shù)據(jù)向ArcGIS 數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，通常是借助CAD 或ArcGIS 軟件下自帶的轉(zhuǎn)換工具來(lái)實(shí)現(xiàn)。但使用較多是采用ArcGIS 軟件下工具箱中自帶的轉(zhuǎn)換工具，如在“轉(zhuǎn)換工具（Cover tools）”下有“轉(zhuǎn)出SHP”或“轉(zhuǎn)出至地理數(shù)據(jù)庫(kù)”工具。兩種轉(zhuǎn)換工具的處理過(guò)程相似，其中“轉(zhuǎn)出SHP”工具是按CAD 下點(diǎn)、線、面、注記四種要素類(lèi)型分別轉(zhuǎn)成不同的SHP 文件（并不是按業(yè)務(wù)管理分類(lèi)需要進(jìn)行的數(shù)據(jù)分層處理），并且將DWG 下的注記類(lèi)型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成ArcGIS 下的Point 類(lèi)型加以存儲(chǔ)；而“轉(zhuǎn)出至地理數(shù)據(jù)庫(kù)”工具則是將整個(gè)DWG 文件中存在的要素類(lèi)型一次性整體轉(zhuǎn)換至一個(gè)指定的地理數(shù)據(jù)庫(kù)中，并在地理數(shù)據(jù)庫(kù)中按DWG 文件名創(chuàng)建相應(yīng)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)集內(nèi)以要素類(lèi)型存儲(chǔ)成圖層。

使用兩個(gè)工具轉(zhuǎn)換后的SHP 文件或GDB 數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)的圖層中，都會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)存儲(chǔ)要素在原DWG 下圖層名稱信息的字段（Layer），通過(guò)該字段可對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)要素再次進(jìn)行分類(lèi)提取和數(shù)據(jù)分離處理操作。但使用“轉(zhuǎn)出至地理數(shù)據(jù)庫(kù)”工具，對(duì)于DWG 下創(chuàng)建的文字塊標(biāo)注，在轉(zhuǎn)換過(guò)程中除了能將對(duì)應(yīng)文字轉(zhuǎn)換成Annotation 圖層外，還會(huì)按照標(biāo)注文字塊的空間區(qū)域大小，自動(dòng)建立一個(gè)對(duì)應(yīng)的矩形Polygon 要素對(duì)象，該對(duì)象的屬性字段中會(huì)建立與所標(biāo)注的控制指標(biāo)信息數(shù)量一致且名稱相對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)字段，并將轉(zhuǎn)換前標(biāo)注的文字信息以屬性值加以存儲(chǔ)，利用該結(jié)構(gòu)可方便、快速實(shí)現(xiàn)注記文字與控規(guī)地塊的掛接、關(guān)聯(lián)處理。

在ArcGIS 下使用“轉(zhuǎn)出至地理數(shù)據(jù)庫(kù)”工具實(shí)現(xiàn)CAD 格式數(shù)據(jù)到ArcGIS 格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程主要工作步驟如下：

圖3 DWG控規(guī)數(shù)據(jù)到ArcGIG數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換基本流程

4 ArcGIS Python介紹及特點(diǎn)分析

Python 是一種簡(jiǎn)單易學(xué)、功能強(qiáng)大的編程語(yǔ)言，其語(yǔ)法簡(jiǎn)潔，支持動(dòng)態(tài)輸入，寫(xiě)法獨(dú)特，再加上解釋性語(yǔ)言的本質(zhì)［2］，使得它在大多數(shù)平臺(tái)上的許多應(yīng)用領(lǐng)域都是一個(gè)理想的腳本語(yǔ)言，特別適用于快速的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)，ArcGIS 從10.0 開(kāi)始內(nèi)置一個(gè)使用Python 進(jìn)行ArcGIS 調(diào)用的開(kāi)發(fā)包Arcpy，即ArcGIS 的Python API，它為用戶提供了使用Python 語(yǔ)言操作所有地理處理工具（包括擴(kuò)展模塊）的入口，并提供了大量的函數(shù)和類(lèi)，用于處理和訪問(wèn)ArcGIS數(shù)據(jù)［3］。通過(guò)這些函數(shù)或類(lèi)，可以輕松調(diào)用ArcGIS Desktop 下所有工具箱工具，并能通過(guò)Python語(yǔ)言再次進(jìn)行個(gè)性化的擴(kuò)展。

因此，通過(guò)Python+ArcGIS 開(kāi)發(fā)，對(duì)于處理一些相對(duì)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理操作，簡(jiǎn)單的代碼編寫(xiě)即可實(shí)現(xiàn)，十分方便快捷。目前Arcpy（Python2.7 以上）版本中包含了常用的數(shù)據(jù)處理（DA）、制圖（Mapping）、分析（SA）和網(wǎng)絡(luò)分析（NA）擴(kuò)展模塊［4］。使用Python 和Arcpy 直接編寫(xiě)代碼，可開(kāi)發(fā)出大量用于處理空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序或工具，如不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、空間數(shù)據(jù)剪裁、數(shù)據(jù)融合等批量操作。

5 使用Arcpy 編程實(shí)現(xiàn)DWG 格式控規(guī)成果轉(zhuǎn)換方法介紹

通過(guò)Arcpy 編程實(shí)現(xiàn)對(duì)多DWG 文件控規(guī)數(shù)據(jù)成果格式的轉(zhuǎn)換，主要工作是借助程序代碼調(diào)用ArcGIS 內(nèi)置的數(shù)據(jù)處理功能，模擬手工操作過(guò)程，將數(shù)據(jù)處理過(guò)程間的銜接交由程序來(lái)完成，從而減少人工參與或處理的時(shí)間。整個(gè)代碼的編寫(xiě)，主要是完成以下幾部分事務(wù)的處理：

（1）是調(diào)用轉(zhuǎn)換工具將多DWG 文件的控規(guī)成果數(shù)據(jù)逐個(gè)導(dǎo)入到指定的GDB 中，并在GDB 中自動(dòng)生成以原DWG 文件名為數(shù)據(jù)集名，數(shù)據(jù)集下包含了轉(zhuǎn)換后的點(diǎn)、線、面和注記的圖層數(shù)據(jù)；

（2）在完成各DWG 文件導(dǎo)入GDB 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上，按照要素類(lèi)型，對(duì)各數(shù)據(jù)集下的不同要素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行合并；

（3）對(duì)合并后的面狀要素（Polygon）數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余字段的處理，刪除不必要的轉(zhuǎn)換過(guò)程臨時(shí)存儲(chǔ)字段，主要是刪除記錄要素轉(zhuǎn)換前DWG 數(shù)據(jù)文件中圖層樣式信息的字段， 如DocPath、DocName、LyrFrzn、Entity、LyrLock 等字段，僅保留跟控規(guī)地塊有關(guān)的地塊面積、用地面積、建筑面積等控制指標(biāo)信息字段；

圖4 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換程序代碼處理流程

（4）對(duì)合并后的面狀要素（Polygon）數(shù)據(jù)依據(jù)字段“Layer”值進(jìn)行分離提取，刪除圖層中Layer=“00-圖框”（DWG 下定義的出圖圖廓范圍）；提取并刪除原圖層中Layer=“RD-紅線”、“0-規(guī)劃范圍線”、“KZ-控制指標(biāo)”的數(shù)據(jù)，其中Layer 字段值為“KZ-控制指標(biāo)”的是DWG 中注記控制指標(biāo)文字塊所對(duì)應(yīng)的多邊形對(duì)象。既完成從合并的Polygon 圖層中分離出控制指標(biāo)注記文字塊類(lèi)數(shù)據(jù)和不同規(guī)劃用途的控規(guī)地塊數(shù)據(jù)；

（5）對(duì)分離出的控制指標(biāo)注記文字塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成點(diǎn)狀要素?cái)?shù)據(jù)，然后再與分離出的控規(guī)地塊數(shù)據(jù)開(kāi)展空間疊加分析，將指標(biāo)信息與控規(guī)地塊進(jìn)行位置的匹配與賦值。

代碼的編寫(xiě)主要工作流程是實(shí)現(xiàn)和處理以下內(nèi)容：

具體的編寫(xiě)代碼過(guò)程中，編寫(xiě)環(huán)境使用了pyCharm Professional 2020.2+Python2.7.14。主要功能代碼如下：

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上代碼可以看出，利用簡(jiǎn)短的Python程序代碼既實(shí)現(xiàn)了對(duì)DWG 數(shù)據(jù)到GDB 數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，同時(shí)在轉(zhuǎn)換過(guò)程中還加入了類(lèi)似數(shù)據(jù)的導(dǎo)出、合并、要素記錄的刪除、字段的刪除，以及空間疊加分析等復(fù)雜操作。特別是對(duì)于處理類(lèi)似DWG 格式下城市控規(guī)指標(biāo)注記信息到ArcGIS 格式下，并實(shí)現(xiàn)多個(gè)注記屬性值與指定空間要素對(duì)象的自動(dòng)匹配、賦值問(wèn)題，利用Arcpy 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和Python 本身簡(jiǎn)單易用的編碼方式，可快速實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換及信息提取、更新的自動(dòng)化處理，大大節(jié)省人工處理的操作時(shí)間，提高工作效率。作者結(jié)合單位正在開(kāi)展的三亞市建設(shè)用地綜合監(jiān)管系統(tǒng)項(xiàng)目對(duì)DWG 格式規(guī)劃數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換任務(wù)，使用上述代碼幾分鐘內(nèi)完成了7個(gè)片區(qū)控規(guī)成果的格式轉(zhuǎn)換及規(guī)劃指標(biāo)注記信息的入庫(kù)與掛接，實(shí)現(xiàn)了控規(guī)地塊屬性信息由CAD 下的文字標(biāo)注方式向數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)方式的同步轉(zhuǎn)換。

因此，對(duì)于多文件CAD 數(shù)據(jù)到ArcGIS 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，借助GeoProcessing 工具，充分利用ArcGIS 下內(nèi)嵌的Arcpy 編程來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化轉(zhuǎn)換處理，是一種簡(jiǎn)單、易行、高效的解決方法。不僅能快速實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式間的轉(zhuǎn)換，更重要的是可通過(guò)簡(jiǎn)單的語(yǔ)句隨時(shí)加入特定數(shù)據(jù)處理動(dòng)作或任務(wù)處理需求。構(gòu)建出高效、便捷、實(shí)用的數(shù)據(jù)處理工具。