AutoCAD与ArcGIS数据转换研究与应用

／技术应用　文章编号：１６７２—１５８６（２０１４）０５—００４６—０５　中图分类号：Ｐ２０８　文献标识码：Ｂ　ＡｕｔｏＣＡＤ与ＡｒｃＧＩＳ数据转换研究与应用　陈家鸿，张新长，郭泰圣　（中山大学地理科学与规划学院，广东广州５１０２７５）　基金项目：　高等学校博士点专项基金　项目（２０１２０１７１１１００３０）资　助　【摘要】结合珠海市空间数据自适应动态更新系统的建设实践，提出ＡｕｔｏＣＡＤ与ＡｒｃＧＩＳ空间数据转换技术路　线。阐述了这一过程中数据标准建立、质量控制和数据转换等关键技术。在此基础上，编程实现ＡｕｔｏＣＡＤ与　ＧＩＳ空间数据的相互转换以及空间数据库中ＧＩＳ数据与ＡｕｔｏＣＡＤ数据的直接转换。试验结果显示，ＡｕｔｏＣＡＤ空间　数据在编码、规整、转换和质检等处理后，可生成符合标准的ＧＩＳ数据。　作者简介：　陈家鸿（１９９２一），男，陕西　汉中人，地图制图学与地　【关键词】ＡｕｔｏＣＡＤ；ＧＩＳ：数据转换　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｄａｔａ　Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　Ｂｅｔｗｅｅｎ　ＡｕｔｏＣＡＤ　ａｎｄ　ＡｒｃＧＩＳ　ＣＨＥＮ　Ｊｉａｈｏｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｘｉｎｃｈａｎｇ，ＧＵＯ　Ｔａｉｓｈｅｎｇ　理信息系统专业硕士研究　生，主要研究方向为城市　地理信息系统。　Ｅ—ｍａｉｌ：　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　ｇｅｏｇｒａｐｈｙ　ａｎｄ　ｐｈｎｎｉｎｇ，Ｓｕｎ　Ｙａｔ－ｓｅｎ　ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５１０２７５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ　ｔＯ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ａｉｒｃｒａｆｔ　ｖｉｓｕａｌ　ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｍｕｌｔｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｆａｃｔｏｒ　ａｉｒｐｏｒｔ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｌｙ，ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｖｏｌｕｍｅ　ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ，ｓｕｒｆａｃｅ　ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｌｉｃｅ　ｄｒａｗｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ，　ｃｈｅｎｊｈ９５ｓｙｓｕ＠１６３．ＣＯＩｎ　收稿日期：２０１４＿０＆ｏ４　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｉｓ　ｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｔａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｄａｔａ　ｏｆ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ａｉｒｐｏｒｔ　ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｔｈｅ　ｔｈｒｅａｔ　ｆｉｅｌｄ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ　ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｖｅｒｉｆｉｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ　ｏｆ　ｈｅ　ｔｍｅｔｈｏｄ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ａｐｐｒｏｖｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｌｅｘ　ｓｃｅｎｅ；ｍｕｌｔｉ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ；ｈｙｂｒｉｄ　ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ；ｄｙｎａｍｉｃ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　０引言　随着数字城市的快速发展，为　适应社会对数字空间数据的需求，　各测绘地理信息部门积极将现代信　量编辑，必须有一个切实可行的处　修改等规范化处理比用ＧＩＳ软件提　理方法，将已有的ＡｕｔｏＣＡＤ数据转换　供的编辑功能更加高效，且处理精度　为适用的ＧＩＧ数据，并实现ＧＩＳ数据　高　］。在实施过程中，应充分利用　的批量编辑，以便更高效地建立城　ＡｕｔｏＣＡＤ软件，开发相应插件，集成　市基础地理信息数据库　Ｊ。本文研　￣ＯＡｕｔｏＣＡＤ软件中，达到对空间数据　息技术与空间数据相结合，建立城　市基础地理信息数据库ｕ　Ｊ。目前，　建立城市基础地理信息数据库主要　究如何将ＡｕｔｏＣＡＤ地形图数据转换为　按照数据标准进行编码、规整、转　ＧＩＳ空间数据以及利用非ＧＩＳ软件辅助　换和质检的目的，提交符合标准的　　ＧＩＳ数据的批量编辑，实Ｌ￣ＡｕｔｏＣＡＤ与　ＧＩＳ数据。存在以下两方面问题：①我国大多　数城市的地理信息数据以ＡｕｔｏＣＡＤ　的数据格式（：ｌ＝．ｄｗｇ）存储。②部分　己入库的ＧＩＳ数据要素量大，现有　ＧＩＳ空间数据的异构聚合。　此项目原始数据包括竣工　ＡｕｔｏＣＡＤ地形图数据、未入库ＧＩ　Ｓ地　１　技术路线　形图数据、数据库中的ＧＩＳ地形图数　虽然现有的ＧＩＳ软件提供了较强　据，不同的原始数据，技术流程也　ＧＩＳ软件难以保证数据检查与编辑的　的图形编辑功能，但在大批量修改　有差异。此项目技术流程主要包括　高效性。针对上述，为充分利用已　编辑方面，ＡｕｔｏＣＡＤ更胜一筹　。因　读取ＳＤＥ数据、数据预处理、数据规　有的数据资源，并实现ＧＩＳ数据的批　此，在ＡｕｔｏＣＡＤ中对数据进行编辑　整、数据转换等。　具体技术流程如图１所示。　卧　稠ｉ　ｉ未入鲫ｓ地形　据ｌ　ｃ基　嚣　０一荤　获—二—ＧＩ数二取—二选择图幅　选择图层　Ｓ￣Ｃ．据Ｓ工Ｄｉ选Ｅ—二数ＡＤ　择二—据　二　地形图要素信息及编码对照表　是ｌ　是　竺竺兰　竺兰ｊ［　：　二Ｉ【二　二　地理要素编码　面要素是否闭合　图形检查　－＿　二　图形是否支持转换　１一　二［二　单个ｌ　ｆ同类　地物ｆ　地物　誊　ｌ【ｆ　　』按图形几　赋编Ｊ】赋编　码Ｉ　Ｉ码　快速　１｛　Ｊ　毒　嘉　码【ｆ……　拓扑检查　拓扑规则　线　是ｆ　面　线　线　重　重　相　自　拓扑修正　叠　叠　交　相　检　检　检　交　属性编辑　查　查　查　检　查　基础地理信息要素分类代码与属性表　点　线　面　图　圈　图　记　层　层　层　图　层　图１聚合数据整合技术流程　Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　ｆｌｏｗ　ｃｈａｒｔ　ｏｆ　Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ　ｄａｔａ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　１．１获取ＳＤＥ数据　量冗余信息、成果文件不规范等，　获取ＳＤＥ数据过程中，需要借　这些问题必须经过预处理，并进行　助ＡｒｃＧＩＳ　Ｅｎｇｉｎｅ＿．－次开发，连接　地形图分类，生成不同比例尺类别　ＳＤＥ数据库，读取数据库中的数据，　的项目包，然后按分配方案交给相　在选择图幅范围和待导出的图层　关数据处理人员进行下一步处理，　后，即可通过本程序将ＳＤＥ中的数　使数据整理能够有序进行，方便后　据直接转换为ＡｕｔｏＣＡＤ数据并显示在　期数据入库　。　ＡｕｔｏＣＡＤ中。　１．３数据规整　１．２数据预处理　为了提高地形图数据的转换效　由于ＡｕｔｏＣＡＤ地形图数据存在很　率与质量，需先对地形图数据进行　多问题，主要是提交成果资料有大　规范整理，只有符合技术规程及相　技术应用＼　关作业标准的数据才能正确进行入　库操作　］。ＡｕｔｏＣＡＤ地形图规整步　骤主要包括地物编码、编码检查、　图形检查、拓扑检查、拓扑修正、　属性编辑等。　１．４数据转换　在完成ＡｕｔｏＣＡＤ数据的规整之　后，即要进行ＡｕｔｏＣＡＤ数据与ＧＩＳ　数据的转换。在剖析两者数据模型　的基础上，本文采用直接转换［１］的　方式，将ＡｕｔｏＣＡＤ地形图数据转换　为ＡｒｃＧＩＳ（木．ｍｄｂ格式）的标准ＧＩＳ　空间数据。　２关键技术分析　２．１基础地理数据标准规范的　设计　地形图数据编码是在ＧＩＳ中惟一　标识某一地物的关键字。基础地理　数据编码的设计是根据需要在ＧＩＳ中　进行专题制图、空间分析，是实现　基础空间信息共享的基础。在进行　基础地理数据编码设计时，必须遵　循如下原则　：　１）遵从国家和行业标准。　２）方便应用。用户可根据不同　的需求，分层和按专题要素提取基　础地理要素信息，随意定制专题显　示及输出。　３）便于系统实现。在实际进行　设计时，可在国家基础地形要素编　码的基础上加以扩充，以满足系统　的实际需要。　地形图成图面向ＧＩＳ，实现信息　化，必须有一套科学、权威的地形　图要素编码体系。　本文的基础地理数据编码标准　／技术应用　规范依据《珠海市１：５００、１：ｌ　０００　检查的内容包括：①实体是否缺失　ＡｕｔｏＣＡＤ的编辑功能直接进行拓扑　　１：２　０００基础地理信息要素分类代码　编码；②实体编码是否符合标准；与属性表》设计，该表参考《基础　③编码对应的几何类型与实体类型　修正。　２．３图层分层　在进行ＡｕｔｏＣＡＤ数据与ＧＩＳ数据　　ｉｎｅ类型的　地理信息要素分类与代码ＧＢ／Ｔ）＞和　是否一致，如某个Ｐｏｌｙｌ《广东省１：５００、１：１　０００、１：２　０００　实体被赋予了面类型的编码则会产　的转换前，需要根据数据标准规范　基础地理信息要素分类代码与属性　生冲突；④实体块名称和编码是否　中的分层规范，对ＡｕｔｏＣＡＤ数据进行　表》，充分考虑了基础空间信息共　享的要求。主要有块文件符号表、　一致。　ＧＩＳ分层，建立各个专题的点、线、　面、注记图层，如图２所示。　２．２．２图形检查　基础地理信息要素属性信息及编码　图形码检查的基本原理是根据　２．４数据转换　本文数据转换分两种情况，一　对照表等。其中，基础地理信息要　ＡｕｔｏＣＡＤ图形扩展属性中的编码值　　素属性信息及编码对照表是标准　与数据标准中的编码表进行匹配，种为ＡｕｔｏＣＡＤ转ＧＩＳ空间数据，另一　规范的核心，其内容主要包括ＧＩＳ　查询对应编码实体的几何类型。图　种为ＧＩＳ转ＡｕｔｏＣＡＤ空间数据。空间　编码、ＣＡＤ编码、ＣＡＳＳ编码、ＣＡＤ图　形检查的内容包括：①面要素是否　数据由几何图形数据和属性数据两　层、ＧＩＳ图层、地物类型、几何类　闭合，如果某个被赋予了面类型编　部分组成，进行数据转换时，需要　型、块名、线宽、线型、注记字高　码的实体未闭合，则需进行构面编　对图形数据和属性数据分别转换。　等相关信息，见表１。　辑；②图形类型是否支持转换，根　２．４．１　ＡｕｔｏＣＡＤ转ＧＩＳ　表１基础地理信息要素属性信息及编码对照表（部分地物）　Ｔａｂ．１　Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ　ｏｆ　ｂａｓｉｃ　ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｃｏｄｉｎｇ　ｔａｂｌｅ（ｐａｒｔｉａｌ　ｆｅａｔｕｒｅｓ）　２．２质量控制　据编码将图形类型与数据标准中的　１）图形转换　质量控制是保证精度的关键技　图形类型进行对照，符合标准的图　点转换较为简单，对于Ｂ１ｏｃｋ　术。数据质量是指点、线、面数据　形才能进行数据转换，对于不符合　Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ，ＤＢＰｏｉｎｔ类型的实体，　几何和属性逻辑一致性的可靠程度　标准类型的实体需要修改。　…。通过读取坐标信息，在ＧＩＳ中基于　，本文的质量控制分为３个方面：　２．２．３拓扑检查与修正　由于ＡｕｔｏＣＡＤ软件较ＧＩＳ软件具　脞标信息进行构点。　①编码检查；②图形检查；③拓扑　线转换涉及的图形类型较多，　检查。只有完成这３种检查且无误之　有更强大的编辑功能，因此，本文　其基本原理是读取图形的各个节点　后才能进行后面的数据转换操作。　２．２．１编码检查　的拓扑检查是基于ＡｕｔｏＣＡＤ环境进　信息，然后以点构线。对于简单的　行的。首先，借助ＡｒｃＧＩＳ　Ｅｎｇｉｎｅ　（￣［ＩＬｉｎｅ），通过读取起点和终点　编码检查的基本原理是检查　对图形建立拓扑规则，然后将检测　坐标即可直接构线；对于复杂类型　ＡｕｔｏＣＡＤ图形扩展属性中是否含有编　出含有拓扑错误（面重叠、线重　（￣１］Ａｒｃ），需要通过读取起点和终　码字段以及将获取到的编码值与数　叠、线相交、线自相交）的图形　点坐标、Ａｒｃ的起始角度及总角度、　据标准中的编码表是否匹配。编码　在ＡｕｔｏＣＡＤ中高亮显示，最后利用　弧长等信息构建弧上的点，然后进　地理信息世界ＪＪｌ　ＷＯＲＬＤ界技术应用＼　图２图层分层　Ｆｉｇ．２　Ｌａｙｅｒ　ｈｉｅｒａｃｈｙ　行构线。　面转换主要涉及Ｐｏ１ｙｌｉｎｅ，　点转换分两种情况，对于非　息，在ＡｕｔｏＣＡＤ图层中进行重绘。　块实体，直接读取坐标信息，在　２）属性转换　在转换过程中，先通过程序读　Ｐｏｌｙｌｉｎｅ２ｄ，Ｃｉｒｃｌｅ３种类型的实　ＡｕｔｏＣＡＤ中基于　，脞标信息进行构　体，其基本原理是通过读取图形的　点即可；对于块实体，在读取坐标　取存储在ＧＩＳ中Ｆｅａｔｕｒｅ的属性字　节点等相关信息，进行构线及构　信息的基础上，还需要根据编码信　段，然后与ＡｕｔｏＣＡＤ图层中扩展属　面。如对于Ｃｉｒｃｌｅ类型，通过读取　息获取角度、块编码，在ＡｕｔｏＣＡＤ中　性进行匹配，最后将属性值写入到　，坐标信息进行构点，并依　圆心的坐标及半径信息，在ＧＩＳ中通　基于　，ＪＡｕｔｏＣＡＤ图层中对应的扩展属性中。　据编码信息匹配块符号，再根据角　过圆进行构面　。　　注记转换主要涉及ＤＢｔｅｘｔ类型　度确定块符号的显示角度。实体，其基本原理是通过读取文字　线转换分为圆弧线和非圆弧　３应用实例　作为本文的应用实例，珠海　的坐标及内容，在ＧＩＳ的Ａｎｎｏｔａｔｉｏｎ　线，对于非圆弧线，通过读取起点　市空间数据自适应动态更新系统　图层中进行绘制。　２）属性转换　和终点坐标即可直接构线；对于圆　是在Ｗｉｎｄｏｗｓ７环境下，以Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　弧线，需要通过读取起点和终点坐　Ｖｉｓｕａｌ　Ｓｔｕｄｉｏ　２０１０为开发工具，基于　在属性编辑中，实体的属性信　标、Ａｒｃ的起始角度及总角度、弧　Ｃ￣＃Ｉ］ＡｕｔｏＣＡＤ　２００８、ＡｒｃＧＩＳ　ＥｎｇｉｎｅｌＯ．１　息已写入其扩展属性，在进行数据　长等信息构建弧上的点，然后进行　　转换时，先通过ＡｕｔｏＣＡＤ读取存储在　构线。实体中的属性信息，然后与ＧＩＳ中　平台所开发。本文以ｌ：２　０００地形图　实测数据和已入库待检查１：２　０００地　形图ＧＩＳ数据进行测试，首先对珠海　市香洲区ｌ：２　０００　ＣＡＤ格式的地形图　面转换分为实心面和空心面，　Ｆｅａｔｕｒｅ的属性字段进行匹配，最后　对于实心面，其基本原理是通过获　将属性值写入到ＧＩＳ中Ｆｅａｔｕｒｅ对象　取图形的外环线，再依据外环线进　的对应属性中。　２．４．２　ＧＩＳ转ＡｕｔｏＣＡＤ　行构面。对于空心面，首先获取图　形的外环线进行构面，再遍历内环　进行预处理、地物编码等操作，使　其图形数据能满足ＧＩＳ格式的要求，　ＧＩＳ转换为ＡｕｔｏＣＡＤ数据，首先　线，对内环线进行构面，最后外环　然后应用本程序将ＣＡＤ数据格式转换　为ＧＩＳ的数据格式。同时，对转换　需要创建标准ＡｕｔｏＣＡＤ图层，图层含　面中挖掉内环面所剩部分即为转换　过程中的数据进行质量控制。图３为　　有标准字段的扩展属性。执行转换　的空心面。按图形转换和属性转换分别进行。　１）图形转换　　注记转换其基本原理是通过　由ＣＡＤ数据转成的ＧＩＳ数据格式。读取注记的内容、坐标、字高等信　然后，读取ＳＤＥ中的待检查珠海市香