基于CAD数据的GIS化处理过程的研究与应用

基于CAD数据的GIS化处理过程的研究与应用

张海萍

青海地理信息产业发展有限公司青海西宁810000

摘要：本文结合CAD数据和GIS数据的优点，提出一种综合两种数据形式的解决方案，将两种数据结构有选择的糅合起来，并将这个糅合行为贯穿于地形图的采集、存储、管理和应用的过程中，真正实现了两种数据并存和两种数据统一管理的目的，以供业内人士参考。

关键词：CAD数据；GIS处理；研究；应用

引言

长期以来数据人员都是通过手动方式将CAD数据转化为GIS数据，这对数据人员造成了很大的负担。伴随着油田和城市信息化建设的飞速发展，这种人工手动转化方式已难以满足现实需要。国内外GIS常用软件更是层出不穷，如国外的ArcGIS、MapInfo、GeoMedia等，国内的SuperMap、MapGIS等。在实际工作中会遇到各种各样的图件，它们由不同的软件形成，也就形成了不同的图形格式，面对如此多的数据格式，GIS空间数据之间的共享也随之成为难题。

1CAD与GIS之间的数据差异

在地理图形数字化处理的过程中，多数的城市基础地理信息数据都是CAD格式，然而在城市建设中GIS技术的应用已经逐步得到了拓展，对数据要求也随之提高。传统单纯的CAD数据格式已经不能满足目前多元化的需求，所以多数测绘部门已经开始将大量的CAD数据转换为GIS格式。而二者之间还是存在明显的差异的，CAD数据和GIS数据在应用领域上存在明显不同，二者针对不同的领域所具备的优劣不同。在差别的前提下二者数据可以进行转换，而这样的转换可以提高数据的利用效率，数据转换包括了两个层次：第一，数据是否可以从现有的CAD格式上变为GIS格式，并保证其几何要素的同一性；第二，数据是否可以从现有分层标准和成图方式上没有任何缺失。二者之间存在的差异具体表现为，CAD与GIS都是利用空间数据坐标联系起来，即将目标与坐标连接起来，并以此来描述图形的拓扑关系，同时可以利用属性与空间数据来处理。在图形表现上看，CAD突出的是颜色、符号、线型、线宽等静态化的图形特征，并利用数据分层编码来表示不同的地物特征，各种表面的注记在图形中均有表达。

2基于CAD数据的GIS化处理过程的研究与应用

2.1单元管理

拓扑关系是GIS区别于CAD的一个重要特征，CAD中的图形元素之间没有拓扑关系，在其数据库中，通常只记录着表示图形元素几何位置、形状及大小的几何坐标和表示图形元素性质（如颜色、层等）的辅助数据。而在GIS系统中，不仅几何坐标，而且元素间的拓扑关系都是数据中不可缺少的内容。因此，实现CAD数据向GIS数据转换的一个重要内容，就是建立CAD几何元素的拓扑关系。另外，在传统图幅管理模式下创新地提出了单元管理方式，它是适合数据生产和建库的管理方式，在数据上最大限度地保证地物的完整性，在生产上减少接边工作量，且适于GIS数据的提取。单元是若干由道路、河流围成的最小区域组合而成，以行政区划界线、地籍街、坊线为主要参考，依据道路、河流中心线进行划分；单元线不宜切割要素、不应跨河，被单元线切割的面状要素，应单独维护；相邻单元之间不应有缝隙和重叠；单元数据量以10MB为宜。

2.2面状要素的处理

地理要素按照几何特征可分为点要素、线要素和面要素，面要素以封闭的多边形进行表达，表示具有一定范围的地理要素，或在一定的地图比例尺上用面表示的要素。在CAD数据中没有面要素的概念，它由闭合线表达。解决CAD数据中面要素的问题，是提取GIS数据的关键。首先应对地形图要素进行分析，分析哪些要素应为面要素，再针对面状要素进行处理，一般面状要素分为以下两种情况：第一，建筑、植被、工矿、桥梁、涵洞等面状要素范围相对小且比较独立，应采用一种数据处理方法，通过闭合范围线、闭合轮廓线和框架线的方式解决，在CAD数据中闭合线可以直接提取为GIS数据中的面要素。数据处理时分为三种情况，即采集闭合轮廓线、范围线表示，在不影响图面表示的情况下，面状要素采集闭合轮廓线、范围线表示，共线部分重线表示，如一般房屋、架空房屋等；加绘框架线表示，在影响图面表示的情况下，面状要素采集非闭合轮廓线、范围线表示，共线部分不重线表示，但应按其轮廓、范围拓扑生成框架线，框架线保留在数据层，出图时不显示，拓扑功能可在CAD中二次开发完成，如植被、工矿面等；采集框架线表示，桥梁、涵洞等面状要素通过采集框架线自动生成地物符号，出图时只显示地物符号，框架线保留在数据层；第二，道路、水系面状地物范围较大且相互贯通，在GIS数据中主要作为背景面使用，所以在CAD数据中通过添加道路、水系辅助线与道路、水系边线拓扑生成面要素，减少作业工作量。

2.3属性加载

在CAD数据采集编辑时就应录入属性，因此在CAD中二次开发，利用扩展字典的方式存贮属性数据，属性录入的载体规定如下：第一，点状要素属性应加在符号上，例如控制点、不依比例尺的水塔等；第二，线状要素属性载体分为以下两种情况，即单实线、图元整体式线状要素，例如不依比例尺的乡村路、单线常年河等，属性应加在线上；有骨架线的复杂线状要素，例如直立式防洪墙无滩加固岸、高压输电线等，属性应加在骨架线上；第三，面状要素属性载体分为以下三种情况，即范围线或轮廓线能独立闭合的面状要素，例如房屋、水池、依比例尺粮仓等，属性应加在范围线或轮廓线上；范围线或轮廓线不能独立闭合的面状要素，例如桥梁、闸、露天采掘场等，属性应加在框架线上；双线表示的面状要素，例如双线河流、道路等，属性应加在中心线上。

2.4数据提取

数据处理完成后，通过提取软件，从地形图数据中自动提取为GIS数据。满足CAD数据要求的地形图要素只有点、块、线要素，而GIS数据包含点、线、面要素，为了自动提取为GIS数据，我们需要通过一定的方法进行计算、处理来获取面。该方法是将满足CAD要求的地形图面要素分成三类：第一，闭合的多段线，如砖石结构房屋；第二，首尾相连形成闭合面的多段线，如河流、沟渠；第三，通过辅助线闭合的道路。对于第一类要素，对多段线进行一定的自相交检查后，直接将其通过格式转换变成面要素。对于第二类要素，通过对照表，获取其边线及其对应的辅助线，循环去除悬挂多段线，直到所有的线都不悬挂为止。依次循环每一条多段线，寻找与之相连的所有线，并记录下来，依次循环每一条多段线，运用左转算法构面，对所有面运用奇切偶不切原理进行切岛处理。对于第三类要素，通过对照表获取其边线及其对应的辅助线，对所有的线进行去除重合多段线及相交处打断处理，循环去除悬挂多段线，直到所有的线都不悬挂为止。依次循环每一条多段线，寻找与之相连的所有线，并记录下来，依次循环每一条多段线，运用左转算法构面，对所有面运用奇切偶不切原理进行切岛处理。GIS数据的点要素主要包括独立地物、控制点、高程点、单位点等，线要素主要包括道路中心线、水系中心线、铁路、垣栅、管线等，面要素主要包括建筑、植被、工矿、桥梁、水系、道路等。

结束语

综上所述，目前我国的城市发展与建设需要将大量的CAD数据进行转变成为GIS数据，大部分的软件都提供了数据转换的功能，但是CAD数据在整理之前必须进行必要的整理与组织，属性信息和拓扑关系等都需要按照客户的需求进行方法的选择。数据转换应需求为导向，在进行CAD和GIS之间的数据转换中，如果要减少后期数据的转换和编辑的工作量，就要针对性的制定转换方案，提高保证数据的可操作性。

参考文献：

[1]陶媛.基于FME与ArcEngine的城市规划成果数据互操作及其应用研究[D].西南大学，2016.

[2]张德军，何发智，李小霞.异构CAD数据交换中样条草图的处理方法[J].图学学报，2015，36(02):215-221.

[3]佀海霞.基于CAD的地理空间数据处理[D].江西理工大学，2008.