DWG格式中的色块到SHAPE格式的无损转换方法研究及在国土空间规划中的应用

DWG格式中的色块到SHAPE格式的无损转换方法研究及在国土空间规划中的应用

刘婷,李玲

陕西华地勘察设计咨询有限公司  710021

摘要：在国土空间规划中，分析用地布局时，经常需要将之前DWG格式的城规数据转换为SHAPE格式，而DWG中的色块到SHAPE格式的无损转换一直是数据转换工作的难点。本文基于对CAD和GIS两种文件的研究，将FME和ARCGIS PRO两种软件相结合，得出批量、快速解决此难点的方法，并在本单位承接的市、区国土空间规划项目中得到了广泛应用。

关键字：DWG、SHAPE、色块、数据转换、国土空间规划

引言

在国土空间规划和土地征收成片开发等涉及规划的项目中，需要进行大量数据分析，再结合各地原始城规数据中的用地性质进行新的用地布局。目前大多数城市规划图都是借助AutoCAD软件进行绘制，采用DWG格式，无法与其他相关数据进行套合分析，已经远远满足不了国土空间规划的编制要求，所以将DWG格式数据转换为SHAPE格式数据，已经成为规划编制前期阶段基础数据处理中的一项常规工作。本文通过对DWG格式的用地布局图批量转换为SHAPE格式进行研究分析，探讨并提出一套面向国土空间规划数据成果衔接的技术解决方案。

1  各类数据特点

1.1AutoCAD数据文件

AutoCAD是美国Autodesk公司生产的自动计算机辅助设计软件，常见的CAD文件有线画文件（.dwg）和设计文件（.dng），主要用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。它以图元为单位记录数据，基本的图元要素有块、线、文本，以线型、图层、颜色、字体等来描述地理实体空间位置和几何形状。AutoCAD对矢量数据的管理都侧重于图面表示效果和输出效果，没有考虑地物的属性、分层和拓扑关系。

1.2ArcGIS数据文件

ArcGIS中基本的图元要素分为点、线、面、注记4种类型，数据存储格式主要有Coverage、Shapefile和Geodatabase。Coverages是一种矢量文件格式，是对要素类组织后的集合，每个要素类都是点、线、面或者文本。其中几何和空间拓扑关系存储在二进制文件种，属性数据则被存放在INFO表或RDBMS种；Shapefile是一种空间数据开放格式，能够保存几何图形的位置和相关属性，但无法存储地理数据的拓扑信息。Shapefile组成包括图形格式.shp、图形索引格式.shx、属性数据格式.dbf、投影格式.prj等文件；Geodatabase建立在简单要素层模型基础之上，使用对象关系型数据库来存储空间数据，包含矢量数据、栅格数据、表及其他GIS对象。同时Geodatabase可以通过ArcSDE操作连接SQL Server等数据库管理系统的接口，来进行空间数据的管理。

2  DWG到SHAPE的常规转换

在ArcMap种加载CAD的dwg格式文件，运用Export Data命令导出为Shapefile数据或一个空的Geodatabase要素类中。这种方法虽然简单快速，但对CAD数据的要求很高，需要CAD数据中多段线闭合成面，否则会出现数据丢失，且CAD中的弧、色块无法转换。出现此类情况时，传统方法只能将原始数据在AutoCAD软件进行手动构面后才可以进行转换，相当于图件重新绘制，既耗时又耗力。

3  FME与ARCGIS PRO结合转换

3.1 软件介绍

FME软件是由加拿大safe软件公司开发，是一款强大的空间与非空间数据转换和处理软件。它具有450多种转换器，也可以自定义转换器，是数据处理者的二次开发工具。

ARCGIS PRO是ArcMap的升级版，从ArcGIS平台架构上来看，ArcGIS Pro属于应用层，是为新一代Web GIS平台，面向GIS专业人士（例如GIS工程师、GIS科研人员、地理设计人员、地理数据分析师等），全新打造的一款高效、具有强大生产力的桌面应用程序。ArcGIS Pro除了良好地继承了传统桌面软件（ArcMap）的强大的数据管理、制图、空间分析等能力，还具有其独有的特色功能，例如二三维融合、大数据、矢量切片制作及发布、任务工作流、时空立方体等。

3.2 转换流程及方法

DWG格式中的色块存在方式有两种：一种是利用AutoCAD软件直接得到的填充色块，可以直接利用FME软件转换为SHAPE格式；另外一种是利用湘源控规软件生成的用地色块，不能直接利用FME软件进行转换，原因是湘源控规是基于AutoCAD平台的二次开发软件，其用地及属性是通过“属性块”来实现的，FME不能直接读取这类数据，这种情况下可以选择将FME和ArcGIS PRO两种软件相结合进行转换。

DWG格式中的色块转换为SHAPE格式分以下四步进行：

第一步，利用FME对DWG格式的数据进行批量解析。FME在读取数据过程中可以对DWG数据的几何信息进行解析，包含近30种：3dsolids(三维实体)、arcs（弧形）、drawing_information（绘制信息）、ellipses（椭圆）、faces（表面）、hatches（填充色块）、inserts（插入图块）、layouts（布局）、lines（线）、mpolygons（多边形）、points（点）、polygons(面)、rasters (栅格)、rays(射线)、regions(区域)、shapes(GIS格式)、solids(实体)、splines(曲线)、surfaces(多面体表面)、text(文本)、tolerances（容差）、traces(轨迹)、viewports(视图)、xlines(航线)等。

读取数据时全选，一次性将所有DWG输入，设置参数中的分组对象为“几何信息”、工作流程为“个人要素形式”，这样就可以将所有DWG数据中的色块（Hatches图形与Surfaces图形）以及其他数据信息一次性解析出来。

第二步：将第一步通过FME得出的surfaces图形加入ArcGIS Pro，用得到的图层名称进行分组，提取多面体覆盖区。多边形覆盖区是用以表示多面体要素的二维区域。Hatches图形以面的方式写出为SHAPE格式，动态读取图层名称加入SHAPE图层属性。Surfaces图形以多面体的方式写出为SHAPE格式，动态读取图层名称加入SHAPE图层属性，由于SHAPE图层在进行数据分析时大多是由点、线、面三种形态存在，所以需要将转出的多面体图形转为单纯的平面。

第三步：利用ArcGIS Pro的合并工具将第一步与第二步得到的结果进行合并，再利用SQL语句（autocad_la LIKE '%YD%'）筛选出用地地块。

第四步：符号化。按照制图规范中的符号，对转换好的SHAPE数据进行符号化。如果有现成的符号库，直接利用用地性质代码进行匹配。

4  在国土空间规划中的应用

该方法在某市的国土空间规划项目中得到了规模化的应用。以其中的某一个开发区为例，我们需要将它的单元控制性详细规划图完整的转换为SHAPE格式，提取出每一个色块的用地性质，为后期的数据分析和国土空间规划提供依据。此图共有23个DWG，每个DWG为一个控规单元，23个DWG可以拼合成完整的控制性详细规划图。且23个DWG都是利用湘源控规软件生成的用地色块。

利用FME解析出hatches图形37个，surfaces图形293个，利用ARCGIS PRO将293个surfaces图形全部转为shape图形，并筛选出所有的用地色块进行符号化。

5 总结

本文通过对CAD和GIS两种文件以及FME和ArcGIS Pro两种不同数据处理软件的研究，将FME和ARCGIS PRO两种软件相结合，得出批量、快速将DWG中色块转换为SHAPE图形的方法，确保用地性质不变且数据转换完整，转换前后数据精度一致。实际应用结果表明，本方法与常规转换比较，效率高、操作便捷，可以满足国土空间规划编制及相关工作的数据精度要求。

参考文献：

［1］鄢中堡,何鑫星,谭斌．基于FME Workbench工具的AutoCAD和ArcGIS数据的双向转换[J]．测绘,2014,000(003):124-126144.

［2］王占强,范海林．基于GIS的控规综合管理系统设计与实现[J]．软件导刊,2013,012(007):P.77-79.

［3］戴良,陈柏海．浅析AutoCAD到ArcGIS数据转换的方法[J]．农业与技术,2016,036(013):176-177.

［4］肖锋, 吕宝奇, 贺晓阳, 卢小平. SHAPE与DWG数据格式转换方法及在地理国情普查中的应用[J]. 测绘通报, 2015, 0(12): 63-65.

［5］秦李颗,杭盼盼．CAD向GIS数据转换图形问题的探讨[J]．信息系统工程,2014,000(009):139-140.

作者简介：

刘婷，女，毕业于西北农林科技大学，学士学位。主要从事国土资源调查、国土空间规划等项目的研究。

工作单位：陕西华地勘察设计咨询有限公司