AutoCAD到ArcGIS的数据检查与转换.pdf

第31卷第6期 2006年11月 测绘科学 Science of Surveying andMapping Vol131 No16 Nov1 作者简介:文学东(1979 ) , 男,山东 莱州人,硕士,主要研究方向:GIS应 用与开发。 Email:lee1wen1631com 收稿日期: 20051108 基于Geodatabase的CAD到ARCGIS数据入库研究 文学东 ,钟文军 ,祝方雄 ,卢秀山 ( 宁波市规划与地理信息中心,浙江宁波 315041; 山东科技大学,山东青岛 266510) 【 摘 要 】城市基础地理信息系统建设的核心在于数据和基于数据的服务,而目前拥有的前端数据以CAD格式为 主,所以研究CAD到GIS的数据直接转换势在必行。本文研究了从CAD到ARCGIS过程中的地理编码方案和规则 库,采用COM组件技术,利用ARCGIS的Geodatabase数据模型,用VB和AO编程解决了格式转换、构面处理、 属性提取和入库等问题。 【 关键字 】Geodatabase;地理编码;规则库 【 中图分类号 】TP311 【 文献标识码 】A 【 文章编号 】10092307(2006) 06010003 1 引 言 城市基础地理信息系统建设的核心在于数据和基于数 据的服务,在系统的开发中,GIS数据库建设通常占到了 整个开发成本的70%以上 1 。我国目前拥有的前端空间 数据格式以AutoCAD (31dwg)格式为主,在CAD数据模 型中,点、线、面等几何要素以二进制形式保存于文件 中, AutoCAD具有强大的绘图功能和处理矢量图形的能 力,广泛地被应用在工业设计、机械设计、建筑设计、城 市规划之中。但从空间地理信息系统的角度来看, CAD对 空间数据信息的描述和分析有着致命的弱点 2 。而地理信 息系统(GIS)却在空间信息分析方面发挥着巨大的作用, 能对已存在的空间数据进行建模、分析和管理,尤其是 ARCGIS中的Geodatabase是一个全新的空间地理数据模 型,能够在一个统一的模型框架下对GIS通常所处理和表 达的地理空间要素,如:矢量、栅格、三维表面、网络、 地址等,进行统一的描述。因此已有的AutoCAD数字地形 图只能作为GIS数据库建立的数字化形式的基础数据源, 而并非是GIS概念中的空间信息数据库。所以,为充分利 用已有的数据资源,就必须有一个切实可行的处理方法, 将已有的AutoCAD数字地形图数据转换为适用的GIS数 据,以便更高效地建立城市基础地理信息数据库 3 。 从CAD移植到ArcGIS包含了两个层次的意义,其一是 CAD到ArcGIS平台数据的格式转换,其二是数据是否可以 从现有的分层结构标准和成图方式(如分层、 编码、成面、 封闭、接边)无丢失地转换到新的分层结构标准和成图方 式。在格式间的转换,现在的各种GIS平台都提供了面向 其他平台的数据双向转换工具,格式的转化仅仅达到显示 数据的图面表示目的。但仅仅拥有图面的数据对GIS系统 而言是不够的,完整的GIS数据应该包括图面几何要素和 与其关联属性数据。 此问题的解决目前还没有成熟的方法,本文提出了一 种解决方案,即是对数据进行前期处理,也就是先对CAD 数据进行编码处理工作,使CAD能够根据编码进行区分, 然后在ArcGIS应用中书写程序,根据制订的规则库进行格 式转换、构面处理、属性提取以及入库更新。本文以CAD 数据到ArcGIS数据转换目前存在的问题为出发点,利用 ArcGIS的Geodatabase数据模型,探讨了基础地形图在转入 GIS数据库中的逻辑组织,并且采用VB和AO编程实现了 CAD数据的批量无损失入库,系统完全实现了全自动化处 理,具有极高的运行效率。 2 系统整体构成 图1 基础地理数据入库 系统整体构架 系统总体架构采用多层抽 象方式,采用COM编程,方 便今后功能扩充和数据移植。 包括如图1所示7个类库和1 个执行文件。其中空间数据处 理接口定义库( GeoBaseLib)定 义了空间数据的读、写和版本 信息等接口;字典、规则处理 库(RuleLib)负责规则库内容 的读取、查询和缓冲等功能; AutoCAD数据处理库(AutoC2 ADOpLib)负责处理AutoCAD 读取、解析等操作; Arcinfo处 理基本库(ArcinfoBaseLib)实现 包括Arcinfo数据源的读写、要素集管理、编辑管理、处理 状态管理等;GeoToolBox实现成面线预处理、构面、合并 面、识别面和提取属性等功能。 3 入库基本流程 对于CAD数据,惟一能够隐含基础地理信息的就是各 种图形对象之间的几何关系。所以入库前最主要的工作就 是根据各种几何关系在图形中识别各类地物,理清这些地 物的关系,提取基本属性信息。入库系统数据操作的基本 思路就是先提取前端数据的点、线、注记的编码,转换这 些数据到ArcInfo格式,然后再分别处理点、线、面和注 记,最后整理他们之间的关系。整个数据入库的基本流程 如图2: 4 CAD到ARCGIS数据转换 数据格式转换主要包括:点、线和注记转换以及其编 码信息的提取。根据预先设计转换对照表,利用AO的组 件将源数据转换成临时入库数据的点、线和注记,同时, 根据规则库赋予编码属性。临时入库数据库格式采用Arc2 GIS的MDB格式,根据规则库中的模板生成。临时入库数 据模板完全参照正式库数据的配置,这样能够方便检查人 图2 入库基本流程 员完全从正式库的角度来检查临时入库数据处理的最终结 果。但是相比于正式库的数据,临时入库数据库添加了为 入库预处理而特别配置的字段和图层。有为了方便入库处 理而特意配置的抽象的线层和面层。 411 编码方案 图3 地理要素编码 为了实现CAD数据的无损 失转换,在CAD数据中必须对 地物进行分类编码,以便做到地 物编码是系统中地物的唯一识别 码。基础地形数据编码的设计也 是在GIS中实现基础空间信息共 享的基础。数据的编码分为11类,即9类地理要素、注记 编码和辅助图形编码。下面简要介绍地理要素编码。地理 要素按照从属关系划分为大类、小类、一级、二级、扩充 类和几何特征类等六大类,分类代码由6位字符组成,其 结构如图3,大类分类表如表14,5: 表1 大类分类编码 大类码名 称要素代号 1测量控制点NET 2居民地和垣栅RES 3工矿建(构)筑物及其它设施I ND 4交通及附属设施TRA 5管线及附属设施PIP 6水系及附属设施HYD 7境界BOU 8地貌和土质TER 9植被VEG 412 规则库 系统的转换规则、面提取规则以及属性提取规则均由 统一的规则库维护,所有规则采用ER模型进行设计,存放 在数据库中,通过定义的组件进行维护和读写。规则数据 库包括8个基本字典表、3个关联表和5个业务规则表,主 要的规则表如下所示: 表2 规则库设计表 规则表字段内容说明 地物字典表 ( tbFeature) 地物名称、编码、 所属层I D、所属 类型I D 所有地物类的有关信息 地物类型表 ( tbFieldType) I D、名称1点; 3线; 4面; 11注记 地物识别表 ( tbFeatureType) 数据源I D、地物 类 别I D、位 置 信息 前段数据编码存放位置 转换对照表 ( tbCompare) 数据源I D、地物 编 码、源 字 段、 目标字段 提供数据源到ArcInfo转换的对 照,包括数据源的分类码、数据 源需要提取的属性列表,目标地 物类和对应目标属性列表 续表 规则表字段内容说明 面识别表 ( tbIdentifyShape) 点或者注记编码、 关键字、对应的 面编码 提供识别面依据的规则表,0 根据关键字;1根据压盖点符 号; 3关键字和附加信息组合 属性提取规则表 ( tbDistillAttribute) I D、关 联 编 码、 注 记 编 码、关 键字 规定地物属性到哪类注记中提 取,并且区分注记的类别完成 多个属性的提取 413 规则库数据结构设计 总字典表 Public Type udtFeature I D As Integer sGeoObjNum As String 地物编码 sFName As String 地物的中文 名字 iFeatureType As enumFeatureType 物理图层 类型 iESR I LayerI D As Integer 归属的物理 层号 End Type CAD与ARCGIS转换对照表 Public Type udtCompare sSourceCode As String CAD编码 sTargetCode As String 转换编码 sSourcePropertysAs String sTargetPropertysAs String sESR I LayerName As String 物理图层 iFeatureType As enumFeatureType 图层类型 End Type ESR I物理图层 Public Type udtESR I Layer I D As Integer s Name As String 物理层名 sFCName As String 中文名 iFeatureType As enumFeatureType 分为点、线、 面、注记四种 sFieldI DSetAs String sFeatureI DSetAs String End Type 面识别 Public Type udtIdentifyShape sIdentifyCode As String 点或者注记编码 sKeyAs String 关键字 bHasAddInfo AsBoolean 是否有附加信息 sShapeLayer Name As String 存储面的物理 图层 sShapeCode As String 面编码 End Type 地物属性的获取 Public Type udt DistillAttribute iStyle As enumAttrDistillType 属性获取类型 sRelateCode As String 关联地物编码 s AnnoCode As String 注记编码 s AnnoLayerName As String sRelateLayer Name As String s AnnoTypeListAs String 注记类型 s BufferAs String 缓冲带宽 sFieldListAs String 写入字段名 End Type 5 构面处理 由于CAD数据没有面的概念,在CAD数据转入Per2 101 第6期 文学东等 基于Geodatabase的CAD到ARCGIS数据入库研究 sonal Geodatabase后,还要进行构面处理,以适应GIS分析 和管理的需要,主要步骤如下: 提取成面线:根据规则库获取需要成面的线地物, 提取这些线放到临时层中,并且将线的附加信息添加到线 的属性中; 成面线预处理:根据预先设定的容差对临时 层的成面线进行预处理,包括打断、连接间隙和删除悬挂 等; 大地剖分:根据预处理后的临时线构面,并将线的 附加信息写入面的属性中; 识别面:根据规则库中的成 面规则,使用压盖标示点状地物或者关键字的方法进行面 识别,将识别后的面追加到它所属的面层中,将不能识别 的面仍然放在临时层。作为人工检查依据。 6 数据入库 数据入库包括区域裁切,区域更新和历史库管理等三个环 节。具体思路为在CAD原始数据中定义更新范围,在Gedoda2 tabase中根据转换的更新范围在整体库中进行裁切并且保存到 历史库,并且将相关的信息加入数据入库信息表,以便进行历 史库的管理,最后依次更新范围内的最新地物。如图4所示为 CAD原始数据,图5为转换入库后的Geodatabase数据。 7 总结 随着基础地理信息系统的发展,数据库建设问题,尤 其是前端CAD数据的直接入库问题,引起了业内人士的广 泛关注。由于原始数据规范和转换规范制订的滞后,相关 的标准研究起步较晚,所以基础地理数据入库系统的研究 还很不成熟。本课题由宁波市规划局提出,参照制订的三 个数据地方规范,探讨了从CAD数据转入Geodatabase数据 库的工作流程,并且经试运行验证完全实现了数据转换、 构面处理、属性提取和入库更新等功能的全自动化处理, 同时能够保证高质量的空间数据,提高了工作效率,降低 了系统开发成本,具有极高的应用价值。 参考文献 1 宋伟东,符韶华 1DLG到GIS的数据转换方法研究 J .测绘通报, 2004,(3) : 54561 2 周小成,焦道振 1基于Geodatabase的CAD数据到 GIS的解决方法J .现代测绘, 2004, 27 (6) , 15 171 3 陈能,施蓓琪 1AutoCAD地形图数据转换为GIS空 间数据的技术研究与应用 J .测绘通报, 2005 (8) : 11141 4 DB3302/T 100420041宁波市1500 11000 12000数 字测图规范 S.宁波市质量技术监督局, 200410 081 5 DB3302/T 100520041宁波市1500 11000 12000基础 地理信息数据规程 S.宁波市质量技术监督局, 200410081 6 黄林进,甘雪梅 1城市地理信息系统空间基础数据 建设探讨J .现代测绘, 2003, 26(4) : 38391 7 郝平,陆宝济 1CAD和GIS数据双向转换技术的研 究J .机电工程, 2001, 18 (4) : 9111 8 彭亮,等, AutoCAO数据在基于I magis建模中的预 处理与质量控制J .测绘科学, 2005, 30(5)1 (上接第99页) 5) 施工区水质数据查询:施工区所有监测点单季度水 质类别查询;施工区单个监测点 历年同期水质类别查询;施工区单个监测点一段时间 内水质类别季度变化查询。 系统选用Macromedia公司的Flash技术实现了水质数 据的折线图、直方图和饼图的专题信息的动态显示。Mac2 romedia Flash是美国MACROMED I A公司于1999年6月推 出的一款交互式动画设计工具,它采用矢量图形和流式媒 体播放技术,其强大的动画编辑功能可以将影像、音乐、 视频与声效等多媒体方式融合在一起,并可通过其内置的 ActionScript脚本编程语言和内置组件实现用户与动画的交 互,其客户端插件Macromedia Flash Player是网络中最为普 及的客户端插件,超过98%的Internet联网桌面系统皆安装 了Macromedia Flash Player,用户可以很便捷地运用此插件 在网络环境中进行信息的浏览和获取。 模块以三类专题图形表现形式(折、 柱和饼)的静态设 计为基础,利用Flash所提供的与外部文件进行数据交换的 机制,就专题图形的统计值与后台水质信息数据库以ADO 方式进行数据通信和交互,同时将其与专题符号视觉变量 相绑定,进而采用Flash技术内置的ActionScript脚本对定 量专题要素的视觉变量(形状、 结构、大小与色彩)进行动 态显示控制 5 ,从而实现了在Flash中构建数据驱动的专题 图形信息表达应用程序。 413 后台数据管理模块 基于系统水质数据后续更新和持续利用的需要,系统 采用ASP脚本以ADO方式构建了五类水质数据管理的后 台,系统管理人员在浏览器中以权限登陆的方式进入此模 块后,可导入、录入、删除、修改和导出相应水质数据。 为确保数据库中数据的一致性、正确性和完整性,模块还 实现了录入过程中的数据检查和校验的功能。 414 系统网上发布 在服务器中将系统功能模块与Oracle 9i后台数据库进 行整合,设置好域名和IP后即可进行系统的网上发布。 5 结束语 “ 三峡库区水质动态监测网络信息发布系统 ”基于Web2 GIS的技术实现及其网络化数据管理实现了三峡库区水质动态 监测信息的对外发布:系统使用户能以WebGIS方式查询和获 取到库区水质状况信息,同时系统管理人员可对系统进行更新 维护,保证了系统的可持续利用性,具有结构合理、功能齐 全、 性能优越及界面良好的特点,成为集科学性、适用性和实 用性为一体的库区水环境监测的可视化管理工具。 参考文献 1 长江三峡工程生态与环境监测公报 S.国家环保 总局, 20041 2 谢建华,等 1开发WebGIS的ArcI MS新技术应用分 析J 1地球信息科学, 2003,(3) : 51551 3 黄丙湖,等 1基于ARCI MS的环保WebGIS的设计与 实现 J .南京师范大学学报(工程技术版 ) , 2004,(2) : 59611 4 UsingArcI MS Z.ESR I公司, 20021 5 祝国瑞,郭礼珍,尹贡白,徐永利,等 1地图设计 与编绘M 1武汉:武汉大学出版社, 200012: 1021231 6 廖梦江,杜清运 1GIS空间关系描述模型研究综述 J .测绘科学, 2004, 29 (4)1 201测绘科学 第31卷 verconnected caused by the falsehood line segment and then unite line segment according to angle and distance conditions1Last, opti2 mal line can be acquired by least squares line fitting using some points, buildings corner points coordinates can be determined by linesintersection, and then semiautomated building extraction can be completed1The test results indicate that the building outline ex2 tracted using thismethod is true and the precision of location is high1 Key words: Hough transfor mation; image preprocessing; line segment detection; semiautomated extraction; least squares line fit2 ting YANG Huachao, DENG Kazhong, ZHANG Shubi(School of Environmental and Spatial Infor mation in China University ofMin2 ing egovernment; GIS; office information system; workflow YAN Ronghua, XU Lilin, JI Jianpei, WANG Faliang, WANG Haiqing(National Geomatics Center of China, No11 Baish2 engcun, Zizhuyuan, Haidian District, Beijing 100044, P1R1China) The design and application of the dynam ic monitoring and net2 work information issuing system for the water quality i n the res2 ervoir area of Three Gorges Abstract: Starting from actual demand of dynamicmonitoringof water environment of the reservoir area of Three Gorges, this paper introduces the conceptofWebGIS and designs the basic framework of dynamic information issuing system of network forwater environment monitoring of reservoir area of Three Gorges1It analyses the ArcI MS ofWebGIS platform in this system and accomplishes the background updatingmechanism of the environmental data ofwater1 Key words: three gorges reservoir; dynamic monitoring ofwa2 ter environment; WebGIS; ArcI MS WU Tao, FEILifan, YAN Huiwu, TANG Gui gang(Schoolof Resource and Environment Science, WuhanUni2 versity, Wuhan 430079, China;Key Laboratory of Geographic Information System, Ministry of Education, Wuhan University Wu2 han 430079, China;China National EnvironmentalMonitor Cen2 ter, Beijing 100029, China) Study on the transition from CAD to ARCGIS Database based on Geodatabase Abstract: The core of the basic GIS system is the data and the data service1It is necessary for us to study the for mat transformation from CAD to GIS because most of the basic data is made from CAD system1This article studies the geographic coding and rule database1 The COM technology and Geodatabase data model are used to realize the for mat transfor mation,surface construction, attribute extraction and database loadingwith VB and AO1 Key words: Geodatabase; geographic coding; rule database WEN Xuedong, ZHONG Wenjun,ZHU Fangxiong, LU Xiushan(Ningbo Planning and Geography Information Cen2 ter, Ningbo 315041, China;Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266510, China) Risk evaluation of landslide Geohazard system with ArcGIS engine Abstract: Its very difficult to deal with information processing and spatial integrated analysis, because of the multisource, misti2 ness, noncredibility and randomicity of the Geohazards informa2 tion, especially landslide1Based on the second development inter2 face of the ArcGIS Engine, this paper gives a Landslide Geohazard assess ment figure by using raster overlay and specialmath model in2 cluding fuzzy comprehensive evaluation, multiregress, neural net2 work and infor mation model1As a result, some drawbacks of tradi2 tional evaluation have been overcome such as short of directness and manipulation, and lower production credibility1Taking Zigui county as an example, the authors use fourmodels to develop risk evaluation of landslide Geohazard and have got four kinds of results including low, lower, high, higher1The conclusion is that its necessary to es2 tablish Geohazard Assess ment GIS System1 Key words: raster overlay; ArcGIS engine; landslide; embed2 ded WANG Zhoufeng, HE Zhengwei, HUANG Runqiu, XIE Tao, ZHANG Xinhai, XU Huixi(NationalLaboratory of Geohazard Prevention and Geoenvironment Protection, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China;BeijingMu2 nicipal KeyLaboratory for Resource Environment and Geographic In2 for mation System, CapitalNormalUniversity, Beijing 100037, Chi2 na) Design and i mplementation of processing flow system for remote sensing i mage Abstract: When processing remote sensing images, we might make use of different methods as a result of various purposes1The process is not a simple operation, but a complicated process inclu2 ding differentoperations1Meanwhile, there aremany kindsof remote sensing i mages, and the corresponding processing flows are also di2 verse, so it is out of place to utilize fixed processing flow1Then an alterable processing flow should be advocated1In order to meet all these needs, an efficient and integrated processing system is built1 The processing system can define visual processing flow, and it can be easily extended1The system has got a lot of ideal effects in many successful applications, such as remote sensing i mage fusion1 Key words: remote sensing image processing; flow chart; data fusion; topological relation; unified modeling language WANG Chengyi, ZHAO Zhongming( Institute of remote sens2 ing applications, Chinese Academy of Science, Beijing 100101, China) Design of spati al database based on digital city Abstract:In this paper, the background and theory of digital city is introduced simply1Then seve