CAD到GIS数据转换与应用方法

摘要：以ARCGIS为例，主要探讨了从CAD数据到GIS数据，基础地理信息系统的基础地形图数据库和规划数据的方法。着重在数据的处理和数据库逻辑结构上进行了研究和探讨。并在此基础上提出了进一步发展思路和设想。
关键词：CAD数据；GIS数据；格式转换；ARCGIS
1.引言
数据是地理信息系统(GIS)运作的基础，数据是影响地理信息工程成功的关键因素。项目中数据部分的投资大、耗时长、往往使用户不堪重负。同GIS的开发相比较，GIS的数据录入或数据库建设明显薄弱，在GIS中，仅数据一项工作通常要占多达整个工程的75％左右的时间。在商业应用中，同时也意味着GIS系统成本的75％用在数据的建设上。而且数据质量的好坏对系统的运行起着至关重要的作用。而现在，GIS正在从以系统为中心转向以数据为中心。
基础地理信息系统中的数据分为栅格数据和矢量数据两大类，目前，在GIS的建设中，地理信息数据的采集仍占比较重要的地位。输入、整理地理数据在GIS中是比较琐碎、费时、代价昂贵的工作。从数据方案的选择到数据源的组织、数据工程的实施、数据的检查验收、数据的更新机制，每一个环节的顺利进行都依赖于对GIS数据的理解、技术的把握和经验的积淀。我国目前大多数的地理数据都是自动或半自动矢量化和扫描的途径来完成，这一技术已经日渐完善和成熟，目前大部分的省市都已经基本做完这一步。

2.存在问题分析

矢量数据的成果是否可以被GIS所运用取决于数据质量的好坏，GIS技术的发展和广泛应用，对成图系统作业数据提出了更高的要求。在基础地形图方面，一般都只是对地形图的图面表示效果做了详细考虑，没有考虑其地物的属性、分层、编码等。由于早期的CAD软件对属性数据的支持不够，数据在矢量化后仅仅是图面表示。
数字化成图系统（CAD）所提交的矢量数据在转入GIS中存在的问题主要表现在以下几个方面。

2.1数据格式的多样性

数据在CAD中有很多格式存在，包括AUTOCAD的.DWG 、MICROSTATION的 .DGN、清华三维利用CAD内核二次开发平台生产的数据（如南方测绘 、CASS）等等。每种软件对数据的描述都不一样，其中CAD生产的数据占主要部分。有些单位利用对CAD内核进行二次开发的软件来进行制作数据，但是还是存在一些CAD软件不可以解决的问题。所以在CAD数据向GIS数据转换的过程中总会出现各种各样的问题，导致项目成本的增加。

2.2对数据理解不同

由于早期测绘单位采用的软件基本都是CAD软件来成图，如AUTOCAD、MICROSTATION 等。由于作业

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方法和作业条件的限制，并且原有的作业思想一般都是对地图进行数字化出图，偏重于对空间几何信息的描述，更多的是注重图面效果，而对于数据后期的应用很少考虑。 GIS则要求空间信息与属性信息关联与管理。更多的是注重数据的应用和分析。结果是在数据转换的过程中，不仅空间信息会有损失，属性信息损失的情况会更严重。还有不同的数字化成图系统的开发人员和作业人员对GIS理解的不同，导致数据表示上有很大的差异。

2.3CAD数据不符合GIS规范

由于CAD系统与GIS在数据结构上存在着较大的差异，这使得其数据往往不能很好地满足GIS的要求。如基础地形图中花圃的符号，在CAD中插入符号表示和炸散用线表示的图面效果是一样的，不影响其出图工作，而在GIS中如果对点进行符号化，则必须在CAD中用块或点来表示，这样转入GIS来才能保证是个点；基础地形图的居民地在CAD中如果采用靠点捕的办法而不是将其封闭（Close）处理。在图面上的视觉以及出图的效果都是一样的。但是在GIS中，为了数据的应用要将居民地做面来处理。这样则必须在CAD中对所有的居民地进行封闭。这样才能保证转到GIS的数据是面。所以如果有一个统一GIS的标准将会对数据的可操作性、应用性等方面都有着重要的作用。就规划数据来看，由于没有一个详细的规范，导致数据标准不统一。这样在转化到GIS中也得不到很好的利用。

3.解决办法

数据转换包含两个方面：一是数据是否可以从现有cad（如：AutoCAD或Microstation）格式数据或其它格式数据转换到选定的GIS（如：ArcGIS）格式数据,保证其几何空间要素一致性；二是数据是否可以从现有的标准和成图方式，包括数据的分层、编码、封闭、接边、符号显示等。无损地转换到新的分层结构标准和成图方式。并增加GIS数据要求的属性结构和内容。
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，但是这并没有解决GIS对数据部门的真正需求，格式的转化仅仅达到显示数据的图面表示目的。但是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。通过分层标准和成图方式的转换，从而达到对地图（地形图、规划图等）显示和分析的目的。
我们这里以geodatabase为例，以基础地形图数据和规划数据对GIS数据在数据库中的逻辑组织进行探讨。

3.1基础地形图分析

由于shape文件由点、线、面三种类型组成，且每一种shape文件只可以存在一种类型。所以我们需要对地形图图式和规划图进行分析。
点在地形图中包括以点的形式存在的地物。如：测量控制点、不依比例尺的液体、气体储存设备稻田的符号等。
线在地形图中以线的形式存在的地物。如：不依比例尺围墙、铁路、各类管线、地类界等。
面在地形图没有明确的说明。我们根据GIS对数据的要求和实际情况对要求构面的要素进行构面。如：房屋、河流、绿地。
注记在地形图中所有以文字方式存在的地物。我们根据文字的插入点。以点的形式对数据进行管理。
3.

1.1地形图分层设计

根据国家标准地形图图式对数据进行分类，共分为10类，然后根据点、线、面每类数据的要求分为若干个不同类型的层。（图1）
3.

1.2属性设计

根据GIS对数据库要求对数据进行属性设计，编码为所有地物共有的字段。对数据要求不同。不同类的地物属性字段也不一样（表

1、

2、3）

图1 地形图分层设计与geodatabase关系对照 表1测量控制点层ctlpnt

表2面状房屋resrgn

表3线状房屋附属设施 resapl

3.

1.3数据编码的设计

编码是在系统中地物的唯一关键字。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。在进行基础地形数据编码设计时，必须遵循几个原则：（1）符合国家行业标准，操作方便。可扩充性。用户可根据不同需求，写作专题显示及输出。在《GB/T14804-931：500 1：1000 1：2000 地形图要素分类与代码》（1994-08-01）地理要素分类的基础上，加入构成地理要素的实体的分类与特征属性，在国标中不满4位的,用0补齐。采用六位数字码。能够较好地满足GIS应用需求。结构如下：
编码 = 地形要素分类码（4位）+
地形要素特征码要素编码 ＋ 实体特征编码 ＋ 实体顺序编码
X X X X ＋ X ＋X