CAD數據轉換算法及轉換流程研究

周赟 徐小芳 胡玉龍

摘 要：本文基于筆者從事數據處理的相關工作經驗，以CAD到GIS數據線要素轉換方法為研究對象，探討了算法實現的流程，相信對從事相關工作的同行能有所裨益。

關鍵詞：CAD GIS 線要素 轉換

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（a）-0083-02

地理信息數據是GIS應用系統(tǒng)的血液，GIS應用本身就體現為對地理數據的處理：數據采集、編輯、存儲、管理、分析、查詢、顯示與制圖。本文介紹了如何實現竣工測量成果（CAD）向增量信息文件格式的轉換。

1 轉換前的數據處理

1.1 圖形數據分層和編碼

由于地形圖要素分層、分類及編碼的好壞直接影響到地理信息數據的錄入、使用和交換，因此，必須依照地形圖圖式對地形圖要素進行嚴密的科學劃分，進行合適的分層，形成系統(tǒng)的分類與代碼體系，以保證其采集、存儲、檢索、分析、輸出及交換的一致、方便和高效。

分層是數字化成圖系統(tǒng)中數據組織的一種重要手段，我們按照地物實體類別分層，即以我國現行的《l∶500，1∶1000，1∶2000地形圖要素的分類與代碼》將地形實體分為九大類：測量控制點，居民地和垣柵，工礦建筑及其他設施，交通及附屬設施，管線及附屬設施，水系及附屬設施，境界，地貌與土質，植被等，并對每一大類中所包含的地圖實體做了詳細的規(guī)定。本次實驗根據竣工測量的內容以及成果規(guī)范等實際情況，在現行的國家地形圖要素分類的基礎上進行了細分。

1.2 要素分類和編碼

要素的分類和編碼是建立空間數據庫的基礎，它影響到系統(tǒng)內數據的組織、采集、存取、編輯和使用等方法，更影響到數據的轉換和交換，因而可以稱作是空間數據庫的“生命線”。數據的規(guī)范化和標準化首先就體現在分類和編碼方案上。在本次的基礎空間數據庫，尤其是地形數據庫的分類和編碼（要素表的設計）工作中。

1.3 線、多邊形閉合性檢驗

對于線狀要素，在采集時一般采用重新數字化地物的定位中心線，并使其具有規(guī)定的代碼和屬性。對于面狀地物，如房屋、水體、公園、綠地等應該表示成一個閉合整體，面狀區(qū)域中輸入唯一的標識點，使其具有規(guī)定的代碼和屬性。當不同地物有公共邊時，重合部分要重新數字化，每次給出相應地物的代碼和屬性，重合部分嚴格的進行捕捉。由于AutoCAD對圖形沒有檢驗功能，地形圖數字化時可能出現出頭等現象，特別對于多邊形表示的地物，轉換以后應該是與GIS中的面要素相對應，而轉換時，只有是閉合的多邊形轉換后才能轉換成面。所以多邊形地物必須加以封閉，我們在AutoCAD環(huán)境下編程，通過人機交互方式完成多邊形的閉合工作。

2 數據格式轉換算法實現

CAD與GIS兩者的數據結構完全不同，雖然許多的GIS軟件也能接受AutoCAD數據（*dxf），但是，在實際的轉換過程中，由于各方面的原因，轉換后都或多或少存在著問題，主要表現為以下幾方面：

要素丟失：由于某些CAD軟件的圖形實體GIS軟件不接受，或者轉換前后對應關系沒有處理好，有的內容沒有轉換過來，轉換后就造成要素丟失。

要素變形：CAD軟件中的圖形實體數據結構定義與GIS軟件中不一致，或者CAD數據在作業(yè)過程中操作不規(guī)范都能造成要素變形。

數據冗余：CAD中分層不合適（如母線和符號未區(qū)分好，符號當成母線轉換過來），或一條線段上點太多太密，而造成數據冗余。

屬性信息不足：各種CAD軟件都沒有或很少有屬性信息，造成轉換后屬性信息不足。許多屬性信息追加起來還比較費時費力，容易造成錯漏，而且不易檢查修改。

所需存儲空間增大：體現不出GIS的特點。

編輯量增大：由于CAD對圖形沒有檢驗功能，出現了線條連接處不閉合，或線條出頭等問題，這些都是GIS所不能接受的，這就造成了轉換后編輯、修改工作量增大。

3 線要素轉換

線條是AutoCAD中最基本的對象。AutoCAD可以創(chuàng)建各式各樣的線條，如直線、包含或不包含弧線的多段線、多重平行線和徒手畫線等。地形圖中除了包含簡單線外，為了能夠直觀、形象的表示地物，需要使用特制的符號來表示一些復雜地物。在AutoCAD中，用線型對線狀地物進行表達，如陡坎、柵欄、輸電線等。這樣不僅有利于線狀地物的編輯和管理，而目便于線狀實體的數據轉換。

（1）圖形數據的提取。

AutoCAD中的線狀實體的圖形數據也是根據不同的實體類型分別提取不同的數據，對于線狀圖形要素，首先要對所有的線進行檢索，得到圖形元素的實體名，并判斷實體的幾何類型和閉合情況，對不同的線要素編制不同的轉換程序，其中不同的線要素需要記錄的格式如下：

Line

目標標識碼、編碼、層名、顏色、線型、線的特征類型、結點數、起點X，起點Y、終點X，終點Y。

Polyline2dPolyline

目標標識碼、編碼、層名、顏色、線型、線的特征類型、結點數、結點坐標。

CirCle

目標標識碼、編碼、層名、顏色、線型、線的特征類型、結點數、半徑、中心點坐標。

Spline

目標標識碼、編碼、層名、顏色、線型、線的特征類型、控制點數、控制點坐標。

說明：①線的特征類型二l、2、3、4、5、6、100，l為折線、2為圓弧、3圓、4為橢圓、5光滑曲線、6為B樣條曲線、100為間接坐標線。②圓弧和圓的點數均為3，橢圓為4。

（2）屬性數據提取。

線狀實體的屬性數據分情況提取。如道路、河流的名稱，同點實體相似，也是通過屬性提取程序，將CAD中的文本注記寫入到屬性表中，通過關鍵字同圖形相連。等高線的屬性數據只包括等高線的高程值，我們將其高程值存儲在等高線的Elevation特性項中，轉換時可以直接提取該特性項的數據。

（3）線轉換流程（見圖1）。

4 結論

本文實現了從CAD數據到GIS數據線要素轉換的無信息丟失轉換，其結果將可以對矢量地形圖進行更新和維護。

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