DWG數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)GIS數(shù)據(jù)在Web中的實(shí)現(xiàn)

杜紅濤 何旭海 張華 龐玉良

（洛陽(yáng)鴻業(yè)迪普信息技術(shù)有限公司，河南 洛陽(yáng) 471003）

GIS 平臺(tái)在空間規(guī)劃數(shù)據(jù)分析、編制、實(shí)施監(jiān)督預(yù)警等工作中作用巨大，能夠快速對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模、分析、處理。現(xiàn)階段，空間規(guī)劃編制成果有很大一部分是DWG 格式的數(shù)據(jù)。根據(jù)自然資源部要求，空間規(guī)劃的最終成果要提交GIS 格式的數(shù)據(jù)，因此，亟須將DWG 格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為GIS 格式。

1 概述

在Web 中實(shí)現(xiàn)DWG 數(shù)據(jù)向GIS 數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換主要體現(xiàn)在客戶端和服務(wù)器。客戶端采用Web Services 技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳，服務(wù)器采用Teigha.Net 和ArcGIS Engine 技術(shù)將DWG 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為GIS 數(shù)據(jù)。

Web Service 是一個(gè)平臺(tái)獨(dú)立、低耦合、自包含、基于可編程的Web 的應(yīng)用程序。

Teigha.Net SDK 由開(kāi)放設(shè)計(jì)聯(lián)盟（Open Design Alliance，ODA）提供，是基于.Net 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的軟件開(kāi)發(fā)包[1]。

ArcObjects SDK 由 美 國(guó)ESRI（Environmental Systems Research Institute，Inc.美國(guó)環(huán)境系統(tǒng)研究所公司）推出，是為編程人員開(kāi)發(fā)客戶化應(yīng)用程序提供的組件包。

DWG 數(shù)據(jù)是由AutoCAD、中望CAD、浩辰CAD 等CAD 設(shè)計(jì)軟件生產(chǎn)的數(shù)據(jù)，主要有DWG、DXF 兩種數(shù)據(jù)格式[3]。

GIS 數(shù)據(jù)是由ArcGIS 等GIS 設(shè)計(jì)軟件生產(chǎn)的數(shù)據(jù)，常用的GIS 數(shù)據(jù)類型有柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)兩種類型[4]。柵格數(shù)據(jù)的主要格式有.jpg、.png、.tif 等；矢量數(shù)據(jù)的格式主要有Shapefile（矢量圖形）、Personal Geodatabase（個(gè)人空間數(shù)據(jù)庫(kù)）、File Geodatabase（基于文件格式的數(shù)據(jù)庫(kù)）和ArcSDE Geodatabase（企業(yè)級(jí)空間數(shù)據(jù)庫(kù)）。本文所說(shuō)的GIS數(shù)據(jù)是指矢量數(shù)據(jù)。

DWG 數(shù)據(jù)常用的圖元類型有：直線、多段線、圓弧、圓、橢圓弧、橢圓、面域、填充、塊、屬性塊、單行文字、多行文字、組。GIS 數(shù)據(jù)常用的要素類型有：點(diǎn)、多點(diǎn)、線段、圓弧、橢圓弧、多段線、多邊形、圓、橢圓等。

DWG 數(shù)據(jù)和GIS 數(shù)據(jù)是由兩種不同軟件平臺(tái)生產(chǎn)的數(shù)據(jù)，因此需要先確定兩種數(shù)據(jù)之間圖元的對(duì)照關(guān)系（如表1 所示），才能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

表1 DWG數(shù)據(jù)圖元和GIS數(shù)據(jù)圖元對(duì)應(yīng)關(guān)系

2 數(shù)據(jù)上傳

本文主要基于.NET 技術(shù)和Web Services 技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳。

用戶選擇DWG 數(shù)據(jù)后，客戶端將DWG 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為二進(jìn)制數(shù)據(jù)流，通過(guò)POST 的方法傳到服務(wù)器，服務(wù)器如果正確接收到DWG 數(shù)據(jù)，則對(duì)DWG 數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)上傳流程如圖1 所示。

圖1 數(shù)據(jù)上傳流程

3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

DWG 數(shù)據(jù)向GIS 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的過(guò)程主要包括圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、屬性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、特性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。具體步驟如下：

（1）使用Teigha.Net SDK 打開(kāi)需要轉(zhuǎn)換的DWG 數(shù)據(jù)，并獲取DWG 數(shù)據(jù)中的塊表記錄（BlockTableRecord）[5]。

（2）根據(jù)表1 中DWG 數(shù)據(jù)圖元和GIS 數(shù)據(jù)圖元對(duì)應(yīng)關(guān)系構(gòu)建DWG 數(shù)據(jù)和GIS 數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換通道。

（3）循環(huán)解析塊表記錄中的DWG 數(shù)據(jù)并獲取轉(zhuǎn)換參數(shù)，根據(jù)轉(zhuǎn)換參數(shù)使用ArcObjects SDK 創(chuàng)建GIS 數(shù)據(jù)。在圖形轉(zhuǎn)換過(guò)程中，為保證DWG 數(shù)據(jù)的完整性，需要將DWG 圖元的特性轉(zhuǎn)為GIS 要素的屬性；如果DWG 圖元存在擴(kuò)展屬性，則同步將DWG 圖元的擴(kuò)展屬性轉(zhuǎn)為GIS 要素的屬性。具體轉(zhuǎn)換流程如圖2 所示。

圖2 DWG數(shù)據(jù)和GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程

3.1 DWG 文件解析

使用Teigha.Net 接口打開(kāi)DWG 數(shù)據(jù)，獲取DWG 數(shù)據(jù)中的塊表記錄，遍歷塊表記錄中的DWG 圖元，獲取需要轉(zhuǎn)換的DWG 數(shù)據(jù)。

打開(kāi)DWG 文件：

3.2 圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

解析DWG 圖元是為了獲取GIS 數(shù)據(jù)創(chuàng)建時(shí)需要的參數(shù)，創(chuàng)建不同類型的GIS 數(shù)據(jù)所需要的參數(shù)不同。下面以多段線和面填充為例說(shuō)明圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的步驟。

3.2.1 DWG 多段線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

DWG 多段線由直線或圓弧組合而成，首先，使用Teigha.Net 將DWG 多段線分解為圖元集合（集合中包括直線、圓弧） ；其次，逐個(gè)解析并轉(zhuǎn)換直線和圓弧數(shù)據(jù)；最后，將轉(zhuǎn)換的直線和圓弧數(shù)據(jù)組合為GIS 多段線段集合（SegmentCollection）。DWG 多段線圖元轉(zhuǎn)換為GIS 數(shù)據(jù)線要素轉(zhuǎn)換流程如圖3 所示。

圖3 DWG多段線圖元轉(zhuǎn)為GIS數(shù)據(jù)線要素

（1）解析多段線數(shù)據(jù)

使用Teigha.Net 將DWG 多段線分解為圖元集合（集合中包括直線、圓弧）。((OdDbEntityPtr)pPolyline)->explode(entitySet);

遍歷多段線，獲取直線的起點(diǎn)坐標(biāo)和終點(diǎn)坐標(biāo)，圓弧的起點(diǎn)坐標(biāo)、終點(diǎn)坐標(biāo)、圓心角。

（2）直線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

GIS 數(shù)據(jù)的直線要素由起點(diǎn)坐標(biāo)（X、Y、Z）和終點(diǎn)坐標(biāo)（X、Y、Z）構(gòu)造。

使用Teigha.Net 獲取直線的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)，通過(guò)ArcGIS Engine API 實(shí)現(xiàn)對(duì)GIS 直線要素的重構(gòu)。

構(gòu)建GIS 直線數(shù)據(jù)：

iLine->PutCoords(iPointStart,iPointEnd);

（3）圓弧數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

GIS 數(shù)據(jù)的圓弧要素是由圓弧起點(diǎn)坐標(biāo)（X、Y、Z）、圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)（X、Y、Z），以及起點(diǎn)到終點(diǎn)的方向是否為逆時(shí)針、圓心角構(gòu)造。

具體構(gòu)造方法如下：

使用Teigha.Net 獲取DWG 圓弧的起點(diǎn)坐標(biāo)（X、Y、Z）、終點(diǎn)坐標(biāo)（X、Y、Z）、起點(diǎn)角度、終點(diǎn)角度，計(jì)算得到圓心角。使用ArcGIS Engine API 實(shí)現(xiàn)對(duì)GIS 圓弧要素的重構(gòu)。

構(gòu)建GIS 圓弧要素：

pConstCArc->ConstructEndPointsAngle(Point Start,PointEnd,VARIANT_TRUE,ArcAngle);

（4）GIS 數(shù)據(jù)

使用ArcGIS Engine API段集合 （SegmentCollection）的方式構(gòu)造線要素，然后將轉(zhuǎn)換后的直線要素、圓弧要素進(jìn)行拼接。

構(gòu)造線要素：

ISegmentCollectionPtr ipGonColl(CLSID_Polyline);

GIS 數(shù)據(jù)拼接：

ipGonColl->AddSegment(ipSegment);

3.2.2 DWG 面域填充數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

DWG 面域填充無(wú)法矢量化，第一步：需要將面域填充轉(zhuǎn)換為閉合多段線；第二步：使用Teigha.Net將DWG 多段線分解為圖元集合（集合中包括直線、圓弧）；第三步：逐個(gè)解析并轉(zhuǎn)換直線和圓弧數(shù)據(jù)；第四步：將轉(zhuǎn)換的直線和圓弧數(shù)據(jù)組合為GIS 面域段集合（SegmentCollection）。DWG 面域填充圖元轉(zhuǎn)換為GIS 數(shù)據(jù)面域要素的流程如圖4 所示。

圖4 DWG面域填充數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為GIS數(shù)據(jù)面域要素

（1）面域填充轉(zhuǎn)為閉合多段線

使用Teigha.Net 遍歷面域填充邊界，將填充邊界組合為閉合多段線。

（2）解析多段線數(shù)據(jù)

使用Teigha.Net 將DWG 多段線分解為圖元集合（集合中包括直線、圓弧）。((OdDbEntityPtr)pPolyline)->explode(entitySet);

遍歷多段線，獲取直線的起點(diǎn)坐標(biāo)和終點(diǎn)坐標(biāo)，圓弧的起點(diǎn)坐標(biāo)、終點(diǎn)坐標(biāo)、圓心角。

（3）直線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

GIS 數(shù)據(jù)的直線要素由起點(diǎn)坐標(biāo)（X、Y、Z）和終點(diǎn)坐標(biāo)（X、Y、Z）構(gòu)造。

使用Teigha.Net 獲取直線的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)，通過(guò)ArcGIS Engine API 實(shí)現(xiàn)對(duì)GIS 直線要素的重構(gòu)。

構(gòu)建GIS 直線數(shù)據(jù)：

iLine->PutCoords(iPointStart,iPointEnd);

（4）圓弧數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

GIS 數(shù)據(jù)的圓弧要素由圓弧起點(diǎn)坐標(biāo)（X、Y、Z），圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)（X、Y、Z），起點(diǎn)到終點(diǎn)的方向是否為逆時(shí)針、圓心角構(gòu)造。

使用Teigha.Net 獲取DWG 圓弧的起點(diǎn)坐標(biāo)（X、Y、Z）、終點(diǎn)坐標(biāo)（X、Y、Z）、起點(diǎn)角度、終點(diǎn)角度，計(jì)算得到圓心角。使用ArcGIS Engine API 實(shí)現(xiàn)對(duì)GIS 圓弧要素的重構(gòu)。

構(gòu) 建GIS 圓 弧 要 素：pConstCArc->Construct EndPointsAngle(PointStart,PointEnd,VARIANT_TRUE,ArcAngle);

（5）GIS 數(shù)據(jù)

使用ArcGIS Engine API 段集合（SegmentCollection）的方式構(gòu)造面域要素，然后將轉(zhuǎn)換后的直線要素、圓弧要素進(jìn)行拼接。

構(gòu)造線要素：

ISegmentCollectionPtr ipGonColl(CLSID_Polygon);

GIS 數(shù)據(jù)拼接：

ipGonColl->AddSegment(ipSegment);

3.3 屬性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

為了保證DWG 數(shù)據(jù)的完整性，本文在DWG 數(shù)據(jù)向GIS 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，將DWG 數(shù)據(jù)的擴(kuò)展屬性轉(zhuǎn)換為GIS 要素的屬性信息，同時(shí)設(shè)計(jì)了DWG 圖元的特性和GIS 圖元的對(duì)應(yīng)關(guān)系（如表2 所示）。

表2 DWG圖元特性和GIS要素屬性對(duì)應(yīng)關(guān)系

DWG 圖元的特性和擴(kuò)展屬性都是以鏈表的形式保存在xData 中，需要獲取DWG 圖形的屬性鏈表，然后遍歷解析鏈表信息，根據(jù)DWG 特性的CODE 值和鏈表的類型，最終得到所有屬性信息。

獲取DWG 圖元的XData 得到屬性鏈表：

遍歷屬性鏈表獲取屬性信息：

GIS 數(shù)據(jù)是以空間信息表的形式進(jìn)行存儲(chǔ)的，圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)作為表記錄存儲(chǔ)在空間信息表中。對(duì)GIS 要素的屬性操作，需要先獲取表結(jié)構(gòu)信息，然后將相應(yīng)的屬性值記錄到表中。

獲取GIS 要素屬性表：IFieldsPtr ipFields;

3.4 數(shù)據(jù)輸出

GIS 數(shù)據(jù)有兩種存儲(chǔ)方式，即：本地文件存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)[7]。本文采用數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)方式來(lái)存儲(chǔ)GIS數(shù)據(jù)。具體的輸出步驟為：首先連接GIS 數(shù)據(jù)庫(kù)，然后將構(gòu)建的GIS 圖形數(shù)據(jù)、GIS 要素屬性數(shù)據(jù)逐條插入GIS 空間信息表中。數(shù)據(jù)輸出方法如下：

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)DWG 數(shù)據(jù)和GIS 數(shù)據(jù)圖元對(duì)應(yīng)關(guān)系的研究，采用Teigha.Net API 技術(shù)對(duì)DWG 數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，提出了圖形分解、重組方法，以提高數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換精度。在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，采用ArcGIS Engine API 技術(shù)實(shí)現(xiàn)DWG 數(shù)據(jù)的完整轉(zhuǎn)換。此外，還基于Web Service技術(shù)，利用服務(wù)器強(qiáng)大的計(jì)算能力，提高轉(zhuǎn)換效率。