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DWG格式向GIS格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
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摘 要：地理數(shù)據(jù)是GIS應(yīng)用系統(tǒng)的血液，在整個GIS系統(tǒng)的開發(fā)過程中數(shù)據(jù)建設(shè)所消耗的成本占相當(dāng)大的比例。由于種種原因，造成了GIS系統(tǒng)沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)格式不兼容，引起了數(shù)據(jù)的重復(fù)采集和開發(fā)，降低了數(shù)據(jù)的利用率，限制了數(shù)據(jù)的共享，從而阻礙了GIS的發(fā)展。本文深入研究CAD與GIS的數(shù)據(jù)特點和中國標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式中的矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式，提出了轉(zhuǎn)換前的數(shù)據(jù)處理問題。最終實現(xiàn)了AutoCAD環(huán)境下的大比例尺城市地形圖圖形要素與ARC/INFO的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。
關(guān)鍵詞：CAD；DLG；GIS；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)共享
0.引言
我們正在以前所未有的速度向信息化社會邁進。由于信息和空間位置的普遍相關(guān)性，GIS在人們的生產(chǎn)和生活中扮演著越來越重要的角色
目前，國內(nèi)和國際上廣泛應(yīng)用的地理信息系統(tǒng)和測繪制圖軟件很多，較著名的有MAPGIS、GEOSTAR、ARC/INFO、SV300、CASS、清華山維、開思等，為了能與這些流行的軟件互聯(lián)互通、資源共享，編圖系統(tǒng)要設(shè)計有輸入這些軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換文件接口，把交換文件輸入到編圖系統(tǒng)中，經(jīng)過批量或個別編輯的方式處理成編圖系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。另外，編圖系統(tǒng)也能生成與這些軟件系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)交換文件一模一樣的文件，利于編圖系統(tǒng)處理的圖形數(shù)據(jù)很方便地轉(zhuǎn)換成這些軟件系統(tǒng)的圖形數(shù)據(jù)，達到“以不變應(yīng)萬變”的境界。
1.空間數(shù)據(jù)交換模式
數(shù)據(jù)交換是實現(xiàn)數(shù)據(jù)重復(fù)利用核數(shù)據(jù)共享的必經(jīng)路徑，目前實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的模式大致有：
（1）外部數(shù)據(jù)交換模式。
（2）直接數(shù)據(jù)訪問模式。
（3）數(shù)據(jù)互操作模式。
（4）空間數(shù)據(jù)共享平臺。
對國內(nèi)大多數(shù)用戶來說，外部數(shù)據(jù)交換模式在具體的工程應(yīng)用中更具有可操作性和現(xiàn)實性，與現(xiàn)實的技術(shù)、資金條件更相符。根據(jù)本部門習(xí)慣用的SCS軟件來進行地形圖的縮編工作，此軟件它能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的交換，并且數(shù)據(jù)在進行了預(yù)處理后信息不發(fā)生丟失和冗余問題。
2.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
AutoCAD與Arc/Info是兩種不同的軟件系統(tǒng)，前者是CAD軟件，后者是GIS軟件。它們的數(shù)據(jù)文件無論在數(shù)據(jù)格式方面，還是在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面，都各自具有不同的特點。
2.1 AutoCAD的數(shù)據(jù)特點
AutoCAD是一種矢量形式的CAD軟件，其豐富的圖形功能可以繪制出多種圖形元素，除此之外，AutoCAD中的描述其性數(shù)據(jù)如元素顏色、層名等，存儲在數(shù)據(jù)模型中，通過點、線、面將地理數(shù)據(jù)存儲在二進制格式的文件中，缺乏屬性信息。并且都存放在同一個圖形文件中。
2.2 Arc/Info的數(shù)據(jù)特點
Arc/Info是一種功能很強的GIS軟件。Arc/Info的數(shù)據(jù)由三部分組成。圖形數(shù)據(jù)、圖形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)與圖形屬性數(shù)據(jù)。很特別的是，這三類數(shù)據(jù)并不存放在同一個數(shù)據(jù)文件中，而是分別放在多個文件中，如ARC、ARX、PAT、TIC等，這些文件處于同一個子目錄下。但數(shù)據(jù)文件中的元素不是孤立的，而是相互聯(lián)系的。
2.3 AutoCAD與Arc/Info的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
AutoCAD與Arc/Info的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換包含兩方面的內(nèi)容。一方面是將AutoCAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Arc/Info數(shù)據(jù)，以便建立起圖形元素的拓?fù)潢P(guān)系，并且與屬性數(shù)據(jù)結(jié)合為一體，用于空間分析與管理。另一方面是將Arc/Info數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成AutoCAD數(shù)據(jù)，以便利用AutoCAD的制圖功能及外部接口，輸出整體的或?qū)ｎ}的圖形。
但在AutoCAD 2004基礎(chǔ)上安裝的SCA2004（廣州開思）軟件已經(jīng)能夠加載屬性信息，并且自帶了GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的工具條，給GIS軟件開發(fā)和數(shù)據(jù)共享都帶來了方便。
《SCS G2004》系統(tǒng)的圖形數(shù)據(jù)交換文件采用明碼文本文件方式記錄，包括符號特征點、線的所有空間信息和圖形屬性編碼信息，數(shù)據(jù)共分為8個類型：
（1）線、面狀地物
（2）等高線、等深線
（3）圓形地物
（4）圓弧形地物
（5）簡單點符號（高程點等）
（6）復(fù)雜點符號
（7）文字注記
（8）文件結(jié)束標(biāo)識
由于二維地形編碼體系是基于地形對象的符號描述特征分類的，從分類上已經(jīng)達到了足夠細的程度，因而上述交換文件可以容易地與當(dāng)前各種GIS軟件和工程應(yīng)用軟件包交換數(shù)據(jù)，并可按照用戶的需要自由提取全部或部分信息。
3.數(shù)據(jù)入庫
數(shù)據(jù)入庫的示意圖如圖3.1所示：
圖 3.1 數(shù)據(jù)入庫流程
Coverage數(shù)據(jù)是經(jīng)過拓?fù)潢P(guān)系處理過的，在Coverage中面、線要素類必須支持regions和routes，也就是不能重疊，在Geodatabase中就不需要這樣。在Geodatabase中建立topology關(guān)系限制的條件有：
（1） 相鄰的面要素之間不能有重疊，也不能有縫隙；
（2） 面要素的邊界線要相吻合。
這樣，Geodatabase中的拓?fù)潢P(guān)系將很少的信息存在數(shù)據(jù)庫中，僅僅是拓?fù)鋮?shù)（用到的要素類、束值、相關(guān)rank和rules）、dirty areas 、errors and exceptions ，所有其他信息在操作用到的要素類時都浮在表面，使得控制環(huán)境很松，而Coverage將所有的拓?fù)湫畔⒎旁跀?shù)據(jù)庫中，有嚴(yán)格的一套工具來操作要素。
3.1 數(shù)據(jù)通道
ArcSDE是ArcGIS與關(guān)系數(shù)據(jù)庫之間的GIS通道。它允許用戶在 多種數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中管理地理信息，并使所有的ArcGIS應(yīng)用程序都能夠使用這些數(shù)據(jù)。
ArcSDE是多用戶ArcGIS系統(tǒng)的一個關(guān)鍵部件。它為DBMS提供了一個開放的接口，允許ArcGIS在多種數(shù)據(jù)庫平臺上管理地理信息。
如果你的ArcGIS需要使用一個可以被大量用戶同步訪問并編程的大型數(shù)據(jù)庫，ArcSDE為你提供必要的功能。通過ArcSDE你的ArcGIS可以在DBMS中輕而易舉地管理一個共享的、多用戶的空間數(shù)據(jù)庫。
ArcInfo數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建模通常是圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)一起放在數(shù)據(jù)庫中，通過ArcSDE+SQL 語句進行各項操作，這種方式的特點是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較簡單，開發(fā)方便，針對圖形的分析很容易，但是在進行大量數(shù)據(jù)操作時，容易造成堵塞，而且不好滿足一些復(fù)雜的報表類查詢和統(tǒng)計分析。在實際應(yīng)用中，速度慢、效率低，經(jīng)常造成死機現(xiàn)象，所以不適用于大型并且信息要經(jīng)常更新的系統(tǒng)中。
3.2 數(shù)據(jù)庫的選擇
Geodatabase可以是小型的、單用戶的數(shù)據(jù)庫，也可以大到企業(yè)級、多用戶的數(shù)據(jù)庫。ArcSDE的首要任務(wù)就是保證你的Geodatabase能夠通過任意網(wǎng)絡(luò)讓大量用戶所共享、編輯和使用，并可任意調(diào)整Geodatabase的大小以滿足特定的需要。
ArcSDE在DBMS中并沒有對數(shù)據(jù)管理使用任何的額外手段，相反，它卻是充分利用了一般的DBMS和SQL數(shù)據(jù)類型的所有優(yōu)點。
ArcSDE保證能夠訪問多種DBMS，使用每種DBMS所支持的標(biāo)準(zhǔn)SQL類型來管理數(shù)據(jù)，并且支持所有的空間數(shù)據(jù)類型（包括要素、柵格、拓?fù)洹⒕W(wǎng)絡(luò)、地形、測量數(shù)據(jù)、表格數(shù)據(jù)，以及位置數(shù)據(jù)，例如地址、模型和元數(shù)據(jù)），而無需用戶考慮DBMS的底層實現(xiàn)。
4.結(jié)束語
本文通過對CAD與GIS兩種數(shù)據(jù)特點的分析和比較，研究了當(dāng)前數(shù)據(jù)共享常用的方法以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換前后容易出現(xiàn)的問題，通過利用國家標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)文件作為中間文件，建立了兩種數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換模型，通過編制一系列軟件，實現(xiàn)了大批量的DLG數(shù)據(jù)的共享。節(jié)省了人力、物力，提高了作業(yè)效率。
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