摘要：怎樣有效地生產(chǎn)和管理空間數(shù)據(jù)是GIS行業(yè)一直在探討的課題，本文通過對建立“空間數(shù)據(jù)庫”的一些體會和認(rèn)識，探討CAD圖形系統(tǒng)生產(chǎn)的矢量數(shù)據(jù)到GIS數(shù)據(jù)建庫中的一些技術(shù)路線，并對這種路線進(jìn)行分析，探索適合利用CAD系統(tǒng)生產(chǎn)的數(shù)據(jù)建庫方法。

關(guān)鍵詞：CAD 數(shù)據(jù) GIS建庫，無縫數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 質(zhì)量控制

Discussion on the Project of CAD File to GIS Database Building

Abstract: How to collect and manage spatial data effectively? It’s been a hot topic in GIS industry for years. This paper aims to seek after some ways of database building by making use of CAD system based on certain realization and cognition of spatial database building and analysis of technology path of vector data generated from CAD graphic system to GIS database building.

Key Word: CAD, Database, GIS Database Building, Seamless Database,

Data Transformation, Quality Control

一、概述

隨著科技的發(fā)展，計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）與地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)都已取得了長足的發(fā)展。同時，社會對空間信息的采集、動態(tài)更新的速度要求越來越快，特別是對城市建設(shè)中所需的大比例尺空間數(shù)據(jù)的獲取、共享、建庫和應(yīng)用方面的要求越來越高。測繪行業(yè)在近十年來發(fā)生了巨大的變化，CAD與GIS的集成已是必然趨勢，許多數(shù)字測圖的后期工作都要求建立GIS數(shù)據(jù)庫，尤其是與空間數(shù)據(jù)緊密相關(guān)的國土、水利、電力、房產(chǎn)、規(guī)劃、地質(zhì)等部門的管理信息系統(tǒng)，對CAD與GIS的互操作性和集成應(yīng)用產(chǎn)生了越來越強(qiáng)烈的需求。數(shù)字化成圖的重點(diǎn)也由原來單純的圖形編輯、打印出圖轉(zhuǎn)向為GIS提供精度高、信息完整、格式規(guī)范的前端數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)建庫是一個對各種空間地理信息、屬性信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)化、拓?fù)浠?biāo)準(zhǔn)化重組與加工處理，建立支持各種GIS應(yīng)用、數(shù)字城市建設(shè)的專項、綜合數(shù)據(jù)庫的過程。數(shù)據(jù)是GIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)，怎樣有效地生產(chǎn)數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)是GIS行業(yè)一直在探討的課題。

早期利用“數(shù)字化成圖”方法也生產(chǎn)了不少電子地圖數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)主要功能是拿來打印出圖，只有空間信息而沒有編碼屬性信息，當(dāng)然不能入庫；后來的地圖中圖形實體加入了地物編碼，雖然是一個進(jìn)步，但仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因為GIS的屬性信息非常豐富，不是僅僅一個地物編碼那么簡單；隨著時代的發(fā)展，很多新的電子地圖也包含GIS需要的屬性信息了，但這并不能代表完全達(dá)到要求，因為這些屬性信息必須要與空間信息緊密地結(jié)合起來，而且要有條理地存放，以便達(dá)到易于檢索、易于編輯的目的。同時，在入庫前必須保證這些信息的正確性，老的面向成圖的電子地圖只是保證了出圖打印的效果，但要進(jìn)GIS就有諸多錯誤，常見的有：面狀地物不封閉；同類線劃斷為多條，即偽結(jié)點(diǎn)、圖形含有重復(fù)實體；復(fù)合線含有重復(fù)結(jié)點(diǎn)；線狀實體自相交；等高線高程與注記不符合等，故基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)入庫前還需要一些加工和質(zhì)量檢查處理。

二、CAD文件到GIS數(shù)據(jù)入庫的技術(shù)路線

空間數(shù)據(jù)建庫中最重要的部分就是數(shù)據(jù)導(dǎo)入，而數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊中最核心的部分又是DLG 數(shù)據(jù)的處理。現(xiàn)今數(shù)據(jù)采集通常使用Autodesk公司的AUTOCAD平臺或Bentley 公司的MicroStation平臺，數(shù)據(jù)的文件形式分別是DWG和DGN。

針對不同的數(shù)據(jù)采集方式，其數(shù)據(jù)入庫的路線也有很大的差別。

通常的空間數(shù)據(jù)采集分為三種：一種是只考慮用以打印出圖，不考慮數(shù)據(jù)入庫管理的問題，這樣生產(chǎn)出來的數(shù)據(jù)入庫時，要由建庫單位開發(fā)專門的數(shù)據(jù)接口程序，對數(shù)據(jù)進(jìn)行大量的編輯和檢查，長期以來就形成了用以打印出圖的基本圖和用以入庫的入庫圖，而這些專用的數(shù)據(jù)接口“只管進(jìn)不管出”，導(dǎo)致數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫導(dǎo)出時發(fā)生很多錯漏的情況，且建庫單位竣工后置之不理，造成以后更新數(shù)據(jù)不對應(yīng)的難題。

第二種數(shù)據(jù)采集方式是在圖形系統(tǒng)外掛接一個屬性庫，將實體的圖形信息和屬性信息關(guān)聯(lián)，CAD內(nèi)的圖形及其屬性實時導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫中。這種技術(shù)思路非常好，但是一個不可忽視的問題是數(shù)據(jù)生產(chǎn)的用戶不愿去用這個實時數(shù)據(jù)庫，一方面因為數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位通常不是數(shù)據(jù)管理應(yīng)用單位，不愿意去維護(hù)一個外掛的屬性數(shù)據(jù)庫，造成圖形屬性信息同步困難；另一方面，空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)量龐大，就是ArcGis連空間數(shù)據(jù)庫都要SDE引擎，普通的數(shù)據(jù)聯(lián)動在小范圍內(nèi)可行，但在操作較大范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)時效率太低。

第三種數(shù)據(jù)采集方式是利用圖形擴(kuò)展屬性的方式。擴(kuò)展數(shù)據(jù)可存儲地物編碼和大量的屬性信息。并且這種方式下擴(kuò)展屬性與圖形對象是緊密地結(jié)合在一起的，有利于圖形和屬性的一體化操作，維護(hù)數(shù)據(jù)邏輯一致性。CAD平臺易于操作但不利于數(shù)據(jù)的管理，而GIS系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的要求過于復(fù)雜又不利于直接作為野外數(shù)據(jù)采集的平臺，所以現(xiàn)在的GIS前端數(shù)據(jù)，其空間數(shù)據(jù)都是以圖形得方式存在，屬性數(shù)據(jù)則作為圖形實體的擴(kuò)展屬性來存儲。

比較以上三種數(shù)據(jù)采集入庫方式，不難看出，第三種方式不僅在前端數(shù)據(jù)采集中更容易受到用戶的歡迎（圖形屬性數(shù)據(jù)緊密結(jié)合，直觀、易操作），在數(shù)據(jù)入庫時，其擴(kuò)展屬性數(shù)據(jù)也可以方便地進(jìn)行導(dǎo)入和導(dǎo)出。

下面主要討論AutoCAD的DWG格式數(shù)據(jù)入庫的方式。首先要進(jìn)行CADàGIS的數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換，這也是數(shù)據(jù)建庫的基礎(chǔ)。按照轉(zhuǎn)換方式的不同，可以分為直接的轉(zhuǎn)換和間接轉(zhuǎn)換兩種方法。

數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換要求CAD與GIS二者之間不通過特制的程序接口就能夠互相的轉(zhuǎn)換或者直接的讀寫，由于CAD和GIS 系統(tǒng)描述同一空間對象的數(shù)據(jù)模型與語義存在一定的差別，以上的方法雖然可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，但是在轉(zhuǎn)換過程中容易導(dǎo)致信息丟失。例如，當(dāng)數(shù)據(jù)從AutoCAD轉(zhuǎn)換到ESRI的shape文件或者Coverage時，就會丟失AutoCAD中定義的圖形對象擴(kuò)充屬性。因此，直接轉(zhuǎn)換難以顧及ＧＩＳ中的屬性數(shù)據(jù)，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)無縫轉(zhuǎn)換。同時，在AutoCAD端直接利用ArcSDE數(shù)據(jù)訪問API操作數(shù)據(jù)庫雖可顧及GIS的屬性數(shù)據(jù)，但是既不方便又不安全，讓外業(yè)小組可以直接更新GIS數(shù)據(jù)庫缺乏了必要的中間過程。

                            

    通過以上的方式將DWG格式轉(zhuǎn)換為Coverage或Shapefile文件格式后，就可以使用空間數(shù)據(jù)引擎將這些數(shù)據(jù)方便的寫入數(shù)據(jù)庫中。

三、南方GIS建庫專家――CASS數(shù)據(jù)入庫方案

3.1 CASS軟件實體組織

在南方數(shù)碼科技有限公司的CASS7.0地形地籍成圖系統(tǒng)中，可以將它們統(tǒng)一為一種圖形，在這種圖形里，既可以入庫又可以出圖打印。圖形骨架線結(jié)構(gòu)將入庫需要的骨架線和出圖需要的附屬線劃有機(jī)地結(jié)合在一起，保證了圖形可同時達(dá)到入庫和出圖這兩種要求。

CASS7.0軟件采用骨架線（＋編組）和實體擴(kuò)展屬性來組織實體的技術(shù)，既保證了圖形編輯的靈活性，又保證了與GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的完整性。骨架線是數(shù)字地圖導(dǎo)入GIS的一種概念性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和支撐技術(shù)。同時，也是CASS的一種底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使得CASS的地圖編輯可以直接針對骨架線進(jìn)行。任何線狀地物或面狀地物，只要骨架線的數(shù)據(jù)（位置等）發(fā)生改變，與骨架線相關(guān)的所有符號也會發(fā)生相應(yīng)的改變。編組選擇功能則使得復(fù)雜地物（如斜坡、陡坎、填充地物等）在編輯時自動分解，輸出是又是一個整體。

而實體擴(kuò)展屬性數(shù)據(jù)可存儲地物編碼和大量的屬性信息。采用這種方式，擴(kuò)展屬性與圖形對象能緊密地結(jié)合在一起，有利于圖形和屬性的一體化操作，維護(hù)數(shù)據(jù)邏輯一致性。AutoCAD中實體擴(kuò)展屬性的寫入和讀出可以通過對對象（Object）分別用SetXdata和GetXData方法得到。