1 CAD制圖與GIS制圖的區(qū)別

　　CAD軟件具有強(qiáng)大的繪圖和處理矢量圖形的能力，提供了各種圖形創(chuàng)建和編輯工具、常用符號庫、色彩庫、圖層管理、排版功能及特殊化處理能力，能夠大大增強(qiáng)地圖的藝術(shù)感染力。同CAD相比，GIS較復(fù)雜，它拓展了CAD的內(nèi)容，推出了很多CAD制圖無法實(shí)現(xiàn)的功能。從CAD單純的圖形制作到GIS數(shù)形合一融合而成的整體，強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)管理能力不能小說是制圖工藝的一個(gè)進(jìn)步。但是，這并不代表CAD已跟不上時(shí)代，它依然具有目前GIS所無法媲美的優(yōu)勢。CAD制圖與GIS制圖的區(qū)別可以從“數(shù)據(jù)本質(zhì)”和“制圖方法”兩個(gè)方面來闡述。

　　1.1 數(shù)據(jù)本質(zhì)上的不同

　　數(shù)據(jù)是制圖的基礎(chǔ)，在CAD制圖與GIS制圖過程中，兩者利用的數(shù)據(jù)有著質(zhì)的不同。

　　1.1.1 坐標(biāo)系統(tǒng)

　　CAD和GIS都擁有自己的坐標(biāo)參考系統(tǒng)，所不同的是CAD的平面坐標(biāo)系所反映的只是一定比例尺下圖形的相對位置.可以說是手工制圖的翻版。而GIS作為一種地理分析工具，可以在系統(tǒng)支持下高效率、高精度定量地實(shí)現(xiàn)真正地理意義上的區(qū)域空間分析和過程模擬預(yù)測，因此要求數(shù)據(jù)具有較高的精度。它不僅具備經(jīng)緯度表示的具有實(shí)際意義的地理坐標(biāo)，還具有地圖投影坐標(biāo)。地圖投影是地圖最重要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。對于一幅由CAD軟件制作的數(shù)字地圖來說，只能如傳統(tǒng)紙張地圖一樣采用原始資料圖的投影，并用特定的地圖符號(經(jīng)緯網(wǎng))和注記加以表達(dá)。而GIS軟件的地圖投影系統(tǒng)模塊，使得地圖不再是從一(投影)而終，用戶可以根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行地圖投影的設(shè)置、選擇和變換。

　　1.1.2空間拓?fù)?/P>

　　拓?fù)涫蔷珳?zhǔn)地表達(dá)空間數(shù)據(jù)的有效方法，通過嚴(yán)格地約束要素之間的關(guān)系，提高空間數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和可用性。拓?fù)潢P(guān)系能清楚地反映實(shí)體之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系，比幾何關(guān)系具有更大的穩(wěn)定性，不隨地圖投影而變化。在GIS中空間數(shù)據(jù)之間的拓?fù)潢P(guān)系對于數(shù)據(jù)的處理和空間分析具有重要的意義。它不僅有助于卒問要素的查詢，還可以根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系鶯建地理實(shí)體，例如根據(jù)弧段構(gòu)建多邊形，實(shí)現(xiàn)面域的選取;根據(jù)弧段與結(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)關(guān)系重建道路網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行最佳路徑選擇等。而CAD中并不考慮數(shù)據(jù)問的拓?fù)潢P(guān)系，線段與線段之間是相互獨(dú)立的，它只要求圖元與圖元之間在視覺上互相連接，而對于圖形數(shù)據(jù)的坐標(biāo)或?qū)傩孕畔⑹欠裾嬲B接并無要求。例如，表示房屋的多邊形，在CAD中只要在視覺上看不出缺口即可，但在GIS中，則要求必須形成一個(gè)嚴(yán)格封閉的面。

　　1.1.3屬性數(shù)據(jù)

　　GIS系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的綜合體。系統(tǒng)中不僅有與地理實(shí)體分布有關(guān)的空間數(shù)據(jù)，還有表現(xiàn)各地理實(shí)體特征的屬性數(shù)據(jù)，如地物名稱、地貌類型、河流流量、土地等級、人口數(shù)量，等等。在GIS中，空間數(shù)據(jù)的管理是通過屬性數(shù)據(jù)庫來進(jìn)行的。在進(jìn)行空間矢量數(shù)據(jù)采集的同時(shí)，還要進(jìn)行屬性數(shù)據(jù)的錄入。制圖時(shí)專題圖層與屬性數(shù)據(jù)庫直接關(guān)聯(lián)，因而數(shù)據(jù)的變化可以直接在圖上得到反映，無需閃數(shù)據(jù)改變而重新制圖。而CAD中的空間圖形特征沒有數(shù)據(jù)庫來管理，圖形信息完全是以符號的形式進(jìn)行存儲(chǔ)的，修改起來比較麻煩。

　　1.2制圖方法上的不同

　　地圖設(shè)計(jì)可以分解為整體樣式設(shè)計(jì)和個(gè)體符號設(shè)計(jì)，其中整體樣式設(shè)計(jì)是指為地圖主題要素類確定地圖表示法，個(gè)體符號則是指地圖上表達(dá)地理個(gè)體的符號。作為一個(gè)專門的平面設(shè)計(jì)軟件，CAD的個(gè)體符號設(shè)計(jì)具有GIS無法比擬的優(yōu)勢，而在整體設(shè)計(jì)方面GIS的一體化制圖功能更是CAD所望塵莫及的。

　　1.2.1 CAD個(gè)體符號設(shè)計(jì)

　　地圖是地理要素符號化的抽象表達(dá)，地圖編制的主要任務(wù)就是設(shè)計(jì)既科學(xué)又具美感的各種地圖符號，這些符號包括點(diǎn)狀符號、線狀符號、面狀符號，以及3維立體符號等。以CorelDraw制圖軟件為例，CorelDraw具有強(qiáng)大的圖形編輯、文字處理、符號制作等功能，同時(shí)可建立豐富的系統(tǒng)符號庫以被調(diào)用和共享。CorelDraw雖然有很多自帶的符號，但大多不是地圖專用符號，很少能用于地圖。

　　由于它提供的可利用符號比較少，在專題地圖的制作過程中需要我們自行設(shè)計(jì)繪制符號。設(shè)計(jì)者可以根據(jù)制圖的需要設(shè)計(jì)出各種風(fēng)格的符號，人工的參與度較大，因此最能發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性，個(gè)人的想法設(shè)計(jì)更能夠融合進(jìn)圖形中，這就增加了地圖的美化空間;而GIS軟件專題圖符號較為單一，只能調(diào)用模板中所存在的僅有的幾種傳統(tǒng)的專題符號，如餅圖、直方圖、點(diǎn)密度等，從地圖輸出的角度來講，美學(xué)效果欠佳。

　　1.2.2 GIS一體化制圖

　　GIS軟件為用戶提供了一體化的地圖繪制、顯示、編輯和輸出的環(huán)境，模版化設(shè)置使用戶只需要移動(dòng)鼠標(biāo)、選擇菜單、點(diǎn)擊按鈕便可以輕松地制作出一幅專題地圖。由于GIS中專題圖層與屬性數(shù)據(jù)庫直接關(guān)聯(lián)，符號設(shè)計(jì)采用了符號大小與屬性數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的方式進(jìn)行制作，專題符號由計(jì)算機(jī)系列生成，無需逐個(gè)繪制。由于人為的參與度較小，因而具有可靠的數(shù)據(jù)精度，符合地圖科學(xué)性的原則。CAD沒有提供現(xiàn)成的專題圖制作模板，無論是圖例還是專題符號設(shè)計(jì)均需要制圖者逐個(gè)進(jìn)行。符號的大小、顏色的填充等效果的制作完全依賴于制圖者個(gè)人的美學(xué)素養(yǎng)，制作比較耗時(shí)。

　　2 CAD與GIs聯(lián)合制圖

　　2.1 從GIS到CAD

　　GIS采用符號大小與屬性數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的方式進(jìn)行專題制圖，具有可靠的數(shù)據(jù)精度，這符合地圖科學(xué)性的原則。但其專題圖符號較為單一，尤其是常用的分區(qū)統(tǒng)計(jì)圖，只能在“餅圖”和“柱狀圖”中選擇。為了加強(qiáng)地圖的藝術(shù)效果，我們將GIS中制作好的專題地圖或統(tǒng)計(jì)圖通過格式轉(zhuǎn)換導(dǎo)入CAD，進(jìn)行再加工。

　　2.1.1數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

　　將GIS中制作的專題地圖轉(zhuǎn)入CAD中方法很多。不同軟件能轉(zhuǎn)出和可轉(zhuǎn)入的數(shù)據(jù)格式亦不相同。Maplnfo可轉(zhuǎn)出格式有BMP。JPG，WMF等，其中WMF，DXF等是矢量型的;ArcGIS可轉(zhuǎn)出格式也有很多，如EPS，AI，JPG，BMP等，其中EPS，AI等是矢量型的。

　　1)EPS，AI轉(zhuǎn)換

　　通過ArcGIS的Export map命令可以將制作出的專題地圖進(jìn)行輸出，輸出的格式有多種，其中EPS和AI是比較常用的矢量圖形格式。EPS是封裝的postscript，AI是Adobe Ⅲustrator的矢量圖形格式。兩種格式的本質(zhì)并不相同，但就制圖而言，轉(zhuǎn)入到CorelDraw中的效果卻基本一致。所不同的是AI格式數(shù)據(jù)進(jìn)入CorelDraw既可以通過軟件直接打開，也可以通過軟件導(dǎo)入。而EPS格式的數(shù)據(jù)無法導(dǎo)入只能打開。導(dǎo)入和打開兩種方式最大的區(qū)別是打開無需進(jìn)行重新定位。

　　這兩種轉(zhuǎn)換方法對底圖要素和專題圖層同樣適用。對于底圖要素來講，伴隨面要素轉(zhuǎn)出的同時(shí)，相應(yīng)的面的輪廓線也被轉(zhuǎn)出。因此底圖要素導(dǎo)入后需要?jiǎng)h除不必要的線要素。

　　2)DXF，WMF轉(zhuǎn)換

　　DXF轉(zhuǎn)換是指以DXF文件作為中介進(jìn)行Maplnfo到CorelDraw的轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換是對整個(gè)table文件進(jìn)行的，并將Mapldo圖形對象的坐標(biāo)直接帶入CorelDraw，因此轉(zhuǎn)換中應(yīng)注意地圖投影與圖形套合的問題。

　　用于制作地圖的圖形數(shù)據(jù)可以來自多個(gè)方面，各數(shù)據(jù)的默認(rèn)投影不一定相同，在table到DXF的轉(zhuǎn)換中，變換設(shè)置不考慮地圖投影的變形，而只是一種簡單的相似坐標(biāo)變換，因此不同坐標(biāo)系的地圖難以很好地套合起來。解決這個(gè)問題的唯一途徑：輸出DXF前將所有的table以同樣的投影方式另存，此外，Maplnfo只對table基表進(jìn)行DXF變換，而專題地圖圖層不能變換，并且DXF將丟失所有的面狀信息，如顏色等，因此必須開辟另外的轉(zhuǎn)換途徑。

　　WMF是windows圖元文件格式，在Maplnfo中采用保存窗口命令可以將地圖窗口中的所有可視圖層(包括專題圖層)保存為WMF格式，然后再在CorelDraw中導(dǎo)人編輯即可。

　　2.1.2 CAD中的藝術(shù)加工

　　在GIS一體化制圖環(huán)境及后臺(tái)數(shù)據(jù)庫支持下，雖然用戶可以輕松地完成專題地圖的制作，但模版化設(shè)置也會(huì)使得成果圖往往比較呆板、缺少特色。因此，為了使地圖輸出獲得更美的效果，我們可以將它們轉(zhuǎn)換到CAD中進(jìn)行藝術(shù)加工。如圖1和圖2是作者制作的兩幅山東省各市學(xué)校分布統(tǒng)計(jì)圖，其中圖1是在ArcMap中完成，圖2則是在CorelDraw中再加工的結(jié)果。

　　在CorelDraw中主要進(jìn)行了以下操作：

　　1)注記和專題符號位置的移動(dòng)。在GIS中一體化制成的圖形、注記和符號的位置固定，無法進(jìn)行編輯，但是大多數(shù)時(shí)候默認(rèn)的位置并不一定符合我們制圖的要求，需要進(jìn)行移動(dòng)，而CorelDraw則給我們提供了靈活的編輯環(huán)境。

　　2)專題符號樣式的變換。GIS中專題符號比較單一，在CAD中我們可以進(jìn)行各種變換。這里將專題符號在圓形的基礎(chǔ)卜進(jìn)行了再加工，以增強(qiáng)美感。

　　3)色帶、海岸線的添加，使制圖主區(qū)更加突出。

　　圖1 ArcGIS中制作的專題圖

　　圖2用CorelDraw加工的專題圖

　　2.2從CAD到GIS

　　目前階段，大多數(shù)城市地區(qū)的數(shù)據(jù)均為CAD的DWG格式，從CAD到GIS得進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，這不僅是地理信息系統(tǒng)開發(fā)的重要一環(huán)，而且也是GIS數(shù)字制圖的重要步驟。

　　2.2.1數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

　　CAD與GIS之間的格式轉(zhuǎn)換僅需要運(yùn)用Maplnfo的通用轉(zhuǎn)換器工具進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換，或者在AreMap中進(jìn)行，具體操作如F：選擇Conversion Tools || To Geodamb || Import to CAD工具。

　　不管用哪種方法進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，都不可能得到完全滿足要求的數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)的精度可以保證數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換前后圖形的定位坐標(biāo)一致，但轉(zhuǎn)換后的結(jié)果卻總會(huì)存在一些問題，表現(xiàn)在空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩個(gè)方面。具體可概括為以下幾點(diǎn)：

　　1)要素丟失，有些CAD軟件中的圖形實(shí)體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，GIS軟件不接受，或者轉(zhuǎn)換前后數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系沒處理好，有的內(nèi)容沒有轉(zhuǎn)換過來，轉(zhuǎn)換后就造成數(shù)據(jù)丟失。

　　2)要素變形，CAD軟件中的基本圖元的定義與GIS軟件中的不一致(如CAD中的圓、弧等在GIS中可能變成多邊形或線)，或CAD數(shù)據(jù)在作業(yè)過程中操作不規(guī)范(如線不連續(xù)、采點(diǎn)太多、間隔太密等)，都叮能造成要素變形。

　　3)數(shù)據(jù)冗余，CAD中分層不合適(如母線和符號未區(qū)分好，符號也當(dāng)成母線轉(zhuǎn)換過來)，或一條線段上點(diǎn)太多太密而造成數(shù)據(jù)冗余。

　　4)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(zhuǎn)換后信息不足。許多屬性追加起來比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，容易產(chǎn)生錯(cuò)漏，而且不易檢查修改。因此，把數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成GIS n丁以接受的數(shù)據(jù)格式后，其轉(zhuǎn)換不可能是100%的正確，需進(jìn)行處理，問題比較多或嚴(yán)重的，要重新轉(zhuǎn)換。

　　2.2.2數(shù)據(jù)的3維顯示

　　基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作完成之后，便可以在ArcGIS的ArcScene中進(jìn)行3維顯示了。圖3是作者制作的某地區(qū)3維顯示圖的局部，其制作的主要步驟如下：

　　1)加載土地利用類型數(shù)據(jù)層，右擊該數(shù)據(jù)層，在propertity的symbol標(biāo)簽下用type字段對不同的土地利用類型設(shè)置不同的顏色進(jìn)行區(qū)別。同時(shí)，在extrusion標(biāo)簽里面對地層根據(jù)自身的高度進(jìn)行拉伸顯示。Base height標(biāo)簽項(xiàng)設(shè)置為layer features have z values，use them for height。

　　2)加載房屋層，在Extrusion標(biāo)簽欄里勾選extrude features in layers，extrusion points turns into lines，lines intowalls，and polygon into blocks選項(xiàng)，并在extrusion value or expression里面輸入表達(dá)式：【樓層數(shù)】×每層樓的高度(根據(jù)實(shí)際情況而定)。

　　3)加載電線桿等點(diǎn)圖層，并在symbol selector里用對應(yīng)的3D符號來顯示。效果如圖3所示。

　　圖3 ArcGIS中的3維顯示

　　上例只是3維顯示最簡單的形式，還可以做進(jìn)一步的工作，例如要想顯示得更逼真、接近現(xiàn)實(shí)，可以對建筑物疊加紋理，依據(jù)建筑物的功能對建筑物進(jìn)行分類等。

　　3 結(jié)束語

　　不同的軟件在制圖方面各有特點(diǎn)，CAD重藝術(shù)性，GIS重精確性。兩種軟件數(shù)據(jù)的共享是計(jì)算機(jī)制圖領(lǐng)域目前比較常用的制圖手段之一。隨著人們對制圖科學(xué)性和藝術(shù)性要求的愈來愈高，開發(fā)出一種軟件去實(shí)現(xiàn)CAD與GIS功能的整合，便捷高效地達(dá)到圖形藝術(shù)性與科學(xué)性的統(tǒng)一已經(jīng)成為一種迫切需求。