浅谈AutoCAD与GIS数据转换的意义
时间：2020-12-17 09:47:33 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
(内蒙古测绘院，内蒙古 呼和浩特 010000)
摘 要：
从AutoCAD数据本身存在的问题和数据转换过程中产生的问题两方面进行了分析，并从 基础地理编码的设计、数字地形图的检查、图层及数据的规范化处理、数字地形图要素的采 集规则、数据的转换方式和数据的编辑整合等方面进行了AutoCAD数据向GIS数据转换的探讨 ，同时结合生产和检查实际，找出它们存在的问题。
关键词：Auto CAD；
GIS；
GIS数据库
中图分类号：P209 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2008)20—0075—02
随着信息化建设的发展，城市数据库的建立以及数字地球的建立，简单的数字化测图已不 能满足GIS的需要。当前面临的问题是如何充分利用已有的非GIS数据，快速便捷地建立GIS 数据库。我国在测绘制图、城市规划、资源环境调查、灾害监测、交通、农业、林业等部门 已经积累了相当多的AutoCAD图形数据，而GIS软件对数据的管理有专门的格式，其各项分析 功能都是基于其独有的数据格式进行的，所以AutoCAD到GIS的数据入库必须经过必要的数据 转换。因此，探讨将AutoCAD数据导入GIS，并将其转化为GIS数据的内部文件具有重要的现 实意义。
1 AutoCAD数据进入GIS后的问题
1.1 AutoCAD数字地形图本身存在的问题
内蒙古测绘院在内蒙地区范围（包括在其他省市区）进行大比例尺 数字化地形图测绘， 一般情况下采用全站仪或其类型仪器外业采集数据，在AutoCAD平台上用南方cass软件进行 图形编辑。一般的AutoCAD数字地形图要素的表现形式见表1。
从表中可以看到，AutoCAD格式数字地形图要素的表现形式有多种，其面状地物如建筑物 、水系也不一定完全闭合；
线状地物如道路、陡坎等碰到地物如高程点、汉字注记时被断开 ；
独立符号，汉字注记表示不是很清晰，不能满足GIS要求。AutoCAD数据注重线条的颜色、 线型和图形质量，不注重实体间的拓扑关系，而GIS数据注重实体间关系的连续性、闭合状 、一般性等因素。
1.2 数据转换过程中出现的问题
在日常工作中，大多数GIS软件都在功能介绍中说明能接收AutoCAD中的图形数据，但或 多或少地存在一些问题：
1.2.1 在数据转换过程中普遍存在着信息丢失。由于数字化成图系统大多基于CAD开发，它 偏重于对空间集合信息的描述；
而GIS则要求空间信息与属性信息联合存储与管理，这就导 致了在数据转换中，不仅空间信息会有损失，属性信息损失的情况会更加严重。
1.2.2 虽然大部分图形数据能转换过去，但其线型可能已丢失原有的含义,仅是一种表面上 的转换.由于AutoCAD对图形没有检核功能,出现了线条连接处的不闭合,或线条出头等现象, 造成了转换后编辑修改工作量增大。
1.2.3 建筑物线划图存在重复画线、部分线条没有闭合的问题，这将导致数据冗余。没有 闭合的线条最终将不能生成建筑物，造成有用信息损失。
1.2.4 相邻的建筑物外间没有区分，有很多不同权属，不同楼层和结构的房屋都被画在一 起，只是用一些线条画在建筑物中间作为分界线，且分界线有的没有与建筑物的边界相交， 有的还分布在其他图层里面。这将导致导入GIS中以后，被误以为是一栋建筑物。
1.2.5 在数据转换的过程中，除了信息损失外，还往往伴随着数据膨胀，有时会导致GIS无 法对这些“海量”数据进行管理。
2 AutoCAD向GIS数据转换的方法
2.1 地理数据编码的设计
要想将AutoCAD数据有效地与GIS数据转换，首先要对GIS数据编码进行设计，达到自动识别。地形图数据编码是在GIS中唯一标识地物的关键字，基础地理数据编码的设计是在GIS中 进行制图的需要，是实现基础空间信息共享的基础。在进行基础地理数据编码设计时，必须 遵循如下原则：
2.1.1 遵从国家和行业标准。即现实行的规范、规程、图式等行业法规。
2.1.2 方便应用。用户可根据不同的需求，分层和按专题要素提取基础地理要素信息，随 意定制专题显示及输出。
2.1.3 便于系统实现。在进行设计时可在《国家基础地形要素编码》的基础上加以扩充， 以满足系统的实际需要。
2.2 AutoCAD数字地形图的检查
AutoCAD数据质量和数据转换的规范程度直接关系到数据库建立、建设和地理信息的精度 和可靠性。同时应对AutoCAD图形进行详细的校核和检查，剔除无用的数据。
2.2.1 图形数据的分层检查：为了满足GIS空间信息数据库的要求，首先对建筑物、道路、 河流等地形要素及其对应的注记层进行分层检查，以确保不同地物放置在相应图层，弥补相 邻要素接边的集合裂缝或逻辑裂缝，删除悬挂线。
在图中包含了几种需要纠正的图形情况：线交叉， 节点未闭合的情况是属于几何裂缝；
中间无节点的情况是指两线交叉但没有交点，称为T形线；
悬挂线是指不属于某个实体的多 条线。对于较小的几何裂缝只要用捕捉方式连接节点即可。逻辑裂缝是指某一空间实体的组 成元素位于不同图层，看似一个整体，实际存在逻辑错误，这种情况通过分层查看 的方法可以检查出来。
2.2.2 图形数据的程序检查及处理：通过分层检查后，必须将不符合GIS拓扑结构要求的实 体挑选出来，再选择过滤掉。
以建筑物层数据为例，其不符合拓扑结构的实体大致分为两类。一是非多边形类型实体，包 括类型不是Polyline的实体和顶点个数小于3个的Polyline类型的实体。二是不封闭的多边 形实体。先检查实体的封闭属性，如果是False，则需要查看其起讫点坐标是否相同，若相 同则将其封闭属性设为Ture,否则是不封闭多边形。
再选择集中将这些不符合要求的实体过滤掉。经过实体过滤后，选择地形图中所有要素 删除重复对象，将重叠的图形元素清除成单一元素，并对图形中T形线进行处理，使之产生 必要的节点，使图形入库时能顺利构成拓扑关系。但是，若出现图2所列举的多边形的不相 邻的重复顶点情况时，则不能判断出来。图2中的多边形是在起讫点重合之后又多走出一条 斜线，这种情况下多边形的封闭属性为Ture，不会被过滤掉。此时有必要在重复顶点删除之 后进行一次重复点判断，找出上述情况的多边形。
2.2.3 AutoCAD图层数据的规范化处理：按GIS对地理空间数据的要求进行规范化处理，在 这个过程中应注意以下几点：①图形元素的整合。ArcGIS中的每一个图形元素都有其具体的 物理意义和属性信息，同时对AutoCAD中的对应的图形元素要根据其代表的地物或物理意义 进行整理和合并。例如在AutoCAD中，一条双线渠可能有数条线段组成，这并不影响其出图 效果，但转到ArcGIS中它就变成数条支渠。如果没有将构成边界的多线段进行闭合，则转化 后的图形只能成为线状图形，无法形成面。②注记的属性化。当把AutoCAD数据添加到ArcGI S中时，ArcGIS会自动识别源图形元素的类型，并根据实体类型进行分配。如果注记为块的 属性，就会在对应的主题属性表中自动建立包含相应注记字符的属性字段，可以方便地转换 为Shape数据文件；
如果注记为文字实体，则只能通过annotation建立联接主题，注记字符 串可缺省保存在“TEXT”属性字段中，显示为不可编辑的图形字符，但在转换为Shape数据 文件时，原文字实体转化为线对象，表示为注记丢失，只有在原图形对象相应的主题属性表 中重新建立属性字段或进行属性表联接。因此，对于需要显示为点主题的图形对象，例如控 制点的位置，其注记信息最好定义为同名属性，并把同一类型的图形元素修改为含属性的块 对象。③图形元素的按类分层。ArcGIS的Shape文件只能代表一类图形元素，这与AutoCAD中 的图层有着明显的区别。虽然图层是两者管理图形数据最为接近的方式，且能自动按实体类 型进行图层元素的分配。但是转换后的图中将包含所有图层中的同一类型数据，如果类型相 同而性质不同的数据归与一个图层或同一性质的类型的数据归与不同图层都将给转换后的图 形管理造成混乱。应将AutoCAD的图形元素按性质进行分层，使每一图层与ArcGIS的相对应 。
同时还应注意必要的两方面检查：①在AutoCAD数字地形图中，图层主要是以点、线、面的 形式存在的，一般主要检查面是否闭合的，自身是否相交。②提供的AutoCAD文件逻辑必须 要正确，其中包括一些地物的高程点的高程是否正确。图层地物位置是否正确。
2.2.4 AutoCAD数字地形图要素的采集原则：①点状要素采集原则。点状要素的特点是在一 个定位点上画一个固定的不依比例尺变化的地物要求，这类要素形状和尺寸都是固定的。对 于复杂点状要素应以固定的线型提取其边界应注意线的连续性和整体性。②线状要素采集原 则。简单的线状要素应以“形”的方式采集，保证线要素的整体性属性的连续性。在线要素 采集过程中应注意线实体的方向性，这对于AutoCAD完全无碍。但用于GIS的分析往往产生严 重的后果，复杂线状要素应以“组”方式采集，按这种方式采集的数据可保证数据的完整性 和属性的逻辑一致性，也利于要素修改。③面状要素采集原则。面要素的采集相对点和线较 简单些，可直接用Polyline采集。④属性数据采集原则。AutoCAD有非常强大的图形编辑功 能，但是与GIS系统软件相比，其属性库功能相对较弱。在AutoCAD数据库中，只是记录着表 示图形元素的几何位置、形状、大小的几何坐标和表示图形元素性质的辅助数据，其数据远 不能达到GIS的要求。如果能将图形元素的其他属性数据添加到数据库中，将大大提高AutoC AD的内部属性数据库功能，扩展图元数据的应用便可解决这一问题。
2.2.5 数据转换方式：为了与其他软件进行数据转换，通常定义一种外部数据交换格式， 如AutoCAD的DXF格式，Arc/Info的E00格式，MapInfo的MIF格式等，但AutoCAD与GIS还有本 质上的区别，需要进行大量的编程实现制图软件与GIS软件的无缝联结。当前，外部数据交 换模式在具体的工程应用中更具可操作性和现实性。外部数据交换模式是指其他数据格式经 专门的数据转换程序进行格式转换后，复制到当前系统中的数据库或文件中，例如，DWG格 式文件→DXF文件→ARCMAP格式文件，这样就可以完成转换应用。
2.2.6 数据编辑整合，完成数据转换后，还应对转换后的数据进行检查。
质量检查是确保数据质量的一道重要工序，检查内容包括数据精度、图形信息、拓扑信息、 属性信息等四个方面，采用的方法有：①叠合比较法：是空间数据正确与否和最佳检核方法 ，是把原图定位导入GIS软件中与数字地图进行观察比较。不完整和不正确的马上就可以发 现。②目视检查法：是指在屏幕上用目视检查的方法，检查一些明显的数据误差和错误，包 括线段的过长或过短，多边形的重叠和裂口、线段的段裂等。③逻辑检查法：是根据数据拓 扑不完整或位置误差，主要是GIS的图形编辑功能如删除、修改、插入等进行处理。
地图数据与地图符号库匹配的检查：空间数据转入GIS后，要素并不能以符号的形式显示， 只是点、线、面，不通过属性查询无法识别其是何种地物，所以符号匹配的开发是必不可少 的。地图符号分为点状符号、线状符号、面状符号三大类。在ArcGIS中可以设计和生成属于 自己的地图符号，按基本特性可以分为点状符号(Point Symbol)、线状符号(Line Symbol) 、面状符号(Fill Symbol)、文字符号(Text Symbol)。
3 结束语
在数字城市的数据建库中，数据是GIS的血液，是决定GIS系统的成败的关键。AutoCAD 数据是GIS的数据主要来源，要利用AutoCAD软件优点制定出一系列的规则，使其图形附属上 部分属性，开发相应生成符号和进行拓扑处理的应用程序，满足GIS的要求。在实体的数据 采集系统，有必要制定出一套规范，使得地形图测绘和数字化成果即能满足传统地形图需要 ，又能满足各种GIS的应用，这将会大大推动我们测绘事业的发展。
［参考文献］
［1］ 汤国安，赵牡丹.地理信息系统［M］.北京：科学出版社，2004.
