摘要：怎樣有效地生產和管理空間數據是GIS行業一直在探討的課題，本文通過對建立“空間數據庫”的一些體會和認識，探討CAD圖形系統生產的矢量數據到GIS數據建庫中的一些技術路線，并對這種路線進行分析，探索適合利用CAD系統生產的數據建庫方法。

關鍵詞：CAD 數據 GIS建庫，無縫數據庫 數據轉換 質量控制

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

隨著科技的發展，計算機輔助設計（CAD）與地理信息系統（GIS）技術都已取得了長足的發展。同時，社會對空間信息的采集、動態更新的速度要求越來越快，特別是對城市建設中所需的大比例尺空間數據的獲取、共享、建庫和應用方面的要求越來越高。測繪行業在近十年來發生了巨大的變化，CAD與GIS的集成已是必然趨勢，許多數字測圖的后期工作都要求建立GIS數據庫，尤其是與空間數據緊密相關的國土、水利、電力、房產、規劃、地質等部門的管理信息系統，對CAD與GIS的互操作性和集成應用產生了越來越強烈的需求。數字化成圖的重點也由原來單純的圖形編輯、打印出圖轉向為GIS提供精度高、信息完整、格式規范的前端數據。

數據建庫是一個對各種空間地理信息、屬性信息進行結構化、拓撲化、標準化重組與加工處理，建立支持各種GIS應用、數字城市建設的專項、綜合數據庫的過程。數據是GIS系統的基礎，怎樣有效地生產數據和管理數據是GIS行業一直在探討的課題。

早期利用“數字化成圖”方法也生產了不少電子地圖數據，但這些數據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，雖然是一個進步，但仍遠遠不夠，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到要求，因為這些屬性信息必須要與空間信息緊密地結合起來，而且要有條理地存放，以便達到易于檢索、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，即偽結點、圖形含有重復實體；復合線含有重復結點；線狀實體自相交；等高線高程與注記不符合等，故基礎空間數據入庫前還需要一些加工和質量檢查處理。

二、CAD文件到GIS數據入庫的技術路線

空間數據建庫中最重要的部分就是數據導入，而數據導入模塊中最核心的部分又是DLG 數據的處理。現今數據采集通常使用Autodesk公司的AUTOCAD平臺或Bentley 公司的MicroStation平臺，數據的文件形式分別是DWG和DGN。

針對不同的數據采集方式，其數據入庫的路線也有很大的差別。

通常的空間數據采集分為三種：一種是只考慮用以打印出圖，不考慮數據入庫管理的問題，這樣生產出來的數據入庫時，要由建庫單位開發專門的數據接口程序，對數據進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，而這些專用的數據接口“只管進不管出”，導致數據從數據庫導出時發生很多錯漏的情況，且建庫單位竣工后置之不理，造成以后更新數據不對應的難題。

第二種數據采集方式是在圖形系統外掛接一個屬性庫，將實體的圖形信息和屬性信息關聯，CAD內的圖形及其屬性實時導入數據庫中。這種技術思路非常好，但是一個不可忽視的問題是數據生產的用戶不愿去用這個實時數據庫，一方面因為數據生產單位通常不是數據管理應用單位，不愿意去維護一個外掛的屬性數據庫，造成圖形屬性信息同步困難；另一方面，空間數據庫數據量龐大，就是ArcGis連空間數據庫都要SDE引擎，普通的數據聯動在小范圍內可行，但在操作較大范圍內的數據時效率太低。

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

比較以上三種數據采集入庫方式，不難看出，第三種方式不僅在前端數據采集中更容易受到用戶的歡迎（圖形屬性數據緊密結合，直觀、易操作），在數據入庫時，其擴展屬性數據也可以方便地進行導入和導出。

下面主要討論AutoCAD的DWG格式數據入庫的方式。首先要進行CADàGIS的數據相互轉換，這也是數據建庫的基礎。按照轉換方式的不同，可以分為直接的轉換和間接轉換兩種方法。

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

                            

    通過以上的方式將DWG格式轉換為Coverage或Shapefile文件格式后，就可以使用空間數據引擎將這些數據方便的寫入數據庫中。

三、南方GIS建庫專家――CASS數據入庫方案

3.1 CASS軟件實體組織

在南方數碼科技有限公司的CASS7.0地形地籍成圖系統中，可以將它們統一為一種圖形，在這種圖形里，既可以入庫又可以出圖打印。圖形骨架線結構將入庫需要的骨架線和出圖需要的附屬線劃有機地結合在一起，保證了圖形可同時達到入庫和出圖這兩種要求。

CASS7.0軟件采用骨架線（＋編組）和實體擴展屬性來組織實體的技術，既保證了圖形編輯的靈活性，又保證了與GIS數據轉換的完整性。骨架線是數字地圖導入GIS的一種概念性數據結構和支撐技術。同時，也是CASS的一種底層數據結構。這種數據結構使得CASS的地圖編輯可以直接針對骨架線進行。任何線狀地物或面狀地物，只要骨架線的數據（位置等）發生改變，與骨架線相關的所有符號也會發生相應的改變。編組選擇功能則使得復雜地物（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。

而實體擴展屬性數據可存儲地物編碼和大量的屬性信息。采用這種方式，擴展屬性與圖形對象能緊密地結合在一起，有利于圖形和屬性的一體化操作，維護數據邏輯一致性。AutoCAD中實體擴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。